氧化还原反应化合价升降的题

(一)氧化还原反应的特征

在初中化学中,曾根据反应中物质是否得氧或失氧,把化学反应分为氧化反应和还原反应。由于在同一反应中,如果有物质得到氧,必然有另一物质失去氧,得氧与失氧是同时进行的,即氧化反应和还原反应是在同一个化学反应中同时发生的两个过程,无法分割,因此常合称为氧化还原反应。如氢气还原氧化铜的反应,其中有得氧与失氧同时发生,就是一个氧化还原反应。

但这种从得氧或失氧的角度分析氧化还原反应有很大的局限性,只能分析有得失氧的反应,并不能反映氧化还原反应的本质。下面从元素化合价升降的角度分析这类反应。

反应中氢元素的化合价从氢气中的0价升高为水中的+1价,铜元素的化合价从氧化铜中的+2价降低为单质铜中的0价。反应前后元素的化合价有升高和降低变化。

又如水蒸气在高温下与碳的反应:

以此方法分析大量的氧化还原反应,可以得出这样的结论:物质所含元素化合价升高的反应称为氧化反应;物质所含元素化合价降低的反应称为还原反应;有元素化合价升降的化学反应称为氧化还原反应。氧化还原反应的特征是:反应前后元素的化合价有升降变化。

再从化合价升降变化的角度来分析没有得氧和失氧的反应:

上述两个反应中,反应前后元素的化合价都有升降变化,都是氧化还原反应。

氢氧化钠与盐酸的反应前和反应后,元素的化合价无变化,该反应是非氧化还原反应。

根据反应前和反应后有无化合价升降,化学反应分为氧化还原反应和非氧化还原反应。

(二)氧化还原反应的本质

元素的化合价与电子的得失或偏移有密切关系,因此不难推出,氧化还原反应和电子的转移关系密切。

如金属钠与氯气生成氯化钠的反应。钠原子的最外层有1个电子,氯原子的最外层有7个电子,当钠与氯反应时,钠原子失去1个电子成为带正电荷的钠离子,氯原子得到1个电子成为带负电荷的氯离子。此反应中,发生的电子转移,可用下面的化学方程式表示,式中“e-”表示电子。

也可用箭头表示不同种元素的原子间发生的电子转移情况。

又如氯气和氢气的反应,由于生成的氯化氢是共价化合物,氯原子和氢原子都没有完全失去或得到电子,电子的转移是以元素原子间共用电子对发生偏移形式实现的。在氯化氢分子中,共用电子对偏离氢原子,偏向氯原子,故氢为+1价,氯为-1价。共用电子对的偏移也能引起元素化合价发生升降变化。

由此可得出氧化还原反应的本质:反应中发生了电子的得失或共用电子对的偏移,即发生了电子的转移。凡是有电子转移的反应称为氧化还原反应。

氧化还原反应中,电子转移(得失或偏移)和化合价升降的关系如下。

(三)氧化剂和还原剂的概念

氧化剂和还原剂都是反应物,它们共同参加氧化还原反应。在反应中,电子从还原剂转移到氧化剂。

在反应中化合价降低或得到电子的物质称为氧化剂。其所含元素的化合价降低。氧化剂具有氧化性,反应时本身被还原。

在反应中化合价升高或失去电子的物质称为还原剂。其所含元素的化合价升高。还原剂具有还原性,反应时本身被氧化。

例如:

氧化剂和还原剂可以是不同的反应物,也可以是同一种反应物。如:

这个反应中,氯气既是氧化剂,又是还原剂,称为自身氧化还原反应。

氧化剂、还原剂参加反应后生成的产物,分别称为还原产物、氧化产物。

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