氧化─ 还原反应
Oxidation—Reduction Reactions
一、氧化数（Oxidation Number）
1．氧化数是一个经验值，是一个人为的概念。 2．引入此概念，有以下几方面的应用：
(1) 判断是否发生氧化──氧化数升高、氧化反应、还原剂 reducing agent ( reductant )；氧化数降低、还原反应、氧化剂 oxidizing agent ( oxidant )。 (2) 计算氧化──还原当量
(3) 配平氧化──还原反应方程式
(4) 分类化合物，如Fe ( Ⅲ )、Fe (Ⅱ)；Cu (Ⅰ)、Cu (Ⅱ)。
引入氧化数，可以在不用详细研究化合物的结构和反应机理的情况下，实现上述四点。
3．怎样确定氧化数
(1) 在离子化合物中，元素的氧化数等于离子的正、负电荷数。
(2) 在共价化合物中，元素的氧化数为两个原子之间共用电子对的偏移数。
a．在非极性键共价分子（单质）中，元素的氧化数为零，如P4、S8、Cl2中P、S、Cl的氧化数都为零；
b．在极性键共价分子中，元素的氧化数等于原子间共用电子对的偏移数，例如：
H:F， H:O:H， H:O:O:H， H:O:F。
(-2)?1?1?1?1 ?1?1?1?1 00?1(?1)?1?1?1 +1(0)?1(3) 具体规定：
a．单质的氧化数为零，例如P4、S8中P、S的氧化数都为零，因为P－P和S－S键中
共用电子对没有偏移；
b．除了在NaH、CaH2、NaBH4、LiAlH4中氢的氧化数为?1以外，氢的氧化数为+1； c．所有氟化物中，氟的氧化数为?1；
2???d．氧的氧化数一般为?2，但有许多例外，例如O2(?1/2)、O2(?1)、O3(?1/3)、
O?2(?1/2)、OF2(?2)等；
目前元素的最高氧化数达到+8，在OsO4、RuO4中，Os和Ru的氧化数均为+8，
其它元素的最高氧化数至多达到其主、副族数。例如：Na2Cr2O12和CrO5中，
2?
Cr的氧化数为+6，因为这些化合物中有O2（O的氧化数为?1）存在； e．在配合物中，当自由基或原子团作为配体时，其氧化数均看作?1：CH3(?1)、 C5H5(?1)等，当中性分子作为配体时，若配体中的配位原子提供偶数个电子，如H2O、CO、NH、C2H4、C6H6等，其氧化数为零，但NO作为配体时，氧化数为?4?13
＋
+1，如Cr(NO)4，因为NO与CO是等电子体，所以NO作为配体时，可以看作先给出一个电子到中心体上，然后再提供一对电子占有中心体的空轨道。
4．氧化数与化合价（化学键）的区别
(1) 它们的含义不同：化合价是原子间相互作用力的表示，反映出形成化学键的能力，
而氧化数是人为规定的，当然还是要服从公认的规则。
例如在有机化合物中C原子都呈4价，而在不同化合物中，碳可以有不同氧化数：
化合价 氧化数 CH4 4 ?4 H3COH 4 ?2 HCOOH 4 +2 HCHO 4 0 (2) 所用的数字围不同：化合价取整数（一般不超过+8或?4），如Fe3O4，Fe的化合价为+2，+3。氧化数可以取零，分数或整数，如Fe3O4的表观（平均）氧化数为+8/3，而实际氧化数为+2、+3。
(3) 表示的符号不同：Pauling 建议，氧化数表示为+m、?n；化合价：在离子化合物中，用m+、n?表示，在共价化合物中，用罗马字母表示，Fe (Ⅱ)、Fe (Ⅲ)。
二、氧化还原反应的特征
氧化还原反应：在化学反应中，元素的原子或离子在反应前后氧化值发生了变化的一类反应。
氧化值升高的过程称为氧化，该物质叫还原剂。 氧化值降低的过程称为还原，该物质叫氧化剂。
三、氧化剂和还原剂
常见的重要氧化剂、还原剂 氧化剂 还原剂 活泼金属单质： Na、Mg、Al、Zn、Fe 某些非金属单质： C、H2、S 4+活泼非金属单质： X2、O2、S 高价金属离子：Fe、Sn 2++不活泼金属离子：Cu、Ag其它： +［Ag(NH3)2］、新制Cu(OH)2 3+ 2+2+低价金属离子：Fe、Sn 非金属的阴离子及其化合物： 2----S、H2S、I 、HI、NH3、Cl、HCl、Br、HBr 低价含氧化合物： CO、SO2、H2SO3、Na2SO3、Na2S2O3、NaNO2、 H2C2O4、含-CHO的有机物： 醛、甲酸、甲酸盐、甲酸某酯、葡萄糖、麦芽糖等 含氧化合物： NO2、N2O5、MnO2、Na2O2、H2O2、HClO、 HNO3、浓H2SO4、NaClO、Ca(ClO)2、KClO3、 KMnO4、王水 既可作氧化剂又可作还原剂的有： 2---2+
S、SO3、HSO3、H2SO3、SO2、NO2、Fe等，及含-CHO的有机物
四 氧化－－－还原反应的一般概念
例1．已知6HCl + KClO3 ＝ KCl + 3Cl２ + 3H２O
3735
(1)若将HCl和KClO3反应，生成氯气的分子量是多少?
3537
(2)若将HCl和KClO3反应，所得氯气的分子量又为多少? 例2．已知单质铁溶于一定浓度的硝酸溶液中反应的离子方程式为：
-+2+3+
a Fe + b N03 + c H === d Fe +f Fe g NO↑+h N2O↑+k H2O（化学计量数a-k均为正整数）
回答下列问题：
（1） 根据反应中氮、氢、氧三种元素的原子个数守恒，可得c、g、h的关系式（用
一个代数式表示，下同）
（2） 根据反应中离子的电荷守恒，可得b、c、d、f的关系式是 （3） 根据反应中电子转移的总数相等，可得d、f、g、h的关系式 （4） 若a=12，且铁和稀硝酸恰好完全反应，则b的取值围是 。 C的取值围是
①特征：元素化合价的升降
②本质：电子的转移或电子对的偏移 (一)氧化一还原反应电子转移的表示法
①每一个桥用来表示同一种元素反应前后变化情况,跨过“＝” ②方向：从反应物指向生成物，元素对应 ③桥上既标得失又标电子数
思考 单线桥中一定只有一个桥，双线桥式中一定只有二个桥吗?
解析 如果氧化一还原反应中只有两种元素或一种元素不同价态或歧化反应中，上 述说法成立.
如果情况更复杂，则单桥式可能有2个桥，双桥式有3个桥，甚至有更多个桥.如：
例：请判断下列表示式的正误，若错请加以订正.（二) 氧化一还原反应的反应规律
1．表现性质规律：元素处于最高价是只具有氧化性、处于最低价时只具有还原性、处于中间价态的既具有氧化性又具有还原性。
2．性质强弱规律：在“氧化剂 + 还原剂 → 氧化产物 + 还原产物”中，氧化性：氧化剂>氧化产物，还原性：还原剂>还原产物。
3．反应先后规律：当多种氧化剂、多种还原剂，氧化性越强的氧化剂、还原性越强的还原剂越先反应。
4．价态归中规律：同种元素不同的价态之间发生氧化还原反应应遵循下列规则：
高价 +低价→相同中间价（可以靠拢）
5．电子守恒规律：在任何氧化还原反应中，氧化剂得电子总数与还原剂失去电子数一定相等（它是氧化还原反应计算的捷径，也是配平的依据） 例．1.已知反应的化学方程式
为 △
aFeCl2 + bKNO3 + cHCl====== dFeCl3 + gKCl + fX + eH2O
若b = 1,d = 3, x为生成物
(1)x的化学式为 该x为反应物(化学式) 被 (氧化或还原)后的产物；
(2)若反应中共生成标况时4．48LX，则反应过程中转移电子 mol；
(3)用单线桥式表示该氧化一还原反应中电子转移的情
况 .
2、某化学反应的反应物和产物如下：KMnO4 + KI+ H2SO4→ MnSO4 + I2 + KIO3 +
K2SO4 + H2O
（1）该反应的氧化剂是_____________________
（2）如果该反应方程式中I2和KIO3的系数都是5①KMnO4的系数是______________
②在下面的化学式上标出电子转移的方向和数目 KMnO4 + KI + H2SO4 →
（3）如果没有对该方程式中的某些系数作限定，可能的配平系数有许多组。原因是 。
（三）氧化一还原反应的配平
1．原则及顺序：①电子得失守恒②离子电荷守恒 ③原子个数守恒 2．方法和技巧
①顺配法：先从氧化剂或还原剂开始配平.
适用围：i)分子间的氧化一还原反应；ii)所有元素参与的氧化一还原反应； iii)生成物中某一物质既是氧化产物，又是还原产物. ②逆配法：先以氧化一还原反应产物开始配平
适用围：i)自身氧化一还原反应(含歧化反应)ii)反应物中某一部分被氧化或
还原
下列几类反应的配平请注意技巧 Ⅰ：缺项类：
①可能缺的项：一般是反应介质，通常是酸、碱或水，它们参与反应，但其中元素
化合价不变. ②确定方法：先配出氧化一还原系数.后根据离子电荷平衡和原子个数平衡确定.
例．配平下列方程式
- 2+
1.MnO4+ H2S － Mn+ S↓
２－2- 2.S+( ) △ S+ SO３
Ⅱ．多变类
例．配平下列方程
1．P + CuSO4 + H2O ---- H3PO4 + Cu3P + H2SO4 2．As2S3 + HNO3 + H2O ---- H3AsO4 + H2SO4 + NO Ⅲ．字母类
此类配平有一定的抽象性.关键在于元素价态的确定和处理. 例：配平Na2Sx + NaClO + NaOH - Na2SO4 + NaCl + H2O Ⅳ．改写类
一般习惯于化学方程式改写成离子方程式，而且一个离子方程式往往可代表同一类
化学方程式.现考虑怎样改写成合理的化学方程式.
+ 3++
例1 Fe(OH)3 + 3H＝ Fe + 3H2O其中H可代表所有的强酸吗? 如改写成HX与它的
反应Fe(OH)3 + 3HX ＝ FeX3 + 3H2O一定合理吗?
- 2+ +2+ 3+
例2 把MnO4+ 5Fe+ 8H = Mn+ 5Fe+ 4H2O改写成合理的化学方程式.
例3Cu2S与一定浓度的HNO3反应，生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O，当NO2和NO的物质的量为1∶1时，实际参加反应的Cu2S与HNO3的物质的量之比为 （ ）
A 1∶7 B 1∶9 C 1∶5 D 2∶9 方程式配平练习
1. Fe3O4 + HNO3 —— Fe(NO3)3+ NO2+ H2O
2. Cu2S+ HNO3 — Cu(NO3)2+ NO+ H2SO4+ H2O 3. Fe3C+ HNO3— Fe(NO3)3+ CO2+ NO2+ H2O 4. FeS2+ O2— Fe2O3+ SO2
5. P4S3+ HNO3+ H2O — H2SO4+ H3PO4+ NO 6. Pb(N3)2+ Cr(MnO4)2 — Pb3O4+ NO+ Cr2O3+ MnO2 7. BrCln+ H2O + SO2 — HBr+ HCl + H2SO4 8． Cl2+ OH-— Cl-+ClO3-+ H2O
9． SO2+ MnO4-+ H2O— SO42-+ Mn2++ H+ 10． S2-+ SO32-+ H+= S+
+ A Ax- + Bn— By- 11. m 12. FeSx+ O2 — Fe2O3+ SO2
13. KMnO4+ KNO2+ — MnSO4+ K2SO4+ KNO3+ H2O
练习：
1.硫代硫酸钠可作为脱氯剂，已知25.0mL 0.100 mol·L-1 Na2S2O3溶液恰好把224mL（标准状
－－
况下）Cl2完全转化为Cl离子，则S2O32将转化成 （ ）
－－－
A．S2 B．S C．SO32 D．SO42
－
2.在一定条件下，RO3n和氟气可发生如下反应：RO3n-＋F2＋2OH - ＝RO4-＋2F-＋H2O。从而可知在RO3n-中，元素R的化合价是 （ ） A.＋4 B. ＋5 C.＋6 D.＋7
3. NaH是—种离子化合物，它跟水反应的方程式为：NaH＋H2O→NaOH＋H2↑，它也能跟液氨、乙醇等发生类似的反应，并都产生氢气。下列有关NaH的叙述错误的是（ ） A.跟水反应时，水作氧化剂 B.NaH中H-半径比Li+半径小 C.跟液氨反应时，有NaNH2生成 D..跟乙醇反应时，NaH被氧化
4.在化学反应中11P＋15CuSO４＋24H２O＝5Cu３P＋6H３PO４＋15H２SO4；1.5mol CuSO４能氧化P的物质的量的是 （ ） A.2mol B. 1/2mol C.5mol D. 0.3 mol
5. ClO2是一种广谱型的消毒剂，根据世界环保联盟的要求ClO2将逐渐取代Cl2成为生产自来水的消毒剂。工业上ClO2常用NaClO3和Na2SO3溶液混合并加H2SO4酸化后反应制得，在以上反应中NaClO3和Na2SO3的物质的量之比为（ ） A.1︰1 B.2︰1 C.1︰2 D.2︰3 6、从矿物学资料查得，一定条件下自然界存在如下反应： 14CuSO4?5FeS2?12H2O?7Cu2S?5FeSO4?12H2SO4，下列说确的是
A. Cu2S既是氧化产物又是还原产物 B. 5mol FeS2发生反应，有10mol电子转移
2?C. 产物中的SO4离子有一部分是氧化产物 D. FeS2只作还原剂 7．下列反应中，氧化剂与还原剂物质的量的关系为1∶2的是
A．O3+2KI+H2O==2KOH+I2+O2 B．2CH3COOH+Ca(ClO)2==2HClO+Ca(CH3COO)2 C．I2+2NaClO3==2NaIO3+Cl2 D．4HCl+MnO2==MnCl2+Cl2↑+2H2O
8．已知下列分子或离子在酸性条件下都能氧化KI，自身发生如下变化：
－－2＋
H2O2→H2O IO3→I2 MnO4→Mn HNO2→NO
如果分别用等物质的量的这些物质氧化足量的KI，得到I2最多的是
－－
A H2O2 B IO3 C MnO4 D HNO2
9、9已知氧化还原反应：2Cu(IO3)2＋24KI＋12H2SO4＝2CuI↓＋13I2＋12K2SO4＋12H2O其中
氧化还原竞赛教(学)案
