氧化还原反应
尊敬的各位领导、老师:
大家好!今天我讲课的题目是《氧化还原反应》,在初中的时候我们学习过木炭还原CuO的反应,木炭在高温的条件下和CuO反应,结果CuO失去氧原子还原成了单质Cu,发生的是还原反应;我们在分析一下C的变化,起还原作用的C夺走了CuO的O原子变成了CO2 发生的是氧化反应。
也就是说,在化学反应中氧化反应和还原反应是同时进行的,有一种物质被还原,必然会有一种物质
被氧化。
C+2CuO=2Cu+CO2↑
初中的时候我们还学习过这样的两个化学反应,C在高温的情况下和H2O 的反应,结果是H2O失去了O原子还原成H2,木炭夺走了H2O中的氧被氧化成了CO ;另一个反应H2还原CuO生成了Cu和H2O,刚才我们是从得氧和失氧的角度来分析氧化还原反应,我们说失去氧的物质被还原,得到氧的物质被氧化,现在我们从化合价的角度来分析这些氧化还原反应:
C+H2O= H2+CO;H2+CuO=Cu+ H2O
(1)CuO中的Cu是+2价,发生还原反应后变成了0价的单质Cu;C单质为0价,发生氧化反应变成CO2,为+4价。
(2)再看一下H2O和C的反应,反应前H2O中的H原子为+1价,被碳还原为H2后变成了0价;而C由0价变成了+2价的CO,发生额是氧化反应。
(3)最后我们再看一个H2还原CuO的反应,0价的H变成+1价,+2价的Cu 变成0价的Cu
这些反应都是典型的氧化还原反应,我们分别分析了反应前后各物质化合价的变化,不难发现他们有一个共同的特征:某些元素的化合价在反应前后会发生变化并且化合价升高的物质发生的是氧化反应,化合价降低的物质发生的还原反应。
我们再看一个初中学习过的Fe置换Cu的反应:Fe和CuSO4的反应生成FeSO4和Cu,单质Fe由0价变成+2价的FeSO4化合价升高,发生的是氧化反应,+2价的Cu由+2价变成0价的Cu单质,化合价降低发生的是还原反应。
我们看整个反应过程并没有氧原子的得失,只有化合价的变化,他也是氧化还原反应。
这样我们就可以给氧化还原反应下一个定义了,氧化还原反应:凡是有元素化合价升降的反应都是氧化还原反应。
失e- →化合价升高→氧化反应
得e- →化合价降低→还原反应
氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
(1)有单质参与的化合反应是氧化还原反应。
(2)有单质生成的分解反应是氧化还原反应。
(3)所有的置换反应都是氧化还原反应。
(4)所有的复分解反应都是非氧化还原反应。
二.氧化还原反应的实质:
我们的目前学过的化学反应都可以分成两种:(1)是有元素化合价升降变化的反应,也就是氧化还原反应;另一种是没有元素化合价变化的反应,即非氧化还原反应。
如:CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl
上面我们给出氧化还原反应的定义,也了解了反应前后元素化合价的升降情况,当然,我们还有必要进一步去了解氧化还原反应的实质。
化学反应的实质是原子间的重组,我们知道原子的核外电子是分层排列的,最外层电子的数目和化学反应是密切相关的,化合价的升降又与电子的得失有关。
那么要想揭示氧化还原反应的实质,我们必须从电子转移的角度认识氧化还原反应。
下面我们从例子着手分析:
Na+Cl2=2NaCl;我们知道Na原子的电子排布这样的,它的最外层只有1个电子,要想达到8电子稳定结构,就必需失去一个电子变成+1价的Na+离子,化合价由0价升高到+1价,发生的是氧化反应,Cl原子最外层有7个电子,它容易得到1个电子达到8电子稳定结构,变成-1价的Cl-,化合价降低,发生的是还原反应。
这样Na离子和Cl离子都达到8电子稳定结构生成了稳定的NaCl。
我们知道Na是典型的容易失电子的金属,而Cl又是一个典型的易得电子的非金属元素,那么如果两种元素获取电子能力相差不大,又会怎样?又如:H2+ Cl2=2HCl的反应,他们反应时,都没有能力把对方的电子夺走,而是采取共用的形式,使双方最外层都达到8电子稳定结构。
然而,在HCl分子中,Cl原子得电子的能力毕竟还是比H原子能力强,那么共用电子对就会偏向Cl而偏离H。
那么,H元素就从0价升高到+1价,发生的是氧化反应,Cl元素由0价降低到-1价发生的是还原反应。
通过上面的分析我们可以得出:发生氧化反应的元素,化合价升高,其实质是原子失去或偏离电子的过程;氧化反应,化合价降低,其实质是原子得到或偏向电子的过程。
三.氧化剂和还原剂
在氧化还原反应中,我们把得到电子的物质或电子对偏向的物质叫做氧化剂;把失去电子或电子偏离的物质叫做还原剂。
例如:Na+Cl2 =2NaCl的反应,Na是还原剂,Cl2是氧化剂,高中我们常见的氧化剂有:O2、Cl2、浓H2SO4;常见的还原剂有:活波金属单质、C、CO、H2
当然,氧化还原反应也是我们的生产和生活当中,如金属的冶炼、食物的腐败钢铁的锈蚀等。
这些氧化还原反应有的对我们的生活生产有利,有的有害,只有,我们人类掌握了这些化学变化的规律后,我们才可能趋利避害。