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氧化还原反应的本质是什么,如何区分氧化剂与还原剂呢?

xiawuyouke 趣味知识 2021-12-21 10:47:50 2663 0 化学知识

氧化还原反应是化学反应中三大反应之一,也是我们最熟悉的化学反应。在我们的生活或生产中,无时无刻不在进行着氧化还原反应。例如植物的光合作用,煤气的燃烧等等。

那么什么是氧化还原反应呢?

氧化还原反应的本质是什么,如何区分氧化剂与还原剂呢?

要想弄清楚氧化还原反应,不妨先看一下最简单的一个化学反应,即碳在氧气中燃烧,其化学方程式为C+O2==CO2,反应条件为点燃。在这个氧化还原反应中,首先来看看这些物质在反应前后的变化量。

碳C在反应前其化合价为0,氧气在反应前其化合价也为0,反应后C的化合价变成了最高价态的+4价,氧的化合价变成了最低价态的-2。由此我们可以这么说,在这一反应中,C被O2从0价氧化成了+4价,O2被C从0价还原成了-2价。

氧化还原反应的本质是什么,如何区分氧化剂与还原剂呢?

也就是说,在这一化学反应中,C为还原剂,O2为氧化剂,由此,在早期的化学系中,人们把有氧参加的反应统称为氧化还原反应。但是,随着人们逐渐的认识加深,出现了没有氧气参与的氧化还原反应,比如:

氢气在氯气中燃烧,其化学方程式为H2+Cl2==2HCl,条件为点燃。在这个过程中,氢的化合价从0价变成了+1价,氯Cl的化合价从0价变为了-1价,氢的化合价升高了,氢就是还原剂,氯的化合价降低了,氯就是氧化剂。所以说,氧化还原反应从宏观上来说,就是有物质的化合价发生了升降的变化,且化合价不交叉。

氧化还原反应的本质是什么,如何区分氧化剂与还原剂呢?

对化学有所了解的人都知道,所有的化学反应都是可逆的,只是反应的顺序强弱不一样罢了。例如:氧化铜与氢气的加热反应中,其化学方程式为CuO+H2==Cu+H20,条件为加热△,在这个反应中,氧化铜为氧化剂,H2为还原剂,反应后Cu为还原产物,水H2O为氧化产物。

氧化还原反应的本质是什么,如何区分氧化剂与还原剂呢?

这个反应既然存在着可逆反应,但在书写上,我们为什么又习惯性的写为CuO+H2==Cu+H2O(条件加热)呢?那是因为所有反应中都遵循着一个规律,即“谁强谁先”的规律。也就是说,在这个反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物,还原剂的还原性强于还原产物,所以这个反应就是向右进行了。

氧化还原反应的本质是什么,如何区分氧化剂与还原剂呢?

在氧化还原反应中,有一种比较特殊的反应,即归中反应或歧化反应,典型的歧化反应有硫化氢与二氧化硫的反应——2H2S+S02==3S↓+2H20,由于硫单质是沉淀物,故而要打上下箭头。

纵观这个化学反应,化合价变化的元素就只有硫了,硫化氢中硫的化合价为-2价,二氧化硫中硫的化合价为+4价,反应后硫单质的化合价为0价,也就是说,H2S为还原剂,SO2为氧化剂,生成的硫单质即是氧化产物,同时也是还原产物。

氧化还原反应的本质是什么,如何区分氧化剂与还原剂呢?

从上面的化学反应中导出了一个规律,即物质处在最高价时,只有氧化性,当物质处在最低价时,只有还原性,而处在中间价态时,物质既有氧化性也有还原性。从微观角度来看,物质处在最高价态时,它只能得到电子来降低化合价了,物质处在最低价态时,它也只能失去电子来提高化合价了。那么,氧化还原反应的微观表现又是怎么样的呢?

要搞清楚这个概率,就必须再回过头来看一个反应,H2+Cl2==2HCl(条件点燃),在这个反应中,我们只看氢。氢在元素周期表中,其排列序号为1,原因就是氢原子的外层只有一个电子。故而,氯的化合价降低是不可能从氢那里得到电子的。

氧化还原反应的本质是什么,如何区分氧化剂与还原剂呢?

但这个反应中又有元素化合价的降低与升高,唯一能够将其解释得通的就是共用电子对发生了偏移,也就是说,HCl为共价化合物。由于氢的化合价在升高,氯的化合价在降低,所以共用电子对偏离氢而偏向氯了。

最后的出氧化还原反应最为本质的一句话,即有电子的转移(得失或偏移)的反应都是氧化还原反应,氧化反应不可能单独存在,还原反应也不可能单独存在。

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