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1、氧化和还原 (第十五课页164至页200)氧化还原反应其实包含两个词语，分别是氧化和还原。化学中很多反应都是氧化还原反应。例如生物学中的呼吸作用和光合作用、金属氧化物的还原作用、金属的提取、燃烧、置换反应、生锈和电池的反应等等。15.2 氧化和还原作用的定义(定义一) (页166至页169) 当镁在空气中燃烧时，与氧结合形成氧化镁。 2Mg(s) + O2(g) 2MgO(s)因为镁与氧结合，化学家称这个过程为氧化作用。相反，若从物质中失去氧则称为还原作用。例如当氧化铜 (II) 与碳共热时，氧化铜 (II) 被还原为铜。 2CuO(s) + C (s) 2Cu(s) + CO2(g)氧化作用
2、指一种物质得到氧的过程。还原作用指一种物质失去氧的过程。我们再探究氧化铜 (II) 与碳的反应。碳得到氧，形成二氧化碳，这是氧化过程。同时，氧化铜 (II) 失去氧，形成铜，这是还原过程。氧化作用和还原作用必须同时发生。因此，这种反应称为氧化还原反应 氧化作用 2CuO(s) + C(s) 2Cu(s) + CO2(g) 还原作用在氧化铜 (II) 与碳的反应中，碳从氧化铜 (II) 中夺走氧，使氧化铜 (II) 被还原，因此碳是还原剂。氧化铜 (II) 给碳提供氧，使碳被氧化，因此氧化铜 (II) 是氧化剂。 引致氧化作用的物质称为氧化剂 引致还原作用的则称为还原剂。将氧化铁 (III) 放
3、在鼓风炉中加热便可以提取铁，其反应方程式如下： Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(l) + 3CO2(g)氧化铁 (III) 在反应中失去氧，所以它被还原。一氧化碳得到氧（变成二氧化碳），所以它被氧化。因此，这个反应是氧化还原反应，而一氧化碳是还原剂。15.3 氧化和还原作用的定义(定义二) (页170至页173)氧化作用是物质失去电子的过程。还原作用是物质得到电子的过程。例如：当镁与氧发生反应时，镁原子会失去电子，形成镁离子（Mg2+），氧原子则获得这些电子，形成氧离子（O2- )。 失去电子 Mg + O Mg2+ O2- 获得电子在这反应中，镁被氧化了，因为它失去电子；而氧则被
4、还原了，因为它得到电子。氧化和还原作用总是同时进行的。 另一个氧化还原反应是钠和氯的反应： 2Na(s) + Cl2(g) 2NaCl(s) 钠原子失去电子，所以是被氧化了。 Na(s) Na+(s) + e- 失去电子：_作用 氯是_剂 (它令钠氧化) 而氯原子则获得电子，所以是被还原了。 Cl2(g) + 2e- 2Cl- (s) 获得电子：_作用 钠是_剧 (它使氯还原)15.3.1 置换反应中的氧化还原反应 (页172) 图15.5页172鋅在鋅的表面生成一層銅硫酸銅 (II) 溶液 总反应如下： 氧化作用（失去电子） Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s)
5、 还原作用（获得电子） 在这个置换反应中，锌是还原剂，铜 (II) 离子是氧化剂。15.3.2 简单化学电池中的氧化还原反应 (页172至页173)V+電子的流動方向鋅片（負電極）氧化作用銅片（正電極）還原作用硫酸銅(II)溶液硫酸鋅溶液 在负电极 锌失去电子，形成锌离子，所以锌被氧化了。 氧化作用：失去电子 离子半反应式： Zn(s) Zn2+(aq) + 2e- 在正电极 硫酸铜(II)溶液的铜(II)离子获得电子，所以铜(II)离子被还原了。还原作用：获得电子 离子半反应式： Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) 将两个半方程式结合，可以得到电池的总氧化还原反应方程式(电子被省略去)
6、： 氧化作用 Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s) 还原作用 在这电池反应中，锌是还原剂，铜(II)离子是氧化剂。15.4 氧化数 (页174至页177) 假如一个元素的原子能以离子的形式存在，它带有的电荷数便是该元素的氧化数。要计算氧化数的值，我们可以遵循下列的规则。规则一元素的氧化数是零。 例如：Cu，H2，O2规则二简单离子的氧化数与离子的电荷数相同。例如：Cu2+2O2-2规则三某些元素在化合物中的氧化数是固定的。例如：氢在其大多数的化合物中 +1氧在其大多数的化合物中 -2所有第 I 族金属 +1所有第 II 族金属 +2规则四化合物中各元素的氧化数总和
7、是零。例如： H2O(+1) x 2 + (-2)= 0规则五离子中各元素的氧化数总和相等于该离子所带的电荷数目。 例如： OH-(-2) + (+1) = -115.4.1 计算元素的氧化数 ： 计算下列化合物或离子中有划线的元素的氧化数 技能训练 页176及页177H2S ( )MnO2 ( )NO3- ( )H2CO3 ( )MnO4- ( )N2 ( )KCl ( )H2SO4 ( )NO2 ( )PO43- ( )NH4+ ( )NaHSO4 ( )Ca ( )NH3 ( )Mg3N2 ( )(NH4)2SO4 ( ) 不同氧化数的元素有些元素在不同物质中具有不同的氧化数。例如锰在K
8、MnO4、MnO2、MnCl2 和 Mn 的氧化数分别是 +7、+4、+2 和 0。 (页177表15.1 ) 金属离子的命名 (页177)一些金属形成多于一种氧化数的离子。我们在金属的名称后面加括号，内里以罗马数目字写上离子的氧化态。例如 FeCl3 的名称是氯化铁(III)，FeCl2 是氯化铁(II)。15.5 从氧化数的改变看氧化还原反应(定义三) (页178至页181)在氧化作用中，元素的氧化数增加。在还原作用中，元素的氧化数减少。15.5.1 例子 1. 简单电池反应 (页178) 下面的方程式表示简单锌铜电池的反应。 氧化作用 Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq)
9、+ Cu(s) 还原作用 1锌的氧化数从 0 增加至 +2。 2铜的氧化数从 +2 减少至 0。 2. 置换反应 (页179) 以下为镁与硫酸铜(II)溶液反应的完整方程式： 氧化作用 Mg(s) + CuSO4(aq) MgSO4(aq) + Cu(s) 还原作用镁的氧化数增加，所以镁被氧化。铜的氧化数减少，所以在硫酸铜 (II) 中的铜离子被还原。整个反应中，硫酸根离子完全没有变化，所以，我们省略计算 S 和O 原子的氧化数，写成以下的离子方程式： 氧化作用 Mg(s) + Cu2+(aq) Mg2+(aq) + Cu(s) 还原作用 3. 金属与酸的反应 (页179) 锌与稀硫酸的反应：
10、 氧化作用 Zn(s) + H2SO4(aq) ZnSO4(aq) + H2(g) 还原作用 或用离子方程式表示： 氧化作用 Zn(s) + 2H+(aq) Zn2+(aq) + H2(g) 还原作用 锌被氧化，而氢离子则被还原。 4. 金属氧化物的还原作用 (页180)在提取金属铁时，氧化铁 (III) 被一氧化碳还原成金属。 氧化作用Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(l) + 3CO2(g) 还原作用 5. 干电池中的氧化还原反应 (页181) 碱性锰电池中的总反应： 氧化作用 Zn(s) + 2MnO2(s) ZnO(s) + Mn2O3(s) 还原作用锌的氧化数从 0 增加至
11、 +2，所以锌是被氧化。锰的氧化数从 +4 减少至 +3，所以氧化锰(IV)的锰离子是被还原。三种氧化物中氧的氧化数保持不变，均是 -2。 6. 生锈 铁与空气和水发生反应，形成氧化铁 (III)。 氧化作用 0 +3 Fe(s) Fe2O3(s)铁被氧化，它的氧化数从 0 增加至 +3。 技能训练 页18215.5.2 并非全部的反应都是氧化还原反应 (页181至页182) 下列三个化学反应就不是氧化还原反应。 1. 把碳酸盐加热 +2 +4 -2 +2 -2 +4 -2 CuCO3(s) CuO(s) + CO2(g) 以上每个元素的氧化数都没有改变，例如 Cu (+2 +2)，所以这不是
12、氧化还原反应。 2. 中和作用 +1 -2 +1 +1 -1 +1 -1 +1 -2 NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H2O(l) 在这个反应中，每个元素的氧化数保持不变。因此，中和作用不是氧化还原反应。 3. 沉淀反应 将硝酸银溶液加入氯化钠溶液中，形成白色的氯化银沉淀。 Ag+(aq) + Cl(aq) AgCl(s)在反应过程中，银离子 (+1) 和氯离子 (-1) 的氧化数都保持不变。因此，沉淀反应不是氧化还原反应。15.6 常见的氧化剂和还原剂 (页182至页186) 见附页 (页183 表15.2 及表15.3 ) 氧化剂 : 浓酸、氧化数高的物质、第七族元素、氧气 还原剂
