氧化还原反应（化学基本反应类型）
VLoG
次浏览
更新时间：2023-05-23
氧化还原反应
化学基本反应类型
理论发展
反应历程
氧化还原反应前后，元素的氧化数发生变化。根据氧化数的升高或降低，可以将氧化还原反应拆分成两个半反应：氧化数升高的半反应，称为氧化反应；氧化数降低的反应，称为还原反应。氧化反应与还原反应是相互依存的，不能独立存在，它们共同组成氧化还原反应。
氧化还原反应
氧化还原反应的发生条件，从热力学角度来说，是反应的自由能小于零；从电化学角度来说，是对应原电池的电动势大于零。
氧化还原平衡
判别
类型
根据作为氧化剂的元素和作为还原剂的元素的来源，氧化还原反应可以分成两种类型：分子间氧化还原反应、分子内氧化还原反应。
分子间
在这类氧化还原反应中，氧化数的升高与降低发生在两种不同的物质中。
例如：
规律
氧化还原反应中，存在以下一般规律：
强弱律：氧化性：氧化剂>氧化产物；还原性：还原剂>还原产物。
价态律：元素处于最高价态，只具有氧化性；元素处于最低价态，只具有还原性；处于中间价态，既具氧化性，又具有还原性。
转化律：同种元素不同价态间发生归中反应时，元素的氧化数只接近而不交叉，最多达到同种价态。
优先律：对于同一氧化剂，当存在多种还原剂时，通常先和还原性最强的还原剂反应。
守恒律：氧化剂得到电子的数目等于还原剂失去电子的数目。
表示方法
双线桥法
双线桥示例
标出各发生氧化还原反应的元素的氧化数。
画出如右图所示的线，其中一条由氧化剂中氧化数降低的元素指向还原产物中的相应元素，另一条线由还原剂中氧化数升高的元素指向氧化产物中的相应元素。
标出“失去”或“得到”的电子数，格式为“得/失 发生氧化还原反应的原子数×单位原子得失的电子数"。
单线桥法
单线桥示例
标出各发生氧化还原反应的元素的氧化数。
用一条如右图所示的线连接方程式左边的氧化剂与还原剂，箭头由失电子的还原剂指向得电子的氧化剂
标出电子转移的数量，格式为“发生氧化还原反应的原子数×单位原子转移的电子数"。
氧化还原半反应式
为了将氧化还原反应与电子得失相联系起来，并简化研究，可以将氧化还原反应拆成两个半反应。于是所有氧化还原反应便可以表述为两个半反应的加和。例如有半反应：
。
反应式的左边总是氧化型物质（元素的氧化数高的物质），右边总是还原型物质（元素的氧化数低的物质）。反应中的得失电子数在反应式左边写出，用
表示；
半反应式必须配平；
反应式中有且仅有一种元素的氧化数可以发生改变。
半反应式从左到右，是氧化剂得到电子，生成其共轭还原剂的过程，即还原反应；从右到左，是还原剂得到电子，生成其共轭氧化剂的过程，即氧化反应。半反应中的氧化型物质与还原型物质互称共轭氧化剂/还原剂，这种反应关系则被称为氧化还原共轭关系。通常可以使用氧化还原反应电对来表示一组共轭的氧化还原剂，例如
，其左边为氧化型物质，右边为还原型物质。
举例
燃烧
燃烧是物质迅速氧化，产生大量光和热的过程，其本质是一种剧烈的氧化还原反应。
工业炼铁
复分解反应
大多数无机复分解反应都不是氧化还原反应，因为这些复分解反应中的离子互相交换，不存在电子的转移，各元素的氧化数没有变化。
例如有反应：
然而，又存在下列反应：
配平方法
配平方法依据——反应历程
得失电子守恒法
1．配平原理
发生氧化还原反应时，还原剂失去电子、氧化剂得到电子，得失电子数守恒。
2．方法和步骤
标出发生变化的元素的氧化数，并确定氧化还原反应的配平方向。
在配平时，需要确定先写方程式那边物质的计量数。有时先写出方程式左边反应物的计量数，有时先写出方程式右边生成物的计量数。一般遵循这样的原则：
自身氧化还原反应→ 先配平反应物的计量数；
部分氧化还原反应 → 先配平生成物的计量数；
一般的氧化还原反应→既可先配平生成物的计量数，也可先配平反应物的计量数。
列出氧化数升降的变化情况。当升高或降低的元素不止一种时，需要根据不同元素的原子个数比，将氧化数变化的数值进行叠加。
氧化数升降法
基本原则
质量守恒、电子守恒、氧化数升降守恒。
基本步骤
标变价：写出反应物和生成物的化学式，标出变价元素的氧化数。
列升降：列出反应前后元素氧化数的升降变化值。
求总数：使氧化数升高和降低的总数相等。
在配平时，是先考虑反应物，还是先考虑生成物，一般有如下规律：
若氧化剂/ 还原剂中某元素的氧化数全部改变，配平宜从氧化剂、还原剂开始，即先考虑反应物。（正向配平）；若氧化剂/ 还原剂中某元素氧化数只有部分改变，配平宜从氧化产物、还原产物开始，即先考虑生成物。（逆向配平）
自身氧化还原反应方程式，宜从生成物开始配平。（逆向配平）
【例】试配平
：
写出反应物和生成物的化学式：；
列出元素的氧化数的变化：
元素 | 反应物 | 生成物 | 变化量 |
C | 0 | +4 | +4 |
N | +5 | +4 | -1 |
3.使氧化数的升高和降低的总数相等：
；
4.配平其它物质的系数：
。
在一些特殊的方程式中，可以用以下三种处理方式，以配平常规方法难以配平甚至无法配平的方程式：
零价法
先令无法用常规方法确定氧化数的物质中各元素均为零价，然后计算出各元素氧化数的升降值，并使元素氧化数升降值相等，最后用观察法配平其他物质的化学计量数。
平均标价法
整体标价法
离子电子法
在水溶液中进行的氧化还原反应，可以用常用离子/电子法配平（又叫半反应法）。这种配平方法的优点是简单易行，且能判断出方程式中所缺少的一些物质。其配平原则是：反应过程中，氧化剂获得的电子总数等于还原剂失去的电子总数。现结合以下实例说明其配平步骤。
【例】在酸性介质中，
与
反应生成
和
，完成并配平方程式。
配平的具体步骤如下：
根据反应写出未配平的离子方程式
写出两个半反应式，一个表示还原剂被氧化的反应，另一个表示氧化剂被还原的反应：
氧化反应 
式中产物的氧原子数较反应物中的多，反应又在酸性介质中进行，所以可在上式反应物中加
，生成物中加H，然后进行各元素原子数及电荷数的配平，可得：
还原反应 
根据氧化剂和还原剂得失电子数相等的原则，在两个半反应式中各乘以适当的系数，即以
然后相加得到一个配平的离子方程式。
待定系数法
1．配平原理
质量守恒定律说明，在发生化学反应时，反应体系的各个物质的每一种元素的原子在反应前后个数相等。通过设出未知数（如x、y、z等均大于零）把所有物质的计量数配平，再根据每一种元素的原子个数前后相等列出方程式，解方程式（组）。计量数有相同的未知数，可以通过约分化简。
2．方法和步骤
对于氧化还原反应，先把元素氧化数变化较多的物质的计量数用未知数表示出来，再利用质量守恒把其他物质的计量数也配平出来，最终每一个物质的计量数都配平出来后，根据某些元素的守恒，列方程解答。
应用与意义
氧化还原强弱判定
物质的氧化性是指物质得电子的能力，还原性是指物质失电子的能力。物质氧化性、还原性的强弱取决于物质得失电子的能力（与得失电子的数量无关）。
从方程式与元素性质的角度，氧化性与还原性的有无与强弱可用以下几点判定：
（2）根据氧化还原的方向判断：
氧化性：氧化剂>氧化产物；还原性：还原剂>还原产物。
（3）根据反应条件判断：
当不同的氧化剂与同一种还原剂反应时，如氧化产物中元素的价态相同，可根据反应条件的高、低进行判断，如是否需要加热，是否需要酸性条件，浓度大小等等。
需要注意的是，物质的氧化还原性通常与外界环境，其他物质的存在，自身浓度等紧密相关，通过以上比较仅能粗略看出氧化还原性大小。如欲准确定量地比较氧化还原性的大小，需要使用电极电势。
现实意义
在生物学中，植物的光合作用、呼吸作用是典型的氧化还原反应。人和动物的呼吸，把葡萄糖氧化为二氧化碳和水。通过呼吸把贮藏在食物的分子内的能，转变为存在于三磷酸腺苷(ATP)的高能磷酸键的化学能，这种化学能再供给人和动物进行机械运动、维持体温、合成代谢、细胞的主动运输等所需要的能量。
在工业生产中所需要的各种各样的金属，很多都是通过氧化还原反应从矿石中提炼而得到的。如生产活泼的有色金属要用电解或置换的方法；生产黑色金属和一些有色金属都是用在高温条件下还原的方法；生产贵金属常用湿法还原，等等。许多重要化工产品的合成，如氨的合成、盐酸的合成、接触法制硫酸、氨氧化法制硝酸、食盐水电解制烧碱等等，也都有氧化还原反应的参与。石油化工里的催化去氢、催化加氢、链烃氧化制羧酸、环氧树脂的合成等等也都是氧化还原反应。
在农业生产中，施入土壤的肥料的变化，如铵态氮转化为硝态氮等，虽然需要有细菌起作用，但就其实质来说，也是氧化还原反应。土壤里铁或锰的氧化数的变化直接影响着作物的营养，晒田和灌田主要就是为了控制土壤里的氧化还原反应的进行。
在能源方面，煤炭、石油、天然气等燃料的燃烧供给着人们生活和生产所必需的大量的能量。我们通常应用的干电池、蓄电池以及在空间技术上应用的高能电池都发生着氧化还原反应，否则就不可能把化学能变成电能，把电能变成化学能。
由此可见，在许多领域里都涉及到氧化还原反应，认识氧化还原反应的实质与规律，对人类的生产和生活都是有意义的。
与电化学关系
锌铜原电池
相关视频
全部
1128次播放01:14
化学反应中三大基本反应之一——氧化还原反应
