氧化还原与常见元素

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氧化与还原

概念与定义

氧化与还原是相对的，也一般同时出现。

名称	氧化系	还原系	备注
氧化/还原反应	物质所含元素的化合价升高的反应	物质所含元素的化合价降低的反应	一般存在形式为氧化还原反应
氧化/还原剂	在反应中得到电子（化合价降低）的物质	在反应中失去电子（化合价升高）的物质	一般针对反应物
氧化/还原产物	失去电子被氧化（化合价升高）得到的产物	得到电子被还原（化合价降低）得到的产物	一般针对生成物
氧化/还原性	易得电子的性质，氧化剂表现出的性质	易失电子的性质，还原剂表现出的性质	氧化/还原性是作为任意物质的性质

在一个氧化还原反应中，将反应前后对比，可以得到：

• 氧化剂被还原生成还原产物，此过程为还原反应；
• 还原剂被氧化生成氧化产物，此过程为氧化反应；

例题

e.g.1

下列变化过程属于还原反应的是：

解答

对于第一个反应，氯元素从 价变成 价，化合价不变，不发生氧化还原反应。

对于第二个反应，钠元素从 价变成 价，化合价升高，发生氧化反应。

对于第三个反应，碳元素从 价变成 价，化合价升高，发生氧化反应。

对于第四个反应，铁元素从 价变成 价，化合价降低，发生还原反应。

e.g.2

下列化学反应不属于氧化还原反应的是：

解答

对于第一个反应，化合价变化的元素：

氯离子化合价有升有降，所以有氧化反应也有还原反应。

对于第二个反应，化合价变化的元素：

氮离子化合价有升有降，属于氧化还原反应。

对于第三个反应，没有化合价变化的元素，属于复分解反应。

对于第四个反应，没有化合价变化的元素，反应前后：

$$\mathrm{3(C^{+4})(Cl^{-})_4+2(K^{+})_2(Cr^{+6})_2(O^{-2})_7} = \mathrm{2(Cr^{+6})(O^{-2})_2(Cl^{-})_2+3(C^{+4})(O^{-2})(Cl^{-})_2+2(K^{+})(Cl^{-})}$$

所以不属于氧化还原反应。

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性质与规律

每一种元素的化合价分布都呈现区间的形式，最低不低于 价，最高不超过 价。一般而言，区间大小与元素原子最外层电子数有关。

对于一种元素，当其处于最高价时仅呈现氧化性，容易被还原；当其处于最低价时仅呈现还原性，容易被氧化；处于中间价态时既表现出氧化性，也表现出还原性，具体表现视反应而定。

歧化反应与中和反应是一类特殊的氧化还原反应，中和指的是同一元素的一个较高化合价与较低化合价在反应后得到一个中间化合价，歧化则相反。但需要注意的是，在同一个反应中，同一种元素的化合价变化不会交叉。

在浓度差别不大的溶液中，含有若干种还原剂，如果此时加入一种氧化剂，则还原性强的还原剂会有限被氧化，反之亦然。

在任何氧化还原反应中，化合价守恒，电子总数守恒。这意味着化合价升高总数与降低总数相同，失去电子数与得到电子数相同。

例题

e.g.1

下列微粒不具有还原性的是：

解答

钾元素最低价为 价，所以一定显还原性。

铁元素价态分布为 价，二价铁离子能够被氧化成三价铁离子，所以具有还原性。

是硫元素的最低价态，所以具有还原性。

是钠元素的最高价态，仅具有氧化性。

e.g.2

已知 个 能够恰好把 个 还原，而 被氧化为 ，则 元素在还原产物中成多少价？

解答

个 被氧化成 ，共失去 个电子，所以 个 共得到 个电子，每个 得到 个电子，还原产物是 ，呈现价态 。

氧化还原的强弱判断

首先，氧化剂的氧化性大于氧化产物，还原剂的还原性大于还原产物。

元素氧化性还可以通过金属活动性判断，金属活动性越弱，还原性也会逐渐减弱，对应离子的氧化性也会变强。

在一个反应中，反应要求越低，反应越剧烈，对应物质的氧化性或还原性越强。

不同氧化剂作用于同一还原剂时，氧化产物价态越高，氧化剂氧化性越强；
不同还原剂作用于同一氧化剂时，还原产物价态越低，还原剂还原性越强。

例题

Problem I

是一种消毒杀菌效率高，二次污染小的水处理剂，实验室内通过以下反应制的 ：

$$\mathrm{2KClO_3+H_2C_2O_4+H_2SO_4}\overset{\Delta}{=}\mathrm{2ClO_2}\uparrow+\mathrm{K_2SO_4}+\mathrm{2CO_2}\uparrow+2\mathrm{H_2O}$$

下列说法正确的是：

1. 在反应中得到电子。
2. 是氧化产物。
3. 在反应中被还原。
4. 参加反应 电子转移。

解答

考虑这个反应中价态改变的元素，。

所以 得电子被还原生成还原产物 ；而 失电子被氧化生成氧化产物 。

而 反应需要 电子转移。

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非金属元素

非金属元素一般指化学元素周期表中不带「钅」的元素，当然也存在反例，如汞（）是金属元素。非金属元素单质一般是气态，液态以及固态，除了氢（）之外全部分布在元素周期表的右部。

非金属性

非金属性是一种描述非金属性质的衡量，