氧化还原反应

[拼音]：yanghua huanyuan fanying

[外文]：oxidation-reduction reaction

在反应物之间有电子得失的一类反应。在这类反应中，某种原子失去电子，发生了氧化；另一种原子则得到电子，发生了还原；合起来是同时发生了氧化还原反应。例如，碳和氧化汞在加热时反应生成二氧化碳和汞：

C+2HgO─→CO₂+2Hg (1)

肼在空气中燃烧：

N₂H₄+O₂─→N₂+2H₂O (2)

金属锌置换出硫酸铜溶液中的铜离子：

Zn+Cu²⁺─→Zn²⁺+Cu (3)

上述三个反应中，汞离子、氧分子和铜离子分别从碳、氮和锌原子上取得电子，前三种物质发生了还原反应，后三种物质发生了氧化反应。通常还把在反应中获得电子、发生还原反应的物质叫做氧化剂；而把失去电子，发生氧化反应的物质叫做还原剂。

一种氧化剂被还原和一种还原剂被氧化总是同时发生、互相依存在一个氧化还原反应之中，是同一个氧化还原反应中的两个半反应。

电子的得失

在一个氧化还原反应中，氧化剂获得的电子总数必然等于还原剂失去的电子总数；整个反应体系前后处于电荷平衡状态。例如，在水溶液中Fe³⁺离子和I^-离子反应生成Fe²⁺离子和I₂，可分别写出还原反应和氧化反应的半反应方程式，这两个半反应方程式合在一起就组成氧化还原反应的反应方程式：

还原反应： 2Fe³⁺+2e─→2Fe²⁺

氧化反应： 2I^-─→I₂+2e

氧化还原反应：2Fe³⁺+2I^-─→2Fe²⁺+I₂又如，高锰酸钾和碘化钾在酸性水溶液中的氧化还原反应可表示为：

还原反应：

氧化反应： 10I^-─→5I₂+10e

定量衡量物质的氧化还原性质的参数是氧化还原电势。

氧化数

对于那些组成和结构比较简单的化合物，判断它们在氧化还原反应中得失电子的情况很容易；而对于那些组成和结构比较复杂的化合物，当不清楚它们的价键性质时，很难判断它们在氧化还原反应中得失电子的情况，就可以采用氧化数这个概念来讨论氧化还原反应，并写出相应的反应方程式。

氧化数是表示物质中元素的表观电荷数。利用氧化数的概念，可以把氧化还原反应定义为：在化学反应中，反应物质中元素的氧化数升高，即发生了氧化；元素的氧化数降低，则发生了还原。

在同一个氧化还原反应中，氧化剂中元素氧化数的降低值，必定等于还原剂中元素氧化数的升高值。例如，在实验室里经常使用高锰酸钾来氧化盐酸，以制备氯气，这个氧化还原反应可以表示如下：

又如过氧化氢在贮存过程中，部分发生分解，转变为水和氧气。这是由于过氧化氢发生了下列自氧化还原反应：

应用

氧化还原是很重要的一类化学反应，在工业生产过程中常常发生许多氧化还原反应。例如，氨经过铂网的催化被空气氧化为硝酸；硫黄燃烧，即被氧化为二氧化硫，再经催化氧化为三氧化硫，以制造硫酸；铬铁矿FeCr₂O₄与碳酸钠Na₂CO₃混合，经过氧化焙烧，可以制备 Na₂CrO₄。几乎所有的金属单质都是利用化学还原反应或电解还原反应制得的。在自然界中，普遍存在和不断发生着氧化还原反应。在生物体内，糖类和脂肪经过酶催化氧化反应。被分解为二氧化碳和水，同时释放大量的能量。这种氧化反应可以下列反应方程式表示：

C₆H₁₂O₆+6O₂─→6CO₂+6H₂O

CH₃(CH₂)₁₄COOH+23O₂─→16CO₂+16H₂O