氧化還原反應(yīng)是在反應(yīng)前后,某種元素的氧化數(shù)有變化的化學(xué)反應(yīng).這種反應(yīng)可以理解成由兩個半反應(yīng)構(gòu)成,即氧化反應(yīng)和還原反應(yīng).
概念
反應(yīng)的本質(zhì)是氧化數(shù)有變化,即電子有轉(zhuǎn)移.氧化數(shù)升高,即失電子的半反應(yīng)是氧化反應(yīng)；氧化數(shù)降低,得電子的反應(yīng)是還原反應(yīng).氧化數(shù)升高的物質(zhì)還原對方,自身被氧化,因此叫還原劑,其產(chǎn)物叫氧化產(chǎn)物；氧化數(shù)降低的物質(zhì)氧化對方,自身被還原,因此叫氧化劑,其產(chǎn)物叫還原產(chǎn)物.即：
還原劑 + 氧化劑 ---> 氧化產(chǎn)物 + 還原產(chǎn)物
一般來說,同一反應(yīng)中還原產(chǎn)物的還原性比還原劑弱,氧化產(chǎn)物的氧化性比氧化劑弱,這就是所謂“強還原劑制弱還原劑,強氧化劑制弱氧化劑”.
凡例
氫氣與氯氣的化合反應(yīng)
氫氣與氯氣的化合反應(yīng),其總反應(yīng)式如下：
H2 + Cl2 → 2HCl
我們可以把它寫成兩個半反應(yīng)的形式：
氧化反應(yīng)：
H2 → 2H+ + 2e-
還原反應(yīng):
Cl2 + 2e- → 2Cl-
單質(zhì)總為0價.第1個半反應(yīng)中,氫元素從0價被氧化到+1價；同時,在第2個半反應(yīng)中,氯元素從0價被還原到−1價.(本段中,“價”指氧化數(shù))
兩個半反應(yīng)加合,電子數(shù)削掉：
H2 → 2H+ + 2e-
+ 2e- + Cl2 → 2Cl-
---------------------
H2 + Cl2 → 2H+ + 2Cl-
最后,離子結(jié)合,形成氯化氫:
2H+ + 2Cl- → 2HCl
與電化學(xué)的關(guān)系
每一個氧化還原反應(yīng)都可以做成一個原電池.其中發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為陽極,即外電路的負極；還原反應(yīng)的一極為陰極,即外電路的正極.兩個電極之間有電勢差(電化學(xué)上通常叫電動勢),因此反應(yīng)可以進行,同時可以用來做功.
名稱來源
氧化反應(yīng)最早是指金屬或非金屬與氧結(jié)合形成氧化物的反應(yīng),這類反應(yīng)中另一種元素的氧化數(shù)總是升高.還原反應(yīng)最早是指金屬從其化合物中被提煉出來的反應(yīng),這類反應(yīng)中金屬的氧化數(shù)總是降低.
再如工業(yè)煉鐵的反應(yīng):
Fe2O3+3CO=高溫=2Fe+3CO2
這個反應(yīng)中,三氧化二鐵是氧化劑,而一氧化碳是大家熟悉的還原劑.三氧化二鐵中的氧元素給了一氧化碳,使后者氧元素含量增加變?yōu)槎趸?鐵由3價變?yōu)閱钨|(zhì)0價(降低,為氧化劑),而碳由2價變?yōu)?價(升高,為還原劑)
另外,復(fù)分解反應(yīng)一定不是氧化還原反應(yīng).因為復(fù)分解反應(yīng)中各元素的化合價都沒有變化.例如:
Na2CO3+CaCl2=2NaCl+CaCO3(沉淀)
其中鈉元素保持1價,碳酸根保持-2價,氯元素保持-1價,而鈣元素保持2價.