氧化还原反应
升失氧化还原剂,降得还原氧化剂。
graph LR A["化合价升高"] --> B["失去电子"] --> C["被氧化"] --> D["是还原剂"] --> E["有还原性"] --> F["发生氧化反应"]展开成六个词:
| 口诀 | 含义 |
|---|---|
| 升 | 化合价升高 |
| 失 | 失去电子 |
| 氧化 | 被氧化(发生氧化反应) |
| 还原剂 | 本身是还原剂,具有还原性 |
| 降 | 化合价降低 |
| 得 | 得到电子 |
| 还原 | 被还原(发生还原反应) |
| 氧化剂 | 本身是氧化剂,具有氧化性 |
最后两个字怎么记:变了价的那个叫「剂」,它和造成的效果相反 —— 失电子的是自己被氧化,但它让别人被还原,所以它是还原剂。
| 化合价 | 电子 | 本身 | 性质 | 发生反应 | 产物 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 还原剂 | 升高 | 失电子 | 还原剂 | 还原性 | 氧化反应 | 被氧化 |
| 氧化剂 | 降低 | 得电子 | 氧化剂 | 氧化性 | 还原反应 | 被还原 |
记忆钩子:「剂」和「反应」反着来。还原剂发生的是氧化反应,氧化剂发生的是还原反应。
化合价升降的判断
Section titled “化合价升降的判断”核心:看元素在反应前后化合价有没有变。变了就是氧化还原反应,没变就不是。
常见化合价(必背):
| 元素 | 常见价态 |
|---|---|
| H | +1(金属氢化物中 −1) |
| O | −2(过氧化物中 −1,如 H₂O₂、Na₂O₂) |
| Na / K | +1 |
| Ca / Mg / Ba / Zn | +2 |
| Al | +3 |
| Fe | +2 和 +3 |
| Cu | +1 和 +2 |
| Cl | −1、0、+1、+5、+7 |
| S | −2、0、+4、+6 |
| N | −3、0、+2、+4、+5 |
| C | −4、0、+2、+4 |
| Mn | +2、+4、+6、+7 |
计算单质为 0 价,化合物中各元素化合价代数和为 0。
氧化剂与还原剂的判断规律
Section titled “氧化剂与还原剂的判断规律”| 规律 | 说明 |
|---|---|
| 高价氧化,低价还原 | 元素处于最高价只有氧化性;最低价只有还原性;中间价既有氧化性又有还原性 |
| 例子 | S:(−2) 只有还原性;(0) 既有;(+6) 只有氧化性 |
| Fe:(0) 只有还原性;(+2) 既有;(+3) 只有氧化性 | |
| 歧化反应 | 同一种元素自身既升价又降价,如 Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O |
常见氧化剂的氧化性顺序
Section titled “常见氧化剂的氧化性顺序”从强到弱:
F₂ > KMnO₄ > Cl₂ > 浓硫酸 > HNO₃ > Br₂ > Ag⁺ > Fe³⁺ > I₂ > SO₂ > S
常见氧化剂清单
Section titled “常见氧化剂清单”| 氧化剂 | 还原产物 | 备注 |
|---|---|---|
| F₂ | F⁻ | 最强氧化剂 |
| KMnO₄(酸性) | Mn²⁺(近乎无色) | 紫红色褪去;酸性越强氧化性越强 |
| KMnO₄(中性/碱性) | MnO₂ / MnO₄²⁻ | 产物不同 |
| Cl₂ | Cl⁻ | 黄绿色气体 |
| 浓硫酸 | SO₂ | 加热时氧化 Cu 等 |
| 浓硝酸 | NO₂(红棕色) | 越浓氧化性越强 |
| 稀硝酸 | NO(无色) | 浓稀产物不同,这是高频考点 |
| Br₂ | Br⁻ | 深红棕色液体 |
| Ag⁺ | Ag | 银镜反应 |
| Fe³⁺ | Fe²⁺ | 溶液由黄变浅绿 |
| I₂ | I⁻ | 淀粉变蓝 |
| HClO / ClO⁻ | Cl⁻ | 漂白性 |
| H₂O₂ | H₂O | 既可作氧化剂又可作还原剂 |
| MnO₂ | Mn²⁺ | 与浓盐酸加热制 Cl₂ |
常见还原剂的还原性顺序
Section titled “常见还原剂的还原性顺序”从强到弱:
S²⁻ > SO₃²⁻ > I⁻ > Fe²⁺ > Br⁻ > Cl⁻
常见还原剂清单
Section titled “常见还原剂清单”| 还原剂 | 氧化产物 | 备注 |
|---|---|---|
| S²⁻(H₂S) | S | 还原性最强 |
| SO₃²⁻(SO₂) | SO₄²⁻ | 能被稀硝酸氧化 |
| I⁻ | I₂ | 能被 Fe³⁺ 氧化 |
| Fe²⁺ | Fe³⁺ | 既有氧化性又有还原性 |
| Br⁻ | Br₂ | 需较强氧化剂 |
| Cl⁻ | Cl₂ | 需强氧化剂(MnO₂ + 浓盐酸加热) |
| H₂ / C / CO | H₂O / CO₂ / CO₂ | 常见还原剂 |
| 金属单质(Zn、Al、Fe) | 对应阳离子 | 金属活动性越强还原性越强 |
三条应用规则
Section titled “三条应用规则”氧化性强的氧化剂 + 还原性强的还原剂 → 氧化性弱的产物 + 还原性弱的产物。
Cl₂ + 2KI → 2KCl + I₂Cl₂ 的氧化性强于 I₂,所以 Cl₂ 能把 I⁻ 氧化成 I₂;反过来,I₂ 不能把 Cl⁻ 氧化成 Cl₂。
这就是「强弱比较」题的解法:能发生反应,说明前面的比后面的强。
② 价态不交叉
Section titled “② 价态不交叉”同种元素不同价态之间反应,化合价「只靠近,不交叉」。
H₂S + H₂SO₄(浓) → S↓ + SO₂↑ + 2H₂O -2 +6 0 +4生成物中硫的价态是 0 和 +4,落在反应物 −2 和 +6 之间,没有交叉。
③ 先后顺序
Section titled “③ 先后顺序”一种氧化剂遇到多种还原剂时,还原性强的先被氧化。
向 FeBr₂ 溶液中通入少量 Cl₂:
- 还原性 Fe²⁺ > Br⁻
- 先氧化 Fe²⁺,Cl₂ 过量才氧化 Br⁻
化合价升降法(最常用):
① 标价态:写出反应前后化合价有变化的元素② 列变化:算出每种元素升高、降低的总数③ 求相等:找最小公倍数,使升降总数相等④ 定系数:先配变价的,再配不变的⑤ 查守恒:检查原子守恒、电荷守恒离子方程式还要检查电荷守恒。
双线桥与单线桥
Section titled “双线桥与单线桥”两根桥都画在方程式上方,用来标出电子的得失。区别只有一个:双线桥画「同种元素自己」的前后变化,单线桥画「谁给谁」。
| 双线桥 | 单线桥 | |
|---|---|---|
| 线的起点 | 反应物中变价的元素 | 反应物中失电子的元素(还原剂) |
| 线的终点 | 同种元素在生成物中的形态 | 反应物中得电子的元素(氧化剂) |
| 是否标得失 | 标 失 2e⁻ / 得 2e⁻ |
只标一个数字,不写「得」「失」 |
| 箭头方向 | 从反应物指向生成物 | 从还原剂指向氧化剂 |
| 用在哪里 | 分析同种元素的价态变化 | 分析电子转移的方向和数目 |
一句话区分:双线桥看「自己变了多少」,单线桥看「电子从谁手里到了谁手里」。
例一:普通氧化还原 —— 铁与硫酸铜
Section titled “例一:普通氧化还原 —— 铁与硫酸铜”CuSO₄ + Fe → FeSO₄ + Cu双线桥(Fe 失电子、Cu 得电子,各画一条,同种元素前后相连):
失 2e⁻ ↓ CuSO₄ + Fe → FeSO₄ + Cu 得 2e⁻ ↑- Fe:0 → +2,升高 2,失 2e⁻,Fe 是还原剂
- Cu:+2 → 0,降低 2,得 2e⁻,CuSO₄ 是氧化剂
单线桥(一条线,从 Fe 指向 CuSO₄ 里的 Cu,只标 2e⁻):
2e⁻ ↓ CuSO₄ + Fe → FeSO₄ + Cu注意:单线桥只写
2e⁻,不写「失」也不写「得」,更不要箭头两头都画。
例二:歧化反应 —— 氯气与氢氧化钠
Section titled “例二:歧化反应 —— 氯气与氢氧化钠”Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O同一种元素(Cl)既升价又降价,这就是歧化反应。
双线桥(注意两条线从同一个 Cl₂ 出发,分别指向两个产物):
失 1e⁻ ↓ Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O 得 1e⁻ ↓(指向 NaCl)- NaCl 中的 Cl:0 → −1,得 1e⁻,被还原
- NaClO 中的 Cl:0 → +1,失 1e⁻,被氧化
- Cl₂ 既是氧化剂又是还原剂
单线桥(从被氧化的 Cl 指向被还原的 Cl):
1e⁻ ↓ Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O歧化反应画桥的关键:两条线起点相同(都是 Cl₂),终点不同。一般氧化还原是起点终点都不一样。
例三:归中反应 —— 硫化氢与浓硫酸
Section titled “例三:归中反应 —— 硫化氢与浓硫酸”H₂S + H₂SO₄(浓) → S↓ + SO₂↑ + 2H₂O −2 +6 0 +4同种元素由高价和低价一起变到中间价,这就是归中反应。
双线桥(一个从 H₂S 出发、一个从 H₂SO₄ 出发,都指向生成物):
失 2e⁻ ↓ H₂S + H₂SO₄(浓) → S↓ + SO₂↑ + 2H₂O 得 2e⁻ ↓(指向 SO₂)- S(−2 → 0):失 2e⁻,H₂S 是还原剂
- S(+6 → +4):得 2e⁻,H₂SO₄ 是氧化剂
单线桥:
2e⁻ ↓ H₂S + H₂SO₄(浓) → S↓ + SO₂↑ + 2H₂O归中反应的关键:价态只靠近,不交叉。生成物硫的价态 0 和 +4,都落在 −2 和 +6 之间,绝不会出现跳到 +8 或 −4 的情况。
三种反应类型对照
Section titled “三种反应类型对照”| 类型 | 同种元素价态变化 | 典型例 |
|---|---|---|
| 普通氧化还原 | 一种升高、一种降低(不同元素) | Fe + CuSO₄ |
| 歧化反应 | 同种元素从中间价分别升、降 | Cl₂ + NaOH |
| 归中反应 | 同种元素从高价和低价都变向中间价 | H₂S + H₂SO₄ |
| 易错点 | 正确说法 |
|---|---|
| 「氧气有氧化性,所以是氧化剂」 | 错。物质在具体反应中才能叫氧化剂,单独说氧化性可以 |
| 「Fe³⁺ 只有氧化性」 | 对,Fe³⁺ 已是最高价 |
| 「Fe²⁺ 只有还原性」 | 错。Fe²⁺ 是中间价,既有氧化性又有还原性 |
| 「置换反应都是氧化还原反应」 | 对。因为有单质参加和生成 |
| 「复分解反应是氧化还原反应」 | 错。复分解一定不是氧化还原反应 |
| 「化合反应都是氧化还原反应」 | 错。如 CaO + H₂O → Ca(OH)₂ 就不是 |