氧化还原反应 论文.doc

氧化还原反应指导老师：宋红卫 组员：王垚，张成，李金刚，张默言，张雪我们在无意中发现，削过皮的苹果在空气中久置会出现褐色的斑点，这是为什么呢？对此我们进行了一系列的研究。一. 日常生活中的氧化还原反应 1.为什么苹果放久了会有褐色的斑点？ 答：多酚氧化酵素会将酚类成分氧化，多个小分子氧化产物经聚合反应，就生成褐色的色素。 2.泡好的绿茶静置一段时间後有何变化? 答：因为茶多酚的氧化，会使得绿茶由绿变黄，乌龙茶由黄变咖啡色。二.氧化还原反应 1.基本概念 答：氧化还原反应是在反应前后元素的化合价具有相应的升降变化的化学反应。在反应过程中有元素化合价变化的化学反应叫做氧化还原反应。这种反应可以理解成由两个半反应构成，即氧化反应和还原反应。此类反应都遵守电荷守恒。在氧化还原反应里，氧化与还原必然以等量同时进行。两者可以比喻为阴阳之间相互依靠、转化、消长且互相对立的关系。有机化学中也存在氧化还原反应。 2.反应本质 答：电子得失或电子偏移 3.氧化剂与还原剂答：氧化剂：具有氧化性，使还原剂氧化，本身被还原。 还原剂：具有还原性，使氧化剂还原，本身被氧化。 如：NaClO + 2FeSO4 + H2SO4 = NaCl + Fe2（SO4）3 + H2O 氧化剂: NaClO 还原剂: FeSO4 Cl2 + H2O = HClO + HCl 氧化剂: Cl2 还原剂: Cl2 4.规律 答：因为氧化还原反应中会发生电子转移，也就是元素的化合价会发生变化，可以得知：复分解反应都不是氧化还原反应。置换反应一定是氧化还原反应化合和分解反应不一定是氧化还原反应，有单质参加的化合反应大部分是氧化还原反应（有例外，例如石墨在一定条件下变成金刚石，还包括其他同素异形体之间的转换。） 有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应。对于不属于上述四种基本反应类型的化学反应，有属于氧化还原反应的（例如碳还原氧化铜），也有不属于氧化还原反应的（例如氧气在一定条件下反应变成臭氧）。 归中反应，歧化反应可以看作是特殊的氧化还原反应。 5.性质 答：还原性：失电子的能力；氧化性：得电子的能力 一个反应中，具有还原性的物质：1、还原剂2、还原产物 一个反应中，具有氧化性的物质：1、氧化剂2、氧化产物 金属性在本质上就是还原性，而还原性不仅仅表现为金属的性质。 非金属性在本质上就是氧化性，而氧化性不仅仅表现为非金属单质的性质。 一切氧化还原反应之中，还原剂的还原性还原产物的还原性。 一切氧化还原反应之中，氧化剂的氧化性氧化产物的氧化性。 还原性的强弱只与失电子的难易程度有关，与失电子的多少无关。 5.氧化还原反应的表示方法 答：双线桥法 表明反应前后同一元素原子间的电子转移情况 。 单线桥法 表明反应前后不同元素原子间的电子转移情况 。 1.双线桥法的基本步骤 答：(1)标价态:正确标明氧化反应前后同一元素的化合价,判断其升降。 (2)连双线:一条线由氧化剂中化合价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化合价升高的元素指向氧化产物中的相应元素。 (3)注得失:标出失去或得到的电子总数,注明该元素被氧化或被还原“。 2.单线桥法的基本步骤 答：(1)标价态:正确标明氧化反应前后同一元素的化合价,判断其升降,进而确定得失电子的元素. (2)连单线:连接等式左边的氧化剂与还原剂,箭头指向氧化剂。 (3)注得失:标出转移的电子总数。 6.氧化还原反应方程的配平 答：（1）电子守恒法 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。因为整个过程的本质好比是还原剂把电子给了氧化剂，在这一失一得之间，电子守恒。故根据还原剂失去电子的数目和氧化剂得到电子的数目相等，结合二者化合价的改变情况，可以分别把氧化剂、还原剂的计量数计算出来，这样整个氧化还原反应就顺利配平了。 方法和步骤 ：标出发生变化的元素的化合价，并确定氧化还原反应的配平方向。 列出化合价升降的变化情况。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，将化合价变化的数值进行叠加。 根据电子守恒配平化合价变化的物质的计量数。 根据质量守恒配平剩余物质的计量数。最终并根据质量守恒检查配平无误。 （2）待定系数法 原理：质量守恒定律告诉我们，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，可以通过约分约掉。 方法和步骤 ：对于氧化还原反应，先把元素化合价变化较多的物质的计量数用未知数表示出来，再利用质量守恒吧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。 7.重要的氧化剂 （1）活泼非金属单质：F2 、 Cl2、 Br2 、I2 、 O2、O3 （2）高价氧化物：MnO2、PbO2、 Bi2O5、 CO2（高温） （3）高价态酸：HNO3、HClO3、HClO4、浓H2SO4 （4）高价态盐：KNO3（H+）、 KMnO4（酸性、中性、碱性）、 KClO3、FeCl3、K2Cr2O7（酸性、中性、碱性） （5）过氧化物：H2O2、Na2O2、 CaO2、 BaO2、 K2O2 （6）其它：HClO、NaClO、漂白粉、NO2、KO2、 （7）弱氧化剂：能电离出H+的物质、银氨溶液、新制的Cu（OH）2 8.重要的还原剂 （1）金属单质：IA、IIA、金属活动性顺序表 （2）非金属单质：H2、C、Si （3）变价元素中元素低价态氧化物：SO2、CO （4）变价元素中元素低价态的酸、阴离子H2S、 S2、H S、HBr、Br、HI、I、 浓HCl、Cl、H2SO3 、HSO3 （5）变价元素中元素低价态时的盐、碱 Na2SO3、Na2S、FeSO4、Na2S2O3、Fe(OH)2 （6）其它：S、Sn2+、NH3三.电化学与氧化还原反应 1.概念 答：电化学是研究电能和化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律的科学。电能和化学能 相互转化可通过电池来完成，也可利用高压静电放电来实现，二者统称电化学，后者为电化学的一个分支，称放电化学。因而电化学往往专指“电池的科学”。 2.图示 3.发展史 答：在1663年，德国物理学家 Otto von Guericke 创造了第一个发电机，通过在机器中的摩擦而产生静电。这个发电机将一个巨大的硫球放入玻璃球中，并固定在一棵轴上制成的。通过摇动曲轴来转动球体，当一个衬垫与转动的球发生摩擦的时候就会产生静电火花。 这个球体可以拆卸并可以用作电学试验的来源。 在17世纪中叶，法国化学家 Charles François de Cisternay du Fay 发现了两种不同的静电，即同种电荷相互排斥而不同种电荷相互吸引。 Du Fay 发布说电由两种不同液体组成：vitreous (拉丁语”玻璃“)，或者正电；以及resinous, 或者负电。这便是电的双液体理论，这个理论被17世纪晚期Benjamin Franklin 的单液体理论所否定。 1781年，查尔斯.奥古斯丁 库仑 (Charles-Augustin de Coulomb) 在试图研究由英国科学家Joseph Priestley 提出的电荷相斥法则的过程中发展了静电相吸的法则。 4.应用 答：在物理化学的众多分支中，电化学是唯一以大工业为基础的学科。它的应用主要有：电解工业，其中的氯碱工业是仅次于合成氨和硫酸的无机物基础工业；铝、钠等轻金属的冶炼，铜、锌等的精炼也都用的是电解法；机械工业使用电镀、电抛光、电泳涂漆等来完成部件的表面精整；环境保护可用电渗析的方法除去氰离子、铬离子等污染物；化学电源；金属的防腐蚀问题，大部分金属腐蚀是电化学腐蚀问题；许多生命现象如肌肉运动、神经的信息传递都涉及到电化学机理。应用电化学原理发展起来的各种电化学分析法已成为实验室和工业监控的不可缺少的手段。四电子守恒原理与氧化还原反应 1.关联 答：1氧化还原反应的实质是电子的转移(电子的得失或电子对的偏移)，特征为化合价的变化。一个氧化还原反应发生时，必然有电子的转移，且氧化剂得电子总数一定等于还原剂失电子总数，即电子守恒。根据这一原理，既可配平氧化还原反应方程式，又可进行氧化还原反应的快速计算。 （2）关系图2.计算先标反应前后变价元素的化合价，把升高的统一写在上方，把降低的统一写在下方，然后分别标出化合价升降的数目， 升价总数=降价总数=转移电子数 。五氧化还原反应的意义 1. 我们所需要的各种各样的金属，都是通过氧化还原反应从矿石中提炼而得到的。如制造活泼的有色金属要用电解或置换的方法；制造黑色金属和别的有色金属都是在高温条件下用还原的方法；制备贵重金属常用湿法还原，等等。许多重要化工产品的制造，如合成氨、合成盐酸、接触法制硫酸、氨氧化法制硝酸、食盐水电解制烧碱等等，主要反应也是氧化还原反应。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。 2. 在农业生产中，植物的光合作用、呼吸作用是复杂的氧化还原反应。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态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。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。 3. 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