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氧化还原反应

化学基本反应

氧化还原反应 （oxidation-reduction reaction）氧化还原反应是有化合价变化的反应，本质是电子的转移。在氧化还原反应中，普遍的规律是“两强制两弱”，根据不同的反应类型，有不同的配平方式。

理论发展
拉瓦锡在1777年证明物质的燃烧是与氧进行反应，在汞的试验中，在较低温度下加热，银白色的汞转变成红色的氧化汞。后者在较高的温度下加热，又分解出汞和氧。并且，最后得到的汞与原来的汞的重量完全相等。
拉瓦锡得出结论燃烧是物质与氧化合的过程，燃烧结果生成氧化物。这一转化过程就称为氧化反应。而相反的过程，使生成的氧化物去掉氧，恢复原来状态称为还原反应。
经过两个多世纪的探索实践，从物质与氧反应的发现、化合价与氧化数概念的提出和形成，到成键电子理论的建立等,氧化还原反应的本质逐步被认知。
Lewis酸/碱是能接受/给出电子对的分子、离子或原子团，Lewis酸碱反应是电子对给出和接受的反应，那么反应过程中价电子在核外的概率分布必然发生改变，因此Lewis酸碱反应也可以理解为广义氧化还原反应。
化学平衡
化学平衡的移动，实际上就是当改变反应条件时，改变了反应的方向，然后达到新的平衡。当浓度、压力、温度改变时，就会改变电极电势，从而改变反应方向。催化剂不影响电极电势，所以对平衡移动没有影响。
分类
据发生化学变化的微粒种类：①氧化剂、还原剂是2种物质；②氧化剂、还原剂是同种物质；③氧化剂、还原剂共多于2种物质；
根据发生化学变化的元素种类：①一种物质中一种元素的化合价升降；②一种物质中同种元素的化合价升降；③一种物质中多种元素的化合价升降。
规律
在氧化还原反应中，普遍的规律是“两强制两弱”，即氧化性：氧化剂>氧化产物；还原性：还原剂>还原产物。
强制弱及逆反规律：同一氧化还原反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物，还原剂的还原性强于还原产物；氧化剂氧化性越强，其还原产物的还原性越弱。
表示方法
双线桥法
口诀：
双线桥，跨两边；
表示氧化和还原；
上线表示升失氧；
下线表示降和还。
双线桥有方向性，从反应物指向生成物的同一元素，即从氧化剂指向还原产物，从还原剂指向氧化产物；桥上需写元素化合价变化、电子得失总数及发生氧化和还原反应的情况，用“+”表示得电子，用“-”表示失电子。
单线桥法
单线桥有方向性，还原剂指向氧化剂；单线桥上需要标明转移的电子总数。
配平原理
宏观辨识与微观探析在氧化还原反应中,元素化合价升高的总数等于化合价降低的总数,即得失电子数守恒。从微观层面分析氧化还原反应的实质是电子发生转移或偏移,并且氧化剂得到的电子数与还原剂失去的电子数相等。宏观层面体现在化合价升降总数相等,利用这一守恒来配平氧化还原反应。
配平步骤
根据实验结果或所给信息写出化学反应；
标出前后化合价发生变化的元素的化合价；
+7 -1 +2 0
找出化合价升高的元素在其下方画向上的箭头，化合价降低的元素在其下方画向下的箭头，在箭头旁写出该元素的一个原子化合价升高或降低的数目；
+7 -1 +2 0
↑5 ↓1
查看化合价变化的元素参与或生成的原子个数，在变化的化合价基础上乘以其个数；
+7 -1 +2 0
↑5 ↓1×2
找出化合价升高与降低数的最小公倍数，调整系数，使升降总数相等；
+7 -1 +2 0
↑5×2 ↓1×2×5
再用观察法配平反应前后化合价没有发生变化的原子数目。
配平方法
1.离子-电子法
离子-电子法配平氧化还原反应方程式的原则是：（1）反应中氧化剂得到电子的总数必须等于还原剂失去电子的总数；（2）根据质量守恒定律：化学方程式中等号两边各种元素的原子总数必须相等。
2待定系数法
(1)根据方程式中原子(通常为金属原子)恰当地选择分子项系数相同的项的系数为单位1(选择哪一分子项的系数为单位1，往往是问题简化的关键。)；
(2)以系数为1的分子项为基础从左到右或从右到左尽可能地推出相应的系数或比例关系；
(3)未能推断出系数或比例关系的，再设定未知量，并根据未平衡的原子列出最精简的方程(组)，解之并代入原方程式中，去分母后，即得到配平后方程式。
3逆向配平法
歧化反应一般使用逆向配平法，歧化反应是反应物中只有一种物质中的同一种元素化合价在变化，配平时，先配生成物，再配反应物。
4氧化数差值法
这种方法主要是针对反应物和生成物组成相对简单且价态明确的氧化还原反应。具体方法是将分子式中的H、O元素按常见化合价规定为+1、-2价，根据代数和为0的原则求出C元素的平均化合价，再根据化合价升降总数相等配平氧化还原反应方程式。
5零价法
将有机物各元素化合价人为规定为0价，各元素的化合价变化完全由生成物中各元素的价态决定，从而计算出有机化合物得失电子的数目，进一步配平反应方程式。
6矩阵法
矩阵法的本质是把一个已知的反应体系分解为若干个独立反应的组合，然后分别求算出这些独立反应的组合系数。
氧化剂与还原剂
注意：
１.有单质参加或生成的反应不一定属于氧化还原反应。在一些有单质参加的反应或有单质生成的反应中，若元素的化合价发生变化，则属于氧化还原反应；而同素异形体之间的转化反应（如2O3=3O2），虽然有单质参加和生成，但是因为并未发生元素化合价变化，所以是非氧化还原反应。
2.化合反应不一定属于氧化还原反应。有些化合反应有元素的化合价发生变化，属于氧化还原反应；而有些化合反应没有发生元素的化合价变化，故为非氧化还原反应。
3.分解反应不一定是氧化还原反应。有些分解反应，有元素的化合价发生变化，属于氧化还原反应；而有些分解反应元素的化合价无变化，则为非氧化还原反应。
4.氧化还原反应中，氧化剂与还原剂不一定是2种不同的反应物。如自身氧化反应中的氧化剂与还原剂是同一种反应物。如在反应：
中，前者的反应物和后者的反应物均既是氧化剂又是还原剂。5.氧化还原反应中的氧化剂不一定只有１种。
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