《氧化劑和還原劑》課件

氧化劑和還原劑什么是氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移氧化還原反應(yīng)涉及原子或離子之間電子轉(zhuǎn)移的過(guò)程。氧化和還原一個(gè)物質(zhì)失去電子被氧化，另一個(gè)物質(zhì)獲得電子被還原。氧化劑和還原劑氧化劑是獲得電子的物質(zhì)，還原劑是失去電子的物質(zhì)。氧化還原反應(yīng)的定義1電子轉(zhuǎn)移氧化還原反應(yīng)指的是涉及**電子轉(zhuǎn)移**的化學(xué)反應(yīng)。2氧化和還原反應(yīng)中，一種物質(zhì)失去電子被氧化，另一種物質(zhì)得到電子被還原。3同時(shí)發(fā)生氧化和還原過(guò)程**同時(shí)發(fā)生**，相互依存，不可分割。氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)電子轉(zhuǎn)移氧化數(shù)變化能量變化氧化劑和還原劑的概念氧化劑在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑是能夠得到電子的物質(zhì)。它們將電子從其他物質(zhì)中奪取，導(dǎo)致該物質(zhì)發(fā)生氧化。氧化劑本身被還原。還原劑在氧化還原反應(yīng)中，還原劑是能夠失去電子的物質(zhì)。它們將電子轉(zhuǎn)移給其他物質(zhì)，導(dǎo)致該物質(zhì)發(fā)生還原。還原劑本身被氧化。氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移1氧化失去電子，氧化數(shù)升高2還原得到電子，氧化數(shù)降低氧化劑的特點(diǎn)和作用氧化性氧化劑具有氧化其他物質(zhì)的能力，自身被還原。電負(fù)性氧化劑通常具有較高的電負(fù)性，容易獲得電子。反應(yīng)活性氧化劑的反應(yīng)活性較強(qiáng)，能夠與多種物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。還原劑的特點(diǎn)和作用易氧化還原劑容易失去電子，被氧化，自身發(fā)生氧化反應(yīng)。提供電子還原劑在反應(yīng)中將電子轉(zhuǎn)移給氧化劑，使氧化劑發(fā)生還原反應(yīng)。參與反應(yīng)還原劑作為反應(yīng)物參與化學(xué)反應(yīng)，促進(jìn)氧化劑的還原反應(yīng)進(jìn)行。氧化還原電位和標(biāo)準(zhǔn)還原電位氧化還原電位氧化還原電位反映物質(zhì)得失電子的傾向，數(shù)值越高，越容易得電子，氧化性越強(qiáng)。標(biāo)準(zhǔn)還原電位標(biāo)準(zhǔn)還原電位是指在標(biāo)準(zhǔn)條件下，物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)的電位，通常以氫電極為參考電極。標(biāo)準(zhǔn)還原電位表的應(yīng)用1預(yù)測(cè)反應(yīng)方向通過(guò)比較反應(yīng)物和產(chǎn)物的標(biāo)準(zhǔn)還原電位，可以判斷氧化還原反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行。2比較金屬活潑性標(biāo)準(zhǔn)還原電位越負(fù)，金屬越活潑，更容易失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。3設(shè)計(jì)電化學(xué)電池選擇合適的電極材料和電解質(zhì)溶液，可以構(gòu)建高效的電化學(xué)電池。電化學(xué)腐蝕和防護(hù)措施電化學(xué)腐蝕是金屬在電解質(zhì)溶液中發(fā)生的腐蝕，是金屬制品失效的主要原因之一。為了防止電化學(xué)腐蝕，我們可以采取以下措施：涂層防護(hù)、電化學(xué)防護(hù)、合金化等等。金屬的活潑性和還原性活潑性金屬失去電子的能力越強(qiáng)，金屬越活潑?；顫娊饘僖着c酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。還原性金屬失去電子的能力越強(qiáng)，金屬的還原性越強(qiáng)?；顫娊饘僖妆谎趸?。金屬的氧化還原反應(yīng)1金屬失電子形成陽(yáng)離子2氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)3生成氧化物金屬失去電子被氧化金屬的氧化還原反應(yīng)是金屬原子失去電子，形成陽(yáng)離子的過(guò)程。反應(yīng)中，金屬原子作為還原劑，失去電子被氧化，同時(shí)氧化劑獲得電子發(fā)生還原反應(yīng)，最終生成金屬氧化物。非金屬的氧化還原反應(yīng)1鹵素鹵素元素在氧化還原反應(yīng)中通常表現(xiàn)為氧化劑，如氯氣可以氧化金屬、非金屬和一些化合物。2氧氣氧氣作為強(qiáng)氧化劑，參與許多重要的氧化反應(yīng)，例如燃燒、呼吸等。3硫硫在一些情況下可以作為氧化劑，例如在硫化氫的氧化反應(yīng)中。無(wú)機(jī)化合物的氧化還原反應(yīng)金屬氧化物金屬氧化物可以被還原劑還原成金屬，例如氧化銅被氫氣還原成銅非金屬氧化物非金屬氧化物可以被還原劑還原成非金屬單質(zhì)，例如二氧化碳被碳還原成碳酸酸可以被還原劑還原成非金屬單質(zhì)，例如濃硫酸被銅還原成二氧化硫鹽鹽可以被還原劑還原成金屬單質(zhì)，例如氯化銀被鋅還原成銀有機(jī)化合物的氧化還原反應(yīng)1烴類烷烴：燃燒2醇類氧化：生成醛、酮或羧酸3醛類氧化：生成羧酸4酮類一般不易氧化有機(jī)化合物的氧化還原反應(yīng)廣泛應(yīng)用于化學(xué)合成和工業(yè)生產(chǎn)中。這些反應(yīng)通常涉及碳?xì)滏I的斷裂和形成，以及官能團(tuán)的變化。例如，烷烴的燃燒是常見(jiàn)的氧化還原反應(yīng)，而醇類的氧化可以生成醛、酮或羧酸，這些反應(yīng)在合成藥物和香料中發(fā)揮著重要作用。生物體內(nèi)的氧化還原反應(yīng)細(xì)胞呼吸糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等物質(zhì)在生物體內(nèi)的氧化分解，產(chǎn)生能量，供生命活動(dòng)所需，這個(gè)過(guò)程就是細(xì)胞呼吸。光合作用綠色植物利用光能，將二氧化碳和水合成有機(jī)物，并釋放氧氣，這個(gè)過(guò)程就是光合作用。燃燒反應(yīng)的本質(zhì)快速氧化燃燒反應(yīng)是一種快速放熱的化學(xué)反應(yīng)，物質(zhì)與氧化劑（通常是氧氣）發(fā)生反應(yīng)，生成氧化物并釋放熱量。發(fā)光發(fā)熱燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生光和熱，這是我們?nèi)庋劭梢杂^察到的現(xiàn)象，也是燃燒反應(yīng)的主要特征。氧化還原反應(yīng)燃燒反應(yīng)本質(zhì)上是一種氧化還原反應(yīng)，物質(zhì)被氧化，氧化劑被還原，伴隨著電子轉(zhuǎn)移。燃料電池的工作原理1燃料供應(yīng)燃料電池通過(guò)化學(xué)反應(yīng)直接將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。2電化學(xué)反應(yīng)燃料與氧化劑（通常是氧氣）在電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生電子和離子。3電子流電子通過(guò)外部電路流動(dòng)，產(chǎn)生電流，為負(fù)載供電。4離子交換離子通過(guò)電解質(zhì)膜從一個(gè)電極遷移到另一個(gè)電極，維持電化學(xué)反應(yīng)的平衡。金屬的活性和反應(yīng)性活潑性金屬失去電子的能力，即還原性強(qiáng)弱，決定了金屬的活潑性。反應(yīng)性金屬與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的速率，取決于金屬的活潑性和反應(yīng)條件?；钚越饘俚难趸€原反應(yīng)鈉與水反應(yīng)鈉在水中劇烈反應(yīng)，生成氫氧化鈉和氫氣，同時(shí)釋放大量的熱量。反應(yīng)方程式為：2Na+2H2O→2NaOH+H2↑鉀與水反應(yīng)鉀與水反應(yīng)比鈉更劇烈，反應(yīng)過(guò)程甚至?xí)l(fā)生爆炸。反應(yīng)方程式為：2K+2H2O→2KOH+H2↑鈣與水反應(yīng)鈣與水反應(yīng)較慢，生成氫氧化鈣和氫氣。反應(yīng)方程式為：Ca+2H2O→Ca(OH)2+H2↑化學(xué)等價(jià)式和配分電子化學(xué)等價(jià)式化學(xué)等價(jià)式表示物質(zhì)中各元素的原子個(gè)數(shù)比。例如，水的化學(xué)等價(jià)式為H2O，表示一個(gè)水分子中含有兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子。配分電子配分電子是指在化學(xué)反應(yīng)中參與電子轉(zhuǎn)移的電子。例如，在金屬鈉與氯氣反應(yīng)中，鈉原子失去一個(gè)電子，氯原子得到一個(gè)電子，形成離子化合物NaCl。氧化還原反應(yīng)的平衡方程1守恒原則原子守恒和電荷守恒2半反應(yīng)法將氧化還原反應(yīng)拆分為氧化半反應(yīng)和還原半反應(yīng)3配平步驟配平原子數(shù)和電荷數(shù)，確保方程兩邊電荷平衡氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用案例電化學(xué)腐蝕金屬在潮濕環(huán)境中與氧氣和水反應(yīng)，形成氧化物，導(dǎo)致金屬腐蝕電池通過(guò)氧化還原反應(yīng)釋放化學(xué)能，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備燃料電池利用燃料（如氫氣）與氧化劑（如氧氣）發(fā)生氧化還原反應(yīng)，直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能判斷氧化還原反應(yīng)的方法1電子轉(zhuǎn)移觀察反應(yīng)前后物質(zhì)中元素的化合價(jià)是否發(fā)生變化，若有變化，則該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)。2氧化劑和還原劑判斷反應(yīng)物中是否存在氧化劑和還原劑，若存在，則該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)。3反應(yīng)類型一些特殊的反應(yīng)類型，例如燃燒反應(yīng)、置換反應(yīng)等，通常都是氧化還原反應(yīng)。如何預(yù)測(cè)氧化還原反應(yīng)的傾向1電極電位利用標(biāo)準(zhǔn)電極電位表，比較氧化劑和還原劑的標(biāo)準(zhǔn)電位，電位差越大，反應(yīng)越傾向于發(fā)生。2氧化還原勢(shì)氧化還原勢(shì)反映了物質(zhì)得失電子的能力，氧化還原勢(shì)越高的物質(zhì)，越易得到電子，越易發(fā)生還原反應(yīng)。3反應(yīng)條件溫度、濃度、pH值等條件也會(huì)影響氧化還原反應(yīng)的傾向。氧化還原反應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用電池氧化還原反應(yīng)是電池工作的基礎(chǔ)，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能。電鍍利用氧化還原反應(yīng)在金屬表面沉積一層其他金屬，以增強(qiáng)其耐腐蝕性和美觀性。腐蝕金屬的腐蝕也是氧化還原反應(yīng)，例如鐵生銹。氧化還原反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的安全注意事項(xiàng)戴防護(hù)眼鏡，保護(hù)眼睛免受化學(xué)物質(zhì)飛濺的傷害。佩戴手套，防止化學(xué)物質(zhì)接觸皮膚。在實(shí)驗(yàn)區(qū)域備好滅火器，防止火災(zāi)事故發(fā)生。氧化還原反應(yīng)的環(huán)境影響空氣污染一些氧化還原反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生有害氣體，如二氧化硫和氮氧化物，導(dǎo)致酸雨和霧霾。水體污染工業(yè)廢水中的重金屬離子會(huì)通過(guò)氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的形態(tài)，污染水體。土壤污染農(nóng)業(yè)中使用的農(nóng)藥和化肥，以及工業(yè)排放的重金屬，會(huì)通過(guò)氧化還原反應(yīng)影響土壤的性質(zhì)和微