氧化还原反应及电化学
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发布时间：2022-04-27 05:26
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时间：2022-06-26 22:15
中文名
氧化还原反应
外文名
oxidation-rection reaction
别名
氧化-还原反应
适用领域
化学反应与化学方程
应用学科
化学
快速
导航
反应历程
氧化-还原平衡
判别
类型
规律
表示方法
举例
配平方法
应用与意义
与电化学的关系
理论发展
18世纪末，化学家在总结许多物质与氧的反应后，发现这类反应具有一些相似特征，提出了氧化还原反应的概念：与氧化合的反应，称为氧化反应；从含氧化合物中夺取氧的反应，称为还原反应。随着化学的发展，人们发现许多反应与经典定义上的氧化还原反应有类似特征，19世纪发展化合价的概念后，化合价升高的一类反应并入氧化反应，化合价降低的一类反应并入还原反应。20世纪初，成键的电子理论被建立，于是又将失电子的半反应称为氧化反应，得电子的半反应称为还原反应。[2]
1948年，在价键理论和电负性的基础上，氧化数的概念被提出，1970年IUPAC对氧化数作出严格定义[1] ，氧化还原反应也得到了正式的定义：化学反应前后，元素的氧化数有变化的一类反应称作氧化还原反应。
注：
氧化数又可以叫做氧化态，本词条使用前者。
氧化数即高中所说的化合价，这两者仅是叫法不同，部分表示方法有差别，其他并无区别，本词条中视为可以混用。
反应历程
氧化还原反应前后，元素的氧化数发生变化。根据氧化数的升高或降低，可以将氧化还原反应拆分成两个半反应：氧化数升高的半反应，称为氧化反应； 氧化数降低的反应，称为还原反应。[2] 氧化反应与还原反应是相互依存的，不能独立存在，它们共同组成氧化还原反应。
氧化还原反应的实例——钠与氯气的反应
反应中，发生氧化反应的物质，称为还原剂，生成氧化产物；发生还原反应的物质，称为氧化剂，生成还原产物。氧化产物具有氧化性，但弱于氧化剂；还原产物具有还原性，但弱于还原剂。用通式表示即为：
氧化还原反应
氧化还原反应的发生条件，从热力学角度来说，是反应的自由能小于零；从电化学角度来说，是对应原电池的电动势大于零。[5]
氧化-还原平衡
一般来说，所有的化学反应都具有可逆性，只是可逆的程度有很大差别，各反应进行的限度也大不相同[6] 。因此氧化还原反应存在着氧化-还原平衡[7] 。设氧化还原反应的通式为：
其中氧化剂为Ox，还原剂为Red，氧化产物为Redz+，还原产物为Oxz-，电子转移或偏移数为z，则氧化还原反应的化学平衡常数为 ，K可以由实验测得，亦可由公式 算得。
判别
一个化学反应，是否属于氧化还原反应，可以根据反应是否有氧化数的升降，或者是否有电子得失与转移判断。如果这两者有冲突，则以前者为准，例如反应 ，虽然反应有电子对偏移，但由于IUPAC规定中，单质氧化数为0[1] ，所以这个反应并不是氧化还原反应。
氧化还原反应的实例——置换反应
有机化学中氧化还原反应的判定通常以碳的氧化数是否发生变化为依据[9] ：碳的氧化数上升，则此反应为氧化反应；碳的氧化数下降，则此反应为还原反应。由于在绝大多数有机物中，氢总呈现正价态，氧总呈现负价态，因此一般又将有机物得氢失氧的反应称为还原反应，得氧失氢的反应称为氧化反应。
