還原性

還原性

還原性是指在化學反應原子、分子或離子失去電子的能力。物質含有的粒子失電子能力越強,物質本身的還原性就越強;反之越弱,而其還原性就越弱。

基本介紹

  • 中文名:還原性
  • 外文名:Reduction
  • 定義:物質失電子的能力
  • 相關:氧化性
  • 特點:失電子能力越強還原性越強
  • 判斷:反應條件等
判斷方法,化學方程式,金屬活動性順序,非金屬活動性順序(常見元素):,反應條件,氧化產物的價態高低,元素周期表,舉例,

判斷方法

化學方程式

  • 氧化劑(氧化性)+還原劑(還原性)→還原產物+氧化產物
    氧化性:氧化劑>氧化產物
    還原性:還原劑>還原產物
    這條規則對於任何環境下的任何ΔG<0的反應(即在該環境下可自發進行的反應)都成立,沒有任何例外的情況
    氧化劑--得電子--化合價降低--被還原--發生還原反應--還原產物
    還原劑--失電子--化合價升高--被氧化--發生氧化反應--氧化產物
  • 不可根據同一個反應中的氧化劑還原劑判斷
    自發進行的反應氧化劑的氧化性可以弱於甚至是遠弱於還原劑(中學認為氧化劑氧化性一定強於還原劑,然而這種認知實際上完全錯誤,氧化劑氧化性與還原劑的氧化性無任何關係)
    例如:
    過氧化氫的氧化性遠強於氯氣,且其將氯氣氧化為高氯酸是可以自發進行的(標準電極電勢差超過0.2,氧化還原反應就可以完全進行):
    (標準電極電勢:H2O2—1.77—H2O,Cl2—1.36—Cl-,ClO4-—1.39—Cl2
    然而二者的反應卻是前者被氧化:H2O2 + Cl2 → 2HCl + O2
    這是因為氧化還原反應大都存在動力學障礙

金屬活動性順序

  1. 對於金屬還原劑來說,金屬單質的還原性強弱一般與金屬活動性順序相一致,即越位於後面的金屬,越不容易失電子,還原性越弱。
    金屬活動性順序(常見元素):
    K>Ca>Na>Mg>Al>Mn>Zn>Cr>Fe>Ni>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au
  2. 金屬陽離子在25℃,pH=0的水溶液中氧化性的順序
    Li+<Cs+<Rb+<K+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+<Mn2+<Zn2+<Cr3+<Fe2+<Ni2+<Sn2+<Pb2+<(H+)<Cu2+<Fe3+<Hg22+<Ag+<Hg2+<Pt2+<Au3+
  3. 注意Fe,Sn,Pb,Hg分別對應Fe2+、Sn2+、Pb2+,Hg22+不是Fe3+、Sn4+、Pb4+、Hg2+(尤其是Hg,很多中學教輔都誤以為其對應汞離子)

非金屬活動性順序(常見元素):

  1. 25℃,pH=0的水溶液中:
    F2>Cl2>O2>Br2>I2>S8
  2. 25℃,pH=14的水溶液中:
    F2>Cl2>Br2>I2>O2>S8
  3. 原子(或單質)氧化性逐漸減弱,對應陰離子還原性增強
    25℃,pH=0的水溶液中還原性:H2S>I->Br->H2O>Cl->HF
    25℃,pH=14的水溶液中還原性:S2->I->Br->OH->Cl->F-
    補充:非金屬氧化性順序一般教材中常忽略Fe3+,而著重Fe,因此添加它的順序:
    Cl2>Br2>Fe3+>I2>S8

反應條件

當不同氧化劑分別於同一還原劑反應時,如果氧化產物價態相同,可根據反應條件的難易來判斷。反應越容易,該氧化劑氧化性就強。
譬如:16HCl(濃)+2KMnO4→2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2(g)
4HCl(濃)+MnO2(加熱)→ MnCl2+2H2O+Cl2(g)
4HCl(g)+O2—(加熱,CuCl2催化劑)→ 2H2O+2Cl2(g)
氧化性:KMnO4>MnO2>O2
但也不一定正確,因為氧化性更強的物質可能因為動力學障礙導致反應反而更困難,也有可能是反應可逆程度較大導致平衡向ΔG>0的方向移動

氧化產物的價態高低

當含有變價元素的還原劑在相似的條件下作用於不同的氧化劑時,可根據氧化產物價態的高低來判斷氧化劑氧化性強弱,如:
2Fe+3Cl2—(點燃)→ 2FeCl3
Fe+S —(加熱)→ FeS
氧化性:Cl2>S
但也不一定正確,例如:F2只能將Os氧化到+6價,O2則能氧化到+8價

元素周期表

  1. 主族元素(從上到下)
    非金屬原子(或單質)氧化性逐漸減弱,對應陰離子還原性逐漸增強。
    金屬原子還原性逐漸增強,對應陽離子氧化性逐漸減弱
  2. 同周期的主族元素(從左到右)
    單質還原性逐漸減弱,氧化性逐漸增強
    陽離子氧化性逐漸增強,陰離子還原性逐漸減弱。
  3. 同周期的主族元素最高價氧化物的水化物(只能從左到右,不可上下或斜向比較
    酸性越強,對應元素氧化性越強
    鹼性越強,對應元素還原性越強
  4. 原電池的電極反應
    兩種不同的金屬構成的原電池的兩極。負極金屬是電子流出的極,正極金屬是電子流入的極。
    其還原性在一般情況下:負極金屬>正極金屬(反例:鐵和銅在濃硝酸中)
  5. 物質的濃度大小
    具有氧化性(或還原性)的物質濃度越大,其氧化性(或還原性)越強,反之則越弱。
  6. 元素化合價價態高低
    一般來說,變價元素位於最高價態時只有氧化性,處於最低價態時只有還原性,處於中間價態時,既有氧化性又有還原性。一般處於最高價態時,氧化性最強,隨著化合價降低,氧化性減弱還原性增強。但也存在反例,例如:酸性水溶液中,0到最高價,氯硫磷氧化性隨化合價下降反而而增強

舉例

1、C是還原劑 CuO是氧化劑
公式1公式1
2、C是還原劑 SiO2是氧化劑
公式2公式2

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們