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还原性

(2020-04-18 13:54:27) 百科综合
还原性

还原性

还原性是指在化学反应中原子、分子或离子失去电子的能力。物质含有的粒子失电子能力越强,物质本身的还原性就越强;反之越弱,而其还原性就越弱。

基本介绍

  • 中文名:还原性
  • 外文名:Reduction
  • 定义:物质失电子的能力
  • 相关:氧化性
  • 特点:失电子能力越强还原性越强
  • 判断:反应条件等

判断方法

化学方程式

  • 氧化剂(氧化性)+还原剂(还原性)→还原产物+氧化产物
    氧化性:氧化剂>氧化产物
    还原性:还原剂>还原产物
    这条规则对于任何环境下的任何ΔG<0的反应(即在该环境下可自发进行的反应)都成立,没有任何例外的情况
    氧化剂--得电子--化合价降低--被还原--发生还原反应--还原产物
    还原剂--失电子--化合价升高--被氧化--发生氧化反应--氧化产物
  • 不可根据同一个反应中的氧化剂还原剂判断
    自发进行的反应氧化剂的氧化性可以弱于甚至是远弱于还原剂(中学认为氧化剂氧化性一定强于还原剂,然而这种认知实际上完全错误,氧化剂氧化性与还原剂的氧化性无任何关係)
    例如:
    过氧化氢的氧化性远强于氯气,且其将氯气氧化为高氯酸是可以自发进行的(标準电极电势差超过0.2,氧化还原反应就可以完全进行):
    (标準电极电势:H2O2—1.77—H2O,Cl2—1.36—Cl-,ClO4-—1.39—Cl2
    然而二者的反应却是前者被氧化:H2O2 + Cl2 → 2HCl + O2
    这是因为氧化还原反应大都存在动力学障碍

金属活动性顺序

  1. 对于金属还原剂来说,金属单质的还原性强弱一般与金属活动性顺序相一致,即越位于后面的金属,越不容易失电子,还原性越弱。
    金属活动性顺序(常见元素):
    K>Ca>Na>Mg>Al>Mn>Zn>Cr>Fe>Ni>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au
  2. 金属阳离子在25℃,pH=0的水溶液中氧化性的顺序
    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分别对应Fe2+、Sn2+、Pb2+,Hg22+不是Fe3+、Sn4+、Pb4+、Hg2+(尤其是Hg,很多中学教辅都误以为其对应汞离子)

非金属活动性顺序(常见元素):

  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(或单质)氧化性逐渐减弱,对应阴离子还原性增强
    25℃,pH=0的水溶液中还原性:H2S>I->Br->H2O>Cl->HF
    25℃,pH=14的水溶液中还原性:S2->I->Br->OH->Cl->F-
    补充:非金属氧化性顺序一般教材中常忽略Fe3+,而着重Fe,因此添加它的顺序:
    Cl2>Br2>Fe3+>I2>S8

反应条件

当不同氧化剂分别于同一还原剂反应时,如果氧化产物价态相同,可根据反应条件的难易来判断。反应越容易,该氧化剂氧化性就强。
譬如:16HCl(浓)+2KMnO4→2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2(g)
4HCl(浓)+MnO2(加热)→ MnCl2+2H2O+Cl2(g)
4HCl(g)+O2—(加热,CuCl2催化剂)→ 2H2O+2Cl2(g)
氧化性:KMnO4>MnO2>O2
但也不一定正确,因为氧化性更强的物质可能因为动力学障碍导致反应反而更困难,也有可能是反应可逆程度较大导致平衡向ΔG>0的方向移动

氧化产物的价态高低

当含有变价元素的还原剂在相似的条件下作用于不同的氧化剂时,可根据氧化产物价态的高低来判断氧化剂氧化性强弱,如:
2Fe+3Cl2—(点燃)→ 2FeCl3
Fe+S —(加热)→ FeS
氧化性:Cl2>S
但也不一定正确,例如:F2只能将Os氧化到+6价,O2则能氧化到+8价

元素周期表

  1. 主族元素(从上到下)
    非金属原子(或单质)氧化性逐渐减弱,对应阴离子还原性逐渐增强。
    金属原子还原性逐渐增强,对应阳离子氧化性逐渐减弱
  2. 同周期的主族元素(从左到右)
    单质还原性逐渐减弱,氧化性逐渐增强
    阳离子氧化性逐渐增强,阴离子还原性逐渐减弱。
  3. 同周期的主族元素最高价氧化物的水化物(只能从左到右,不可上下或斜向比较
    酸性越强,对应元素氧化性越强
    硷性越强,对应元素还原性越强
  4. 原电池的电极反应
    两种不同的金属构成的原电池的两极。负极金属是电子流出的极,正极金属是电子流入的极。
    其还原性在一般情况下:负极金属>正极金属(反例:铁和铜在浓硝酸中)
  5. 物质的浓度大小
    具有氧化性(或还原性)的物质浓度越大,其氧化性(或还原性)越强,反之则越弱。
  6. 元素化合价价态高低
    一般来说,变价元素位于最高价态时只有氧化性,处于最低价态时只有还原性,处于中间价态时,既有氧化性又有还原性。一般处于最高价态时,氧化性最强,随着化合价降低,氧化性减弱还原性增强。但也存在反例,例如:酸性水溶液中,0到最高价,氯硫磷氧化性随化合价下降反而而增强

举例

1、C是还原剂 CuO是氧化剂
公式1公式1
2、C是还原剂 SiO2是氧化剂
公式2公式2

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