氧化还原反应——定义、类型、用途、应用

反应物的氧化态在氧化还原反应中发生变化，这是氧化还原化学反应。术语氧化还原是指还原-氧化过程。所有的氧化还原反应都可以分为两种类型的过程：还原和氧化。氧化还原反应，也称为氧化还原反应，总是涉及同时发生的氧化和还原事件。在化学反应中，被还原的物质称为氧化剂，而被氧化的物质称为还原剂。

氧化定义为电子的损失和给定反应物氧化态的增加。还原是获得电子并且反应物的氧化态降低的过程。氧化剂是倾向于减少氧化还原过程的电子接受实体。还原剂是一种供电子物质，往往会释放电子。这些物质容易氧化。任何氧化还原反应都可以分为两部分：氧化半反应和还原半反应。

General Rules Regarding Oxidation States

1. A free element’s (uncombined element’s) oxidation state is zero.
2. The oxidation state of a simple (monoatomic) ion is equal to the ion’s net charge. For example, the oxidation state of Cl^– is -1.
3. When hydrogen is present in most compounds, it has an oxidation state of +1 while oxygen has an oxidation state of 2. The exceptions are hydrogen, which has an oxidation state of 1 inactive metal hydride (such as LiH), and an oxidation state of 1 in peroxides or -1/2 in superoxides.
4. The algebraic total of all oxidation states in a neutral molecule must be zero. The algebraic total of the oxidation states of the individual atoms in ions must equal the ion’s charge.

氧化还原反应的类型

分解反应

A chemical is broken down into distinct components in this type of reaction. It is the inverse reaction of a combination reaction. In a displacement reaction, for example, the atom gets replaced by an atom of another element. 

化学方程式将用于描述化学反应。它表示从反应物到产物的转变。左侧表示反应物侧，右侧表示反应结果。这些类型的反应有很多例子：

2NaH → 2Na + H ₂

分解反应分为三种：

1. 热解——热解是热引起的分解。
2. 电解是由电引起的物质分解。
3. 光解——光解是由于光而分解。

双重分解反应：一种物质的一种成分转化为两种新化合物。当一个正离子与分子的另一个正离子交换时，会发生双重置换反应。组合反应是分解反应的逆反应。这种反应涉及从两种或多种反应物产生单一产物。吸热和放热分解反应都是可能的。然而，后者比前者更常见。从矿石中提取金属是分解过程的一个突出应用。例如，锌可以通过分解反应从炉甘石中提取。同样，钠也可以从氯化钠 (NaCl) 中获得。

分解反应的用途

• 它用于提取金属。
• 它有助于创造水泥。
• 它有助于缓解消化不良。
• 它用于分解银中的氯化银。
• 它也用于铝热焊接。

组合反应

These reactions, which are the inverse of decomposition processes, require the combination of two chemicals to generate a single compound in the form of A + B → AB.

金属和非金属之间的结合反应的结果是离子固体。例如，锂可以与硫反应形成硫化锂。当镁在空气中燃烧时，它的原子与氧气混合形成氧化镁。耀斑产生的明亮火焰就是由这种独特的结合反应产生的。举个例子：

H ₂ + Cl ₂ → 2HCl

C + O ₂ → CO ₂

位移反应

An atom or an ion of a compound is replaced by an atom or an ion of another element in this type of reaction. It can be represented as X + YZ → XZ + Y. Displacement reactions are further subdivided into metal displacement reactions and non-metal displacement reactions.

• 金属置换：在这种类型的反应中，化合物中存在的金属被另一种金属置换。这些类型的反应用于冶金操作中从矿石中提取纯金属。举个例子，

CuSO ₄ + Zn → Cu + ZnSO ₄

• 非金属置换：在这种类型的反应中，我们可以检测到氢置换，在极少数情况下，还可以检测到氧置换。
• 单置换反应：单置换反应也称为单置换反应，是一种氧化还原化学反应，其中一个离子或元素从分子中移出，即化合物中的一种元素被另一种元素取代。
• 双置换反应：当两种离子化合物的一部分被转移时，会发生双置换反应，从而形成两种新组分。这是双重置换反应的模式。离子在水溶液中沉淀和交换离子，导致双重置换过程。

歧化反应

歧化反应是其中单一反应物被氧化和还原的那些反应。当倒在伤口上时，过氧化氢的反应就是这种过程的一个真实例子。乍一看，这似乎是一个简单的分解反应，因为过氧化氢分解产生氧气和水。另一个例子如下所示。

P ₄ + 3NaOH + 3H ₂ O → 3NaH ₂ PO ₂ + PH ₃

示例问题

问题一：什么叫置换反应？

回答：

A displacement reaction is one in which a portion of one reactor is replaced by another. A displacement reaction is also known as a substitution or metathesis reaction.

问题2：什么是中和反应？

回答：

A neutralisation reaction occurs when an acid and a base react chemically to produce a salt and water. The salt’s pH is determined by the pH of the interacting acids and bases.

问题3：酸碱反应是双置换吗？

回答：

In double substitution reactions, two ionic compounds exchange anions or cations. Neutralisation reactions occur when the reactants are acid and base, and neutralisation reactions are generally favorable as long as the reaction requires a solid acid and/or base.

问题4：什么是分解反应？

回答：

Decomposition reaction is a reaction that involves the breakdown of a molecule into other components.

问题5：什么是氧化还原反应？

回答：

Redox reactions are oxidation-reduction chemical reactions in which the oxidation states of the reactants change.