3-2 氧化與還原反應

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§3-2 氧化與還原反應
2011/4/5
JHSNU 蔡顯仁老師
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一、取代反應
活性:A>B
 氧化物活性:AO<BO

◦ A+BO→AO+B
◦ AO+B→X

結論:
◦ 活性大元素可將活性小元素從氧化物取代
出來
◦ 反應走向:強強→弱弱
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
例子
◦ 鋅與氧化銅
◦ 反應式:Zn+CuO→ZnO+Cu
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
例子
◦ 鎂與二氧化碳
◦ 反應式:2Mg+CO2→2MgO+C
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二、金屬的冶煉

冶煉:從金屬礦中提煉出金屬的過程
◦ 利用還原劑將氧化物中的金屬還原出來
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
高爐煉鐵
◦ 原料及用途
 鐵礦:赤鐵礦Fe2O3、磁鐵礦Fe3O4、黃鐵礦
Fe2S3(須經鍛燒成氧化鐵)
 鐵的來源
 媒焦:主成分為碳
 當作還原劑和燃料
 灰石:主成分為碳酸鈣
 做砂石的熔劑
 熱空氣:維持高溫
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
高爐內反應
◦ 燃燒:
 2C+O2→2CO+熱
◦ 還原鐵礦:
 2Fe2O3+3C→4Fe+3CO2
 Fe2O3+3CO→2Fe+3CO2
◦ 處理雜質:
 CaCO3→CaO+CO2
 CaO+SiO2→CaSiO3(熔渣)
 密度小浮在熔鐵表面,可防止再氧化
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
產物
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三、氧化還原反應

定義
◦ 狹義定義:O
 氧化:與氧化合
 還原:失去氧
◦ 廣義定義:e 氧化:失去電子
 還原:得到電子
◦ 電子活性大
 氧化還原必同時發生
 得到電子=失去電子
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
判斷法(氧化數)
◦ 氧化:氧化數增加
◦ 還原:氧化數減少

氧化數:
◦ 元素=0
 ex. C = 0, Na = 0, P4 = 0…etc.
◦ 離子=價數
 ex. Na+ = +1, Mg2+ = +2, Cl- = -1…etc.
◦ 離子團氧化數總和=價數
 ex. NO3- = -1, NH4+ = +1…etc.
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
化合物
◦
◦
◦
◦
◦
鹼金屬ⅠA族=+1 ex. NaCl
鹼土金屬ⅡA族=+2 ex. MgO
ⅢA族Al=+3 ex. Al2O3
氟F=-1 ex. KF
氫H
 正常=+1 ex. H2O
 金屬氫化物=-1 ex. KH
◦ 氧O
 正常=-2 ex. H2O
 過氧化物=-1 ex. H2O2
 超氧化物=-1/2 ex. KO2
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
範例:(判斷是否為氧化還原反應)
◦ 4Na+O2→2Na2O
◦ C+O2→CO2
◦ Fe2O3+3CO→2Fe+3CO2
◦ H2+Cl2→2HCl
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
範例:(判斷是否為氧化還原反應)
◦ 3O2→2O3
◦ HCl+NaOH→NaCl+H2O
◦ CaCO3→CaO+CO2
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
氧化劑與還原劑
◦ 定義
 氧化劑:對手氧化,本身還原(氧化數減少)
 還原劑:對手還原,本身氧化(氧化數增加)
◦ 例子
 Zn+CuO→ZnO+Cu
 Fe2O3+3CO→2Fe+3CO2
 反應走向:強強→弱弱
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
生活中的氧化還原反應
◦ 反應程度
 和緩氧化還原反應:木材腐朽、食物腐敗、牛奶
變酸、酒變酸、鐵生鏽、呼吸作用…etc.
 劇烈氧化還原反應:物質燃燒、瓦斯氣爆、鈉與
水作用…etc.
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
日常生活
◦ 常見氧化劑:
 氧、臭氧、過氧化氫、硝酸、濃硫酸、氯漂白
劑、氧漂白劑等
◦ 常見還原劑:
 氫氣、一氧化碳、碳、二氧化硫等
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◦ 抗氧化劑(還原劑):維他命C、維他命E、
胡蘿蔔素等
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