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还原剂

还原剂是在氧化还原反应里,失去电子或有电子偏离的物质。还原剂本身具有还原性,被氧化,其产物叫氧化产物。还原与氧化反应是同时进行的,即是说,还原剂在与被还原物进行氧化反应的同时,自身也被氧化,而成为氧化物。所含的某种物质的化合价升高的反应物是还原剂。

广义的抗氧化剂是指自由基及活性氧的清除剂、阻断剂及修复剂等物质的总称 [1] 。也就是说只有可以清除自由基及活性氧的还原剂才是抗氧化剂,还原剂与抗氧化剂不是对等概念,更不是所谓的别称。

还原剂失去电子自身被氧化变成氧化产物,如用氢气还原氧化铜的反应,氢气失去电子被氧化变成水。还原剂在反应里表现还原性。还原能力强弱是还原剂失电子能力的强弱,如钠原子失电子数目比铝电子少,钠原子的还原能力比铝原子强。含有容易失去电子的元素的物质常用作还原剂,在分析具体反应时,常用元素化合价的升降进行判断:所含元素化合价升高的物质为还原剂。

应用在焊条及焊丝上,例如Mn,Si,Al,Ti及Zr等元素,可有效阻止氧的渗入使不致在焊道金属中形成氧化物及气孔。

(1)活泼的金属单质(如钠,镁,铝,等)

(2)某些非金属单质(如H2 、C等)、非金属阴离子及其化合物、低价金属离子(如Fe2+)等 还原剂实验举例:氢气还原氧化铜、氧化铁(H2+CuO=Cu+H2O ; 3H2+Fe2O3=2Fe+3H2O); 炭还原氧化铜(C+2CuO=2Cu+CO2); 一氧化碳还原氧化铜、氧化铁(CO+CuO=Cu+CO2 ; 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2)

蓝绿色单斜结晶或颗粒。无气味。在干燥空气中风化。在潮湿空气中表面氧化成棕色的碱式硫酸铁。在56.6℃成为四水合物,在65℃时成为一水合物。溶于水,几乎不溶于乙醇。其水溶液冷时在空气中缓慢氧化,在热时较快氧化。加入碱或露光能加速其氧化。相对密度(d15)1.897。半数致死量(小鼠,经口)1520mG/kG。有刺激性。无水硫酸亚铁是白色粉末,含结晶水的是浅绿色晶体,晶体俗称“绿矾”,溶于水水溶液为浅绿色。用于色谱分析试剂。点滴分析测定铂、硒、亚硝酸盐和硝酸盐,还原剂,制造铁氧体,净水,聚合催化剂,照相制版。

硫酸亚铁的还原原理

大量的硫酸亚铁被用作还原剂,主要还原水泥中的铬酸盐。

含六价铬废水一般采用铬还原法进行处理。

原理:在酸性条件下,投加还原剂硫酸亚铁、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、二氧化硫等,将六价铬还原成三价铬,然后投加氢氧化钠、氢氧化钙、石灰等调pH值,使其生成三价铬氢氧化物沉淀从废水中分离。

在该反应中,氧化剂是Cl2,还原剂也是Cl2,本反应是歧化反应。

氯气遇水会产生次氯酸,次氯酸具有净化作用,用于消毒溶于水生成的HClO具有强氧化性

化学方程式是: Cl2+H2O=HCl+HClO(可逆反应)

氯气与碱溶液反应

【例】

Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O

2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O

上述两反应中,Cl2作氧化剂和还原剂,是歧化反应。

Cl2 + 2OH(-) (冷) = ClO(-) + Cl(-) + H2O

3Cl2 + 6OH(-) (热) = ClO3(-) + 5Cl(-) +  处理工艺流程:含Cr6+废水→调节池→还原反应池→混凝反应池→沉淀池→过滤器→pH回调池→排放。

氯气常温常压下为黄绿色气体,经压缩可液化为金黄色液态氯,是氯碱工业的主要产品之一,用作为强氧化剂与氯化剂。氯混合 5%(体积)以上氢气时有爆炸危险。氯能与有机物和无机物进行取代或加成反应生成多种氯化物。氯在早期作为造纸、纺织工业的漂白剂。

活泼的金属单质:如Na,Al,Zn,Fe等.

活泼的金属氢化物:如氢化铝锂LiAlH4

某些非金属单质:如H2,C,Si等.元素(如C,S等)

碱金属单质:如Li,Na,K等

处于低化合价时的氧化物:如CO,SO2,H2O2等。

非金属氢化物:如H2S,NH3,HCl,CH4等。

处于低化合价时的盐:如Na2SO3,FeSO4等。

氯化亚锡SnCl2,草酸H2C2O4,硼氢化钾KBH4,硼氢化钠NaBH4,乙醇C2H5OH

在化合价有改变的氧化还原反应中,化合价由低变高的物质称作还原剂,可做抗氧化剂,具有还原性,被氧化,其产物叫氧化产物。

还原剂是相对的概念,因为同一物质可能随反应物质的不同,呈现还原剂或氧化剂的特性。

如:SO2+2HNO3→H2SO4+2H2O+NO2的反应中中SO2是还原剂。 但在H2S+SO2→S+H2O中,SO2却是氧化剂。

氧化还原反应 (oxidation-reduction reaction, 也作redox reaction)是在反应前后元素的化合价具有相应的升降变化的化学反应。在反应过程中有元素化合价变化的化学反应叫做氧化还原反应。这种反应可以理解成由两个半反应构成,即氧化反应和还原反应。此类反应都遵守电荷守恒。在氧化还原反应里,氧化与还原必然以等量同时进行。两者可以比喻为阴阳之间相互依靠、转化、消长且互相对立的关系。有机化学中也存在氧化还原反应。

物质与氧反应,生成氧化物的反应叫做氧化反应。 有含氧的化合物反应不一定是氧化反应,比如如果生成的化合物虽然含氧,但不是氧化物的话,就不叫氧化反应,氧化反应就是指化合价升高的反应。 氧化、还原概念久已为人们所认识和应用了。人们对它的认识有一个过程,是逐步深化的。氧化反应本来的意思是指燃料在空气或氧气里的燃烧,金属的灼烧和锈蚀,生物的呼吸,等等。还原反应被描述为从金属矿石中提炼出金属来,等等。所以得氧就是氧化反应,失氧就是还原反应。但是,又发现在有些反应里,氧化并没有得氧,而是失去了氢。如硫化氢溶液暴露在空气里跟氧气反应,生成硫和水。 2H2S+O2=2H2O+2S 在这个反应里,H2S的被氧化是失去了氢,氧气的被还原却是得到了氢。这样,氧化、还原概念又有所扩展,氧化反应就是得氧或失氢,还原反应就是失氧或得氢。这个概念虽然是浅显的,但到今天也仍然没有失去它的意义。许多有机化学的和生物化学的氧化还原反应常常是更直接地以失氢、得氢来衡量,如在光合作用里,水的被氧化是失氢,二氧化碳的被还原是得氢。 氧化、还原的概念后来又进一步扩展到除氧气以外的非金属,如氯气、硫等的反应。FeCl2的溶液容易在空气里被氧化为FeCl3,这是氧化反应。 12FeCl2+6H2O+3O2=8FeCl3十4Fe(OH)3↓ 但是,FeCl2也很容易跟Cl2起反应,生成FeCl3。 2FeCl2+Cl2=2FeCl3 研究了这二个反应的实质,发现氧化、还原与电子转移的关系。失去电子的反应是氧化反应,得到电子的反应是还原反应。 氧化还原反应必然同时发生的这一现象自然更深刻地被人们所认识了,因为还原剂失去的电子,必然同时为氧化剂所获得。 对于离子化合物的氧化还原反应来说,电子是完全失去或完全得到的。但是,对于共价化合物来说,在氧化还原反应中,有电子的偏移,但还没有完全的失去或得到,那么用氧化数来表示就更为合理。例如 H2+Cl2=2HCl 这个反应的生成物是共价化合物,氢原子的电子没有完全失去,氯原子也没有完全得到电子,只是形成的电子对偏离于氢,偏向于氯罢了。这样,氧化数的升高就是氧化,氧化数的降低就是还原。在氧化还原反应里,总的来说一种元素氧化数升高的数值总是跟另一种元素氧化数降低的数值相等。 氧化剂: 物质的氧化性、还原性 氧化剂易于得到电子,具有氧化性。还原剂易于失去电子,具有还原性。所谓氧化性,是指具有氧化别的元素的能力,即夺取电子的能力;还原性是指具有还原别的元素的能力,即失去电子的能力。一般地说,强氧化剂,它的氧化性强,自身易被还原;强还原剂,它的还原性强,自身易被氧化。 金属元素的原子易于失去电子,因此,它具有还原性。越活泼的金属元素的单质,是越强的还原剂,具有越强的还原性。由此可见,元素的金属性的强弱跟它的还原性强弱是一致的。常见金属的活动性顺序,也就是还原性顺序。 许多非金属元素的原子易于得到电子,因此,它们具有氧化性。越活泼的非金属元素的单质,是越强的氧化剂,具有越强的氧化性。由此可见,元素的非金属性的强弱跟它的氧化性强弱是一致的。 由于元素的金属性、非金属性的强弱分别跟元素的还原性、氧化性强弱相对应,因此,元素周期表反映元素金属性、非金属性变化规律的同时,也反映出元素还原性、氧化性的变化规律。


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