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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。

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系)

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(标准电极电势差超过0.2,氧化还原反应就可以完全进行):

(标准电极电势:H2O21.77H2O,Cl21.36Cl-,ClO4-1.39Cl2

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

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

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+

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)

25℃,pH=0的水溶液中:

F2>Cl2>O2>Br2>I2>S8

25℃,pH=14的水溶液中:

F2>Cl2>Br2>I2>O2>S8

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 [1]

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 [1]

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

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 [1]

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

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

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 [1]

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

碱性越强,对应元素还原性越强 [1]

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 [1]

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)

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 [1]

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 [1]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

1、C是还原剂 CuO是氧化剂

2、C是还原剂 SiO2是氧化剂


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