物理化学:氧化还原基础

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例子问题

例子问题1:氧化还原原理

下列元素周期表中哪些基团通常会发生还原反应?

可能的答案:

惰性气体

卤素

碱土金属

过渡金属

正确答案:

卤素

解释

还原反应的特点是获得电子,而氧化反应的特点是失去电子。回想一下,元素周期表右边的元素有获得电子来完成八隅体的倾向。像硫(第六族)和卤素(第七族)这样的基团分别有六个和七个价电子;因此,它们只需要几个电子就能有八个价电子,完成八隅体。由于卤素倾向于获得电子,它们通常会发生还原。

碱土金属(第二类)和过渡金属价电子较少;因此,它们容易失去电子并发生氧化。惰性气体是不发生反应的元素,不发生还原或氧化。

例子问题1:电化学

研究人员有两种化合物。化合物A是二氧化锰(),而化合物B是高锰酸钾().将化合物A中的锰转化为化合物B中的锰的反应可以归为下列哪个反应?

可能的答案:

还原,因为锰会失去3个电子

还原,因为锰会得到3个电子

氧化,因为锰总共会得到3个电子

氧化,因为锰总共会失去3个电子

正确答案:

氧化,因为锰总共会失去3个电子

解释

对于这个问题,我们需要算出每个化合物中锰的氧化态。氧的氧化值通常是钾的氧化值是.对于化合物A,有两个氧分子;因此,氧贡献了总电荷.因为二氧化锰是中性分子,所以其中的锰的氧化值是.对于化合物B,四个氧原子贡献一个电荷而一个钾原子提供一个电荷;因此,高锰酸钾中的锰会有一个氧化值.将化合物A中的锰转化为化合物B中的锰需要去除电子——具体来说是三个电子,因为它的电荷必须从;因此,这个反应被描述为氧化反应。

例子问题2:电化学

下列哪个反应既包括还原反应又包括氧化反应?

可能的答案:

单一位移反应

氯化钠和硫酸钙的反应

不是单一置换反应,也不是氯化钠和硫酸钙的反应

单位移反应和氯化钠与硫酸钙的反应

正确答案:

单一位移反应

解释

同时具有还原和氧化半反应的反应称为氧化还原反应。它包括一个或多个原子获得电子(还原)和一个或多个原子失去电子(氧化)。回想一下,单位移反应涉及到化合物中的一个元素被另一个元素取代。单置换反应的一个例子如下:

在这个反应中,硫酸钙中的钠原子取代了钙原子。如果我们计算钠和钙的氧化值,我们可以看到钠失去了一个电子(氧化态从)而钙离子得到两个电子(从);因此,这是一个氧化还原反应。所有的单位移反应都遵循这一趋势,并被描述为氧化还原反应。

氯化钠和硫酸钙的反应如下:

如果我们计算每个原子的氧化态,我们会注意到氧化数没有变化;因此,这不是氧化还原反应。

例子问题1:氧化还原原理

氧化反应__________电子和还原反应__________电子。

可能的答案:

消耗……消耗

生产……生产

消耗……生产

生产……消耗

正确答案:

生产……消耗

解释

氧化反应涉及电子的损失,而还原反应涉及电子的获得。这意味着氧化反应产生电子作为生成物,而还原反应消耗电子作为反应物。注意氧化和还原反应可以通过观察氧化态来区分。如果一个原子的氧化态变正,那么它就会发生氧化反应,如果氧化态变负,那么这个原子就会发生还原反应。

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