置换反应,还原反应,氧化反应的化学意义

Question

置换反应,还原反应,氧化反应的化学意义

Answer 1

置换反应
置换反应是无机化学反应的基本类型之一,指一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应,可表示为：
A+BC→B+AC
置换关系是指组成化合物的某种元素被组成单质的元素所替代.
一、根据反应物和生成物中单质的类别,置换反应有以下4种情况：
①较活泼的金属置换出不较不活泼的金属或氢气,例如：
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
Zn+2HCl=H2↑+ZnCl2
②较活泼的非金属置换出较不活泼的非金属,例如：
Cl2+2NaBr=Br2+2NaCl
O2+2H2S=2S↓+2H2O
③非金属置换出金属,
④金属置换出非金属,
溶液中或气体之间发生的置换反应在常温下进行,气体与固体或两种固体之间发生的置换反应一般需在高温下进行.
一、根据反应环境的类别,置换反应有以下2种情况
（1）干态置换 在加热或高温条件下固体与固态或固体与气体发生的置换反应.
（2）湿态置换 在水溶液中进行的置换反应.
①金属跟酸的置换,是金属原子与酸溶液中氢离之间的反应.如：
Zn+2HCl====ZnCl2+H2↑
2Al+3H2SO4(稀)====Al2(SO4)3+3H2↑
②金属跟盐溶液的置换,是金属原子跟盐溶液中较不活动金属的阳离子发生置换.如：
Cu+Hg(NO3)2====Hg+Cu(NO3)2
湿态置换遵守金属活动性顺序.
置换反应必为氧化还原反应.
氧化还原反应
氧化还原反应是在反应前后,某种元素的氧化数有变化的化学反应.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.
概念
反应的本质是氧化数有变化,即电子有转移.氧化数升高,即失电子的半反应是氧化反应；氧化数降低,得电子的反应是还原反应.氧化数升高的物质还原对方,自身被氧化,因此叫还原剂,其产物叫氧化产物；氧化数降低的物质氧化对方,自身被还原,因此叫氧化剂,其产物叫还原产物.即：
还原剂 + 氧化剂 ---> 氧化产物 + 还原产物
一般来说,同一反应中还原产物的还原性比还原剂弱,氧化产物的氧化性比氧化剂弱,这就是所谓“强还原剂制弱还原剂,强氧化剂制弱氧化剂”.
凡例
氢气与氯气的化合反应
氢气与氯气的化合反应,其总反应式如下：
H2 + Cl2 → 2HCl
我们可以把它写成两个半反应的形式：
氧化反应：
H2 → 2H+ + 2e-
还原反应:
Cl2 + 2e- → 2Cl-
单质总为0价.第1个半反应中,氢元素从0价被氧化到+1价；同时,在第2个半反应中,氯元素从0价被还原到−1价.(本段中,“价”指氧化数)
两个半反应加合,电子数削掉：
H2 → 2H+ + 2e-
+ 2e- + Cl2 → 2Cl-
---------------------
H2 + Cl2 → 2H+ + 2Cl-
最后,离子结合,形成氯化氢:
2H+ + 2Cl- → 2HCl
与电化学的关系
每一个氧化还原反应都可以做成一个原电池.其中发生氧化反应的一极为阳极,即外电路的负极；还原反应的一极为阴极,即外电路的正极.两个电极之间有电势差(电化学上通常叫电动势),因此反应可以进行,同时可以用来做功.
名称来源
氧化反应最早是指金属或非金属与氧结合形成氧化物的反应,这类反应中另一种元素的氧化数总是升高.还原反应最早是指金属从其化合物中被提炼出来的反应,这类反应中金属的氧化数总是降低.