重要的氧化剂和还原剂
一、重要的氧化剂和还原剂
在氧化还原反应方程式里，除了如前所述可以用箭头表明反应前后同一元素原子的电子转移情况外，还可以用箭头表示不同元素原子的电子转移情况。例如：
电子由Fe转移给CuSO4中的Cu2+，Fe是还原剂，CuSO4是氧化剂。
氧化剂是指在反应中得到电子（或电子对偏向）的物质，也就是反应后所含元素化合价降低的物质。氧化剂具有氧化性，反应时本身被还原，其生成物为还原产物。
还原剂是指在反应中失去电子（或电子对偏离）的物质，也就是反应后所含元素化合价升高的物质。还原剂具有还原性，反应时本身被氧化，其生成物为氧化产物。
氧化剂和还原剂是性质相反的一对物质，如下图所示，它们作为反应物共同参加氧化还原反应。在反应中，还原剂把电子转移给氧化剂，即还原剂是电子的给予体，氧化剂是电子的接受体。
1．重要的氧化剂
在中学化学里，重要的氧化剂一般有以下几类：
（1）活泼的非金属单质，如Cl2、Br2、O2等。
（2）元素（如Mn等）处于高化合价时的氧化物，如MnO2等。
（3）元素（如S、N等）处于高化合价时的含氧酸，如浓H2SO4、HNO3等。
（4）元素（如 Mn、Cl、Fe等）处于高化合价时的盐，比如KMnO4、KClO3、FeCl3等。
（5）过氧化物，如Na2O2等。
2．重要的还原剂
在中学化学里，重要的还原剂一般有以下几类：
（1）活泼的金属单质，如Na、 Al、Zn、Fe等。
（2）某些非金属单质，如H2、C、Si等。
（3）元素（如C、S等）处于低化合价时的氧化物，如CO、SO2等。
（4）元素（如Cl、S等）处于低化合价时的酸，如HCl、H2S等。
（5）元素（如S、Fe等）处于低化合价时的盐，如Na2SO3、FeSO4等。
二、重要氧化剂和还原剂间的常见反应
【实验1】 取三张滤纸，在一张滤纸的中央滴入饱和NaBr溶液，在另两张滤纸的中央滴入饱和KI溶液。把滴有NaBr溶液和一张滴有KI溶液的滤纸依次放在盛有新制备的饱和氯水瓶的瓶口上方（见下图），观察，滤纸的中央有什么变化？把另一张滴有饱和KI溶液的滤纸放在已置换出红棕色溴的滤纸上，使两者接触，观察，在滤纸中央有什么变化？
分析上述实验现象，并解释原因。
【实验2】 在一支试管中加入少量铁粉，再加入约2 mL浓硫酸，观察发生的现象。
在另一试管中加入适量铁粉，再加入约5 mL稀硫酸，观察发生的现象，并证明所产生的气体是H2。待反应完成后（铁粉略过量），将上层清液分别装入两支试管中（见下图）。在其中一支试管中加入溴水，振荡，观察，有什么现象发生？在另一支试管中加入2滴KSCN溶液，观察现象。然后再加入几滴浓硝酸，观察，溶液颜色有什么变化？
分析上述实验现象，并解释原因。
在【实验1】中，主要发生了以下这些反应：
2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2
2KI＋Cl2===2KCl＋I2
2KI＋Br2===2KBr＋I2
在【实验2】中，主要发生了以下这些反应：
Fe＋H2SO4（稀）===FeSO4＋H2↑
6FeSO4＋3Br2===2Fe2(SO4)3＋2FeBr3
2FeSO4＋2HNO3（浓）＋H2SO4===Fe2(SO4)3＋2NO2↑＋2H2O
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
通过对上述反应的分析，并结合已学过的有关氧化还原反应的知识，在中学阶段可对重要氧化剂和还原剂间的常见反应，归纳出如下几点：
1．对于氧化剂来说，同主族元素的非金属原子，它们的最外层电子数相同而电子层数不同，电子层数愈多，原子半径愈大，就愈不容易得到电子。因此，它们单质的氧化性就愈弱。例如：
2．对于还原剂来说，金属单质的还原性强弱一般与金属活动性顺序相一致，即愈位于后面的金属，愈不容易失去电子，其还原性就愈弱。
3．元素处于高化合价的物质具有氧化性，在一定的条件下可与还原剂反应，在生成的新物质中该元素的化合价降低。例如：
2FeCl3＋Fe3FeCl2
4．元素处于低化合价的物质具有还原性，在一定的条件下可与氧化剂反应，在生成的新物质中该元素的化合价升高。例如：
CO＋CuOCu＋CO2
6FeSO4＋3Br2===2Fe2(SO4)3＋2FeBr3
后生成H2。例如：
Fe＋H2SO4（稀）===FeSO4＋H2↑
生成SO2。例如：
2H2SO4（浓）＋C2SO2↑＋CO2↑+2H2O
2H2SO4（浓）＋CuCuSO4＋SO2↑＋2H2O
6．不论稀硝酸还是浓硝酸都是强氧化剂，几乎能与所有的金属或非金属
例如：
4HNO3（浓）＋CCO2↑+4NO2↑＋2H2O
4HNO3（浓）＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
8HNO3（稀）＋3Cu===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
7．具有多种可变化合价的金属元素，一般是处于最高化合价时的氧化性最强，随着化合价的降低，其氧化性减弱，还原性增强。例如：
总之，氧化剂与还原剂在一定条件下反应时，一般是生成相对弱的还原剂和相对弱的氧化剂，即在适宜的条件下，可用氧化性强的物质制取氧化性弱的物质，也可用还原性强的物质制取还原性弱的物质。例如：
Cl2＋2KI===2KCl＋I2
2Al＋3CuCl2===2AlCl3＋3Cu
讨论2 已知在常温时能发生下列反应：
Fe＋Cu2+===Fe2++Cu
2Fe2+＋Br2===2Fe3+＋2Br-
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
根据上述实验事实，分析Fe3+、Fe2+、Cu2+、Br2作为氧化剂时，其氧化能力的强弱顺序。
家庭小实验 变色溶液
把4g葡萄糖和4gNaOH加入一个透明带盖的空塑料瓶中，再加入150 mL水和 2～3滴亚甲基蓝试液（一种氧化还原指示剂）。加盖后振荡（见右图），溶液呈蓝色，静置后溶液变为无色，再振荡溶液又变为蓝色，静置后又变为无色。这个颜色变化过程可以多次重复。
我们知道葡萄糖具有还原性，可作还原剂；空气中的O2具有氧化性，可作氧化剂，它们在碱性溶液中发生氧化还原反应。当振荡溶液时，瓶内的溶液与空气的接触面积增大，O2在溶液中的溶解量增大，使反应向指示剂中的无色基团被O2氧化为蓝色基团的方向进行，因此，溶液变为蓝色；当静置后，溶液中的O2减少，使反应向蓝色基团被葡萄糖还原为无色基团的方向进行，因此，溶液变为无色。如此反复，直到溶液中的葡萄糖消耗完。
