【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的备注。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。  

第一章金属的通性

§1-3氧化-还原反应

【01】在上一节里【山注，化3-1-02，传送门CV21855620】，我们已经说明了金属参加的一些化合反应和置换反应的本质是电子转移过程。例如：

【02】此外，我们还可以在曾经学过的、有关金属或金属化合物参加的化学反应中举出一些例子，看出它们的本质也是电子转移过程。例如，氧化汞的分解反应，它的本质是电子从氧离子转移给汞离子的过程：

【03】又例如，氧化铜被氢气还原的反应，它的本质是电子从氢原子转移给铜离子的过程：

【04】由以上可见，这些反应，从形式上看来，虽然各不相同，有化合反应，分解反应，或者置换反应，但它们的本质却都是相同的，即都包括电子的转移过程：

【05】我们也可以看出，其中有一部分反应，如反应(1)、(4)和(5)，它们包括氧元素在内。根据在第一册里（§2-3，§2-12）【山注，化1-2-03第05段氧化反应定义，传送门CV20366373】【山注，化1-2-12第19段还原反应定义，传送门CV20428697】。学到的氧化反应和还原反应的定义（即“物质跟氧所起的反应称做氧化反应”；“氧从一种物质里被夺取出来的反应叫做还原反应”)来看，我们可称这些反应为氧化-还原反应（第一册§2-13）【山注，化1-2-13第04段氧化-还原反应定义，传送门CV20429522】。

【06】根据原子结构理论来看，这些氧化-还原反应的本质是：金属跟氧气的化合反应是金属原子把电子转移给氧原子；金属氧化物的分解或被置换是金属离子得到了电子。就是说，氧化-还原反应，实质上是电子转移过程。

【07】到此，我们就会想到那些没有氧元素在内的一些反应，例如反应(2)和(3)，它们是否也可以叫做氧化-还原反应呢？

【08】从电子转移的观点来看，它们的本质是和反应(1)、(4)和(5)相同的。因此应该把它们归在一起。所以我们可以把氧化反应和还原反应的定义修改一下，使这两个概念的涵义更广泛：在化学反应里放出电子的变化叫做氧化；在化学反应里得到电子的变化叫做还原。

【09】但是，由于物质是不灭的，有放出电子的，必同时有得到电子的。所以氧化和还原必伴同发生，它们虽然是两个相反的过程，而实际上是统一体的两个方面。因此我们称这类反应叫氧化-还原反应。它的定义是：在化学反应里，如果有一些原子或离子把电子转移给另一些原子或离子，这样的反应就叫做氧化-还原反应。

【10】注意，这里所指的原子或离子，当然不一定限于金属元素。例如

【11】或

【12】这个反应也是氧化-还原反应，但放出电子的是溴离子，而得到电子的是氯原子。这里的钠离子是没有变化的。

【13】既然氧化、还原这两个概念的涵义扩大了，那末氧化剂和还原剂这两个概念自然也要作相应的扩大。

【14】从得氧、失氧的观点来说：放出氧的物质，使别种物质得氧而氧化，自身失氧而还原的物质叫做氧化剂；反之，从别种物质夺得氧，使自身氧化，而使别种物质因失氧而还原的物质叫做还原剂。仍以下列两例来说：

【15】O₂和CuO是氧化剂；而Mg和H₂是还原剂。

【16】但从电子的得失观点来看：氧原子和铜离子是得到电子的；而镁原子和氢原子是放出电子的。因此，氧化剂和还原剂的定义应该是：在反应过程里，它的原子或离子得到电子的物质（例如氧气和氧化铜）叫做氧化剂；在反应过程里，它的原子或离子放出电子的物质（例如金属镁和氢气以及在NaBr跟Cl₂的反应中的NaBr）叫做还原剂。

【17】在金属活动性顺序里，愈排在左面的金属愈是强的还原剂，它的对应阳离子愈是弱的氧化剂。

【18】是否所有的化学反应都发生电子的转移过程呢？我们来看复分解反应，例如中和反应：

【19】反应的实质是离子的交换过程，其中并无电子转移的过程。所以它不是氧化-还原反应。

【20】也有一些化合反应，例如

【21】和有一些分解反应，例如

【22】也没有电子转移，所以也不是氧化-还原反应。

【23】那末，怎样来辨别氧化-还原反应和非氧化一还原反应呢？

【24】我们知道，元素的化合价的变化和原子或离子的得失电子直接有关（第二册§3-5）【山注，化2-3-05第03段，传送门CV21564696】，所以在氧化-还原反应中元素化合价必有改变。例如在镁跟氧的化合反应里，镁的化合价由0升高为+2，而氧从0降低为-2。又如在NaBr跟Cl₂的反应里，溴的化合价从-1升高为0，而氯从0降低为-1。

【25】但是，在上述的非氧化-还原反应里，就没有任何一种元素的化合价是有改变的。

【26】因此，反应前后元素化合价的改变，是氧化-还原反应的特征，是区别氧化-还原反应和非氧化-还原反应的根据。

【27】到此，我们可以这样说：化学反应可分为两大类：

【28】一类是由电子的转移引起的，就是氧化-还原反应。它的特征是，反应前后元素化合价必有改变，如置换反应、反应物里有单质的化合反应、生成物里有单质的分解反应等，都属这类。

【29】另一类化学反应是没有电子转移过程的，其中任一元素的化合价不变，就是非氧化-还原反应。如复分解反应和一部分的化合反应、分解反应等都属这类。

【30】由于氧化-还原反应的范围极广，例如金属的锈蚀、食物的腐败、金属的冶炼等都是，所以它在科学上、生产上都具有极重大的意义。

习题1-3

1、根据原子结构理论，氧化-还原反应的实质是什么？因此，氧化-还原反应的定义应该怎样？

2、狭义的（从得失氧的观点）和广义的（从得失电子的观点）氧化反应和还原反应的定义怎样？它们有没有矛盾？举例说明。那末广义的定义有什么优点？

3、从电子得失的观点来看，氧化剂是什么？还原剂是什么？在反应过程中，它们自已发生了什么变化？

4、怎样从反应过程中有无化合价的改变来判断反应是否是氧化-还原过程？为什么可以用这个方法？

5、辨别下列反应哪些是氧化-还原反应，哪些不是：

【解】

上述反应中在反应前后各元素的化合价并无改变，所以这个分解反应不是氧化-还原反应。

6、在下列反应中，哪些元素氧化了，哪些元素还原了？哪种物质是氧化剂，哪种物质是还原剂？

【解】在第(4)题中：

氯元素在反应之前是0价（单质原子），而在反应之后，一部分改变成-1价而另一部分改变成+5价。其他元素的化合价不变。因此，在这个反应里，氧化剂、还原剂都是氯。我们可以把它写成：

就是说，在6个氯原子中，有5个是氧化剂，1个是还原剂。