没有氧，也能“氧化”
1.7.2 节把物质与氧发生的反应叫做氧化反应；初中还学过，氢气能夺走氧化铜中的氧，使它“还原”成铜。按“得氧、失氧”来判断，钠在氯气中燃烧生成氯化钠，既没有得氧也没有失氧，算不算氧化？高中用化合价的升降，给氧化和还原下了一个更宽的定义。
从得氧失氧到化合价升降
看氢气还原氧化铜：
CuO 失去氧，Cu 的化合价从 +2 降到 0；H₂ 得到氧，H 的化合价从 0 升到 +1。于是：
- 物质所含元素化合价升高的反应是氧化反应oxidation，这种物质被氧化。
- 物质所含元素化合价降低的反应是还原反应reduction，这种物质被还原。
- 有元素化合价升降的反应叫氧化还原反应redox reaction。氧化和还原总是同时发生的。
按这个定义，2Na + Cl₂ → 2NaCl 中 Na 从 0 升到 +1，Cl 从 0 降到 −1，是氧化还原反应，不需要有氧参加。
本质：电子转移
化合价为什么会变？在钠和氯气的反应中，每个 Na 原子失去 1 个电子成为 Na⁺，每个 Cl 原子得到 1 个电子成为 Cl⁻。在氢气和氯气生成 HCl 的反应中，没有电子完全得失，但共用电子对偏向 Cl，H 的化合价升高、Cl 的化合价降低。
所以，氧化还原反应的本质是电子的转移（得失或共用电子对的偏移），化合价升降是它的特征：失去电子，化合价升高，被氧化；得到电子，化合价降低，被还原。
氧化剂和还原剂
在反应中得到电子（所含元素化合价降低）的物质叫氧化剂oxidizing agent；失去电子（所含元素化合价升高）的物质叫还原剂reducing agent。
| 氧化剂 | 还原剂 | |
|---|---|---|
| 电子 | 得到 | 失去 |
| 化合价 | 降低 | 升高 |
| 自身 | 被还原，发生还原反应 | 被氧化，发生氧化反应 |
| 生成物 | 还原产物 | 氧化产物 |
注意：氧化剂使别的物质被氧化，它自己却被还原。一句常用的口诀是“升失氧，降得还”：化合价升高、失去电子、被氧化（是还原剂）；化合价降低、得到电子、被还原（是氧化剂）。
氧化还原反应中，失去的电子总数等于得到的电子总数。人教版用双线桥electron-transfer arrows表示：从反应物中的某元素画一条箭头指向生成物中的同一元素，上面写“失去”或“得到”几个电子。也可以用单线桥：从还原剂中失去电子的元素直接画一条箭头指向氧化剂中得到电子的元素，只写转移的电子总数。
常见的氧化剂有 O₂、Cl₂、HNO₃、浓 H₂SO₄、KMnO₄、Fe³⁺ 等；常见的还原剂有活泼金属（Na、Al、Zn、Fe）、H₂、C、CO 等。结合 2.13.1 节：元素处在最高氧化数时只能作氧化剂（如 HNO₃ 中的 N），处在最低氧化数时只能作还原剂（如 NH₃ 中的 N），处在中间时两者都有可能。
有的反应里，同一种元素的化合价一部分升高、一部分降低，这样的反应叫歧化反应disproportionation。例如 Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HClO：Cl 从 0 价一部分降到 −1 价（HCl），一部分升到 +1 价（HClO），Cl₂ 既是氧化剂又是还原剂。H₂O₂ 分解生成 H₂O 和 O₂ 也是歧化反应：O 从 −1 价一部分降到 −2 价，一部分升到 0 价。
下面有 8 个反应。先选出氧化剂和还原剂（不是氧化还原反应就都选“没有”），检查后看双线桥：上面的弧线表示化合价升高、失去电子，下面的弧线表示化合价降低、得到电子：
与四种基本反应类型的关系
1.6.4 节的四种基本反应类型，和氧化还原反应是从不同角度给反应分类：
- 置换反应一定是氧化还原反应（有单质变成化合物，也有化合物中的元素变成单质）。
- 复分解反应一定不是氧化还原反应（只是离子交换）。
- 化合反应和分解反应，有单质参加或生成的一般是氧化还原反应，如 2H₂ + O₂ → 2H₂O；没有单质的往往不是，如 CaO + H₂O → Ca(OH)₂。
还有些氧化还原反应不属于四种基本类型，比如 Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂（高温）。
和美国教材的不同
- 美国教材直接用 oxidation number 判断：oxidation is loss of electrons（氧化数升高），reduction is gain of electrons（氧化数降低）。常用的口诀是 OIL RIG（Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain）。
- 美国教材不画双线桥，而是把反应拆成两个半反应来表示电子转移，如 Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ 和 Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu（2.13.3 节）。
- “氧化产物”“还原产物”是人教版常用的说法，美国教材很少单独命名。氧化剂、还原剂也叫 oxidant、reductant。
例题 1：氢气还原氧化铜
分析 CuO + H₂ → Cu + H₂O（加热）：哪种元素被氧化、哪种被还原？氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物各是什么？转移了几个电子？
- 标化合价。 Cu：+2 → 0，降低；H：0 → +1，升高。O 一直是 −2，没有变。
- 记住对应关系。 化合价升高 → 失去电子 → 被氧化 → 这种物质是还原剂；化合价降低 → 得到电子 → 被还原 → 这种物质是氧化剂。可以简记为“升失氧，降得还”。
- 被氧化与被还原。 H 失去电子被氧化，Cu 得到电子被还原。
- 四种物质。 氧化剂是 CuO，还原剂是 H₂；氧化产物是 H₂O（H 升价后在 H₂O 中），还原产物是 Cu。
- 电子数。 1 个 Cu 从 +2 降到 0，得到 2 个电子；1 个 H₂ 中 2 个 H 各失去 1 个电子，共失去 2 个。每个 CuO 转移 2 个电子。
- 检查。 失去的电子数 = 得到的电子数，2 = 2。
- 常见错误。 把“被还原”和“还原剂”弄混。CuO 被还原，它是氧化剂；H₂ 被氧化，它是还原剂。
例题 2：实验室制氯气
实验室用 MnO₂ 和浓盐酸共热制氯气：MnO₂ + 4HCl(浓) → MnCl₂ + Cl₂↑ + 2H₂O。（1）氧化剂和还原剂各是什么？（2）参加反应的 HCl 中，被氧化的占多少？（3）生成 1 个 Cl₂ 转移几个电子？
-
标化合价。 Mn：+4 → +2，降低；Cl：−1 → 0（变成 Cl₂ 的那部分），升高；MnCl₂ 中的 Cl 仍是 −1。
-
氧化剂和还原剂。 Mn 的化合价降低，氧化剂是 MnO₂；Cl 的化合价升高，还原剂是 HCl。
-
被氧化的 HCl。 4 个 HCl 中，只有 2 个的 Cl 变成 Cl₂，另外 2 个进入 MnCl₂，化合价不变（起酸的作用）：
-
电子数。 生成 1 个 Cl₂，2 个 Cl 各失去 1 个电子，共转移 2 个电子。
-
检查。 Mn 从 +4 降到 +2，正好得到 2 个电子，得失相等。
-
常见错误。 以为 4 个 HCl 全部被氧化，算出转移 4 个电子。要看每个原子的化合价是否真的变了。
- Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂ 中的 CO
C 从 +2 升到 +4，CO 是还原剂。
- 同上反应中的 Fe₂O₃
Fe 从 +3 降到 0，Fe₂O₃ 是氧化剂。
- 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑ 中的 H₂O
一部分 H 从 +1 降到 0（生成 H₂），H₂O 是氧化剂。
- 同上反应中的 Na
Na 从 0 升到 +1，是还原剂。
- Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑ 中的 H₂SO₄
H 从 +1 降到 0，稀硫酸中的 H⁺ 是氧化剂。
- Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HClO 中的 Cl₂
Cl 从 0 一部分降到 −1（HCl），一部分升到 +1（HClO），是歧化反应。
- 同上反应中的 H₂O
H、O 的化合价都没有变。
- 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑ 中的 H₂O₂
O 从 −1 一部分升到 0，一部分降到 −2。
- MnO₂ + 4HCl(浓) → MnCl₂ + Cl₂↑ + 2H₂O 中的 MnO₂
Mn 从 +4 降到 +2，MnO₂ 是氧化剂。
常见误区
误区 1：“氧化剂被氧化，还原剂被还原。” 正好相反。氧化剂得到电子，自己被还原；还原剂失去电子，自己被氧化。记住“升失氧，降得还”。
误区 2：“有单质参加或生成的反应一定是氧化还原反应。” 3O₂ → 2O₃ 有单质参加也有单质生成，但 O 的化合价始终是 0，不是氧化还原反应。
误区 3：“失去电子越多，还原性越强。” 还原性强弱看失去电子的难易，不看数目。Na 只失去 1 个电子，Al 失去 3 个，但 Na 比 Al 更容易失去电子，还原性更强。
即时小测
对于反应 2Na + Cl₂ → 2NaCl，下列说法正确的是？
Cl 从 0 降到 −1，得到电子，Cl₂ 是氧化剂，被还原。Na 失去电子，化合价升高，是还原剂。
下列反应中，属于氧化还原反应的是？
置换反应一定是氧化还原反应：Fe 从 0 升到 +2，Cu 从 +2 降到 0。其余三个反应中各元素的化合价都没有变。
小结
- 化合价升高的是氧化反应，降低的是还原反应；两者同时发生。氧化还原反应的本质是电子转移，特征是化合价升降。
- 氧化剂得电子、化合价降低、被还原，生成还原产物；还原剂失电子、化合价升高、被氧化，生成氧化产物。得失电子总数相等。
- 置换反应都是氧化还原反应，复分解反应都不是；化合、分解反应要看化合价有没有变。
通往 AP（以后再看）
AP 4.7 把反应分成酸碱、沉淀和氧化还原三类，4.9 要求用氧化数的变化找出被氧化和被还原的物质，写出半反应，说出转移的电子数。燃烧反应都是氧化还原反应。第 9 单元的电化学会把这些知识用到电池和电解上。