2.13 · 氧化还原练习题 · Oxidation and Reduction

K 是第 1 族金属，氧化数 +1；O 为 −2。各元素氧化数之和为 0：2 × (+1) + x + 4 × (−2) = 0，x = +6。铁的常见氧化数是 +2、+3，+6 价的铁氧化性很强，能杀菌消毒。

按规则求 N 的氧化数（H 为 +1，O 为 −2，Na 为 +1，Cl⁻ 为 −1）：$\ce{N2H4}$ −2，$\ce{NH4Cl}$ −3，$\ce{N2O}$ +1，$\ce{NaNO2}$ +3。$\ce{NH4Cl}$ 中 $\ce{NH4+}$ 的 N 为 −3，是 N 的最低氧化数。

Mg 的氧化数 0 → +2，失去电子，被氧化，Mg 是还原剂，MgO 是氧化产物；CO₂ 中的 C 由 +4 → 0，得到电子，被还原，CO₂ 是氧化剂，C 是还原产物。按方程式，2 个 Mg 共失去 4 个电子，1 个 C 得到 4 个，每生成 1 个 C 原子转移 4 个电子。所以镁着火不能用二氧化碳灭火器扑灭。

KClO₃ 中 Cl 为 +5，O 为 −2；生成物中 Cl 为 −1，O 为 0。这是同一种物质里的两种元素之间转移电子：O 失电子，Cl 得电子。按方程式，6 个 O 原子各失 2 个，共失去 12 个电子；2 个 Cl 原子各得 6 个，共得到 12 个，得失相等。生成 3 个 O₂ 转移 12 个电子，每个 O₂ 转移 12 ÷ 3 = 4 个。

先配得失电子：Cu 由 0 → +2，失 2 个电子；N 由 +5 → +4，每个得 1 个电子，所以 1 个 Cu 对应 2 个 NO₂。再看 N：Cu(NO₃)₂ 里还有 2 个 N 没有变价，HNO₃ 共要 2 + 2 = 4 个；最后由 H 配水：4 个 H 生成 2 个 H₂O。$\ce{Cu +}$ $\ce{4HNO3 ->}$ $\ce{Cu(NO3)2 +}$ $\ce{2NO2 ^ +}$ $\ce{2H2O}$。只有一部分 HNO₃ 作氧化剂，其余的提供 NO₃⁻。

Cu 失 2 个电子变成 $\ce{Cu^2+}$，每个 $\ce{Fe^3+}$ 只得 1 个电子变成 $\ce{Fe^2+}$，所以 1 个 Cu 要 2 个 $\ce{Fe^3+}$：B。A 原子守恒但电荷不守恒（左边 +3，右边 +4）。C 中 $\ce{Fe^3+}$ 被还原成 Fe，但铜不如铁活泼，不能把铁还原出来，题目也说生成的是 FeCl₂。D 守恒，但生成物写错了，这里铜变成的是 CuCl₂（$\ce{Cu^2+}$）。

锌比银活泼，锌片是负极，发生氧化反应：Zn − 2e⁻ → Zn²⁺；银片是正极，$\ce{Ag+}$ 在上面得电子析出银，银片质量增加。电子从负极（锌）经导线流向正极（银）。锌一侧溶液中阳离子增多，盐桥中的阴离子 $\ce{NO3-}$ 移向锌一侧，阳离子 $\ce{K+}$ 移向银一侧。盐桥不用 KCl，是因为 $\ce{Cl-}$ 会和 $\ce{Ag+}$ 生成 AgCl 沉淀。

总反应 $\ce{Zn + 2Ag+ -> Zn^2+ + 2Ag}$：1 个 Zn 失去的 2 个电子让 2 个 $\ce{Ag+}$ 析出。n(Zn) = 1.30 ÷ 65 = 0.02000 mol，n(Ag) = 2 × 0.02000 = 0.04000 mol，m(Ag) = 0.04000 × 108 = 4.32 g。

金属越活泼，越容易失去电子，它的离子就越难得到电子。活动性 Mg > Zn > Fe > Cu，所以离子的氧化性顺序反过来：$\ce{Cu^2+}$ > $\ce{Fe^2+}$ > $\ce{Zn^2+}$ > $\ce{Mg^2+}$。铜最不活泼，$\ce{Cu^2+}$ 的氧化性最强，所以铁能从 $\ce{CuSO4}$ 溶液中置换出铜。

H₂S 中 S 为 −2，SO₂ 中 S 为 +4，生成物 S 为 0。2 个 H₂S 中的 S 升高到 0，被氧化（共失 2 × 2 = 4 个电子）；1 个 SO₂ 中的 S 降低到 0，被还原（得 4 个电子）。被氧化和被还原的都是硫，质量之比等于原子个数之比 2 : 1。