氧化还原反应
基础氧化还原反应的本质是电子转移：氧化是失去电子、氧化数上升，还原是得到电子、氧化数下降；两者必定同时发生，令他物氧化而自身被还原的是氧化剂，令他物还原而自身被氧化的则是还原剂。
- 氧化＝失电子、氧化数上升；还原＝得电子、氧化数下降。
- 氧化与还原必定同时发生，电子得失总数相等。
- 氧化剂令他物氧化而自身被还原；还原剂令他物还原而自身被氧化。
文体小知识：科学知识说明文——由燃烧与生锈说起，说明氧化还原的电子转移本质、氧化数规则，以及判断氧化剂与还原剂的方法。
§课文原文 Passage
1镁带在氧气中剧烈燃烧，发出耀眼白光；铁器在潮湿空气中慢慢生锈。这两个看似不同的变化，本质上属于同一类反应——氧化还原反应。氧化一词最初指物质与氧结合，还原指氧被夺走，但化学家后来发现，更根本的定义在于电子的转移，这也是本课的核心概念。
2从电子转移角度看：氧化是失去电子，还原是得到电子。镁燃烧时每个原子失去两个电子，变成镁离子，被氧化；氧分子得到电子，被还原。失与得必定成对出现，所以氧化与还原总是同时发生，只是发生在不同的物种身上，这类反应因此合称氧化还原反应。
3电子看不见，判断时可借助氧化数。单质中元素的氧化数定为零，单原子离子的氧化数等于其电荷，氧在一般化合物中是负二，氢与非金属结合时是正一。反应中氧化数上升的物种被氧化，下降的被还原；以镁的燃烧为例，镁由零升至正二，氧由零降至负二。
4令他物被氧化而自身被还原的物种称为氧化剂，常见的有氧气和高锰酸钾；令他物被还原而自身被氧化的称为还原剂，常见的有碳、一氧化碳和氢气。冶金工业用一氧化碳把铁矿石中的铁还原出来，一氧化碳自身则被氧化成二氧化碳，正是还原剂的典型角色。
5氧化还原无处不在：身体氧化葡萄糖取得能量、食物腐坏、金属锈蚀、漂白剂去渍，都涉及电子转移。掌握判断方法之后，下一课将看到这类反应如何在化学电池中把化学能变成电能，又如何在电解池中被电流倒过来驱动。
1重点摘要 Summary
氧化还原反应的本质是电子转移：氧化是失去电子、氧化数上升，还原是得到电子、氧化数下降；两者必定同时发生，令他物氧化而自身被还原的是氧化剂，令他物还原而自身被氧化的则是还原剂。
2生字卡 Vocabulary
同时涉及氧化与还原的反应，本质是电子转移。
失去电子、氧化数上升的过程。
得到电子、氧化数下降的过程。
令他物氧化而自身被还原的物种，如氧气、高锰酸钾。
令他物还原而自身被氧化的物种，如碳、一氧化碳、氢气。
表示原子在物种中带电状态的数值，用升降判断氧化还原。
只写出氧化或还原一方、以电子平衡电荷的方程式。
只写出实际参与反应的离子与分子的方程式。
电子由一个物种转往另一个物种的过程，是氧化还原的本质。
3逐步讲解 Steps
- 第一步：由燃烧与生锈认识氧化还原氧化还原离不开生活：镁带燃烧发出白光、铁闸生锈剥落、燃气炉把燃料烧成二氧化碳和水，都是这类反应。举个例子：铁生锈时，铁与空气中的氧和水反应，铁被氧化，氧被还原，铁锈的主要成分是氧化铁。早期的定义把氧化理解为与氧结合、还原为失去氧；这个角度直观易明，但无法涵盖没有氧参与的反应，因此化学家改用电子转移来定义，这正是本课的出发点。
- 第二步：氧化失电子，还原得电子现代定义十分精简：氧化是失去电子，还原是得到电子。举个例子：把锌粒放进硫酸铜溶液，锌原子失去两个电子变成锌离子进入溶液，铜离子得到两个电子变成铜原子沉积出来；锌被氧化，铜离子被还原，电子由锌转移到铜离子。记忆口诀是「失者氧化，得者还原」。电子只会转手、不会消失，所以每一次电子转移中，失去电子的总数必等于得到电子的总数，氧化与还原缺一不可。
- 第三步：用氧化数判断升降电子看不见，考试时借助氧化数最稳妥。基本规则：单质中元素的氧化数是零；单原子离子的氧化数等于离子电荷；一般化合物中氧是负二，氢与非金属结合时是正一。举个例子：在氧化镁 MgO 中，氧是负二，镁便是正二；反应前镁单质的氧化数是零，反应后升至正二，所以镁被氧化；氧由零降至负二，被还原。口诀是：氧化数升者被氧化，降者被还原，判断题全靠这两句。
- 第四步：写半反应式半反应式把电子写进方程式，清楚显示得失；写法分三步：先写物种变化，再平衡原子，最后用电子平衡电荷。举个例子：镁的氧化半反应式是 Mg → Mg²⁺ + 2e⁻，右边电荷共正二、左边为零，电子数目正确；氧的还原半反应式是 O₂ + 4e⁻ → 2O²⁻。把两条半反应式乘上适当系数，令电子数相等后相加，消去电子，便得整体反应式；这个技巧在下一课化学电池还会大派用场。
- 第五步：分辨氧化剂与还原剂氧化剂令他物氧化，自身被还原，氧化数下降；还原剂令他物还原，自身被氧化，氧化数上升。常用氧化剂包括氧气、酸性高锰酸钾溶液等；常用还原剂包括碳、一氧化碳和氢气。举个例子：高炉炼铁时，一氧化碳夺去氧化铁中的氧，把铁还原出来，自身被氧化成二氧化碳，所以一氧化碳是还原剂，氧化铁是氧化剂。判断时紧记「剂」与「被作用」的角色相反，先认清谁的氧化数下降，才不会混淆。
- 第六步：氧化与还原同时发生凡有电子转移，氧化与还原必定成对出现：没有物质被氧化，就没有物质被还原。举个例子：氢气在氯气中燃烧生成氯化氢，过程没有氧参与，但氢的氧化数由零升至正一，被氧化；氯由零降至负一，被还原，所以仍是氧化还原反应。这个例子正说明为何不能以「有无氧」作判断准则。答题若问「指出氧化剂」，先写出各物种氧化数的升降，再下结论，步骤清晰便不易失分。
- 第七步：生活与工业中的氧化还原氧化还原支撑着现代生活：身体细胞把葡萄糖逐步氧化，释出能量维持体温与活动；钢铁防锈用涂油、上漆或镀锌，目的正是阻止铁被氧化；漂白水把染料氧化成无色物质而除去污渍。举个例子：苹果切开后果肉变褐，是果肉中的物质被空气氧化，挤少许柠檬汁可以减慢，因为当中的维他命C先被氧化，充当了还原剂。学会辨认身边的氧化还原现象，回答资料延伸题时便有话可说。
4图解 Diagrams
5例题示范 Example
镁带在氧气中燃烧生成氧化镁（MgO）。试以氧化数判断哪个物种被氧化、哪个被还原，写出两条半反应式，并把它们合并成整体方程式。
- 写出并配平反应式：2Mg + O₂ → 2MgO。
- 标出氧化数：镁由 0 升至 +2，被氧化；氧由 0 降至 −2，被还原。
- 写半反应式：氧化 Mg → Mg²⁺ + 2e⁻；还原 O₂ + 4e⁻ → 2O²⁻。
- 把氧化半反应式乘 2，使电子数相等，再与还原半反应式相加，得 2Mg + O₂ → 2MgO。
- 答案：镁被氧化（氧化数 0 → +2），氧气被还原（0 → −2）；半反应式为 Mg → Mg²⁺ + 2e⁻ 与 O₂ + 4e⁻ → 2O²⁻；整体反应 2Mg + O₂ → 2MgO，其中镁是还原剂，氧气是氧化剂。
6常见错误 Mistakes
75 题快测 Quick check
Q1氧化与还原在本质上有何分别？
Q2在 Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu 中，哪个物种是氧化剂？
Q3写出锌被氧化的半反应式。
Q4高炉中一氧化碳把氧化铁还原成铁，过程中哪个物种被氧化？
Q5为甚么氧化与还原必须同时发生？
8重点回顾 Recap
- 氧化＝失电子、氧化数上升；还原＝得电子、氧化数下降。
- 氧化与还原必定同时发生，电子得失总数相等。
- 氧化剂令他物氧化而自身被还原；还原剂令他物还原而自身被氧化。
- 常用氧化剂如氧气、高锰酸钾；常用还原剂如碳、一氧化碳、氢气。
- 半反应式三步：写物种变化、平衡原子、用电子平衡电荷。