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課程名稱：氧化還原反應
編授教師：
中興國中 楊秉鈞


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 元素與氧化物
的反應探索


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氫氣與氧化銅反應
 氫氣與氧化銅的反應：

（媒體：1，1’10” ）
（1）將紅色銅線放入長玻璃管內加熱，銅形成 黑 色的 氧化銅 。
（2）接著通入氫氣後，發現： 又回復成紅色銅線
。
（3）反應：

H 2  CuO  Cu  H 2O

CuO

Cu

圖檔資源：http://mattson.creighton.edu/PipetRxnCu-CuO/PipetRxnCu-CuO.html


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鋅粉與氧化銅反應
 鋅粉與氧化銅的反應：（媒體：1，50” ）
（1）將灰色的鋅粉與黑色的氧化銅共熱
（2）發現： 有紅色銅生成
。
（3）反應：

Zn  CuO  Cu  ZnO

Zn  CuO
紅棕色


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碳粉與氧化銅反應
 碳粉與氧化銅的反應：（媒體：1，7’39” ）
（1）將黑色的碳粉與黑色的氧化銅以鋁箔紙捲包裹共熱
（2）發現： 有紅色銅生成
。
（3）反應：

CO
C  2CuO  2Cu  CO
2


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鎂與二氧化碳反應
 鎂與二氧化碳的反應：（媒體：1，3’9” ；2，9’31” ）
（1）將鎂帶點燃後，置入二氧化碳中
（2）發現： 鎂能在二氧化碳中燃燒且瓶壁有黑色碳生成 。
（3）反應：

2Mg  CO2  C  2MgO
MgO2

Mg  CO2

碳附著瓶壁

K  Na  Ca  Mg  Al  C  Zn  Fe  Pb  H  Cu  Hg  Ag  Au
亦能在二氧化碳中燃燒


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 氧化還原反應


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氧化還原的反應類型
 氧化還原的反應類型：
 屬於

取代（置換） 反應
＋

→

＋

A ＋ BC → B ＋ AC
反應
氫＋氧化銅

化學反應式

H 2  CuO  Cu  H 2O

碳＋氧化銅

Zn  CuO  Cu  ZnO
C  2CuO  2Cu  CO2

鎂＋二氧化碳

2Mg  CO2  C  2MgO

鋅＋氧化銅


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氧化還原反應的定義
 氧化還原反應的定義：氧化反應與還原反應相伴發生的反應
（1）狹義的定義：涉及 氧 的得失
 氧化 ：物質與氧作用的反應（ 得氧 的反應）
 還原 ： 氧化物 失去氧的反應（ 失氧 的反應）

Zn  CuO  Cu  ZnO
CuO
被還原
Zn 被氧化
（2）廣義的定義：涉及 電子數 的得失
 氧化 ：物質失去電子者
 還原 ：物質得到電子者
2
Zn  Cu 2 
Cu

Zn
2+

Cu
被還原

Zn 被氧化

（媒體：1）


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氧化還原反應的發生
 氧化還原反應的發生：

FeSO4 硫酸亞鐵

（1）反應原理：
活性 大 的元素能從氧化物中，把活性 小 的元素取代出來
（2）討論：
反應

廣
義

化學反應式

元素活性推測

氫＋氧化銅

H 2  CuO  Cu  H 2O

H  Cu

銅＋氧化鎂

Cu  MgO  X

Cu  Mg

鋅＋氧化銅

Zn  CuO  Cu  ZnO

Zn  Cu

鎂＋二氧化碳

2Mg  CO2  C  2MgO

Mg  C

鐵＋硫酸銅

Fe  CuSO4  FeSO4  Cu

Fe  Cu

銅＋硫酸鋅

Cu  ZnSO4  X

Zn  Cu


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狹義定義的反應物角色描述
 狹義定義的反應物角色描述：涉及 氧

得失的反應

（1）在反應中得氧者：本身 被氧化 （有還原力，有還原作用）。
 有使他物 還原 的能力，稱作 還原劑 。
（2）在反應中失氧者：本身 被還原 （有氧化力，有氧化作用）。
 有使他物 氧化 的能力，稱作 氧化劑
。

Zn 是還原劑

 還原劑是搶奪者

Zn 被氧化

Zn  CuO  Cu  ZnO
CuO 被還原
CuO 是氧化劑


Slide 12

氧化與還原必相伴發生

Zn  CuO  Cu  ZnO
Zn
得氧

CuO
失氧

Zn
被氧化

CuO
被還原

Zn
還原劑

CuO
氧化劑


Slide 13

廣義定義的反應物角色描述
 廣義定義的反應物角色描述：涉及 電子數 得失的反應
（1）在反應中失電子者：本身 被氧化 （有還原力，有還原作用）。
 有使他物 還原 的能力，稱作 還原劑 。
（2）在反應中得電子者：本身 被還原 （有氧化力，有氧化作用）。
 有使他物 氧化 的能力，稱作 氧化劑
。

Zn 是還原劑
Zn 被氧化

Zn  Cu

2

 Zn

Cu2+ 被還原
Cu2+ 是氧化劑

2

 Cu


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氧化還原反應的角色說明
氧
化
劑

失氧者，被還原，擔任氧化劑。
氧化劑本身被還原，是能使他物氧化的物質。
氧化劑是具氧化力的物質，是能使他物氧化的物質。
氧化劑是具氧化作用的物質，是能使他物氧化的物質。
氧化劑會失氧，使他物得氧。
強氧化劑是自己容易失氧，使他物容易得氧。
 失氧＝被還原＝氧化劑（力、作用）

還
原
劑

得氧者，被氧化，擔任還原劑。
還原劑本身被氧化，是能使他物還原的物質。
還原劑是具還原力的物質，是能使他物還原的物質。
還原劑是具還原作用的物質，是能使他物還原的物質。
還原劑會得氧，使他物失氧。
強還原劑是自己容易得氧，使他物容易失氧。
 得氧＝被氧化＝還原劑（力、作用）
得氧與失氧、氧化與還原，伴隨發生。
還原劑與氧化劑，共同存在。


Slide 15

活性序列看氧化還原角色
 活性序列：
K  Na  Ca  Mg  Al  C  Zn  Fe  Pb  H  Cu  Hg  Ag  Au

活性愈大

活性愈小

（愈容易燃燒）

（愈不容易燃燒）

愈易氧化
強還原劑（力；作用）

愈不易氧化
弱還原劑（力；作用）

K2O  Na2O  CaO  MgO  ..........................  CuO  HgO  Ag2O  Au2O

愈不易還原
弱氧化劑（力；作用）

愈易還原
強氧化劑（力；作用）


Slide 16

範例解說
1.反應：Zn ＋ CuO → Cu ＋ ZnO
 Zn 被氧化成 ZnO ； CuO 被還原成 Cu 。
 CuO 有氧化力（作用），擔任 氧化 劑，其本身被 還原 。
 Zn 有還原力（作用），擔任 還原 劑，其本身被 氧化 。
2.反應：H2+CuO → Cu+H2O
 H2 被氧化成 H2O ； CuO 被還原成 Cu 。
 CuO 有氧化力（作用），擔任 氧化 劑，其本身被還原
。
H2 有還原力（作用），擔任 還原 劑，其本身被 氧化

。
3.（ C ）將下列各組的混合物加熱，哪一組能發生氧化還原反應？
(A) Na2O＋MgO
(B) Mg＋Ca
(C) Al＋CuO
(D) Na2O＋ZnO

2 Al  3 CuO  3 Cu  Al2O3


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範例解說
4. 實驗裝置如圖，將鋅片放入硫酸銅水溶液中，一段時間後發現
鋅片上有銅析出且溶液的溫度升高，則回答下列問題：
 此化學反應式？
 離子反應式？

Zn  CuSO4  Cu  ZnSO4
Zn  Cu 2  Cu  Zn 2

 鋅片被 Cu2+

。
。

氧化 成 Zn2+ 。
還原 成 Cu 。
 銅離子被 Zn
4
4
變淡
 反應為 放 熱反應；硫酸銅水溶液顏色變化？
。
2
2
2
2
減輕
 鋅片上有 銅 析出，鋅片質量變化？
。
4
4
（原子量：鋅> 銅）
2
2

Zn  CuSO  Cu  ZnSO

Zn  Cu

 SO

 Cu  Zn  SO

Zn  Cu  Cu  Zn
Zn  CuSO4  Cu  ZnSO4
Zn  Cu 2  1 Cu  1 Zn 2
 減少 1莫耳鋅；增加 1莫耳銅

（媒體：1，10” ；2，27” ；3，1’10”）


Slide 18

範例解說
5. X、Y、Z、W為四種金屬，XO、YO、ZO、WO為該金屬氧化物，
現以各種金屬與金屬氧化物互相作用，結果如附表所示。則：

X YO 
X  ZO 
X WO 
W  XO 

＋
－
－

＋
－

－

（1）X、Y、Z、W四種金屬元素活性由大至小依次為： Y＞X＞W＞Z 。
（2）如表，甲、乙、丙、丁、戊、己中有反應者為？
B
(A)乙丙 (B)丁戊 (C)丙丁 (D)甲己。
。
Y＞X

X＞Z

W＞Z  Y＞X＞W＞Z

X＞W
再觀察 Z、W 間之實驗


Slide 19

範例解說
5. X、Y、Z、W為四種金屬，XO、YO、ZO、WO為該金屬氧化物，
現以各種金屬與金屬氧化物互相作用，結果如附表所示。則：

（3）XO、YO、ZO、WO 四種金屬元素的氧化物其活性大小依序為？
ZO＞WO＞XO＞YO
。
Y
（4）X、Y、Z、W 之中，有最強還原作用的是？：
。

∵ Y＞X＞W＞Z

∴ YO＜XO＜WO＜ZO

 強還原作用＝強還原劑＝ 強被氧化＝最易得氧  Y
 強還原劑是最強的搶奪者


Slide 20

範例解說
5. X、Y、Z、W為四種金屬，XO、YO、ZO、WO為該金屬氧化物，
現以各種金屬與金屬氧化物互相作用，結果如附表所示。則：

（5）XO、YO、ZO、WO 四氧化物中，則：
 何者是最強的氧化劑？ ZO ；最弱的氧化劑？
 氧化劑強弱順序？ ZO＞WO＞XO＞YO 。

∵ Y＞X＞W＞Z
 強氧化劑＝強被還原＝最易失氧  ZO

YO

。


Slide 21

範例解說
5. X、Y、Z、W為四種金屬，XO、YO、ZO、WO為該金屬氧化物，
現以各種金屬與金屬氧化物互相作用，結果如附表所示。則：

（6）X、Y、Z、W 四種金屬中，則：
 何者是最強的還原劑？ Y
；最弱的還原劑？
 還原劑強弱順序？ Y＞X＞W＞Z
。

∵ Y＞X＞W＞Z
 強還原劑＝強被氧化＝最易得氧  Y

 強還原劑是最強的搶奪者

Z

。


Slide 22

 金屬的冶煉


Slide 23

 冶煉：

金屬的冶煉原理

（1）意義：從金屬礦（多為 氧化物 ）中提煉出金屬的過程
（2） 還原 冶鍊法：用 還原劑 使礦石中的金屬還原出來
（3）原理： 氧化還原
。

XO (氧化物)  (

還原劑
?

)  X  ... ( X :某金屬 )

失氧（被還原）

得氧（被氧化）

氧化劑

還原劑

鐵礦

鋅礦

 還原劑是搶奪者

銅礦

鉛礦


Slide 24

 冶煉：

金屬的冶煉原理

（4）還原法冶煉的要件：
 礦物 (氧化劑)
 還原劑
 高溫 。
（5）還原劑選用原則：還原劑的活性需 大於 金屬礦的金屬活性
 用於鋅、鐵、鉛、銅礦等，常用 碳 C 當做還原劑。
價格便宜 ）
（∵其
主要考量

K  Na  Ca  Mg  Al  C  Zn  Fe  Pb  H  Cu  Hg  Ag  Au

其四者氧化物
若欲使其失氧

還原劑選用
需選擇活性比 Zn 大者


Slide 25

 高爐煉鐵：

高爐煉鐵

黃鐵礦 FeS2

（1）煉鐵場所：高爐（鼓風爐）
（2）煉鐵四大要件及功能：
 氧化劑：鐵礦必須為 氧化鐵（赤鐵礦）。
 還原劑：
 焦煤（＝煤焦或焦炭）
 一氧化碳 CO （副產物）
 熱空氣：達高溫 800℃
風口
 熔劑：
出鐵口
 矽土： SiO2 二氧化矽 。 生鐵車
 灰石： CaCO3 碳酸鈣 。
四要件
角色

鐵礦
氧化劑

焦煤
 還原劑
 燃料

熱空氣
達高溫

受料斗

渣灌車
出渣口

熔劑
 除去雜質
 避免生鐵氧化


Slide 26

受料口

高
爐
煉
鐵
示
意
圖

（出風口）

SiO2

Fe2O3 (赤鐵礦)

CaCO3

灰石 (CaCO3 )

煤焦 (C )
熱風口 800 ℃
（入風 ）

Fe(l )
生鐵出口
出口較低

CaO  SiO2  CaSiO3

CO
出口較高

CaSiO 3

偏矽酸鈣
熔渣出口

熔渣出口

（密度小於生鐵）


Slide 27

高爐煉鐵反應式一覽表
物質
Fe2O3
鐵礦

化學反應

2Fe2O3  3C  4Fe  3CO2
Fe2O3  3CO  2Fe  3CO2

功能
氧化劑
 燃料
 還原劑

C
焦煤

2C  O2  2CO

CO2  C  2CO

CO

2C  O2  2CO

CO2  C  2CO 還原劑

CaCO3
熔劑
SiO2
熔劑

Δ
CaCO3 

CaO  CO2

生成CaO

CaO  SiO2  CaSiO3 ( 偏矽酸鈣 )

 除去雜質
 密度小浮於生鐵
上避免再氧化

（熔渣）


Slide 28

 鐵的應用：

鐵的應用
（媒體：1，6’26”）

（1）鐵的冶煉：
 剛煉製的鐵，稱為 生鐵 。
 將碳除去，使接近純鐵，稱為 熟鐵 。
 熟鐵加入少量的碳，增加硬度與密度，稱為 鋼
 鋼加入適量的鎢，稱為 鎢鋼 。
 鋼加入適量的錳，稱為 錳鋼 。
 鋼加入適量的鉻、鎳，稱為 不銹鋼
。
（2）應用：  含碳量C % :生鐵  鋼  熟鐵

。

類別

含碳量

性質

用途

生鐵
（鑄鐵）

最多

含雜質，質硬而脆，宜鑄造

鐵管、煉鋼

鋼

中

宜鑄造也宜鍛接

廣

熟鐵

最少

近純鐵，富延展性，宜鍛接

廣 鍛鐵


Slide 29

範例解說
1.反應： Fe2O3＋C → Fe＋CO2 （未平衡）
 平衡係數 

2Fe2O3  3C  4Fe  3CO2

3
2

。

Fe2O3  C  2 Fe  3 CO2
2

2Fe2O3  3C  4Fe  3CO2
還原

氧化

氧化劑

還原劑

C
被氧化成 CO2 ； Fe2O3 被還原成 Fe 。
 Fe2O3 有氧化力（作用），擔任 氧化 劑，其本身被 還原
 C 有還原力（作用），擔任 還原 劑，其本身被 氧化


2 Fe2O3  3C  4 Fe  3CO2

。

。


Slide 30

範例解說
2.反應： Fe2O3＋CO → Fe＋CO2 （未平衡）
 平衡係數 

Fe2O3  3CO  2 Fe  3CO2

。

Fe2O3  3 CO  2 Fe  3CO2

Fe2O3  3CO  2Fe  3CO2

 CO

還原

氧化

氧化劑

還原劑

被氧化成 CO2 ； Fe2O3 被還原成 Fe 。

 Fe2O3 有氧化力（作用），擔任 氧化 劑，其本身被 還原
 CO 有還原力（作用），擔任 還原 劑，其本身被 氧化

Fe2O3  3CO  2 Fe  3CO2

。

。


Slide 31

範例解說
3.（ A ）下列哪一項反應過程，必須加入還原劑？
(A) Fe2O3 → Fe (B) Cu → CuO (C) CO → CO2 (D) Mg → MgO
 選氧化劑，本身被還原，失氧者
4.（ B ）下列哪一項反應過程，必須加入氧化劑？
(A) Fe2O3 → Fe (B) H2 → H2O (C) MgO → Mg (D) CaCO3→CaO
 選還原劑，本身被氧化，得氧者
5.（ C ）2Fe2O3＋3C → 4Fe＋3CO2，試問12公斤的煤焦和足量Fe2O3反
應，約可煉得多少公斤的鐵？（Fe＝56）
(A) 224 (B) 112 (C) 75 (D) 56 公斤

2Fe2O3  3C  4Fe  3CO2
2
3
4
3



3
12  10
X
12
題型A：由一推其他

12  103
1
X
 4  mol Fe
12
3
12  103
1

 4   56 g Fe
12
3
12  103
1

 4   56  10 3 Kg Fe
12
3
 74.67 Kg Fe


Slide 32

 生活中的
氧化還原反應


Slide 33

生活中的氧化還原反應
 生活中的氧化還原反應
（1）常見的氧化還原反應：

氧化作用 得氧
呼吸作用
鐵生銹
物質燃燒
生物分解作用
人體新陳代謝
漂白水漂白作用

還原作用 失氧

光合作用

6CO2  12 H 2O   C6 H12O6  6 H 2O  6O2
光.. 葉綠素


Slide 34

常見的氧化劑與還原劑
 生活中的氧化還原反應
（2）常見的氧化劑與還原劑：

氧化劑
氧氣
氯氣
Cl   次氯酸鈉
次氯酸鈣
SO2  硫酸
H 2O  過氧化氫
硝酸

2

O
O2

Cl2
NaOCl
Ca(OCl)2
H2SO4
H2O2
HNO3  NO2

失氧 / 得電子

還原劑

 CO,CO2
焦炭
氫氣
一氧化碳
二氧化硫

C
H2  H 2O
CO  CO2
SO2

 H 2 SO3 , H 2 SO4
得氧 / 失電子


Slide 35

生活中的氧化還原說明
 類胡蘿蔔素、維他命 C或 E：利用 還原 作用減緩食品氧化。
 它們是 還原劑 ，亦稱為 抗氧化劑

。

搶先食品得氧
氧化劑

呼吸作用： C H O  6O 呼吸

 6CO2  6 H 2O
6 12 6
2
蠟燭燃燒： 蠟燭  O2  CO2  H 2O
鐵 生 銹： 4Fe  3O2  2H 2O  2Fe2O3  2H 2O
氧化劑

還原劑  被氧化者

O2

C6 H12O6

O2

蠟燭

O2

Fe

 氧化劑與還原劑，共同存在


Slide 36

生活中的氧化還原 漂白作用
 漂白作用：

（媒體：1，1’41” ；2，1’19” ；3，1’42”）

（1）氧化型漂白劑：
 利用 氧化 作用將色素破壞，漂白後顏色不會恢復
 氯漂白劑：含次氯酸鈉 NaOCl 。（氧化劑）
 不可與 鹽酸 混合，會產生有毒的氯氣。
H 2O2
 氧漂白劑：含過氧化氫
。（氧化劑）
（2）還原型漂白劑：
 利用 還原 作用將色素還原成無色化合物，漂白後易恢復
 二氧化硫： SO2 。（還原劑）


Slide 37

課程結束

英國人 法拉第
Michael Faraday
西元 1791－1867年

Newcastle city