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氧化还原反应是化学中最重要的反应类型之一。它的本质是电子在不同原子或离子之间的转移。当一个原子失去电子时，我们称之为氧化，其氧化数升高；当一个原子得到电子时，我们称之为还原，其氧化数降低。氧化和还原总是同时发生，不可分割。
氧化数是判断氧化还原反应的重要工具。氧化数表示原子在化合物中的假想电荷数。计算氧化数有几个基本规则：单质中元素的氧化数为零；化合物中各元素氧化数的代数和为零；离子的氧化数等于其电荷数；氢通常为正一价，氧通常为负二价。让我们看几个具体例子：在水分子中，氢为正一价，氧为负二价；在硫酸中，氢为正一价，氧为负二价，硫为正六价；在高锰酸钾中，钾为正一价，氧为负二价，锰为正七价。
在氧化还原反应中，氧化剂和还原剂起着关键作用。氧化剂是得到电子的物质，它的氧化数降低，自身发生还原反应，同时氧化其他物质。还原剂是失去电子的物质，它的氧化数升高，自身发生氧化反应，同时还原其他物质。记住这个口诀：氧化剂被还原，还原剂被氧化。让我们看一个具体例子：锌与硫酸铜反应。锌失去电子，氧化数从零升高到正二，所以锌是还原剂；铜离子得到电子，氧化数从正二降低到零，所以硫酸铜是氧化剂。
让我们通过几个经典实例来加深对氧化还原反应的理解。第一个例子是金属与酸的反应：锌与盐酸反应生成氯化锌和氢气。锌失去电子，氧化数从零升高到正二，是还原剂；氢离子得到电子，氧化数从正一降低到零，盐酸是氧化剂。第二个例子是燃烧反应：碳在氧气中燃烧生成二氧化碳。碳失去电子被氧化，是还原剂；氧气得到电子被还原，是氧化剂。第三个例子是金属冶炼：氧化铁与一氧化碳反应制取铁。铁离子得到电子被还原，氧化铁是氧化剂；碳失去电子被氧化，一氧化碳是还原剂。
氧化还原反应方程式的配平是化学计算的重要技能。我们使用电子得失守恒法来配平。配平步骤包括：首先标出氧化数变化的元素；然后计算电子转移数目；接着使电子得失相等；再配平其他原子；最后检查配平结果。核心原理是氧化剂得到的电子数必须等于还原剂失去的电子数。让我们看一个实例：高锰酸钾与盐酸反应。锰从正七价变为正二价，得到五个电子；氯从负一价变为零价，失去一个电子。根据电子守恒，高锰酸钾与盐酸的系数比为一比十。最终配平的方程式为：二个高锰酸钾加十六个盐酸生成二个氯化钾、二个氯化锰、五个氯气和八个水。