生活中的氧化還原

■鄧蘊梅

1 前言

化學作為一門基礎理論學科，與人們的生活息息相關，不論是衣、食、住、行、用，還是生活環境，都包含有極豐富的化學知識，生活離不開化學。環顧人們所生存的環境，大至整個地球中生命的維系，小至日常生活中的枝枝節節，都可以看到氧化還原反應的痕跡，它是一類重要的化學反應，在工農業生產、科學技術和日常生活中都有廣泛的應用。

2 氧化還原反應應用

2.1 農業生產

1）植物的光合作用。綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成有機物，儲存能量，并且釋放出氧氣，反應原理：6H2O＋6CO2＝C6H12O6＋6O2。光合作用是一個巨大的綠色工廠，制造有機物，轉化并儲存太陽能，使大氣中的氧和二氧化碳的含量相對穩定，對生物的進化具有重要的作用。地球上幾乎所有生命活動的能源，都是綠色植物通過光合作用儲存起來的。

2）植物的呼吸作用。植物體內消耗氧和碳水化合物，產生二氧化碳和水，同時釋放能量，用來推動身體的各項機能。反應原理：C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O＋能量。

3）曬田的目的。曬田的主要作用在于通過排水改善通透性，使耕作層中氧的含量增多，還原性有害物質如甲烷、硫化氫和亞鐵等的含量因被氧化而減少，促進根系向下伸展，使植物粗壯。

2.2 工業

1）金屬的冶煉。①電解法（k—Al之間）：2Al2O3＝4Al＋3O2↑。②熱還原法（Zn—Cu之間）：Fe2O3＋2Al＝2Fe＋Al2O3。③濕法冶金。

2）化工產品的制造。在化學史上，有一位化學家給世人留下激烈的爭論，他是德國化學家弗里茨·哈伯（Fritz Haber）。隨著人口增加對糧食的需求增大，為了生產氮肥，對空氣中氮的固定是擺在化學家面前的一個重大課題。哈伯勇于追求與探索，成功地設計出一套適于高壓實驗的裝置和合成氨的工藝流程，這是人工固氮技術的重大成就，是化工生產實現高溫、高壓、催化反應的第一個里程碑。合成氨的原料來自空氣、煤和水，是最經濟的人工固氮法。哈伯被人贊揚說：“他是天使，為人類帶來豐收和喜悅，是用空氣制造面包的圣人。”1918年，瑞典皇家科學院因哈伯合成氨發明的杰出貢獻，授予他諾貝爾化學獎。

工業合成氨原理：N2＋3H2＝2NH3。該反應屬于氧化還原反應。工業制硝酸、氯氣等均是。

2.3 電化學

在所有電化學的反應過程中，無論是用電來帶動化學反應（如電鍍或電解），或是利用化學反應來產生電能（電池），都以氧化還原反應為其核心。

格林太太是位漂亮、開朗、樂觀的婦女，當她開懷大笑的時候，人們可以發現她一口整齊、潔白的牙齒中享有兩顆假牙，其中一顆是黃金的——這是她富有的標志，另一顆是不銹鋼的——這是一次車禍留下的痕跡。令人百思不解的是，自從車禍以后，格林太太經常頭痛、夜間失眠、心情煩躁，醫生絞盡腦汁，格林太太的病情仍未好轉……一位年輕的化學家來看望格林太太，并提出治療方法——換掉其中的一顆假牙。這是為什么？由于金和鐵是活性不同的兩種金屬，唾液中含有電解質，故構成原電池，產生微小的電流，使得格林太太頭疼，因此必須換掉其中的一顆假牙。

2.4 日常生活

家庭、工廠等所需用的能量，絕大部分來自煤或石油等化石燃料的氧化，如汽油燃燒：2C8H18＋25O2→16CO2＋18H2O＋能量。

人和動物的呼吸，把葡萄糖氧化為二氧化碳和水，通過呼吸把儲藏在食物的分子內的能，轉變為存在于三磷酸腺苷的高能磷酸鍵的化學能，這種化學能再供給人和動物進行機械運動，維持體溫、合成代謝、細胞的主動運輸，成為所需要的能量。

剖開蘋果，剖面會有褐色的斑斑點點，是因為蘋果中含有Fe2＋和酚類物質，氧氣和酚氧化酶將兩者氧化，顏色加深。若削皮后浸在冷水里，使其與空氣中的氧隔絕，這樣酚就不易被氧化為醌。或放在沸水中燙幾分鐘，使酚氧化酶失去活性，不易將酚催化為醌。

常食用富含維生素C的水果、蔬菜會年輕又健康，維生素C是氧自由基的克星，是卓越的抗氧化劑，能抑制細胞基本成分的氧化，可以幫助減少自由基對皮膚的傷害，加速自由基消除，減緩皮膚衰老。維生素C還能使難以吸收的Fe3＋還原為 Fe2＋，促進Fe2＋的吸收，使得皮膚紅潤，健康。

飲用水的殺菌消毒、用Cr2O3檢驗司機酒后駕車等都是依據其中的氧化還原反應。

3 氧化還原的危害

據報道，廣州一家庭主婦在家中打掃衛生時突然暈倒，家人發現后將她送到醫院搶救，半小時后這名主婦停止了呼吸。醫生化驗其血液和胃液，確認是氯氣中毒。分析原因，竟是這名主婦為了獲得更強的去污能力，把家用洗滌劑、浴液和廁凈精等3類共5種洗滌用品混合使用，導致悲劇的發生。由于廁凈精是用鹽酸兌成的，氯離子的含量較高，而漂白粉中含有次氯酸，所以當廁凈精與漂白粉合用或漂白粉與含氯類清潔劑合用時就會發生化學反應，產生有毒的氯氣，輕度中毒者會感到眼、鼻、喉不舒服，重者還會傷及心肺，當有毒氣體在空氣中彌漫到一定濃度時甚至會置人于死地。

根據《中國腐蝕調查報告》一書提供的數據，我國年腐蝕損失約占國民經濟總產值（GDP）的6%，據此，如果按2006年GDP的6%計算，年腐蝕損失可達上萬億元！這是一個令人吃驚的數字！腐蝕可造成事故、危機人身安全，因腐蝕而發生的爆炸和人員傷亡的事件時有發生。以下是摘錄的媒體報道，由此可見一斑：“吉林省松原市某自來水廠發生氯氣泄漏事故，廠區附近2萬余群眾被緊急疏散，全縣8 000戶居民停水達10小時，有兩人在此事故中中毒。發現是氯氣罐上減壓閥的螺絲由于長時間被氯氣腐蝕，產生泄漏點，導致了氯氣的泄漏。”

總之，生活中無處不存在化學反應，特別是氧化還原反應，所以說世界是化學的世界，化學使這個世界更精彩，要用化學知識使生活更加環保，更加健康！