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還原劑
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還原劑(英語: reducing agent ),是在氧化還原反應裡,失去電子或有電子偏離的物質。

  • 還原劑本身具有還原性,被氧化,其產物叫氧化產物。
  • 還原與氧化反應是同時進行的,即是說,還原劑在與被還原物進行氧化反應的同時,自身也被氧化,而成為氧化物。所含的某種物質的化合價升高的反應物是還原劑。
  • 如:SO2+2HNO3→H2SO4+2H2O+NO2,中SO2是還原劑。 但在2H2S+SO2→3S+H2O中,SO2卻是氧化劑。
    • 化合物中如果有處在中間價態的元素,則它們通常是還原劑,如氯化亞錫、硫酸亞鐵、一氧化碳、三氯化鈦等。

常見的還原劑

  • 氫氣(H2)
  • 碳(C)、一氧化碳(CO)
  • 還原鐵粉(Fe)、鋅粉(Zn)
  • 鹼金屬(常用的有Li、Na、K)
  • 對氧活性大的金屬(如Mg、Al、Ca、La等)
  • 氯化亞錫(SnCl2)
  • 草酸
  • 硼氫化鉀(KBH4)、硼氫化鈉(NaBH4)

冶煉的氧化還原反應作用

  • 冶煉:利用氧化還原反應,從金屬礦中提煉出金屬的過程。
  • 煉鐵的過程:
    • (1)工業煉鐵是在高爐裡將含氧的鐵礦以煤焦(C)還原,需要鐵礦 .煤焦 . 熱空氣及灰石四種原料。
    • (2)在高爐中,熱空氣使煤焦燃燒產生高溫並生成一氧化碳。
      • 2C (還原劑) + O2(氧化劑) → 2CO
    • (3)煤焦與一氧化碳均可作為還原劑,使鐵礦(三氧化二鐵)還原成鐵。
      • 2Fe2O3 (氧化劑) + 3C (還原劑) → 4Fe + 3CO2
      • Fe2O3 (氧化劑) + 3CO (還原劑) → 2Fe + 3CO2
  • (4)灰石(CaCO3)分解所產生的氧化鈣,可與鐵礦中的雜質(SiO2)形成熔渣,
    • 其密度比鐵小,浮在液態鐵的表面,避免剛產生的鐵(生鐵)在高溫環境中再度氧化。
    • 熔渣也可當成 水泥的材料。[1]
  • 生活中的氧化還原:
    • (1)氯氣(Cl2) . 臭氧(O3) 和 次氯酸鈉(NaClO)是常見的氧化劑,容易使其他物質發生氧化作用。
    • (2)氯氣:自來水及游泳池常採用來消毒。
    • (3)臭氧:比氧氣活潑,能在短時間將空氣中細菌消滅。
    • (4)次氯酸鈉溶液:常作為清潔醫院或器具的一種殺菌劑,也用作紙張及棉花的漂白劑。
    • (5)二氧化硫(SO2)是一種還原劑。常用於漂白動物織品原料 . 竹筷和蔬果。
    • (6)抗氧化劑:指能減緩或防止氧化作用的物質,本身被氧化,通常是還原劑,
    • 如胡蘿蔔素 . 維生素C和維生素E等食品添加物。
    • (7)生物賴以生存的呼吸作用與光合作用,皆涉及氧的得失,也是氧化還原反應。

還原劑的經濟價值

  • 「自從歐盟推出四期排放規定後,柴油車排放氮氧化物的控制越來越難,汽車廠必須使用SCR系統,讓引擎排氣符合排放標準,這是全球各國都會逐步落實的剛性需求。」生產觸媒還原劑的諾瓦材料科技董事長楊聯智指出。
  • 柴油車裝置SCR系統後,能利用觸媒還原劑與引擎廢氣的氮氧化物產生化學還原作用,將對人體有害的氮氧化物轉換成為無毒的氮與水。
  • 台灣汽車排放法規跟著歐盟走,以符合五期排放標準的SCR系統卡車、公車、工程車等柴油重車為例,加入一千公升柴油,就必須使用四十至五十公升的觸媒還原劑,讓車子不再是冒出黑煙的「烏賊車」。
  • 「觸媒還原劑的配方很簡單,只有尿素與純水而已,學化工的人自嘲用腳去攪拌就可以出貨了。」[2]

視頻

【八下理化】【觀念】氧化劑與還原劑

参考來源

  1. 阿賢老師. 2-3氧化與還原的應用. 阿賢老師的理化教學網站. [2020-04-08] (中文). 
  2. 諾瓦用觸媒還原劑 為地球找回藍天. 天下雜誌. 2015-04-29 [2020-04-09] (中文).