徐明利
(安徽省淮北市實(shí)驗(yàn)高級(jí)中學(xué) 235000)
氧化還原反應(yīng),指的是有化合價(jià)升降發(fā)生的化學(xué)反應(yīng).元素或離子等得到電子,對(duì)應(yīng)著化合價(jià)降低,對(duì)應(yīng)還原反應(yīng);反之,失去電子,意味著化合價(jià)升高,就是氧化反應(yīng).因此,這里有一個(gè)分辨氧化反應(yīng)和和還原反應(yīng)的口訣:“降氧升還(生還)”,即降價(jià)的物質(zhì)是氧化劑,對(duì)應(yīng)還原反應(yīng),得到的就是還原產(chǎn)物;升價(jià)的物質(zhì)是還原劑,對(duì)應(yīng)氧化反應(yīng),得到的就是氧化產(chǎn)物.氧化劑,指的是具有獲得電子這一性質(zhì)的物質(zhì),這一性質(zhì)叫氧化性,得到電子,意味著化合價(jià)的降低.還原劑,指的就是具有還原性(失去電子的性質(zhì))的物質(zhì).用“降氧升(生)還”的記憶小訣竅,可以簡(jiǎn)易地區(qū)分出氧化劑與還原劑.
一般的氧化還原反應(yīng),配平的各項(xiàng)物質(zhì)系數(shù)是未知的,這在考試中較常見(jiàn).在配平過(guò)程中,不僅需要化學(xué)的知識(shí),還要學(xué)會(huì)通過(guò)列方程解出各項(xiàng)未知系數(shù).所以筆者提出的廣泛適用的配平方法是:先在那些沒(méi)有配平的各項(xiàng)反應(yīng)物和生成物前設(shè)未知數(shù),比如a,b,c,d,或者x,y,z,w等.之所以可以用設(shè)未知數(shù)和解方程的方法配平,是出于以下幾個(gè)定律:
1.質(zhì)量守恒定律與物質(zhì)守恒定律
在一個(gè)特定的氧化還原反應(yīng)中,反應(yīng)物中各種元素的物質(zhì)的量,等于生成物中對(duì)應(yīng)的元素的物質(zhì)的量.盡管在化學(xué)反應(yīng)中,能量會(huì)得到或失去,但是物質(zhì)不會(huì)增多或減少,因此根據(jù)這一點(diǎn),通過(guò)設(shè)未知數(shù)的形式,列出多項(xiàng)等式.
注意,這里并沒(méi)有得出三個(gè)未知數(shù)的具體數(shù)值,而僅僅是得出了三個(gè)未知數(shù)的相互關(guān)系,因?yàn)椴⒉恢廊魏我粋€(gè)物質(zhì)的具體物質(zhì)的量,可取a=b=1,x=2,即可實(shí)現(xiàn)配平.要注意,這個(gè)方法優(yōu)點(diǎn)是百試百用,缺點(diǎn)是計(jì)算量有時(shí)會(huì)變得很大,尤其是當(dāng)化學(xué)式很長(zhǎng),涉及的元素很多的時(shí)候.
2.化合價(jià)守恒定律
氧化還原反應(yīng)的化合價(jià)總得失量相等,因?yàn)樵诜磻?yīng)中,得失的電子總數(shù)相等,電子不會(huì)憑空增多或減少.根據(jù)這個(gè)規(guī)律,可以只找出有化合價(jià)變化的元素.因此根據(jù)化合價(jià)升降的元素來(lái)配平,有時(shí)候比列方程更快.比如上面那個(gè)反應(yīng),C物質(zhì)的C元素為0價(jià),CO2的C元素為+4價(jià),生成物CO的C元素為+2價(jià).C物質(zhì)的C升價(jià)了,CO2中的C元素降價(jià)了,而O元素自始至終都沒(méi)有化合價(jià)的變化.因此一份C物質(zhì)升2價(jià),一份CO2物質(zhì)將2價(jià),因此兩個(gè)物質(zhì)前系數(shù)應(yīng)該相等,而再根據(jù)物質(zhì)總量不變,反應(yīng)物前系數(shù)都是1的話,那么生成物前系數(shù)就自然是2了.有的時(shí)候,這一方法與第一個(gè)列方程的方法可以結(jié)合使用,要在做題中慢慢摸索規(guī)律.另外,有些經(jīng)典的或常用的化學(xué)反應(yīng),以及一些很重要的化學(xué)反應(yīng),比如滅火器的各種反應(yīng),是需要去牢記的.
一般來(lái)說(shuō),氧化性(還原性)越強(qiáng)的物質(zhì),越容易降價(jià)(升價(jià)),即越容易參與還原反應(yīng)(氧化反應(yīng)).那么氧化性越強(qiáng),則意味著越容易得到電子;還原性越強(qiáng),則意味著越容易失去電子.判斷氧化性或還原性強(qiáng)弱(氧化性越強(qiáng),還原性越弱):
1.同主族元素非金屬性從上到下遞減,則其單質(zhì)氧化性越來(lái)越弱,即F2>Cl2>Br2>I2>S;O2>S>Se>Te,反之,還原性越來(lái)越強(qiáng).
2.同周期元素非金屬性從左到右遞增,則其單質(zhì)氧化性越來(lái)越強(qiáng),即N2 3.金屬陽(yáng)離子氧化性排序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+ 4.金屬單質(zhì)還原性排序:K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au 6.其他排序判斷:同一元素,價(jià)態(tài)越高,氧化性越強(qiáng),如Fe 7.影響氧化性和還原性強(qiáng)弱的其他因素(注,無(wú)論是什么因素,氧化性越強(qiáng),就意味著越容易降價(jià),即越容易得到電子,這才是氧化性和還原性強(qiáng)弱判斷的核心): (1)濃度:對(duì)硝酸來(lái)說(shuō),越濃,其氧化性越強(qiáng); (2)溫度:對(duì)濃硫酸來(lái)說(shuō),熱的比冷的氧化性強(qiáng); (3)pH:也就是酸堿性.對(duì)KMnO4來(lái)說(shuō),溶液酸性越強(qiáng),其氧化性越強(qiáng).比如在酸性環(huán)境中,其還原產(chǎn)物是Mn2+,在中性環(huán)境中,其還原產(chǎn)物是MnO2,在堿性環(huán)境中,其還原產(chǎn)物是K2MnO4. 1.歧化反應(yīng) 一種自身的氧化還原反應(yīng),在歧化反應(yīng)中,同一分子內(nèi)部同一氧化態(tài)的元素,一部分發(fā)生氧化反應(yīng),一部分發(fā)生還原反應(yīng),比如: 2.歸中反應(yīng) 就是不同物質(zhì)含有同種元素,這些物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng),元素的兩種化合價(jià)向中間靠攏(與歧化反應(yīng)相對(duì)). 注意:根據(jù)定義可知,歧化反應(yīng)和歸中反應(yīng)所涉及的元素,至少有三種價(jià)態(tài). 以上就是常見(jiàn)的關(guān)于氧化還原反應(yīng)的難點(diǎn),更多的規(guī)律還得靠學(xué)生不斷做題,尋找規(guī)律并進(jìn)行總結(jié),還有要針對(duì)易混淆知識(shí)點(diǎn),多記多背,注意區(qū)分.另外,用一些小訣竅,口訣什么的,也可以幫助記憶,還望同學(xué)們活用方法,無(wú)所不用其極去學(xué)它.四、其他氧化還原反應(yīng)的概念