何曉華
氧化還原反應指的是物質在產生化學反應后的元素氧化數發生變化的一種反應。其實質主要是物質內電子的得失或共用電子對的偏移。氧化還原反應是高中化學學習的主要內容,貫穿于整個教學內容之中,具有非常重要的意義。然而,氧化還原反應的知識涉及面非常的廣,知識點非常的多,考試的試題設置又具有一定的技巧性,導致大部門的高中學生解答時經常出錯,本文將簡要闡述高中化學中關于氧化還原反應的十大誤區,并適當的分析學生解答關于氧化還原反應題目錯解的主要原因。
一、氧化還原反應的十大誤區
1.機械計算轉移電子的數目
經常有學生在做題的時候認為,在物質發生氧化還原反應后,得到2e-,失去2e-,就機械的認為在整個反應中轉移4e-。這樣的推論是錯誤的,要明白氧化劑得到的是哪個物質的電子,而還原劑失去的電子又給了哪個物質,要進行具體細致的分析。換個簡單的說法,A給了B兩個蘋果,這樣A就失去了兩個蘋果,B得到了兩個蘋果,然而,實際轉移的只有兩個蘋果,并非四個。
2.錯誤運用金屬活動性順序推斷氧化性
按照金屬活動性的順序,排在前面的金屬元素的原子還原性比較強,排在后面的陽離子就氧化性強。因此,部分學生在做題的時候就會以此為據進行錯誤的類推。比如,:Fe>Cu,對應的陽離子氧化性似乎是Fe3+ 3.金屬單質在還原反應中一定會是還原劑,誤認為非金屬單質就一定是氧化劑 金屬單質在反應當中只能作為還原劑失去電子。但是,非金屬單質就不一定只作氧化劑了。在做題時,學生經常誤將硫單質作為氧化劑而進行計算,其實,硫在遇到硝酸等強氧化劑時也只能作為還原劑。 4.錯誤認定元素在化合物中的化合價高低直接決定了氧化性的高低,含最高價元素的一定是最具有強氧化性的 在做題的時候,經常誤認為元素在化合物中的化合價與該化合物的氧化性成正比,這種觀點是錯誤的。比如,H3PO4中的P 是磷元素的最高價,但是卻不具有強氧化性,還有碳和硅也是如此。 5.誤認為電子的數量與氧化性的強度成正比 這樣的觀點是錯誤的,物質氧化性與還原性的強弱不是看它得到電子數目的多少,而是看它得到電子和失去電子的能力。比如,Al在氧化還原反應當中會失去三個電子,而Na在氧化還原反應中只會失去一個電子,然而,實際上確是Na的還原性比Al要強。 6.Fe在何種情況下失去2e-,何種情況下失去3e-的概念不清晰 Fe在遇到強氧化劑時才會失去3個電子,在原電池反應時,鐵作為負極時只會失去2個電子。如果生產的鐵過量了,也會使Fe3+被還原成Fe2+。大部分同學在做題的時候往往會忽視這點,從而導致解題錯誤。 7.誤認為強氧化劑與強還原劑相遇就一定會發生氧化還原反應 這個錯誤的認識是許多學生都會有的,實際上,有些強氧化劑與強還原劑的反應也是需要反應條件的,只有滿足條件反應才能發生。 8.片面的看待物質氧化性和還原性 由于元素的氧化性、還原性與物質的氧化性和還原性并不完全一致,因此,在考慮物質的氧化性和還原性時不能只片面地看待物質中的某一元素。比如HCl是一個既具有還原性又具有氧化性的物質,因為其中的氯元素是-1價,只具有還原性的,而H+卻具有氧化性,像這樣的物質還有很多,所以不能以偏概全。 9.“高錳酸鉀溶液與雙氧水反應”的配平 類舉一個經常出現的選擇題:以下三個選項哪個是正確的? A. 2KMnO4+H2O2+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+4H2O+3O2↑ B. 2KMnO4+3H2O2+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+6H2O+4O2↑ C. 2KMnO4+5H2O2+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+8H2O+5O2↑ 從質量和電子守恒的定律來看,A、B、C選項似乎都是正確的。然而實際上是A、B選項中的H2O2部分作為了氧化劑,因此,只有C選項是正確的。因為H2O2是一種既具有氧化性又具有還原性的物質,但是在與KMnO4反應的時候就只能表現出其還原性的一面了。 10.錯誤地認為下列氧化還原反應中的質量比為6∶1 在分析反應 KClO3+6HClKCl+3Cl2↑+3H2O的時候,許多學生不知道KClO3中的氯原子不會從 +5價轉化為-1價,一部分的鹽酸在表現出還原性之后,另一部分鹽酸仍表現的是酸性,氧化反應和還原反應的氯原子質量之比并不6∶1,而是5∶1。 二、氧化還原反應解題錯解的原因 1.概念模糊 在化學中,有些物質的元素本來就以單質的形態存在于自然界當中,有些物質元素的同素異性體之間可以進行相互的轉換,因此,元素的單質不一定是通過氧化還原反應而得到的。然而,在考試當中,學生在做題的時候往往對這些概念的掌握不是很熟練,對概念的理解不是很精準,對概念的記憶也不是很清晰,在這樣的情形下學生往往答錯這些基礎型的題目,甚至有時又會出現選項之間左右搖擺的現象,最終選錯答案,錯失了得分的機會。 2.思維定式 在做題的時候,學生做錯題目大部分原因都是因為犯了思維定式的錯誤。比如KClO3轉化為KCl一定要添加還原劑?許多學生會不猶豫地認為是的。因為KClO3轉化為KCl的反應前后會有化合價元素降低的情況出現,正好符合了氧化劑與還原產物之間的對應關系,卻容易忽視KClO3還可以通過受熱分解的方式轉化為KCl。學生在做題的時候一定要全面地思考問題,不能只從單方面的角度去考慮題目的考點,要警惕題目中的雙重陷阱,要對掌握的知識內容進行活學活用。 3.機械類比 機械類比是學生做題最容易犯的錯誤,審題的時候往往具有片面性,沒有仔細查看題中的陷阱。比如,鉈與鋁同族,位于第6 周期,在已知酸性介質中Tl3+與Ag發生 Tl3++2AgTl++2Ag+ 的反應,所以Tl3+的氧化性比Al3+弱是正確的嗎?一般,看到題目后,學生都會想到,鉈與鋁是同一族的,而鉈在鋁的下面,所以其金屬性應該比Al的強。實際上是,鉈的金屬陽離子Tl3+要比Al3+的氧化性強一些。在審題時,學生應該要注意題目本身具有的有效信息,特別是隱含在文本中的一些關鍵信息,對化合價的變化問題要全面考慮,不能只依靠原子質量守恒定律和得失電子守恒定律的基本知識,要運用具體問題具體分析的方法去看待題目。 除了上述舉出的幾種做題常見性的錯誤外,許多學生對氧化還原反應方程式配比問題也掌握的不熟練,經常會丟分。近幾年對于氧化還原反應的知識考題方式一般都為選擇題和填空題,在設題的時候百分之六十以上都是考驗學生對基礎知識的掌握情況,只有一小部分題目才會在題目中設立陷阱,考驗學生的靈活運用能力。 (收稿日期:2014-09-15)