氧化還原反應(yīng)問題的突破方法

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氧化還原反應(yīng)問題的突破方法

◇甘肅葉帆

高三復(fù)習(xí)是重要環(huán)節(jié),氧化還原反應(yīng)是復(fù)習(xí)中的重點(diǎn)內(nèi)容,在實(shí)際的教學(xué)中筆者卻發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)這一內(nèi)容掌握得不夠牢固．在做這類題時(shí),表現(xiàn)出沒把握甚至有畏難情緒,作為教師要找出原因,因材施教．

1理解概念與規(guī)律

1.1理解概念

在氧化還原反應(yīng)中,有5對(duì)既相對(duì)立又相聯(lián)系的概念,如圖1所示.

圖1

對(duì)這些概念要全面準(zhǔn)確地理解,抓住其要點(diǎn)和特點(diǎn),才有利于解題．

1.2理解規(guī)律

1) 價(jià)態(tài)規(guī)律．元素處于最高價(jià),只有氧化性;元素處于最低價(jià),只有還原性;元素處于中間價(jià)態(tài),既有氧化性又有還原性,但主要側(cè)重呈現(xiàn)一種性質(zhì)．口訣為:高價(jià)氧化低價(jià)還,中間價(jià)態(tài)兩頭轉(zhuǎn)．

2) 反應(yīng)先后規(guī)律．在濃度相差不大的溶液中,同時(shí)含有幾種還原劑時(shí),若加入氧化劑,則首先與溶液中最強(qiáng)的還原劑作用;同理,在濃度相差不大的溶液中,同時(shí)含有幾種氧化劑時(shí),若加入還原劑,則首先與溶液中最強(qiáng)的氧化劑作用．如向含有FeBr2的溶液中通入Cl2,Fe2+首先被氧化．

3) 得失相等規(guī)律．對(duì)于一個(gè)完整的氧化還原反應(yīng),化合價(jià)升高總數(shù)與降低總數(shù)相等,失電子總數(shù)與得電子總數(shù)相等．可應(yīng)用于氧化還原反應(yīng)方程式的配平及其計(jì)算題．

4) 鄰位轉(zhuǎn)化規(guī)律．氧化還原反應(yīng)中,以元素相鄰價(jià)態(tài)間的轉(zhuǎn)化最容易;同種元素不同價(jià)態(tài)之間的氧化反應(yīng),化合價(jià)的變化遵循“只靠攏,不交叉”;同種元素相鄰價(jià)態(tài)間不發(fā)生氧化還原反應(yīng)．

5) 歸中規(guī)律．同種元素不同價(jià)態(tài)反應(yīng)時(shí),化合價(jià)向中間靠攏,且一般符合鄰位轉(zhuǎn)化和互不換位規(guī)律．如H2S一般被氧化成單質(zhì)硫,濃硫酸一般被還原成SO2．

6) 歧化規(guī)律．對(duì)于處在中間價(jià)態(tài)的元素,在發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí),該元素的化合價(jià)既升高同時(shí)又降低．如氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)時(shí),氯氣一方面化合價(jià)降低成-1價(jià),另一方面又升高成+1價(jià)．

7) 難易規(guī)律．越易失電子的物質(zhì),失電子后就越難得電子;越易得電子的物質(zhì),得電子后就越難失電子．

8) 跳位規(guī)律．在特殊情況下,氧化劑遇到強(qiáng)還原劑時(shí),或還原劑遇到強(qiáng)氧化劑時(shí),元素的價(jià)態(tài)不是鄰位變化而是跳位變化．如當(dāng)鐵與氯氣反應(yīng)時(shí),產(chǎn)物是FeCl3而不是FeCl2,即零價(jià)態(tài)鐵跳過二價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化為三價(jià)態(tài)化合物．

2氧化還原反應(yīng)方程式的配平

氧化還原反應(yīng)的方程式配平方法較多,但化合價(jià)升降法(電子得失法)在化學(xué)中常用．下面以硫和濃硝酸反應(yīng)為例,說明其配平.

2.1標(biāo)變價(jià)

標(biāo)出氧化劑、還原劑、還原產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物中變價(jià)元素的化合價(jià)．

2.2列升降

↑6↓1

其中向上的箭頭表示硫元素化合價(jià)升高,升高了6,向下的箭頭表示氮元素化合價(jià)降低,降低了1.

2.3求相等

求元素化合價(jià)升降的最小公倍數(shù),以確定氧化劑、還原劑、還原產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物4種物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)．其最小公倍數(shù)為6×1=6,然后從化合價(jià)升降總數(shù)相等入手,含硫元素物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)都是1,含氮元素物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)都是6.

2.4觀察計(jì)量數(shù)

從原子守恒的角度觀察其他元素的原子個(gè)數(shù),這里水前面的系數(shù)自然是2了,再標(biāo)出NO2的狀態(tài),并把箭頭改成等號(hào)．

3常見的氧化還原反應(yīng)題型及對(duì)策

3.1正向配平法

分析要找出該反應(yīng)的氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比,由題給信息在紙上寫出反應(yīng)物和生成物及變價(jià)元素的化合價(jià),如:

隨后在KClO3(氧化劑)中氯元素下方標(biāo)出向下的箭頭,表示氯元素的化合價(jià)降低,并在向下的箭頭旁邊寫出降低數(shù)為1,再在Na2SO3(還原劑)中硫元素下方標(biāo)出向上的箭頭,表示氯元素的化合價(jià)升高,并在箭頭旁邊寫出升高數(shù)為2,然后找出1和2的最小公倍數(shù)2,此時(shí)可知在氯元素下方箭頭1數(shù)字旁再乘以2,才能滿足化合價(jià)升降總數(shù)相等,因此含氯元素物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)都是2,含硫元素物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)都是1．這樣,氧化還原反應(yīng)的“主體”部分物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)都配平了．最后再去檢查原子守恒,其他原子都滿足質(zhì)量守恒定律．所以化學(xué)方程式是:

2KClO3+Na2SO3+H2SO4→

K2SO4+Na2SO4+2ClO2↑+H2O.

3.2逆向配平法

歧化反應(yīng)是處在中間價(jià)態(tài)的元素,在發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí),該元素的化合價(jià)既升高同時(shí)又降低;自身氧化還原反應(yīng)發(fā)生在同物質(zhì)的不同元素之間,即同一種物質(zhì)中的一種元素被氧化另一種元素被還原,該物質(zhì)既是氧化劑,又是還原劑;部分氧化還原反應(yīng)的特點(diǎn)是還原劑(或氧化劑)只有部分被氧化(或被還原),有關(guān)元素的化合價(jià)只有部分發(fā)生變化．這3類氧化還原反應(yīng)方程式的配平均應(yīng)從生成物開始配平,即選用“逆向配平法”．

A21∶5;B11∶3;C3∶1;D4∶1

分析先配平氧化還原反應(yīng)方程式,配平的一般步驟是,先寫出氧化還原反應(yīng)的“主體”部分變價(jià)元素(這里是氯元素)的化合價(jià):

然后求元素化合價(jià)升降的最小公倍數(shù),在這里NaCl中氯元素化合價(jià)降低了1,NaClO、NaClO3中氯元素化合價(jià)都升高，分別是1和5,這時(shí)應(yīng)求出氯元素化合價(jià)升高的值為1×1+3×5=16,求出的元素化合價(jià)升降的最小公倍數(shù)16,因而NaCl前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)是16,這說明化合價(jià)降低的氯原子是16個(gè),化合價(jià)升高的氯原子有1+3=4個(gè),總共氯原子有20個(gè),依據(jù)原子守恒可得氯氣前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)是10,NaOH前的化學(xué)計(jì)量數(shù)是20,H2O前的化學(xué)計(jì)量數(shù)是10,最后將短線改成等號(hào):

10Cl2+20NaOH=16NaCl+NaClO+3NaClO3+10H2O(配平的化學(xué)方程式).

參加反應(yīng)的20個(gè)氯原子中,其中16個(gè)氯原子的化合價(jià)降低被還原,4個(gè)氯原子的化合價(jià)升高被氧化,所以被還原的氯元素與被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比為4∶1.答案為D.

3.3化學(xué)計(jì)量數(shù)配平法

還有一類是缺項(xiàng)型氧化還原反應(yīng),在反應(yīng)物和生成物中缺少某種物質(zhì),如酸、堿或水等(反應(yīng)介質(zhì))參與反應(yīng),但其中元素的化合價(jià)不變．對(duì)于這類反應(yīng)要先配出氧化還原反應(yīng)的“主體”部分物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù),后根據(jù)離子電荷守恒和原子個(gè)數(shù)守恒確定其他物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)．

____Ni2++____H2PO2+____→____Ni+____H2PO3+____.

分析1Ni2++1H2PO2+1H2O=1Ni+1H2PO3+2H+(注:在配平時(shí)有些學(xué)生說,反應(yīng)前的缺項(xiàng)部分寫上OH-也可滿足電荷守恒,此說法錯(cuò)誤!因?yàn)樵谒嵝詶l件下不可能有OH-,也不可能生成OH-)．

總之,只要全面掌握氧化還原反應(yīng)的概念、規(guī)律,將所學(xué)知識(shí)、技能與實(shí)際問題相結(jié)合并能達(dá)到靈活應(yīng)用,解題、應(yīng)考則是得心應(yīng)手的事．

(作者單位：甘肅省西和縣第二中學(xué))

化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)是: 高價(jià)+低價(jià)→中間價(jià)．這類一般為歸中型反應(yīng)，宜于選擇“正向配平法”,即從反應(yīng)物的一端標(biāo)出變價(jià)元素的化合價(jià)升降．