氧化還原反應原理應用的難點突破方法

王海霞

摘 要：氧化還原反應是貫穿整個高中化學知識系統的重要原理之一，也是化學學科的核心概念。氧化還原反應的基本規律有守恒定律、強弱規律、價態規律、轉化規律、優先規律。自然界中的燃燒，呼吸作用，光合作用，生產生活中的化學電池，金屬冶煉，火箭發射等等都與氧化還原反應息息相關。研究氧化還原反應，對人類的進步具有極其重要的意義。

關鍵詞：氧化—還原反應；氧化數；電子的得失；共用電子對的偏移；配平；應用

1反應歷程

氧化還原反應前后，元素的氧化數發生變化。根據氧化數的升高或降低，可以將氧化還原反應拆分成兩個半反應：氧化數升高的半反應，稱為氧化反應；氧化數降低的反應，稱為還原反應。氧化反應與還原反應是相互依存的，不能獨立存在，它們共同組成氧化還原反應。

反應中，發生氧化反應的物質，稱為還原劑，生成氧化產物；發生還原反應的物質，稱為氧化劑，生成還原產物。氧化產物具有氧化性，但弱于氧化劑；還原產物具有還原性，但弱于還原劑。用通式表示即為：

氧化還原反應的發生條件，從熱力學角度來說，是反應的自由能小于零；從電化學角度來說，是對應原電池的電動勢大于零。

2辨別

一個化學反應，是否屬于氧化還原反應，可以根據反應是否有氧化數的升降，或者是否有電子得失與轉移判斷。如果這兩者有沖突，則以前者為準，例如反應3O2=2O3雖然反應有電子對偏移，但單質氧化數為0，所以這個反應并不是氧化還原反應。

有機化學中氧化還原反應的判定通常以碳的氧化數是否發生變化為依據：碳的氧化數上升，則此反應為氧化反應；碳的氧化數下降，則此反應為還原反應。由于在絕大多數有機物中，氫總呈現正價態，氧總呈現負價態，因此一般又將有機物得氫失氧的反應稱為還原反應，得氧失氫的反應稱為氧化反應。

3規律

氧化還原反應中，存在以下一般規律。規律有：①強弱律：氧化性：氧化劑>氧化產物；還原性：還原劑>還原產物；②價態律：元素處于最高價態，只具有氧化性；元素處于最低價態，只具有還原性；處于中間價態，既具氧化性，又具有還原性；③轉化律：同種元素不同價態間發生歸中反應時，元素的氧化數只接近而不交叉，最多達到同種價態；④優先律：對于同一氧化劑，當存在多種還原劑時，通常先和還原性最強的還原劑反應；⑤守恒律：氧化劑得到電子的數目等于還原劑失去電子的數目。

4表示方法

4.1雙線橋法

用于表明反應前后同一元素原子間的電子轉移情況。如：①標出各發生氧化還原反應的元素的氧化數；②畫出如右圖所示的線，其中一條由氧化劑中氧化數降低的元素指向還原產物中的相應元素，另一條線由還原劑中氧化數升高的元素指向氧化產物中的相應元素；③標出“失去”或“得到”的電子數，格式為“得/失發生氧化還原反應的原子數×單位原子得失的電子數”。

4.2單線橋法

用于表明反應前后不同元素原子間的電子轉移情況。如：①標出各發生氧化還原反應的元素的氧化數；②用一條如右圖所示的線連接方程式左邊的氧化劑與還原劑，箭頭由失電子的還原劑指向得電子的氧化劑；③標出電子轉移的數量，格式為“發生氧化還原反應的原子數×單位原子轉移的電子數”。

5舉例

燃燒；酒精測試；工業煉鐵等等。

6配平方法

配平氧化還原反應的方法有很多種，其中最主要的方法都是根據電子的得失或氧化數的升降來計算的。

7得失電子守恒法

配平原理：發生氧化還原反應時，還原劑失去電子、氧化劑得到電子，得失電子數守恒。

方法和步驟如下：①標出發生變化的元素的氧化數，并確定氧化還原反應的配平方向。在配平時，需要確定先寫方程式那邊物質的計量數。有時先寫出方程式左邊反應物的計量數，有時先寫出方程式右邊生成物的計量數。一般遵循這樣的原則：自身氧化還原反應→先配平反應物的計量數；部分氧化還原反應→先配平生成物的計量數；一般的氧化還原反應→既可先配平生成物的計量數，也可先配平反應物的計量數；②列出氧化數升降的變化情況。當升高或降低的元素不止一種時，需要根據不同元素的原子個數比，將氧化數變化的數值進行疊加；③根據電子守恒配平氧化數變化的物質的計量數；④根據質量守恒配平剩余物質的計量數。最終并根據質量守恒檢查配平無誤。

8氧化數升降法

基本原則：質量守恒、電子守恒、氧化數升降守恒。

基本步驟：①標變價：寫出反應物和生成物的化學式，標出變價元素的氧化數；②列升降：列出反應前后元素氧化數的升降變化值；③求總數：使氧化數升高和降低的總數相等；④配系數：用觀察的方法配平其他物質的化學計量數，配平后，把單線改成等號；⑤查守恒：檢查方程式兩邊是否“質量守恒”、“電荷守恒”和“元素守恒”。

在一些特殊的方程式中，可以用以下三種處理方式，以配平常規方法難以配平甚至無法配平的方程式。

9零價法

先令無法用常規方法確定氧化數的物質中各元素均為零價，然后計算出各元素氧化數的升降值，并使元素氧化數升降值相等，最后用觀察法配平其他物質的化學計量數。

10平均標價法

當同一反應物中的同種元素的原子出現兩次且價態不同時，可將它們同等對待，即假定它們的氧化數相同，根據化合物中氧化數代數和為零的原則予以平均標價，若方程式出現雙原子分子時，有關原子個數要擴大兩倍。

11整體標價法

當某一元素的原子或原子團（多見于有機反應配平）在某化合物中有數個時，可將它作為一個整體對待，根據化合物中元素氧化數代數和為零的原則予以整體標價。endprint