胡坤
摘要:氧化还原反应是高中化学学习的重要内容。学习这一块知识,我们不能去死记硬背方程式。我们可以记住能够发生氧化还原反应的物质的产物,这样可以写出方程式。我们可以记住不同物质之间的氧化性和还原性,这样可以判断哪些反应能够进行或者谁氧化谁。需要注意发生氧化还原反应时候得失电子的关系,这样可以更清楚地理解反应如何进行以及方程式配平。
关键词:高中化学;氧化还原反应;方法;规律
一直以来,氧化还原反应作为高中化学学习的重要内容,占据了学生不少学习时间。而在新课改的大背景下,教师怎样才能做到让学生既轻松又容易地掌握氧化还原知识点呢?在此,笔者把氧化还原归纳为一段话:一句归纳,双线桥,三种比较,四规律——氧化还原轻松学。
首先,学习往往是从现象到本质逐步展开的过程。氧化还原反应的现象——即其特征为:有元素化合价的升降,其本质是:有电子转移。同时,我们把反应中化合价升高的反应物称作还原剂,化合价降低的反应物称作氧化剂。两者分别发生了还原反应和氧化反应,对应得到氧化产物和还原产物。对于这些变化过程,我们可以简单地用一句话概括为:升失氧还,降得还氧。
其中,前两个字分别表示了氧化还原反应的特征及其本质,第三个字包含了三个方面的内容,比如,升失氧还中的第三个字——氧,就包含了,发生氧化反应,被氧化,得到氧化产物的内容。降得还氧中的第三个字——还,也包含了三个方面的内容,发生还原反应,被还原,得到还原产物。第四个字则表明了反应物是氧化剂还是还原剂。即:
化合价升高,失去电子,发生氧化反应,被氧化,得到氧化产物,作还原剂。化合价降低,得到电子,发生还原反应,被还原,得到还原产物,作氧化剂。还可以反向读作:还原剂具有还原性,发生氧化反应,被氧化,得到氧化产物,失去电子,化合价升高。
氧化剂具有氧化性,发生还原反应,被还原,得到还原产物,得到电子,化合价降低。这样,我们就把复杂的氧化还原反应归纳为一句简单易记的内容,方便学生掌握。
同时,我们还可以把这些内容用化学的方法、化学的手段表现出来,即双线桥的书写。双线桥的书写是从左向右连接不同价态的同种元素,在书写时可养成化合价升高的元素线桥在上方,化合价降低的元素线桥位于下方的习惯以与化合价升、降相对应。另外,线桥中从左到右这种箭头的指向性,这种从反应物元素连接到产物元素的方向性,实质上已经把方程式左边的氧化剂、还原剂,方程式右边的还原产物、氧化产物等反应物质指明了出来。例如:
化合价升高,失去电子,发生氧化反应,被氧化,得到氧化产物——(箭头指向的),做还原剂——(起始端);
化合价降低,得到电子,发生还原反应,被还原,得到还原产物——(箭头指向的),做氧化剂——(起始端);
氧化剂为Fe2O3,还原剂为CO,氧化产物为CO2,还原产物为Fe。
再如:
氧化剂为HCl,还原剂为Zn,氧化产物为ZnCl2,还原产物为H2。通过双线桥认识了氧化剂、还原剂之后,各种常见氧化剂之间氧化性强弱,常见还原剂之间还原性强弱的比较又是我们关心的一大内容,怎样来比较它们之间的强弱呢?方法多种多样,在此,我们把它归纳为三种方法:一:左右比较。二:高低比较。三:难易比较。
先看左右比较。
一、左右比较
1.化学方程式左右比较,左边>右边。
氧化剂+还原剂=还原产物+氧化产物
氧化性:氧化剂>氧化产物
还原性:还原剂>还原产物
2.依据三表(金属活动顺序表、非金属活动顺序表、元素周期表)左右比较。
a.金属活动顺序表中从左到右:
元素(宏观)金属性逐渐减弱,金属单质(宏观)还原性逐渐减弱,对应离子(微观)氧化性逐渐增强。即
b.非金属活动顺序表中从左到右:
元素(宏观)非金属性逐渐减弱,非金属单质(宏观)氧化性逐渐减弱,对应离子(微观)还原性逐渐增强。即
c.元素周期表中
同周期,从左到右元素金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。则有,同周期,从左到右元素对应
金属单质还原性逐渐减弱,对应金属阳离子氧化性逐渐增强。
非金属单质氧化性逐渐增强,对应非金属阴离子还原性逐渐减弱。
同主族从上到下元素金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。则,同主族,从上到下元素对应
金属单质还原性逐渐增强,对应离子氧化性逐渐减弱。非金属单质氧化性逐渐减弱,对应离子还原性逐渐增强。
二、高低比较
1.元素化合价高低比较
(1)一般来说,变价元素位于最高价态时只有氧化性,处于最低价态时只有还原性,处于中间价态时,既有氧化性又有还原性。
(2)一般处于最高价态时,氧化性最强,随着化合价降低,氧化性减弱还原性增强。含相同元素的不同化合物,一般,该元素化合价越高氧化性越强。化合价越低还原性越强。
如:氧化性KMnO4>MnO2>Mn2+
例外:氧化性HClO4<HClO3<HClO
(3)根据氧化-还原程度的大小——即化合价升降的程度判断
不同氧化剂与同一还原剂反应,看还原剂被氧化的程度。使其呈高价态者氧化性强。
不同还原剂与同一氧化剂反应,看氧化剂被还原的程度。使其呈低价态者还原性强。
2.三度(浓度、温度、酸碱度)高低比较
一般情况下:
(1)浓度越大,氧化剂的氧化性(或还原剂的还原性)越强。如:氧化性HNO3(浓)>HNO3(稀)
(2)温度越高,氧化剂的氧化性(或还原剂的还原性)越强。如:氧化性HNO3(浓)>HNO3(稀)
(3)酸碱度是影响氧化性强弱的重要因素。一般,酸性越强,对应元素氧化性越强。碱性越强,对应元素还原性越强。如:酸性KMnO4具有强氧化性。
三、难易比较
根据反应条件判断,当不同氧化剂分别与同一还原剂反应时,如果氧化产物价态相同,可根据反应条件的难易来判断。反应越容易,该氧化剂氧化性就强。
如:H2+F22HCl
H2+Cl22HCl
H2+Br22HCl
H2+I22HCl
根据反应的难易程度可以得出,氧化性:F2>Cl2>Br2>I2
最后,氧化还原反应中四种基本规律也是需要大家掌握的内容,它们分别是:
1.电子守恒律
还原剂失电子总数=氧化剂得电子总数
得/失电子数=得/失电子原子数×(高价-低价)
2.强弱律(左>右)氧化还原方程式中的左右
氧化剂+还原剂=还原产物+氧化产物
氧化性:氧化剂>氧化产物氧化剂>还原剂
还原性:还原剂>还原产物还原剂>氧化剂
3.先后律(强者先行)
在溶液中存在多种氧化剂,氧化性强的先得电子,先被还原。
在溶液中存在多种还原剂,还原性强的先失电子,先被氧化。
4.价态规律
(1)元素价态高低规律:(高价氧化、低价还、中间价态还氧兼)Fe3+、Fe、Fe2+
(2)同种元素反应规律:
A.同种元素相邻价态不发生氧化还原反应
B.不同价态同种元素间发生氧化还原反应时,化合价“只靠近,不交叉”。——归中反应:KClO3+6HCl(浓)==KCl+3Cl2↑+3H2O(化合价由两边到中间)
C.同种物质中,相同价态同种元素间发生氧化还原反应,化合价由中间到两边——歧化反应:Cl2+H2O==HClO+HCl2H2O2==2H2O+O2↑2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
总之,掌握好“一句归纳,双线桥,三种比较,四规律”——我们就能做到轻轻松松学氧化还原反应了。
作者单位:贵州省毕节市实验高级中学
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