氧化-还原反应的规律及应用|氧化还原反应的规律

　　 [摘要] 氧化-还原反应是中学化学教学的难点,其产生的生成问题是一直困扰学生学习的根本问题,为了更有效、更生动的掌握这一部分内容,本本结合作者的教学实践,就产物生成问题提出相关的规律和理论,提出了新的观点。
　　[关键词] 氧化-还原反应 理论 规律 运用
　　
　　中学化学的难点在于氧化-还原反应方程式的书写及相关的计算,以及实践中的可操作问题的研究。其重点在于一定环境下,产物生成的理论分析。
　　首先必须说明氧化剂的氧化、还原剂的还原能力的强弱顺序,这就要求我们对元素周期表的结构,对元素的周期率的理论要有详尽的了解,主要思考的因素:原子半径的大小,最外层电子数的多少,最外层电子的轨道特征,第一电离能的相对大小等。其一般的规律是:
　　首先,对非金属元素而言,其非金属性越强,氧化性越强,对应离子的还原能力越弱,最高价氧化物水合物的酸性越强,气态氢化物越稳定。
　　其次,金属性越强,其还原能力越强,其对应的离子氧化能力越弱,最高价氧化物对应水化物的碱性越强。
　　再次,对于处在中间的价态的元素,既有氧化性,又有还原性,二者能力的相对大小的分析比较,以及属性的展示,必须要根据主体元素的性质进行推断。如SO2,既有氧化性,又有还原性;但由于主体元素是非金属单质硫,所以SO2的氧化性强于还原性。同理,Fe2+的还原性应强于氧化性。对于NO2气体来讲,虽然二者属性兼而有之,但由于N元素是非金属元素,其氧化性一定强于还原性。
　　温度:由于温度升高,反应体系内能增加,有效碰撞次数增多,活化分子百分数增大,其对应离子的氧化或还原性均增强。
　　压强:对于气体物质,在发生反应时,增大压强,反应物浓度增大。有利于反应的进行。
　　浓度:一般而言,浓度越高,其氧化能力(或还原能力)越强,反之亦然。
　　第四,氧化-还原反应的三条重要规律
　　同种元素,不同价态的氧化-还原反应的价态走向中间值,即氧化剂的还原产物与还原剂的氧化产物是同一物质,准确地讲,应该是殊途同归。
　　当把H2S气体通到浓H2SO4中,当浓硫酸适量时,其发生反应为:
　　H2S+H2SO4(浓)=S↓+SO2↑+H2O
　　当浓硫酸过量是:
　　H2S+H2SO4(浓)=SO2↑+H2O
　　主要原因:生成的硫与浓H2SO4继续发生了归中反应所致。应特别强调的是:对同一元素,如果出现负价,另一物质中的同一元素显正价,则中间价态是零价。如果都是正价,则生成具有中间价态的相对稳定化合物,对硫元素而言,根据轨道理论,S+4相对稳定,所以从普通意义上来讲:一般情况下,浓H2SO4的还原产物是SO2和H2O。在金属概论的学习中,常常出现这样一道题:在FeCl3的溶液中加入铁粉,通过实验现象,书写其离子方程式,在FeCl2的溶液中加入铁粉,有何现象?在FeCl3的溶液中加入Fe粉时,发生2Fe3++Fe=3Fe2+,溶液呈现浅绿色,铁粉溶解。而在Fe2+中加入铁粉,不发生反应。
　　歧化规律:同一物质,同一元素,同一价态的氧化―还原反应,价态走向相邻的高价态和相邻的低价态(三同缺一不可)。在卤素的学习中,出现了漂白粉的生产问题及其应用的条件。首先将Cl2通入到Ca(ClO)2溶液中时:Cl2发生歧化:Cl2+H2O=HCl+HClO
　　2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O 2HClO+Ca(OH)2=Ca(ClO)2+2H2O
　　总方程式:2Cl2+Ca(OH)2= CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
　　由于CaCl2和Ca(ClO)2的颜色相近,溶、沸点接近,所以难分离,常把CaCl2作为漂白粉的添加剂。因为CO2水溶液的酸性强于HClO,所以就产生了漂白粉的使用条件:有水;浸泡片刻。
　　Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+HClO
　　2HClO=2HCl+O2↑歧化规律的最典型的运用是工业上硝酸的生产:
　　4NH3+5O2崔化剂4NO+6H2O
　　NO+O2NO2
　　3NO2+H2O=2HNO3+NO↑
　　然后对稀NO循环使用,其目的是为了提高原料利用率,更是为了防止氮化物对环境的污染。应当指出的是:对HNO3而言,不论浓、稀都具有很强的氧化性,但能力的表演结果各有不同。
　　当Cu+HNO3(浓)△Cu(NO3)2+H2O+NO↑
　　NO+HNO3△NO2+H2O(归中规律)
　　对稀HNO3而言:
　　Cu+HNO3(稀)=Cu(NO3)2+H2O+NO↑,随着HNO3物质的量的减少,氧化能力严重亏损,归中反应不能发生。结论:一般情况下浓HNO3的还原产物是NO2和H2O,而稀HNO3的还原产物是NO和H2O。
　　先后规律:对同一氧化剂,当有不同种还原剂存在时,首先同还原能力较强的还原剂发生作用,即坚持由强制弱的原则,同时享受参与反应的化合物本身固有属性的个性化表演。同理对于同一还原剂,当有多种氧化剂存在时,氧化能力强的优先反应。例如,在AgNO3、Cu(NO3)、Zn(NO3)2的混合溶液中,加入一些铁粉,反应完成后过滤。下列情况不存在的是:
　　A:滤纸上有Ag、Cu、Fe,滤液中有Zn2+、Fe2+
　　B:滤纸上有Ag、Cu,滤液中有Zn2+、Fe2+
　　C:滤纸上有Ag、Cu,滤液中有Cu2+、Zn2+、Fe2+
　　D:滤纸上有Ag、Cu、Fe,滤液中有Cu2+、Zn2+、Fe2+
　　解析:当滤纸上有Ag、Cu、Fe时,说明铁过量。其反应过程是:由于Ag+的氧化性强于Cu2+的氧化性。所以优先发生反应:Ag++Fe= Fe2++Ag.从理论上讲,当Ag+反应完毕时:Cu2++ Fe = Fe2++Cu。当Fe处在过量状态时Ag+、Cu2+一定消耗完毕,而Zn2+不能与铁反应。所以,溶液中肯定有Zn2+、Fe2+
　　当滤纸上有Ag、Cu时,Fe可能恰好反应完毕,也可能量不足,溶液中可能有Cu2+但滤液中一定有Fe2+、Zn2+、肯定没有Ag+。
　　当滤纸上有Ag、Cu时,混合溶液中可能有Cu2+;也可能没有Cu2+。
　　当滤纸上有Ag、Cu、Fe时,说明Fe处在过量状态,滤液中一定没有Cu2+。
　　当然任何规律都需要人们继续认识。任何事物都是普遍联系的,我们的态度应以时间、地点、环境为转移。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文