氧化還原反應(yīng)知識(shí)

文章編號(hào)：1005－6629(2007)10－0076－03中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

［問(wèn)題的由來(lái)］

本文以氧化還原反應(yīng)為主要背景，結(jié)合周邊化學(xué)知識(shí)，側(cè)重學(xué)生獲取信息、加工信息、從化學(xué)視角去分析解決實(shí)際問(wèn)題能力的考查。創(chuàng)作了既突出主干知識(shí)，又考查學(xué)生能力的二個(gè)試題，供讀者參考。

［問(wèn)題］

若X、Y在周期表中位于同一主族，且相隔一個(gè)周期，并有m=n>0。在一定條件下有下列反應(yīng)：Xm+Yn+H2O→HXO3+HY

(1)Xm的電子式______，Yn的化學(xué)式_______。

(2)配平上述反應(yīng)的化學(xué)方程式(用化學(xué)式表示)___________________。

(3)現(xiàn)有稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、濃鹽酸、濃硫酸、濃磷酸。請(qǐng)選用上述一種酸與KX制取HX的化學(xué)方程式_______。

(4)若某一反應(yīng)體系在反應(yīng)過(guò)程中曾出現(xiàn)過(guò)下列微粒：Xm、HI、SO2、H2SO4(濃)、H2O。則此體系發(fā)生的化學(xué)方程式為_(kāi)___________。

［問(wèn)題解析］

(1)本題以Xm+Yn+H2O→HXO3+HY為情景，其關(guān)鍵是通過(guò)已知條件推出X和Y各是何種元素。由HXO3和HY的化學(xué)式推出X、Y元素的化合價(jià)分別為+5和-1價(jià)。則X為第VA或VIIA族，Y為第VIIA族，因?yàn)閄、Y在周期表中位于同一主族，則X必為VIIA族，又因?yàn)閄和Y相隔一個(gè)周期，且m=n>0，則X、Y可能是①F2、Br2或②Cl2、I2的兩種可能組合。若是F2、Br2，則F2與水反應(yīng)生成O2，則不符合題意所給的化學(xué)方程式。所以X、Y一定是Cl2、I2的組合。又因Cl2的氧化性大于I2，所以X是I2，則Y是Cl2。

(2)推出X、Y后，根據(jù)電子得失守恒即可配平氧化還原反應(yīng)方程式。

(3)這是多試劑的合理選擇問(wèn)題。在給定的6種酸中與KI反應(yīng)制取HI，考慮I-的強(qiáng)還原性，稀硝酸、濃硫酸等強(qiáng)氧化性酸不可用；考慮到HI極易溶解于水，稀鹽酸、稀硫酸不可用；考慮到HI的揮發(fā)性，濃鹽酸也不可用。所以只能選擇非氧化性濃磷酸與KI反應(yīng)制取HI。

(4)這是考查分析推理能力的問(wèn)題。若反應(yīng)過(guò)程中有下列微粒：I2、HI、SO2、H2SO4(濃)、H2O。根據(jù)元素化合價(jià)的不同狀態(tài)，猜想有反應(yīng)I2＋SO2→HI+H2SO4(濃)或者②HI+H2SO4(濃)→I2＋SO2。因?yàn)镠2SO4(濃)氧化生大于I2。則①不成立，所以化學(xué)反應(yīng)方程式為2HI+H2SO4(濃)=SO2↑+I2+2H2O。

答案：(1)、Cl2

(2)I2+5Cl2+6H2O=2HIO3+10HCl

(3)KI+H3PO4(濃) KH2PO4+HI↑

(4)2HI+H2SO4(濃)＝SO2↑+I2+2H2O

［問(wèn)題拓展］

Na2O2是高中化學(xué)所學(xué)的一種常見(jiàn)物質(zhì)，在盛有Na2O2的試管中通入CO2和H2O的混和氣，某同學(xué)寫(xiě)了以下化學(xué)方程式。

①2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑

②2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2

③Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3

④NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O

⑤2NaOH(過(guò)量)+CO2=Na2CO3+H2O

(1)在反應(yīng)①中還原劑是____，當(dāng)①反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移1mol時(shí)可生成O2____g。

(2)當(dāng)CO2和H2O的混和氣體中通入Na2O2時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的順序是____(填序號(hào))；當(dāng)Na2O2、NaOH兩者共存時(shí)一定不能發(fā)生的反應(yīng)是_____(填序號(hào))；當(dāng)反應(yīng)后固體中有Na2CO3時(shí)，____(一定、可能)有NaOH；當(dāng)反應(yīng)后固體中有NaOH時(shí)，_____(一定、可能)有Na2O2，_____(一定、可能)有Na2CO3。

(3)當(dāng)CO和O2以1∶1的體積比和足量Na2O2放在固定容積的密閉容器中用電火花引燃，完全反應(yīng)后氣體壓強(qiáng)是反應(yīng)前的___倍。

分析：第(1)問(wèn)判斷還原劑雖是基礎(chǔ)問(wèn)題，但此題涉及到氧元素三種價(jià)態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，只有理解化合價(jià)不交叉規(guī)律，推斷這是歧化反應(yīng)，才能找出Na2O2是還原劑，考生很容易錯(cuò)把H2O作為還原劑，明確Na2O2既是氧化劑又是還原劑時(shí)，就容易求出轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)可生成O2 16 g。

(2)這是考查一種物質(zhì)與兩種物質(zhì)反應(yīng)先后順序問(wèn)題。當(dāng)CO2和H2O的混和氣體中通入Na2O2時(shí)，若Na2O2先與H2O反應(yīng)，則生成的NaOH會(huì)與CO2繼續(xù)反應(yīng)生成Na2CO3和H2O，其實(shí)質(zhì)是相當(dāng)于Na2O2先與CO2反應(yīng)，然后再與H2O反應(yīng)。即反應(yīng)順序是② ①。當(dāng)Na2O2、NaOH兩者共存時(shí)，即CO2和H2O已經(jīng)完全反應(yīng)，則不可能有反應(yīng)③、④、⑤。當(dāng)反應(yīng)后固體中有Na2CO3時(shí)，必有②反應(yīng)，也可能有①反應(yīng)，則答案是可能有NaOH。當(dāng)反應(yīng)后固體中有NaOH時(shí)，因②反應(yīng)在前，則此過(guò)程一定發(fā)生了①②反應(yīng)，Na2O2過(guò)量時(shí)，可能還有Na2O2，因一定有②反應(yīng)，所以一定有Na2CO3。

(3)當(dāng)CO和O2以1∶1的體積比和足量Na2O2放在密閉容器中用電火花引燃，所發(fā)生的反應(yīng)是CO+O2=CO2和2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，其總反應(yīng)是2Na2O2+CO=2Na2CO3，所以相當(dāng)于減少一體積CO2，剩余一體積O2，完全反應(yīng)后氣體壓強(qiáng)是反應(yīng)前的1/2倍。

答案：(1)Na2O2、16g(2)② ①；③④⑤；可能；可能，一定(3)1/2。

［使用記錄］

上面的“問(wèn)題”和“問(wèn)題拓展”均由本人為《化學(xué)教學(xué)》原創(chuàng)題征稿而編，考查內(nèi)容符合高考大綱要求，此問(wèn)題屬于氧化還原反應(yīng)比較新穎的前沿試題，從未在學(xué)校使用，也未曾投稿，更沒(méi)有在公開(kāi)場(chǎng)合發(fā)表交流傳播。

［教育價(jià)值］

氧化還原反應(yīng)的題材是高考化學(xué)的主要考點(diǎn)，而實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒆詫W(xué)能力、觀察能力和思維能力的綜合考查是高考化學(xué)的終極目標(biāo)，通過(guò)提供情景讓學(xué)生應(yīng)用所學(xué)化學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題是考題的命題趨勢(shì)。上面兩道例題避開(kāi)常規(guī)的設(shè)問(wèn)角度，刻意從能力的角度提升試題的教育功能。如問(wèn)題中“用字母型進(jìn)行討論推斷”是考查用討論和推理方法解決化學(xué)問(wèn)題的能力；“對(duì)多種酸的使用選擇分析”是考查選擇和評(píng)價(jià)方案的能力；“對(duì)反應(yīng)體系的反應(yīng)推斷”是考查從題設(shè)情景用化學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力；問(wèn)題拓展中“摻雜④⑤不能發(fā)生的干擾反應(yīng)式”是通過(guò)設(shè)置陷阱考查學(xué)生良好的心理素質(zhì)和思維品質(zhì)。這種試題能使整體思維能力強(qiáng)、心理素質(zhì)好的優(yōu)秀學(xué)生在考試中脫穎而出，實(shí)現(xiàn)高考試題應(yīng)該具有的選拔功能。

參考文獻(xiàn)：

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注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。”