氧化還原反應(yīng)是貫穿高中三年的基本內(nèi)容,怎樣才能讓學(xué)生掌握氧化還原方程式的書寫,書寫時(shí)應(yīng)注意哪些方面的問題呢?下面談?wù)勎业淖龇ā?br/> 一、打好基礎(chǔ),掌握一般對(duì)應(yīng)關(guān)系
這一步,我們主要掌握常見氧化劑及其還原產(chǎn)物、還原劑及其氧化產(chǎn)物,還要注意濃度、溫度、酸堿性等對(duì)產(chǎn)物的影響,現(xiàn)列舉如下:
舉例:(2008全國(guó)理綜試卷Ⅰ26題)實(shí)驗(yàn)室可由軟錳礦(主要成分為MnO2)制備KMnO4,方法如下:軟錳礦與過量固體KOH和KClO3在高溫下反應(yīng),生成K2MnO4和KCl;用水溶解,濾去殘?jiān)瑸V液酸化后,K2MnO4轉(zhuǎn)化為MnO2和KMnO4;濾去MnO2沉淀,濃縮濾液,結(jié)晶得到深紫色的針狀KMnO4,請(qǐng)回答:
①軟錳礦制備K2MnO4的化學(xué)方程式是?
②K2MnO4制備KMnO4的離子方程式是?
③KMnO4能與熱的經(jīng)硫酸酸化的Na2C2O4反應(yīng)生成Mn2+和CO2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是?
分析:完成本題分兩步,第一就是寫出題目給出的反應(yīng)物和生成物、第二步是氧化還原方程式的配平。本題給出了全部的氧化產(chǎn)物,還原產(chǎn)物,就按給出來的條件書寫方程式;如未給出,就按列舉的一般情況寫出對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物。
答案:①3MnO2+6KOH+KClO3=3K2MnO4+KCl+3H2O
②3MnO2-4+4H+=MnO2↓+2MnO-4+2H2O
③2KMnO4+8H2SO4+5Na2C2O4=2MnSO4+10CO2↑+K2SO4+5NaSO4+8H2O
二、誰靠前,誰優(yōu)先;弱能,強(qiáng)亦能
我們已經(jīng)知道優(yōu)先反應(yīng)原則,其內(nèi)容就是有多種氧化劑時(shí),氧化性強(qiáng)的優(yōu)先被還原;有多種還原劑時(shí),還原性強(qiáng)的優(yōu)先被氧化。那么什么是“弱能,強(qiáng)亦能”呢?就是一種還原劑能夠被氧化性弱的氧化劑氧化,那么就一定能夠被氧化性強(qiáng)的氧化劑氧化,而一種氧化劑能夠被一種還原性弱的還原劑還原時(shí),也一定可以被一種還原性強(qiáng)的還原劑還原。常見氧化劑的氧化性順序?yàn)椋篕MnO4>HNO3>Cl2>濃H2SO4>Br2>Fe3+>I2>SO2>S;常見還原劑還原性順序?yàn)椋篠2- >I- >Fe2+ >Br- >Cl-。
舉例:如果已知2Fe3++2I-=2Fe2++I2,又知還原性:I-
在氧化還原反應(yīng)方程式中,氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性,即氧化性強(qiáng)的做反應(yīng)物,氧化性弱的做生成物;而還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性,所以還原性強(qiáng)的做反應(yīng)物,還原性弱的做生成物。
舉例:(2006上海24)請(qǐng)將五種物質(zhì):N2O,F(xiàn)eSO4,F(xiàn)e(NO3)3,HNO3,F(xiàn)e2(SO4)3組成一個(gè)未配平的方程式。
分析:比較以上5種物質(zhì)的氧化性和還原性,可知其中氧化性最強(qiáng)的為HNO3,即為氧化劑,對(duì)應(yīng)的N2O即為還原產(chǎn)物;還原性最強(qiáng)的為FeSO4,即為還原劑,對(duì)應(yīng)的Fe(NO3)3和Fe2(SO4)3即為氧化產(chǎn)物。
答案:HNO3+FeSO4→Fe(NO3)3+N2O+Fe2(SO4)3+H2O。
四、相互靠攏不交叉的原則
同種元素的高價(jià)化合物與低價(jià)化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí),元素化合價(jià)升高或降低之后的值不會(huì)交叉,即高價(jià)降低后(還原產(chǎn)物)的化合價(jià)仍會(huì)高于或等于低價(jià)升高后(氧化產(chǎn)物)的化合價(jià)。
舉例:①H2S+H2SO4(濃)=S↓+SO2↑+H2O
②KClO3+6HCl(濃)=KCl+Cl2↑+3H2O
分析:這個(gè)方程式中,高價(jià)的氯元素(KClO3)氧化低價(jià)的氯元素(KCl),需要注意,Cl2既是氧化產(chǎn)物,又是還原產(chǎn)物,可以看出,高價(jià)氯元素降低之后的化合價(jià)與低價(jià)氯元素升高之后的化合價(jià)相等。高價(jià)氯元素降低后的化合價(jià)不能低于低價(jià)氯元素升高后的化合價(jià),即還原產(chǎn)物的化合價(jià)不能低于氧化產(chǎn)物的化合價(jià),所以產(chǎn)物中的KCl既不是氧化產(chǎn)物,也不是還原產(chǎn)物。
總之,同種元素之間的氧化還原反應(yīng),應(yīng)遵循化合價(jià)升降靠攏但不交叉的原則,書寫時(shí)應(yīng)注意這一點(diǎn)。
五、環(huán)境溶液的酸堿性與H+、OH-、H2O在方程式中出現(xiàn)的辯證關(guān)系
①在酸性介質(zhì)中反應(yīng),生成物中可以有H+、H2O,但不能有OH-。
②在堿性介質(zhì)中反應(yīng),生成物中無H+。
③在近中性條件下,反應(yīng)物中只能出現(xiàn)H2O,而不能有H+,生成物方面可以有H+和OH-。
舉例:請(qǐng)寫出硫酸亞鐵溶液和雙氧水混合的離子方程式。
分析:由于溶液顯酸性,所以產(chǎn)物不可能有OH-,只能有水,而反應(yīng)物中氧多,所以反應(yīng)物中必須加氫離子,即:
答案:2Fe2++H2O2+2H-=2Fe3++2H2O。
以上五個(gè)方面的問題不是孤立的,是互相關(guān)聯(lián)、互相滲透的。往往要正確書寫一個(gè)氧化還原方程式,就是這多個(gè)方法的綜合運(yùn)用。
(作者單位 石家莊市行唐縣第三中學(xué))