高中化學中的氧化還原系統(tǒng)及其應用

王永森

摘要：針對高中生處理多種物質(zhì)間的氧化還原反應時比較棘手的狀況，通過相關文獻研究，從反應順序的角度介紹了氧化還原反應系統(tǒng)，重點分析了它在高中化學的應用，指出運用氧化還原系統(tǒng)可有助于學生深入理解氧化還原反應，培養(yǎng)有序思維能力，提高學習效率。

關鍵詞：氧化還原反應；氧化還原系統(tǒng)；反應順序；高中化學教學

文章編號：1005–6629（2015）6–0086–05 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

氧化還原反應是中學化學的重要知識主線，它通過四個步驟即得失氧的角度、電子轉移的角度、原電池的原理和電解原理貫穿于中學化學教學的始終，既是高考不可或缺的內(nèi)容，也是認識其他未知物質(zhì)性質(zhì)的重要工具。在北京卷考試說明中[1]，對于氧化還原反應的要求均為較高的II級——理解（掌握），具體表述為：在分析元素化合價變化的基礎上，理解氧化還原反應的本質(zhì)；根據(jù)氧化還原反應的規(guī)律研究物質(zhì)的化學性質(zhì)以及常見氧化劑和還原劑之間的關系。但又在“化學基本概念和基本理論”內(nèi)容的結尾又出現(xiàn)了最高的III級——以上各部分知識的綜合應用，具體表述為：在理解所學各部分化學知識的本質(zhì)區(qū)別與內(nèi)在聯(lián)系的基礎上，能夠運用所掌握的知識進行必要的分析、類推或計算，解釋、論證一些具體化學問題。

在越來越注重能力考查的高考中，如何處理物質(zhì)間紛繁復雜的反應，很多學生無所適從。相關文獻[2]從競爭反應的角度將高中常見氧化劑和還原劑之間的關系進行了梳理。“平行反應又稱駢枝反應、競爭反應，反應物能同時平行地進行兩個或兩個以上的不同反應，得出不同的產(chǎn)物。其中反應較快或產(chǎn)物在混合物中所占比率較高的稱為主反應，其余稱為副反應”[3]。在高中教材中，明確指出屬于競爭反應的很少，如“1，3-丁二烯的1，2-加成和1，4-加成是競爭反應，到底哪一種加成占優(yōu)勢，取決于反應條件”[4]。而高中階段的氧化還原反應中，反應物因能力不同，多個反應按一定的順序——氧化性或還原性的強弱逐次順序進行，并非同時平行地進行兩個或兩個以上的反應，顯然不屬于競爭反應的范疇。

本文依據(jù)考試說明和要求，從氧化還原反應順序的角度介紹氧化還原系統(tǒng)，應用氧化還原系統(tǒng)對高中教學突破難點，降低思維難度及培養(yǎng)有序思維具有獨特作用。詳細闡釋如下。

1 氧化還原系統(tǒng)

對于氧化還原反應來說，反應物的反應能力表現(xiàn)為氧化劑的氧化性和還原劑的還原性的強弱，一定的順序則是多種氧化劑的氧化性和其共軛還原劑的還原性的排序。勒米斯用圖1[5]的蹺蹺板原理來形容氧化劑和還原劑之間的對立統(tǒng)一關系。江敏用圖2[6]表示氧化還原反應的概念體系，并根據(jù)氧化劑的氧化性強于氧化產(chǎn)物的氧化性、還原劑的還原性強于還原產(chǎn)物的還原性，結合電極電勢，建立了中學階段典型物質(zhì)間的氧化還原系統(tǒng)（酸性條件下），如圖3[7]，并進行了相關解讀。

大學階段，氧化劑的氧化性和還原劑的還原性相對強弱可通過標準電極電勢加以判斷，氧化還原反應的方向是強氧化劑與強還原劑反應生成弱氧化劑和弱還原劑，如圖4[8]所示，左下的氧化劑和右上的還原劑之間的反應是自發(fā)的。圖5中按電極電勢由低到高排列順序呈現(xiàn)的規(guī)律[9]，在金屬活動性順序表的基礎上進行了延伸，是高中學習氧化還原時的重要參考依據(jù)，同時也是高中階段另一典型物質(zhì)間的氧化還原系統(tǒng)。在進行相關考查時，因高中未介紹電極電勢，故給定必要的信息后再進行不同物質(zhì)間氧化還原反應的考查，以期區(qū)分不同學習潛力的考生。

2 氧化還原反應系統(tǒng)的應用

2.1 將多種物質(zhì)間的氧化還原反應轉化為氧化還原系統(tǒng)行為

例1 （2012北京市東城區(qū)高三一模）鹵化物和鹵酸鹽在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的作用。某小組為探究其中一些鹽的性質(zhì)，查閱資料并進行實驗。查閱資料如下：

4 結語

眾所周知，高中化學的有些學習內(nèi)容是根據(jù)中學生認知特點將大學復雜的知識簡約化處理的，簡約但不簡單。高考考查的核心內(nèi)容，往往也是大學的重點內(nèi)容，甚至將某些內(nèi)容進行改編后融入高考題中，考查學生對知識內(nèi)涵的深入理解，進而選拔具有學習潛能和創(chuàng)新精神的考生。鑒于此，高中運用氧化還原系統(tǒng)對于學生深入理解氧化還原反應、降低思維難度、培養(yǎng)有序思維及高考備考有現(xiàn)實意義。

致謝：本文得到北京東城區(qū)教師研修中心鄭克強老師的啟發(fā)和指點，在此表示誠摯的感謝！

參考文獻：

[1]北京教育考試院. 2015年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試北京卷考試說明·理科[M].北京：開明出版社，2014：228～231.

[2]劉連亮.高中化學中“競爭反應”的歸類解析[J].化學教學，2012，（12）：66～68.

[3]王箴.化工辭典（第4版）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2000：716.

[4]宋心琦主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理（選修5）[M].北京：人民教育出版社，2008：30.

[5][英]勒米斯.牛津圖解中學化學（英漢雙語）[M].上海：上海教育出版社，2001：28.

[6][7][8][11]江敏.從系統(tǒng)角度對化學反應的知識進行構建1 [J].中學化學教學參考，2012，（7）：3～5.

[9][10]北京師范大學無機化學教研室等.無機化學[M].北京：高等教育出版社，2002：359～360.

[12]嚴宣申.化學原理選講[M].北京：北京大學出版社，2012：124.