氧化還原反應(yīng)的理解與鞏固

肖雋彥（武漢市第十一中學(xué)高三（6）班，湖北武漢430030）

氧化還原反應(yīng)的理解與鞏固

肖雋彥（武漢市第十一中學(xué)高三（6）班，湖北武漢430030）

氧化還原反應(yīng)是高中階段的重點和難點，位于人教版必修一第二章第三節(jié)。其主要內(nèi)容有氧化還原反應(yīng)的概念，特征和本質(zhì)，規(guī)律；其出題的形式多種多樣，難度系數(shù)也可高可低。本文在分析氧化還原反應(yīng)的概念，特征和本質(zhì)，規(guī)律的基礎(chǔ)上，選取常見高考試題進(jìn)行解析，幫助同學(xué)們理解和掌握氧化還原反應(yīng)。

氧化還原反應(yīng)；概念；化合價升降；電子得失

1　氧化還原反應(yīng)

氧化還原反應(yīng)位于人教版必修一第二章第三節(jié)，是高中階段重要的概念性知識。主要的內(nèi)容有氧化還原反應(yīng)的特征（判斷依據(jù)）、本質(zhì)、表示方法、相關(guān)計算、氧化性還原性強(qiáng)弱比較、氧化還原反應(yīng)的基本規(guī)律。該知識作為高考重點考查內(nèi)容，與能量變化、電化學(xué)基礎(chǔ)有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，常與它們一起進(jìn)行綜合考查。也有利用氧化還原反應(yīng)滴定原理測定物質(zhì)的組成及有限定條件的氧化還原反應(yīng)方程式的書寫的命題趨勢。

2　氧化還原反應(yīng)的理解

2.1為什么要引入氧化還原反應(yīng)

我們在初三化學(xué)學(xué)習(xí)中根據(jù)反應(yīng)物生成物種類將化學(xué)反應(yīng)分成四大類。形如A+B=AB的反應(yīng)為化合反應(yīng)，如：H2+Cl2=HCl；形如 AB=A+B的反應(yīng)為分解反應(yīng)，如：2KClO3=2KCl+3O2↑；形如AB+C=AC+B的反應(yīng)為置換反應(yīng)，如：CuO+H2=Cu+H2O；形如AC+BD=AD+BC的反應(yīng)為復(fù)分解反應(yīng)，如：NaOH+HCl=NaCl+H2O。根據(jù)反應(yīng)物和生成物種類，CuO+CO=Cu+CO2屬于以上四種的哪一種反應(yīng)呢？初中除了學(xué)習(xí)四大反應(yīng)還學(xué)習(xí)了氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。例如在3Fe+2O2=Fe3O4中，鐵單質(zhì)得到氧發(fā)生氧化反應(yīng)。而在CuO+H2=Cu+H2O中，氧化銅失去氧發(fā)生還原反應(yīng)。在反應(yīng)CuO+CO=Cu+CO2中，氧化銅失去氧發(fā)生還原反應(yīng)，一氧化碳得到氧發(fā)生氧化反應(yīng)，而這里的得氧失氧是同時進(jìn)行的，也就是說氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)也是同時進(jìn)行的，這也進(jìn)一步說明了初中所學(xué)的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的分類也是一個片面的分類方法。由此可以發(fā)現(xiàn)初中階段根據(jù)反應(yīng)物產(chǎn)物種類進(jìn)行分類，根據(jù)得氧失氧進(jìn)行分類都是片面的，高中學(xué)習(xí)的氧化還原反應(yīng)使反應(yīng)分類更為完善。

2.2如何理解氧化還原反應(yīng)的特征和本質(zhì)

正如前面所述，“氧化還原反應(yīng)”是一個整體的概念，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)是同時發(fā)生的。化合價的升降作為氧化還原反應(yīng)的判斷依據(jù)，也成為氧化還原反應(yīng)的特征。若進(jìn)一步細(xì)分，則物質(zhì)所含元素化合價升高的發(fā)生氧化反應(yīng)，物質(zhì)所含元素化合價降低的發(fā)生還原反應(yīng)，而無化合價升高和降低的化學(xué)反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)。化合價的升降由元素原子的電子得失（或共用電子對的偏移）所決定，所以氧化還原反應(yīng)與元素原子電子得失（或共用電子對的偏移）之間存在著必然的聯(lián)系。失去（或偏離）電子的反應(yīng)叫做氧化反應(yīng)；得到（或偏向）電子的反應(yīng)叫做還原反應(yīng)；有電子轉(zhuǎn)移（得失或偏移）的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，沒有電子轉(zhuǎn)移（得失或偏移）的反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)，這就是氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。

2.3氧化還原有哪些規(guī)律

氧化還原反應(yīng)的規(guī)律有4個，即守恒規(guī)律、強(qiáng)弱規(guī)律、價態(tài)規(guī)律、轉(zhuǎn)化規(guī)律。守恒規(guī)律：氧化還原反應(yīng)中有物質(zhì)失電子必有物質(zhì)得電子，且得電子綜述等于失電子總數(shù)。或者說氧化還原反應(yīng)中，有元素化合價升高必有元素化合價降低，且化合價降低總值必等于升高總值。強(qiáng)弱規(guī)律：氧化性較強(qiáng)的氧化劑與還原性較強(qiáng)的還原劑反應(yīng)，生成還原性較弱的還原產(chǎn)物和氧化性較弱的氧化產(chǎn)物。一種氧化劑同時和幾種還原劑相遇時，與還原性最強(qiáng)的優(yōu)先發(fā)生反應(yīng)；同理，一種還原劑同時與多種氧化劑相遇時，與氧化性最強(qiáng)的優(yōu)先發(fā)生反應(yīng)。價態(tài)規(guī)律：氧化還原反應(yīng)中，元素相鄰價態(tài)之間的轉(zhuǎn)化最容易；同種元素不同價態(tài)之間發(fā)生反應(yīng)，元素的化合價只靠近而不交叉；同種元素相鄰價態(tài)之間不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

3　高考中的氧化還原反應(yīng)

3.1氧化還原反應(yīng)的概念

例1：（高考組合題）下列判斷正確的是（）

A.因為Fe3+具有氧化性，所以用KSCN溶液可以鑒別Fe3+

B.工業(yè)上利用合成氨實現(xiàn)人工固氮不涉及氧化還原反應(yīng)

C.Na2O2用作呼吸面具的供氧劑不涉及氧化還原反應(yīng)D.實驗室用NH4Cl和Ca（ ）

OH2制備NH3不涉及氧化還原反應(yīng)

參考答案：此題選D。A項，F(xiàn)e3+與 SCN-反應(yīng)生成Fe（）

SCN3顯血紅色，與Fe3+的氧化性無關(guān)；B項，工業(yè)上合成氨化合價發(fā)生變化，涉及氧化還原反應(yīng)；C項，Na2O2與CO2或H2O均發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

解析：此題主要考查氧化還原反應(yīng)的概念，高考中常已選擇題的形式出現(xiàn)。以此種類型出現(xiàn)的知識點有氧化還原反應(yīng)的特征（即氧化還原反應(yīng)的判斷依據(jù)：元素化合價的升降）；氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)（即電子轉(zhuǎn)移：電子得失或者電子對偏移）；常見的氧化劑與還原劑（需要稍加記憶常見還原劑和氧化劑在不同環(huán)境下得到的產(chǎn)物，如硝酸濃度不同將會得到不同的還原產(chǎn)物）。

3.2氧化還原反應(yīng)的表示方法

例2：［2014·安徽理綜，25（4）］ClO2常用于水的凈化，工業(yè)上可用Cl2氧化NaClO2溶液制取ClO2。寫出該反應(yīng)的離子方程式，并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目____________。

參考答案：

解析：此題考查氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移的表示方法，主要以填空題的形式出現(xiàn)。氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移的表示方法有兩種：雙線橋法與單線橋法。雙線橋法是表示同一元素的原子間得到或失去電子（或共用電子對偏移）的方法。基本步驟為：標(biāo)價態(tài)、連雙線、注得失（含數(shù)目）。單線橋法是表示不同種元素的原子間電子轉(zhuǎn)移（或共用電子對偏移）的方法。高考考題中很少會限定采用何種表示方法，但作為學(xué)習(xí)者兩種方法都需要掌握，參考答案中給出的是高考中能夠適當(dāng)節(jié)約時間而常用的單線橋法。

3.3氧化還原反應(yīng)的規(guī)律

例3：（高考經(jīng)典題）現(xiàn)有下列三個氧化還原反應(yīng)：

（1）2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2

（2）2FeCl2+Cl2=2FeCl3

（3）2KMnO4+16HCl（濃）=2KCl+2MnCl2+5Cl2-+8H2O若某溶液中含有Fe2+、Cl-和I-，要除去I-而不氧化Fe2+和Cl-，可以加入的試劑是（）

A.Cl2B.KMnO4C.FeCl3D.HCl

參考答案：C。本題是尋找一種氧化劑，其氧化性應(yīng)大于I2的氧化性，而小于Cl2和Fe3+的氧化性（也可等于Fe3+的氧化性）。由①知氧化性Fe3+＞I2，還原性I～＞Fe2+；由②知氧化性Cl2＞Fe3+，還原性；由③知氧化性，還原性Cl-＞ Mn2+；由此推知氧化性強(qiáng)弱順序KMnO4＞Cl2＞FeCl3＞I2，還原性強(qiáng)弱順序為I～＞Fe2+＞Cl-＞Mn2+。所以KMnO4可氧化Cl-、Fe2+及I～，Cl2可氧化Fe2+及I～，F(xiàn)eCl3只能氧化I～。

解析：此題主要考查對氧化還原反應(yīng)規(guī)律中的氧化劑（還原劑）強(qiáng)弱比較，氧化還原反應(yīng)規(guī)律的考查形式也多種多樣，有給出化學(xué)反應(yīng)比較氧化性或還原性的強(qiáng)弱，也有借助得失電子的守恒進(jìn)行產(chǎn)物等計算，還有在不同的條件下得到不同的氧化產(chǎn)物（或還原產(chǎn)物）。在利用價態(tài)規(guī)律解題時需要注意高價氧化低價還，中間價態(tài)兩邊轉(zhuǎn)；歧化反應(yīng)和歸中反應(yīng)化合價只靠攏不交叉。

3.4氧化還原反應(yīng)方程式的書寫與配平

例4：［2014·天津理綜，9（7）］Na2S2O3還原性較強(qiáng)，在溶液中易被Cl2氧化成SO2-4，常用作脫氯劑，該反應(yīng)的離子方程式為______________。

解析：此題考查氧化還原反應(yīng)方程式的書寫和配平，考查形式為填空題為主（少數(shù)涉及到選擇題的判斷方程式書寫正誤的選項）。氧化還原反應(yīng)方程式書寫需要先找準(zhǔn)反應(yīng)物和生成物，尤其需要結(jié)合題意考慮反應(yīng)后得到的氧化產(chǎn)物或還原產(chǎn)物是否會與反應(yīng)物所處的介質(zhì)發(fā)生進(jìn)一步反應(yīng)。配平的步驟為：一標(biāo)（標(biāo)價態(tài)）、二等（化合價升降相等）、三定（確定變化元素的化學(xué)計量數(shù)）、四平（觀察法平衡各物質(zhì)化學(xué)計量數(shù)）、五查（檢查反應(yīng)前后原子、電子、電荷師范守恒）。在配平時需要特別注意歧化反應(yīng)和歸中反應(yīng)。在遇到缺項配平時，先確定含有化合價發(fā)生變化的元素的物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)，然后根據(jù)原子守恒或電荷守恒確定缺項物質(zhì)，最后確定其他物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)。遇到計算題時，始終需要把握電子得失守恒或價態(tài)升降守恒的關(guān)系，結(jié)合方程式和原子守恒式進(jìn)行求解。

3.5氧化還原反應(yīng)方程式的相關(guān)計算

例5：（高考經(jīng)典題）足量銅與一定量濃硝酸反應(yīng)，得到硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體，將這些氣體與1.68 L O2（標(biāo)準(zhǔn)狀況）混合后通入水中，所有氣體完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸銅溶液中加入5mol·L-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，則消耗NaOH溶液的體積是（）

A.60mLB.45MlC.30mLD.15mL

解析：此題考查氧化還原反應(yīng)方程式的相關(guān)計算，考查形式有選擇題也有填空題，形式多樣。在氧化還原反應(yīng)的計算中首先要能夠正確的書寫化學(xué)反應(yīng)方程式，只有方程式正確書寫并配平才能進(jìn)行相關(guān)計算，計算過程中始終把握電子得失守恒或價態(tài)升降守恒的關(guān)系，結(jié)合方程式和原子守恒式進(jìn)行求解。有一類題目是已知參加反應(yīng)的氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比，確定產(chǎn)物。計算公式如下：氧化劑物質(zhì)的量×變價元素原子的個數(shù)×化合價的變化值=還原劑物質(zhì)的量×變價元素原子的個數(shù)×化合價的變化值。

氧化還原反應(yīng)雖然是一節(jié)概念性的知識，但學(xué)習(xí)起來也是有章可循的，只要在平時的學(xué)習(xí)中多下點功夫，深入理解概念及其規(guī)律，配合適當(dāng)?shù)穆?lián)系，定能順利攻克氧化還原反應(yīng)。