氧化還原反應規律及應用

張婷婷

氧化還原反應是貫穿整個高中化學知識系統的重要原理之一，也是化學學科的核心概念。氧化還原反應的基本規律有守恒定律、強弱規律、價態規律、轉化規律、優先規律。本文主要總結歸納氧化還原反應的規律及在解答高考試題中的技巧與方法。

一、氧化還原反應中一般規律

1.氧化還原反應基本概念間的關系（如圖1所示）

2. 氧化還原反應中一般規律

（1）守恒定律：氧化劑得到電子的總數等于還原劑失去電子的總數。

守恒定律是氧化還原反應配平的依據。氧化劑得到電子化合價降低轉變為還原產物，還原劑失去電子化合價升高轉變為氧化產物。在同一個氧化還原反應中得失電子總數相等，即化合價升高總價數應等于化合價降低總價數。

（2）強弱規律： 氧化性，氧化劑>氧化產物；還原性，還原劑>還原產物。

對于任意一個氧化還原反應，都有這樣的結論，如：

CuO+H2△Cu+H2O

氧化性：CuO >H2O，

還原性： H2>Cu；又如：

2Fe3++2I-2Fe2++ I2

氧化性： Fe3+>I2。

因此，通過化學反應可以判斷物質的氧化性、還原性的強弱。（3）價態規律：元素處于最高價態，只具有氧化性；元素處于最低價態，只具有還原性；處于中間價態，既具有氧化性，又具有還原性，但會偏向于某種性質，或氧化性稍強或還原性較強，如Fe2+偏向于還原性強，Cl2重點體現氧化性。從元素所處的價態考慮，可初步分析物質所具備的性質，但無法分析其強弱。

（4）轉化規律：同種元素不同價態間發生氧化還原反應時，元素的氧化數只是接近但不交叉，最多只能達到同種價態，也稱為歸中規律（如圖2所示）。

轉化律可以讓學生認清反應的具體情況，使得復雜的反應變得簡單。如

KClO3+6HClKCl+3Cl2↑+3H2O

該反應中產物KCl來源于HCl而不是KClO3。

（5）優先定律（先后規律）：對于同一氧化劑，當存在多種還原劑時，往往是先和還原性最強的還原劑反應。如溴化亞鐵和氯氣反應有三種情況對應三個反應：

①氯氣過量：

2FeBr2+3Cl22FeCl3+2Br2

②氯氣不足：

6FeBr2+3Cl22FeCl3+4FeBr3

③氯氣與溴化亞鐵等物質的量：

6FeBr2+6Cl24FeCl3+2FeBr3+3Br2

要準確快速地理解上述三個反應，就必須要了解還原性：即Fe2+>Br-，氯氣要先和溶液中Fe2+反應，當Fe2+反應完全后，氯氣再和溶液中Br-發生反應。

（6）“逆反”規律：氧化劑越強，其對應的還原產物的還原性越弱，還原劑越強，其對應的氧化產物的氧化性越弱。如：

金屬單質的還原性：K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>H>Cu>Ag

金屬陽離子的氧化性：K+

非金屬單質的氧化性：F2>Cl2>Br2>I2>S

非金屬陰離子的還原性：F-

二、氧化還原反應規律在解答高考試題中的應用

例1（2016安徽六校教育研究會）已知Br2+2Fe2+2Fe3++2Br-

當向含1 mol FeBr2溶液中逐漸通入Cl2，溶液中有一半的Br-被氧化時，下列判斷不正確的是（）。

A.反應前后溶液的顏色發生了改變

B.反應后溶液中c（Cl-）=c（Br-）

C.參加反應的Cl2為1 mol

D.反應的離子方程式為：2Fe2++2Br-+2Cl22Fe3++Br2+

4Cl-

解析由題目所給方程式可知，還原性Fe2+>Br-，故向含1 mol FeBr2溶液中逐漸通入Cl2時，首先發生反應

2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-

當Fe2+反應完全時，發生反應

2Br-+Cl22Cl-+Br2

Fe2+為淺綠色，Fe3+為黃色，故反應前后溶液的顏色發生了改變，A項正確；由兩個離子方程式可知，當溶液中有一半的Br-被氧化時，反應的Cl2的物質的量為1 mol，溶液中n（

Cl-）=2mol，

n（Br-）=1mol，c（Cl-）=2c（Br-），B項錯誤，C項正確；FeBr2溶液中Fe2+和Br-的物質的量之比為1∶2，當有一半的Br-被氧化時，反應的Fe2+和Br-的物質的量之比為1∶1，反應的總離子方程式為

2Fe2++2 Br-+2Cl22Fe3++Br2+4Cl-

D項正確。答案：B

本題利用上述規律中的先后規律和電子守恒規律：當一種氧化性粒子氧化兩種具有還原性的粒子時，還原性強的優先反應，當還原性強的粒子消耗盡時，另一種還原性粒子參加反應，隨加入的氧化劑的量的不同，根據電子守恒，可以寫出無數個總的離子方程式。

例2（1）（2016上海松江模擬改編）寫出向KBrO3和KBr的混合溶液中加入稀硫酸時的離子方程式；

（2）（2016山東濰坊模擬節選）寫出向FeCl2溶液加入雙氧水的離子方程式。

（3）（2016云南昆明一中第二次雙基測試）高鐵酸鹽（如Na2FeO4）是新一代水處理劑。其制備方法有：次氯酸鹽氧化法（濕法）和高溫過氧化物法（干法）等。濕法是在堿性溶液中用次氯酸鹽氧化三價鐵鹽，寫出該法的離子方程式。

答案：（1）BrO3+Br-+6H+Br2+3H2O

（2）2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O

（3）10OH-+3ClO-+2Fe3+

3Cl-+2FeO2- 4+5H2O

解析（1）本題利用歸中規律。根據物質氧化性和還原性可知，KBrO3和KBr在酸性條件下發生溴元素的歸中反應，應生成Br2。

（2）已知H2O2具有較強氧化性，可將Fe2+氧化成Fe3+，本身被還原為H2O。

（3）次氯酸根離子的還原產物為Cl-，根據電子守恒配平離子方程式即可。

陌生氧化還原反應離子方程式的書寫：首先根據反應物的氧化性和還原性判斷出生成物的離子，如MnO-4的還原產物一般為Mn2+，ClO-的還原產物為Cl-，而SO2-3的氧化產物一般為SO2-4等；然后根據電子守恒配平氧化劑、還原劑以及氧化產物和還原產物；最后利用觀察法配平離子方程式。

配平時要根據題目要求進行補項，補項原則見表1。

（收稿日期：2016-10-15）