氧化還原反應(yīng)強(qiáng)弱規(guī)律的適用條件探究

魏連好

(山東省昌樂及第中學(xué) 262400)

一、氧化還原反應(yīng)強(qiáng)弱規(guī)律的主要問題

高中的氧化還原反應(yīng)的強(qiáng)弱規(guī)律存在太多的問題，即使有的教師總結(jié)提出其適用條件為：“常溫下的自發(fā)反應(yīng)”.但仍然存在較多問題.如下：

1.可逆的歧化反應(yīng)，歸中反應(yīng)無法正確做出判斷.如常溫下氯氣與水的反應(yīng)中，Cl2自我氧化還原，生成HClO與HCl.由該規(guī)律可知，正反應(yīng)的氧化性比較：Cl2>HClO，還原性比較：Cl2>HCl.逆反應(yīng)的氧化性比較：HClO>Cl2，還原性比較：HCl>Cl2.正逆反應(yīng)結(jié)論并不同，這就無法直接運(yùn)用該規(guī)律.

2.常溫下，適用此規(guī)律，鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，在高溫條件下仍然適用.同樣可以得到，氧化性：HCl>FeCl2，還原性：Fe>H2.常溫過于局限，并且很多低溫、高溫也遵循該規(guī)律.

3.非歧化反應(yīng)及歸中反應(yīng)的可逆化合反應(yīng)，分解反應(yīng)無法做出正確判斷.如氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)合成氨氣，在常溫下的反應(yīng)，同樣存在正逆反應(yīng)得出的結(jié)果不一致.

4.部分非自發(fā)反應(yīng)仍遵循該強(qiáng)弱規(guī)律.如：氫氣與氯氣光照條件下生成氯化氫，以及所有的燃燒反應(yīng).

二、推導(dǎo)氧化還原反應(yīng)強(qiáng)弱規(guī)律的使用條件

作為氧化還原反應(yīng)的一條一般規(guī)律，存在各種各樣的問題.學(xué)生在學(xué)習(xí)及使用該規(guī)律發(fā)現(xiàn)了各種各樣的問題，難道該規(guī)律就這樣被學(xué)生推翻了嗎？然而，從眾多的化學(xué)反應(yīng)中仍然可以看出強(qiáng)弱規(guī)律的正確性.真理都有自己的適用范圍.在多年教學(xué)中，總結(jié)了大量適用氧化還原反應(yīng)強(qiáng)弱規(guī)律的情況.

1.所有的燃燒反應(yīng).無論是金屬的燃燒還是非金屬的燃燒反應(yīng)，都遵循該規(guī)律.

2.多數(shù)遵循該強(qiáng)弱規(guī)律的是向著反應(yīng)放熱的方向進(jìn)行的反應(yīng).

3.部分熵增加，吸熱的反應(yīng).如氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，逆反應(yīng)吸熱，熵增加，逆反應(yīng)適用.但通常放熱起主導(dǎo)作用.因此，在重新總結(jié)氧化還原反應(yīng)強(qiáng)弱規(guī)律的適用范圍，重點(diǎn)考慮了放熱反應(yīng)的強(qiáng)弱規(guī)律.

放熱反應(yīng)且反應(yīng)放熱起主導(dǎo)作用存在，ΔH<0.任何一個可以自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)都有ΔG<0，當(dāng)ΔH·ΔG>0時(shí)，遵循氧化還原反應(yīng)的強(qiáng)弱規(guī)律；若反應(yīng)混亂度起主導(dǎo)作用，存在ΔS>0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行ΔG<0，當(dāng)ΔS·ΔG<0時(shí)，遵循氧化還原反應(yīng)的強(qiáng)弱規(guī)律.具體使用時(shí)可具體看ΔG=ΔH-T·ΔS中 ΔH與T·ΔS的大小關(guān)系，當(dāng)ΔH與T·ΔS中ΔH比T·ΔS大比較多時(shí)，符合ΔH·ΔG>0的反應(yīng)方向遵循強(qiáng)弱規(guī)律；當(dāng)ΔH比T·ΔS小較多時(shí)，符合ΔS·ΔG<0的方向遵循強(qiáng)弱規(guī)律.

例1雙氧水分解制備氧氣的反應(yīng)，ΔH<0，ΔS>0比較雙氧水與氧氣的氧化性.

解析由于ΔH<0，ΔS>0，所以ΔG=ΔH-T·ΔS<0恒成立，因此ΔH與ΔS影響方向是一致的.故無論采取ΔS·ΔG<0還是采取ΔH·ΔG>0，結(jié)果都是一致的.

由上述例題分析可知，自發(fā)進(jìn)行是該規(guī)律的必然條件.即ΔG<0恒成立.因此對于任何可自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)，只需看ΔH與ΔS的影響.即ΔH影響大時(shí)，只需看ΔH影響的方向，若ΔS影響大時(shí)，只需要看ΔS影響的方向.

例2如工業(yè)制粗硅、工業(yè)制水煤氣，低溫不能自發(fā)反應(yīng)，高溫自發(fā).

解析這類高溫反應(yīng)下的反應(yīng)，正向不遵循氧化還原反應(yīng)強(qiáng)弱規(guī)律.常溫時(shí)，逆由于ΔH比ΔS影響更大，故逆向遵循該規(guī)律.不過高溫和低溫下，由于溫度的影響，可能改變化學(xué)反應(yīng)的方向及限度，故判斷時(shí)應(yīng)采用較為溫和的常溫更為合適.

綜上所述，該氧化還原反應(yīng)的強(qiáng)弱規(guī)律應(yīng)該為ΔH或ΔS引導(dǎo)的常溫下的自發(fā)反應(yīng).高溫時(shí)仍成立，但仍要按照常溫下計(jì)算.反應(yīng)必須自發(fā)進(jìn)行，選出ΔH<0或ΔS>0引導(dǎo)的方向.根據(jù)此關(guān)系判斷出遵循氧化還原反應(yīng)的強(qiáng)弱規(guī)律的方向，即可求出氧化性，還原性的大小關(guān)系.通常判斷ΔS用s