浅谈某些氧化还原反应的产物判断.doc

浅谈某些氧化还原反应的产物判断 摘要：利用氧化还原反应中氧化性、还原性强弱的比较，熟悉常见氧化剂和某些变价元素的常见价态，通过实例分析变价元素在歧化反应、归中反应中产物判断的方法和技巧；对于同一氧化还原反应中有多种变价元素化合价变化时，则遵循氧化性、还原性强弱的比较和“上下楼梯考虑法”，以横坐标表示物质类别，纵坐标表示化合价的变化，通过分析几个典型代表物间的转化，阐述产物判断的方法。/关键词：氧化还原反应；变价元素；化合价变化；歧化反应；归中反应：10056629（xx）2006503：g633.8：b最近分析研究上海市“东华杯”化学竞赛1996xx年的几份决赛试题第二卷时，发现在试题中有一类频繁出现的题根据题意写出有关化学方程式或离子方程式。这类问题大部分应用氧化还原反应的原理解决，其中的难点是：变价元素化合价的确定，即变价元素在反应中的产物判断。变价元素在反应中的产物判断常可分成两类：一是歧化反应、归中反应；二是多种变价元素在同一个氧化还原反应中出现。1只有一种元素化合价变化，即歧化和归中不管是何种反应均要求我们熟悉元素的常见价态，比如变价较多的氯元素（-1、0、+1、+3、+5、+7）、硫元素（-2、0、+4、+6）、氮元素（-3、0、+1、+2、+3、+4、+5）以及碳元素（-4、0、+2、+4）、铁元素（0、+2、+3）等，当题目中出现非常见价态时，假设该价态成立。歧化反应产物判断的难点是元素的价态变化和氧化性的强弱判断，而多数原因是后者。例1已制得的氯的氧化物有cl2o、clo2、cl2o6、cl2o7等。（1）氯气与hgo反应可制得cl2o，试写出该反应的化学方程式。（2）kclo3与浓硫酸可制得clo2。试写出该反应的化学方程式。（3）写出cl2o6与koh反应的化学方程式。分析：第一小题的分析很关键，突破该小题的难点，第二、三小题其意自现。第一小题可能会写出如下两个反应：cl2+hgohg+cl2o；cl2+2hgohg2o+cl2o，从电子得失角度分析，这两个反应似乎都是对的，进一步思考，当氯气被氧化时，说明遇到了氧化性比它强的氧化剂，而这两个反应中的氧化剂均为hgo，反问一句，hgo的氧化性强于cl2吗？显然，这是不能成立的。那么，在这种情况下，氯气只能自己氧化自己，即这是个歧化反应。这样的例子有很多：水的氧化性强于氯气吗？不可能，那么氯气和水的反应中，它只能自己氧化自己。二氧化碳的氧化性强于过氧化钠吗？不可能，那么过氧化钠和二氧化碳的反应中，它只能自己氧化自己。氢氧化钾的氧化性强于硫吗？不可能，那么硫和氢氧化钾的反应中，它只能自己氧化自己。这类反应只要比较一下两种物质氧化性的强弱，难题就会迎刃而解。叠加式，即可得到最后的反应方程式：3nf3+5h2o9hf+hno3+2no化学学科中的核心知识：氧化还原反应、异电相吸、质量守恒定律，在该题中反映得淋漓尽致。2同一氧化还原反应中，多种变价元素化合价发生变化当同一个氧化还原反应中有多种变价元素价态变化时，产物判断的工具主要是：氧化性、还原性强弱的比较和“上下楼梯考虑法”即就近原则。例4写出碘与氯水反应生成+5价碘的化学方程式，标出电子转移的方向和数目。分析：题目中给出的已知条件“生成+5价碘”大大降低了本题的难度。如果题中没有这一条件的话，解决本题的几个步骤：（1）题中的碘元素和氯元素均是具有变价的a族元素，碘元素常见价态参考氯元素；（2）氯气的氧化性强于碘单质，因此，在此反应中氯气作氧化剂化合价降低生成hcl；（3）碘元素化合价升高，升至何种价态呢？解决这一问题，回归至氧化还原反应的价态变化。元素在被氧化的过程中，化合价升高一般是就近原则，即每一次被氧化至它的相邻高价态，就像是在“踏踏实实地，一步一个脚印地爬楼梯”，若相邻高价不能稳定存在，则继续被氧化，化合价继续升高，直到它能稳定存在为止。这一题中，碘单质被氧化到+1价的hio，次碘酸不稳定，继续升高到+3价的hio2，亚碘酸是极不稳定的物质，至今都没有制取到，碘元素化合价继续升高到+5价的hio3，碘酸能稳定存在，所以，它的产物是碘酸。纵观硫及其化合物的相互转化关系，物质之间的变化主要通过化合价的变化实现。硫元素在被氧化的过程中，化合价逐步上升至相邻高价；在被还原的过程中，化合价逐步降低至相邻低价。例外的是标示数字和的两个反应。是硫化氢气体的充分燃烧，看似硫元素的化合价由-2价升高到了+4价，按照上述原则，硫元素必然经过0价，那它为什么不在0价停留？氧气充足，硫单质继续被氧化，+4价的产物so2才能稳定存在。是工业制硫酸的第一步反应，假设fes2中的硫元素为-1价成立，按照上述原则，煅烧硫铁矿的产物是单质硫，空气充足，单质硫继续被氧化，直至变为稳定存在的so2。那在氧气充足的情况下为什么就没有被氧化为+6价而生成so3呢？这与反应条件、活化分子的多少有关，so2转化为so3必须要有催化剂的参与。（2）氮及其化合物之间的相互转化：所选物质均为氮元素常见价态代表物。在氮元素被氧化的过程中，基本遵循升高至相邻价态的原则。标示数字的反应出现了化合价的跳跃，为什么？氨气是由氮气制得的，再由氨气去制取氮气，有意义吗？用催化剂使氮元素继续被氧化。与此相似，当氮元素在被还原的过程中，同样降到它的相邻价态。标示数字的反应出现了化合价的跳跃。为什么稀硝酸和铜的反应中生成的是no而不是no2？可以理解为：硝酸越稀，水越多，no2和水反应了。当然，在有硝酸参加的反应中，还要考虑硝酸的浓度对其氧化性强弱的影响，硝酸的浓度越小，氧化性越弱，生成的产物价态越低。类似的反应有：氯气氧化单质铁，为什么铁元素化合价不是升高到+2价？氯气的氧化性比三价铁氧化性强，它只能以+3价的产物存在。碳在足量氧气中燃烧，为什么生成的产物是二氧化碳呢？不难发现，碳先生成了一氧化碳，而一氧化碳在氧气中还能继续燃烧，所以它的产物就只能是二氧化碳了。综上所述，当氧化还原反应中出现了变价元素时，我们要提取题目中有用的信息，分析其化合价变化的可能情况，结合氧化性、还原性的强弱，回归氧化还原反应的实质，判断反应产物。参考文献：1郑胤飞编著.高中化学教程（第1版）m.上海：上海教育出版社，xx.2郑胤飞著.文化有根课堂有魂郑胤飞化学教学设计集（第1版）m.上海：上海教育出版社，xx. 摘要：利用氧化还原反应中氧化性、还原性强弱的比较，熟悉常见氧化剂和某些变价元素的常见价态，通过实例分析变价元素在歧化反应、归中反应中产物判断的方法和技巧；对于同一氧化还原反应中有多种变价元素化合价变化时，则遵循氧化性、还原性强弱的比较和“上下楼梯考虑法”，以横坐标表示物质类别，纵坐标表示化合价的变化，通过分析几个典型代表物间的转化，阐述产物判断的方法。/关键词：氧化还原反应；变价元素；化合价变化；歧化反应；归中反应：10056629（xx）2006503：g633.8：b最近分析研究上海市“东华杯”化学竞赛1996xx年的几份决赛试题第二卷时，发现在试题中有一类频繁出现的题根据题意写出有关化学方程式或离子方程式。这类问题大部分应用氧化还原反应的原理解决，其中的难点是：变价元素化合价的确定，即变价元素在反应中的产物判断。变价元素在反应中的产物判断常可分成两类：一是歧化反应、归中反应；二是多种变价元素在同一个氧化还原反应中出现。1只有一种元素化合价变化，即歧化和归中不管是何种反应均要求我们熟悉元素的常见价态，比如变价较多的氯元素（-1、0、+1、+3、+5、+7）、硫元素（-2、0、+4、+6）、氮元素（-3、0、+1、+2、+3、+4、+5）以及碳元素（-4、0、+2、+4）、铁元素（0、+2、+3）等，当题目中出现非常见价态时，假设该价态成立。歧化反应产物判断的难点是元素的价态变化和氧化性的强弱判断，而多数原因是后者。例1已制得的氯的氧化物有cl2o、clo2、cl2o6、cl2o7等。（1）氯气与hgo反应可制得cl2o，试写出该反应的化学方程式。（2）kclo3与浓硫酸可制得clo2。试写出该反应的化学方程式。（3）写出cl2o6与koh反应的化学方程式。分析：第一小题的分析很关键，突破该小题的难点，第二、三小题其意自现。第一小题可能会写出如下两个反应：cl2+hgohg+cl2o；cl2+2hgohg2o+cl2o，从电子得失角度分析，这两个反应似乎都是对的，进一步思考，当氯气被氧化时，说明遇到了氧化性比它强的氧化剂，而这两个反应中的氧化剂均为hgo，反问一句，hgo的氧化性强于cl2吗？显然，这是不能成立的。那么，在这种情况下，氯气只能自己氧化自己，即这是个歧化反应。这样的例子有很多：水的氧化性强于氯气吗？不可能，那么氯气和水的反应中，它只能自己氧化自己。二氧化碳的氧化性强于过氧化钠吗？不可能，那么过氧化钠和二氧化碳的反应中，它只能自己氧化自己。氢氧化钾的氧化性强于硫吗？不可能，那么硫和氢氧化钾的反应中，它只能自己氧化自己。这类反应只要比较一下两种物质氧化性的强弱，难题就会迎刃而解。叠加式，即可得到最后的反应方程式：3nf3+5h2o9hf+hno3+2no化学学科中的核心知识：氧化还原反应、异电相吸、质量守恒定律，在该题中反映得淋漓尽致。2同一氧化还原反应中，多种变价元素化合价发生变化当同一个氧化还原反应中有多种变价元素价态变化时，产物判断的工具主要是：氧化性、还原性强弱的比较和“上下楼梯考虑法”即就近原则。例4写出碘与氯水反应生成+5价碘的化学方程式，标出电子转移的方向和数目。分析：题目中给出的已知条件“生成+5价碘”大大降低了本题的难度。如果题中没有这一条件的话，解决本题的几个步骤：（1）题中的碘元素和氯元素均是具有变价的a族元素，碘元素常见价态参考氯元素；（2）氯气的氧化性强于碘单质，因此，在此反应中氯气作氧化剂化合价降低生成hcl；（3）碘元素化合价升高，升至何种价态呢？解决这一问题，回归至氧化还原反应的价态变化。元素在被氧化的过程中，化合价升高一般是就近原则，即每一次被氧化至它的相邻高价态，就像是在“踏踏实实地，一步一个脚印地爬楼梯”，若相邻高价不能稳定存在，则继续被氧化，化合价继续升高，直到它能稳定存在为止。这一题中，碘单质被氧化到+1价的hio，次碘酸不稳定，继续升高到+3价的hio2，亚碘酸是极不稳定的物质，至今都没有制取到，碘元素化合价继续升高到+5价的hio3，碘酸能稳定存在，所以，它的产物是碘酸。纵观硫及其化合物的相互转化关系，物质之间的变化主要通过化合价的变化实现。硫元素在被氧化的过程中，化合价逐步上升至相邻高价；在被还原的过程中，化合价逐步降低至相邻低价。例外的是标示数字和的两个反应。是硫化氢气体的充分燃烧，看似硫元素的化合价由-2价升高到了+4价，按照上述原则，硫元素必然经过0价，那它为什么不在0价停留？氧气充足，硫单质继续被氧化，+4价的产物so2才能稳定存在。是工业制硫酸的第一步反应，假设fes2中的硫元素为-1价成立，按照上述原则，煅烧硫铁矿的产物是单质硫，空气充足，单质硫继续被氧化，直至变为稳定存在的so2。那在氧气充足的情况下为什么就没有被氧化为+6价而生成so3呢？这与反应条件、活化分子的多少有关，so2转化为so3必须要有催化剂的参与。（2）氮及其化合物之间的相互转化：所选物质均为氮元素常见价态代表物。在氮元素被氧化的过程中，基本遵循升高至相邻价态的原则。标示数字的反应出现了化合价的跳跃，为什么？氨气是由氮气制得的，再由氨气去制取氮气，有意义吗？用催化剂使氮元素继续被氧化。与此相似，当氮元素在被还原的过程中，同样降到它的相邻价态。标示数字的反应出现了化合价的跳跃。为什么稀硝酸和铜的反应中生成的是no而不是no2？可以理解为：硝酸越稀，水越多，no2和水反应了。当然，在有硝酸参加的反应中，还要考虑硝酸的浓度对其氧化性强弱的影响，硝酸的浓度越小，氧化性越弱，生成的产物价态越低。类似的反应有：氯气氧化单质铁，为什么铁元素化合价不是升高到+2价？氯气的氧化性