淺談某些氧化還原反應(yīng)的產(chǎn)物判斷.doc

淺談某些氧化還原反應(yīng)的產(chǎn)物判斷 摘要：利用氧化還原反應(yīng)中氧化性、還原性強(qiáng)弱的比較，熟悉常見(jiàn)氧化劑和某些變價(jià)元素的常見(jiàn)價(jià)態(tài)，通過(guò)實(shí)例分析變價(jià)元素在歧化反應(yīng)、歸中反應(yīng)中產(chǎn)物判斷的方法和技巧；對(duì)于同一氧化還原反應(yīng)中有多種變價(jià)元素化合價(jià)變化時(shí)，則遵循氧化性、還原性強(qiáng)弱的比較和“上下樓梯考慮法”，以橫坐標(biāo)表示物質(zhì)類(lèi)別，縱坐標(biāo)表示化合價(jià)的變化，通過(guò)分析幾個(gè)典型代表物間的轉(zhuǎn)化，闡述產(chǎn)物判斷的方法。/關(guān)鍵詞：氧化還原反應(yīng)；變價(jià)元素；化合價(jià)變化；歧化反應(yīng)；歸中反應(yīng)：10056629（xx）2006503：g633.8：b最近分析研究上海市“東華杯”化學(xué)競(jìng)賽1996xx年的幾份決賽試題第二卷時(shí)，發(fā)現(xiàn)在試題中有一類(lèi)頻繁出現(xiàn)的題根據(jù)題意寫(xiě)出有關(guān)化學(xué)方程式或離子方程式。這類(lèi)問(wèn)題大部分應(yīng)用氧化還原反應(yīng)的原理解決，其中的難點(diǎn)是：變價(jià)元素化合價(jià)的確定，即變價(jià)元素在反應(yīng)中的產(chǎn)物判斷。變價(jià)元素在反應(yīng)中的產(chǎn)物判斷?？煞殖蓛深?lèi)：一是歧化反應(yīng)、歸中反應(yīng)；二是多種變價(jià)元素在同一個(gè)氧化還原反應(yīng)中出現(xiàn)。1只有一種元素化合價(jià)變化，即歧化和歸中不管是何種反應(yīng)均要求我們熟悉元素的常見(jiàn)價(jià)態(tài)，比如變價(jià)較多的氯元素（-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）、鐵元素（0、+2、+3）等，當(dāng)題目中出現(xiàn)非常見(jiàn)價(jià)態(tài)時(shí)，假設(shè)該價(jià)態(tài)成立。歧化反應(yīng)產(chǎn)物判斷的難點(diǎn)是元素的價(jià)態(tài)變化和氧化性的強(qiáng)弱判斷，而多數(shù)原因是后者。例1已制得的氯的氧化物有cl2o、clo2、cl2o6、cl2o7等。（1）氯氣與hgo反應(yīng)可制得cl2o，試寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。（2）kclo3與濃硫酸可制得clo2。試寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。（3）寫(xiě)出cl2o6與koh反應(yīng)的化學(xué)方程式。分析：第一小題的分析很關(guān)鍵，突破該小題的難點(diǎn)，第二、三小題其意自現(xiàn)。第一小題可能會(huì)寫(xiě)出如下兩個(gè)反應(yīng)：cl2+hgohg+cl2o；cl2+2hgohg2o+cl2o，從電子得失角度分析，這兩個(gè)反應(yīng)似乎都是對(duì)的，進(jìn)一步思考，當(dāng)氯氣被氧化時(shí)，說(shuō)明遇到了氧化性比它強(qiáng)的氧化劑，而這兩個(gè)反應(yīng)中的氧化劑均為hgo，反問(wèn)一句，hgo的氧化性強(qiáng)于cl2嗎？顯然，這是不能成立的。那么，在這種情況下，氯氣只能自己氧化自己，即這是個(gè)歧化反應(yīng)。這樣的例子有很多：水的氧化性強(qiáng)于氯氣嗎？不可能，那么氯氣和水的反應(yīng)中，它只能自己氧化自己。二氧化碳的氧化性強(qiáng)于過(guò)氧化鈉嗎？不可能，那么過(guò)氧化鈉和二氧化碳的反應(yīng)中，它只能自己氧化自己。氫氧化鉀的氧化性強(qiáng)于硫嗎？不可能，那么硫和氫氧化鉀的反應(yīng)中，它只能自己氧化自己。這類(lèi)反應(yīng)只要比較一下兩種物質(zhì)氧化性的強(qiáng)弱，難題就會(huì)迎刃而解。疊加式，即可得到最后的反應(yīng)方程式：3nf3+5h2o9hf+hno3+2no化學(xué)學(xué)科中的核心知識(shí)：氧化還原反應(yīng)、異電相吸、質(zhì)量守恒定律，在該題中反映得淋漓盡致。2同一氧化還原反應(yīng)中，多種變價(jià)元素化合價(jià)發(fā)生變化當(dāng)同一個(gè)氧化還原反應(yīng)中有多種變價(jià)元素價(jià)態(tài)變化時(shí)，產(chǎn)物判斷的工具主要是：氧化性、還原性強(qiáng)弱的比較和“上下樓梯考慮法”即就近原則。例4寫(xiě)出碘與氯水反應(yīng)生成+5價(jià)碘的化學(xué)方程式，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。分析：題目中給出的已知條件“生成+5價(jià)碘”大大降低了本題的難度。如果題中沒(méi)有這一條件的話，解決本題的幾個(gè)步驟：（1）題中的碘元素和氯元素均是具有變價(jià)的a族元素，碘元素常見(jiàn)價(jià)態(tài)參考氯元素；（2）氯氣的氧化性強(qiáng)于碘單質(zhì)，因此，在此反應(yīng)中氯氣作氧化劑化合價(jià)降低生成hcl；（3）碘元素化合價(jià)升高，升至何種價(jià)態(tài)呢？解決這一問(wèn)題，回歸至氧化還原反應(yīng)的價(jià)態(tài)變化。元素在被氧化的過(guò)程中，化合價(jià)升高一般是就近原則，即每一次被氧化至它的相鄰高價(jià)態(tài)，就像是在“踏踏實(shí)實(shí)地，一步一個(gè)腳印地爬樓梯”，若相鄰高價(jià)不能穩(wěn)定存在，則繼續(xù)被氧化，化合價(jià)繼續(xù)升高，直到它能穩(wěn)定存在為止。這一題中，碘單質(zhì)被氧化到+1價(jià)的hio，次碘酸不穩(wěn)定，繼續(xù)升高到+3價(jià)的hio2，亞碘酸是極不穩(wěn)定的物質(zhì)，至今都沒(méi)有制取到，碘元素化合價(jià)繼續(xù)升高到+5價(jià)的hio3，碘酸能穩(wěn)定存在，所以，它的產(chǎn)物是碘酸。縱觀硫及其化合物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，物質(zhì)之間的變化主要通過(guò)化合價(jià)的變化實(shí)現(xiàn)。硫元素在被氧化的過(guò)程中，化合價(jià)逐步上升至相鄰高價(jià)；在被還原的過(guò)程中，化合價(jià)逐步降低至相鄰低價(jià)。例外的是標(biāo)示數(shù)字和的兩個(gè)反應(yīng)。是硫化氫氣體的充分燃燒，看似硫元素的化合價(jià)由-2價(jià)升高到了+4價(jià)，按照上述原則，硫元素必然經(jīng)過(guò)0價(jià)，那它為什么不在0價(jià)停留？氧氣充足，硫單質(zhì)繼續(xù)被氧化，+4價(jià)的產(chǎn)物so2才能穩(wěn)定存在。是工業(yè)制硫酸的第一步反應(yīng)，假設(shè)fes2中的硫元素為-1價(jià)成立，按照上述原則，煅燒硫鐵礦的產(chǎn)物是單質(zhì)硫，空氣充足，單質(zhì)硫繼續(xù)被氧化，直至變?yōu)榉€(wěn)定存在的so2。那在氧氣充足的情況下為什么就沒(méi)有被氧化為+6價(jià)而生成so3呢？這與反應(yīng)條件、活化分子的多少有關(guān)，so2轉(zhuǎn)化為so3必須要有催化劑的參與。（2）氮及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化：所選物質(zhì)均為氮元素常見(jiàn)價(jià)態(tài)代表物。在氮元素被氧化的過(guò)程中，基本遵循升高至相鄰價(jià)態(tài)的原則。標(biāo)示數(shù)字的反應(yīng)出現(xiàn)了化合價(jià)的跳躍，為什么？氨氣是由氮?dú)庵频玫?，再由氨氣去制取氮?dú)?，有意義嗎？用催化劑使氮元素繼續(xù)被氧化。與此相似，當(dāng)?shù)卦诒贿€原的過(guò)程中，同樣降到它的相鄰價(jià)態(tài)。標(biāo)示數(shù)字的反應(yīng)出現(xiàn)了化合價(jià)的跳躍。為什么稀硝酸和銅的反應(yīng)中生成的是no而不是no2？可以理解為：硝酸越稀，水越多，no2和水反應(yīng)了。當(dāng)然，在有硝酸參加的反應(yīng)中，還要考慮硝酸的濃度對(duì)其氧化性強(qiáng)弱的影響，硝酸的濃度越小，氧化性越弱，生成的產(chǎn)物價(jià)態(tài)越低。類(lèi)似的反應(yīng)有：氯氣氧化單質(zhì)鐵，為什么鐵元素化合價(jià)不是升高到+2價(jià)？氯氣的氧化性比三價(jià)鐵氧化性強(qiáng)，它只能以+3價(jià)的產(chǎn)物存在。碳在足量氧氣中燃燒，為什么生成的產(chǎn)物是二氧化碳呢？不難發(fā)現(xiàn)，碳先生成了一氧化碳，而一氧化碳在氧氣中還能繼續(xù)燃燒，所以它的產(chǎn)物就只能是二氧化碳了。綜上所述，當(dāng)氧化還原反應(yīng)中出現(xiàn)了變價(jià)元素時(shí)，我們要提取題目中有用的信息，分析其化合價(jià)變化的可能情況，結(jié)合氧化性、還原性的強(qiáng)弱，回歸氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，判斷反應(yīng)產(chǎn)物。參考文獻(xiàn)：1鄭胤飛編著.高中化學(xué)教程（第1版）m.上海：上海教育出版社，xx.2鄭胤飛著.文化有根課堂有魂鄭胤飛化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)集（第1版）m.上海：上海教育出版社，xx. 摘要：利用氧化還原反應(yīng)中氧化性、還原性強(qiáng)弱的比較，熟悉常見(jiàn)氧化劑和某些變價(jià)元素的常見(jiàn)價(jià)態(tài)，通過(guò)實(shí)例分析變價(jià)元素在歧化反應(yīng)、歸中反應(yīng)中產(chǎn)物判斷的方法和技巧；對(duì)于同一氧化還原反應(yīng)中有多種變價(jià)元素化合價(jià)變化時(shí)，則遵循氧化性、還原性強(qiáng)弱的比較和“上下樓梯考慮法”，以橫坐標(biāo)表示物質(zhì)類(lèi)別，縱坐標(biāo)表示化合價(jià)的變化，通過(guò)分析幾個(gè)典型代表物間的轉(zhuǎn)化，闡述產(chǎn)物判斷的方法。/關(guān)鍵詞：氧化還原反應(yīng)；變價(jià)元素；化合價(jià)變化；歧化反應(yīng)；歸中反應(yīng)：10056629（xx）2006503：g633.8：b最近分析研究上海市“東華杯”化學(xué)競(jìng)賽1996xx年的幾份決賽試題第二卷時(shí)，發(fā)現(xiàn)在試題中有一類(lèi)頻繁出現(xiàn)的題根據(jù)題意寫(xiě)出有關(guān)化學(xué)方程式或離子方程式。這類(lèi)問(wèn)題大部分應(yīng)用氧化還原反應(yīng)的原理解決，其中的難點(diǎn)是：變價(jià)元素化合價(jià)的確定，即變價(jià)元素在反應(yīng)中的產(chǎn)物判斷。變價(jià)元素在反應(yīng)中的產(chǎn)物判斷?？煞殖蓛深?lèi)：一是歧化反應(yīng)、歸中反應(yīng)；二是多種變價(jià)元素在同一個(gè)氧化還原反應(yīng)中出現(xiàn)。1只有一種元素化合價(jià)變化，即歧化和歸中不管是何種反應(yīng)均要求我們熟悉元素的常見(jiàn)價(jià)態(tài)，比如變價(jià)較多的氯元素（-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）、鐵元素（0、+2、+3）等，當(dāng)題目中出現(xiàn)非常見(jiàn)價(jià)態(tài)時(shí)，假設(shè)該價(jià)態(tài)成立。歧化反應(yīng)產(chǎn)物判斷的難點(diǎn)是元素的價(jià)態(tài)變化和氧化性的強(qiáng)弱判斷，而多數(shù)原因是后者。例1已制得的氯的氧化物有cl2o、clo2、cl2o6、cl2o7等。（1）氯氣與hgo反應(yīng)可制得cl2o，試寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。（2）kclo3與濃硫酸可制得clo2。試寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。（3）寫(xiě)出cl2o6與koh反應(yīng)的化學(xué)方程式。分析：第一小題的分析很關(guān)鍵，突破該小題的難點(diǎn)，第二、三小題其意自現(xiàn)。第一小題可能會(huì)寫(xiě)出如下兩個(gè)反應(yīng)：cl2+hgohg+cl2o；cl2+2hgohg2o+cl2o，從電子得失角度分析，這兩個(gè)反應(yīng)似乎都是對(duì)的，進(jìn)一步思考，當(dāng)氯氣被氧化時(shí)，說(shuō)明遇到了氧化性比它強(qiáng)的氧化劑，而這兩個(gè)反應(yīng)中的氧化劑均為hgo，反問(wèn)一句，hgo的氧化性強(qiáng)于cl2嗎？顯然，這是不能成立的。那么，在這種情況下，氯氣只能自己氧化自己，即這是個(gè)歧化反應(yīng)。這樣的例子有很多：水的氧化性強(qiáng)于氯氣嗎？不可能，那么氯氣和水的反應(yīng)中，它只能自己氧化自己。二氧化碳的氧化性強(qiáng)于過(guò)氧化鈉嗎？不可能，那么過(guò)氧化鈉和二氧化碳的反應(yīng)中，它只能自己氧化自己。氫氧化鉀的氧化性強(qiáng)于硫嗎？不可能，那么硫和氫氧化鉀的反應(yīng)中，它只能自己氧化自己。這類(lèi)反應(yīng)只要比較一下兩種物質(zhì)氧化性的強(qiáng)弱，難題就會(huì)迎刃而解。疊加式，即可得到最后的反應(yīng)方程式：3nf3+5h2o9hf+hno3+2no化學(xué)學(xué)科中的核心知識(shí)：氧化還原反應(yīng)、異電相吸、質(zhì)量守恒定律，在該題中反映得淋漓盡致。2同一氧化還原反應(yīng)中，多種變價(jià)元素化合價(jià)發(fā)生變化當(dāng)同一個(gè)氧化還原反應(yīng)中有多種變價(jià)元素價(jià)態(tài)變化時(shí)，產(chǎn)物判斷的工具主要是：氧化性、還原性強(qiáng)弱的比較和“上下樓梯考慮法”即就近原則。例4寫(xiě)出碘與氯水反應(yīng)生成+5價(jià)碘的化學(xué)方程式，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。分析：題目中給出的已知條件“生成+5價(jià)碘”大大降低了本題的難度。如果題中沒(méi)有這一條件的話，解決本題的幾個(gè)步驟：（1）題中的碘元素和氯元素均是具有變價(jià)的a族元素，碘元素常見(jiàn)價(jià)態(tài)參考氯元素；（2）氯氣的氧化性強(qiáng)于碘單質(zhì)，因此，在此反應(yīng)中氯氣作氧化劑化合價(jià)降低生成hcl；（3）碘元素化合價(jià)升高，升至何種價(jià)態(tài)呢？解決這一問(wèn)題，回歸至氧化還原反應(yīng)的價(jià)態(tài)變化。元素在被氧化的過(guò)程中，化合價(jià)升高一般是就近原則，即每一次被氧化至它的相鄰高價(jià)態(tài)，就像是在“踏踏實(shí)實(shí)地，一步一個(gè)腳印地爬樓梯”，若相鄰高價(jià)不能穩(wěn)定存在，則繼續(xù)被氧化，化合價(jià)繼續(xù)升高，直到它能穩(wěn)定存在為止。這一題中，碘單質(zhì)被氧化到+1價(jià)的hio，次碘酸不穩(wěn)定，繼續(xù)升高到+3價(jià)的hio2，亞碘酸是極不穩(wěn)定的物質(zhì)，至今都沒(méi)有制取到，碘元素化合價(jià)繼續(xù)升高到+5價(jià)的hio3，碘酸能穩(wěn)定存在，所以，它的產(chǎn)物是碘酸?？v觀硫及其化合物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，物質(zhì)之間的變化主要通過(guò)化合價(jià)的變化實(shí)現(xiàn)。硫元素在被氧化的過(guò)程中，化合價(jià)逐步上升至相鄰高價(jià)；在被還原的過(guò)程中，化合價(jià)逐步降低至相鄰低價(jià)。例外的是標(biāo)示數(shù)字和的兩個(gè)反應(yīng)。是硫化氫氣體的充分燃燒，看似硫元素的化合價(jià)由-2價(jià)升高到了+4價(jià)，按照上述原則，硫元素必然經(jīng)過(guò)0價(jià)，那它為什么不在0價(jià)停留？氧氣充足，硫單質(zhì)繼續(xù)被氧化，+4價(jià)的產(chǎn)物so2才能穩(wěn)定存在。是工業(yè)制硫酸的第一步反應(yīng)，假設(shè)fes2中的硫元素為-1價(jià)成立，按照上述原則，煅燒硫鐵礦的產(chǎn)物是單質(zhì)硫，空氣充足，單質(zhì)硫繼續(xù)被氧化，直至變?yōu)榉€(wěn)定存在的so2。那在氧氣充足的情況下為什么就沒(méi)有被氧化為+6價(jià)而生成so3呢？這與反應(yīng)條件、活化分子的多少有關(guān)，so2轉(zhuǎn)化為so3必須要有催化劑的參與。（2）氮及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化：所選物質(zhì)均為氮元素常見(jiàn)價(jià)態(tài)代表物。在氮元素被氧化的過(guò)程中，基本遵循升高至相鄰價(jià)態(tài)的原則。標(biāo)示數(shù)字的反應(yīng)出現(xiàn)了化合價(jià)的跳躍，為什么？氨氣是由氮?dú)庵频玫?，再由氨氣去制取氮?dú)?，有意義嗎？用催化劑使氮元素繼續(xù)被氧化。與此相似，當(dāng)?shù)卦诒贿€原的過(guò)程中，同樣降到它的相鄰價(jià)態(tài)。標(biāo)示數(shù)字的反應(yīng)出現(xiàn)了化合價(jià)的跳躍。為什么稀硝酸和銅的反應(yīng)中生成的是no而不是no2？可以理解為：硝酸越稀，水越多，no2和水反應(yīng)了。當(dāng)然，在有硝酸參加的反應(yīng)中，還要考慮硝酸的濃度對(duì)其氧化性強(qiáng)弱的影響，硝酸的濃度越小，氧化性越弱，生成的產(chǎn)物價(jià)態(tài)越低。類(lèi)似的反應(yīng)有：氯氣氧化單質(zhì)鐵，為什么鐵元素化合價(jià)不是升高到+2價(jià)？氯氣的氧化性