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氧化还原反应是中学化学学习的重要内容,它贯穿中学化学的始终。在中学阶段,卤素单质、氧气、硫、高锰酸钾酸性溶液、浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸,Fe3+均为常用的氧化剂。它们零星地出现在教材中,不便理解和记忆。我们若按照氧化性由强到弱的顺序,以卤素为主线可排列为:F2>KMnO4(H+)>Cl2(O2、浓H2SO4、浓HNO3、稀HNO3)>Br2>Fe3+>I2>SO2>S。
氧化性顺序作为一个粗略的判断尺度,可以用来解决一些纷繁复杂的氧化还原问题。其大致判断法则为:氧化性顺序靠前的物质在反应中相对成为氧化剂,即前面的物质能使后面的物质或元素由低价态变成高价态,转化成氧化产物。如Br2能将I-氧化成I2,能将Fe或Fe2+氧化成Fe3+等。该氧化性顺序可以在以下几个方面帮助我们理解和记忆有关知识。
一、制备物质方面
1.浓硫酸是高沸点酸,可以制备挥发性酸HF、HCl、HNO3,但不能制备HBr、HI,因为浓硫酸能将HBr氧化成Br2,将HI氧化成I2。
2.H2SO4、HNO3是强酸,但浓H2SO4却不能制取弱酸H2S,也因产物H2S具有还原性之故。
3.F2能与H2O反应置换出O2,而Cl2、Br2、I2均不能从水中置换出O2,原因是F2氧化性大于O2。
4.氧化性顺序中Fe3+前面的物质均能将Fe、Cu氧化,通常Fe为正三价,Cu为正二价,而Fe3+后面的I2、S由于氧化性较弱,只能将Fe、Cu氧化为Fe2+和Cu+。
二、浓H2SO4作干燥剂
浓H2SO4作干燥剂时,应考虑其酸性和氧化性的影响,所以不可干燥NH3和HBr、HI、H2S。因浓H2SO4氧化性与Cl2在同一档次,故能将HBr、HI、H2S氧化成Br2、I2、S。
三、离子共存方面
离子反应主要有复分解和氧化还原两种类型,其中后者有关知识属于难点。然而,若利用氧化性顺序便可化难为易。如:Fe3+与I-或S2-不能共存;H+、NO-3与Br-、Fe2+、I-、S2-不能共存;H+、MnO-4与Cl-、Br-、Fe2+、I-、S2-均不能共存。
四、保存物质方面
药品置存于空气中,应考虑物质与水蒸气、CO2或O2反应的可能性,其中与O2的反应属于氧化还原反应,会使药品变质。如FeCl2、FeSO4、Fe(OH)2、H2S、H2SO3均易被空气中O2氧化而变质。这里同样可以以氧化性顺序为依据,加以判断。
五、正四价硫被氧化的问题
SO2、H2SO3、Na2SO3、SO2-3等均为正四价硫的化合物或离子,它们均有较强的还原性,属仅次于负二价硫的化合物。氧化性顺序中除浓H2SO4外,能将负二价硫氧化为硫单质的物质,均能将正四价硫氧化为正六价。
如将SO2通入BaCl2溶液中,则无明显现象;若将SO2通入BaCl2和I2(或Br2、Cl2)的混合溶液中,则能生成白色沉淀BaSO4;又如SO2-3能使溴水、碘水褪色,Na2SO3、H2SO3在空气中易变质等;再如检验SO2-4时,SO2-3会干扰等。
总之,将学习中零散的氧化还原反应知识与氧化性顺序联系起来进行理解记忆,从实质上把握知识的内在联系,不仅能加深理解,而且还能方便记忆,灵活、正确地运用知识。
氧化性顺序作为一个粗略的判断尺度,可以用来解决一些纷繁复杂的氧化还原问题。其大致判断法则为:氧化性顺序靠前的物质在反应中相对成为氧化剂,即前面的物质能使后面的物质或元素由低价态变成高价态,转化成氧化产物。如Br2能将I-氧化成I2,能将Fe或Fe2+氧化成Fe3+等。该氧化性顺序可以在以下几个方面帮助我们理解和记忆有关知识。
一、制备物质方面
1.浓硫酸是高沸点酸,可以制备挥发性酸HF、HCl、HNO3,但不能制备HBr、HI,因为浓硫酸能将HBr氧化成Br2,将HI氧化成I2。
2.H2SO4、HNO3是强酸,但浓H2SO4却不能制取弱酸H2S,也因产物H2S具有还原性之故。
3.F2能与H2O反应置换出O2,而Cl2、Br2、I2均不能从水中置换出O2,原因是F2氧化性大于O2。
4.氧化性顺序中Fe3+前面的物质均能将Fe、Cu氧化,通常Fe为正三价,Cu为正二价,而Fe3+后面的I2、S由于氧化性较弱,只能将Fe、Cu氧化为Fe2+和Cu+。
二、浓H2SO4作干燥剂
浓H2SO4作干燥剂时,应考虑其酸性和氧化性的影响,所以不可干燥NH3和HBr、HI、H2S。因浓H2SO4氧化性与Cl2在同一档次,故能将HBr、HI、H2S氧化成Br2、I2、S。
三、离子共存方面
离子反应主要有复分解和氧化还原两种类型,其中后者有关知识属于难点。然而,若利用氧化性顺序便可化难为易。如:Fe3+与I-或S2-不能共存;H+、NO-3与Br-、Fe2+、I-、S2-不能共存;H+、MnO-4与Cl-、Br-、Fe2+、I-、S2-均不能共存。
四、保存物质方面
药品置存于空气中,应考虑物质与水蒸气、CO2或O2反应的可能性,其中与O2的反应属于氧化还原反应,会使药品变质。如FeCl2、FeSO4、Fe(OH)2、H2S、H2SO3均易被空气中O2氧化而变质。这里同样可以以氧化性顺序为依据,加以判断。
五、正四价硫被氧化的问题
SO2、H2SO3、Na2SO3、SO2-3等均为正四价硫的化合物或离子,它们均有较强的还原性,属仅次于负二价硫的化合物。氧化性顺序中除浓H2SO4外,能将负二价硫氧化为硫单质的物质,均能将正四价硫氧化为正六价。
如将SO2通入BaCl2溶液中,则无明显现象;若将SO2通入BaCl2和I2(或Br2、Cl2)的混合溶液中,则能生成白色沉淀BaSO4;又如SO2-3能使溴水、碘水褪色,Na2SO3、H2SO3在空气中易变质等;再如检验SO2-4时,SO2-3会干扰等。
总之,将学习中零散的氧化还原反应知识与氧化性顺序联系起来进行理解记忆,从实质上把握知识的内在联系,不仅能加深理解,而且还能方便记忆,灵活、正确地运用知识。