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〔关键词〕 氧化还原反应;规律;应用;反应类型
〔中图分类号〕 G633.8〔文献标识码〕 C
〔文章编号〕 1004—0463(2009)10(A)—0054—02
氧化还原反应是中学化学中的一种重要反应类型,正确认识氧化还原反应中的有关规律并熟练运用,是学好这一知识点的关键。现将氧化还原反应的有关规律列举如下。
1. 对非金属元素而言,其非金属性越强,氧化性越强,对应离子的还原能力越弱,最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,气态氢化物越稳定。
2. 金属性越强,其还原能力越强,其对应的离子氧化能力越弱,最高价氧化物对应水化物的碱性越强。
3. 对于处在中间价态的元素,既有氧化性,又有还原性,二者能力的相对大小的分析比较,必须要根据主体元素的性质进行推断。如,SO2,既有氧化性,又有还原性,但由于主体元素是非金属单质硫,所以SO2的氧化性强于还原性。同理,Fe2+的还原性应强于氧化性。对于NO2气体来讲,虽然二者属性兼而有之,但由于N元素是非金属元素,其氧化性一定强于还原性。
4. 由于温度升高,反应体系内能增加,有效碰撞次数增多,活化分子百分数增大,其对应离子的氧化性或还原性均增强。
5. 对于气体物质,在发生反应时,增大压强,反应物浓度增大,有利于反应的进行。
6. 一般而言,浓度越高,其氧化能力(或还原能力)越强,反之亦然。
7. 氧化还原反应的三条重要规律。
①归中规律:同种元素的不同价态的化合物之间发生氧化还原反应,反应产物中该元素化合价介于高价与低价之间,即氧化剂的还原产物与还原剂的氧化产物是同一物质。
例如,当把H2S气体通到浓硫酸中,当浓硫酸适量时,其反应方程式为:
H2S+H2SO4(浓)=S↓+SO2↑+2H2O。
当浓硫酸过量时,其反应方程式为:
H2S+3H2SO4(浓)=4SO2↑+4H2O。
主要原因:生成的硫与浓H2SO4继续发生了归中反应所致。应特别强调的是:对同一元素,如果出现负价,另一物质中的同一元素显正价,则中间价态是零价;如果都是正价,则生成具有中间价态的相对稳定化合物。对硫元素而言,根据轨道理论,+4价相对稳定,所以一般情况下,浓H2SO4的还原产物是SO2和H2O。又如,在《金属》这一章的学习中,常常出现这样一道题:在FeCl3溶液中加入铁粉,通过实验现象,书写其离子方程式,在FeCl2溶液中加入铁粉,有何现象?由于0价和+3价之间存在中间价态,所以在FeCl3的溶液中加入Fe粉时,发生反应,离子方程式为:2Fe3++Fe=3Fe2+,溶液呈浅绿色,铁粉溶解。而在Fe2+中加入铁粉,不发生反应。
②歧化规律:相同价态同种元素自身发生氧化还原反应,反应时该元素价态走向相邻的高价态和相邻的低价态。
如,将Cl2通入到Ca(ClO)2溶液中时,Cl2发生歧化反应,反应方程式为:
Cl2+H2O=HCl+HClO
2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O
2HClO+Ca(OH)2=Ca(ClO)2+2H2O
总方程式:
2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
由于CaCl2和Ca(ClO)2的颜色相近,溶、沸点接近,所以难分离,常把CaCl2作为漂白粉的添加剂。因为CO2 水溶液的酸性强于HClO,所以漂白粉的使用条件是:有水和浸泡片刻。反应反程式为:
Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO
2HClO=2HCl+O2↑
歧化规律最典型的运用是工业上硝酸的生产:
3NO2+H2O=2HNO3+NO↑
然后对NO循环使用,其目的是为了提高原料利用率,更是为了防止氮化物对环境的污染。
③先后规律:对同一氧化剂,当有不同种还原剂存在时,首先与还原能力较强的还原剂发生反应,即坚持由强到弱的原则。同理,对于同一还原剂,当有多种氧化剂存在时,氧化能力强的优先反应。
例:在AgNO3、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2的混合溶液中,加入一些铁粉,反应完成后过滤。下列情况不存在的是
()
A. 滤纸上有Ag、Cu、Fe,滤液中有Zn2+、Fe2+
B. 滤纸上有Ag、Cu,滤液中有Zn2+、Fe2+
C. 滤纸上有Ag、Cu,滤液中有Cu2+、Zn2+、Fe2+
D. 滤纸上有Ag、Cu、Fe,滤液中有Cu2+、Zn2+、 Fe2+
解析:①当滤纸上有Ag、Cu、Fe时,说明铁过量。其反应过程是:由于Ag+的氧化性强于Cu2+的氧化性,所以优先发生反应:2Ag++Fe= Fe2++2Ag。从理论上讲,当Ag+反应完毕时,Cu2++ Fe=Fe2++Cu。当Fe处在过量状态时,Ag+、Cu2+一定消耗完毕,而Zn2+不能与铁反应。所以,溶液中肯定有Zn2+、Fe2+。
②当滤纸上有Ag 、Cu时,Fe可能恰好反应完毕,也可能量不足,溶液中可能有Cu2+,但滤液中一定有Fe2+、Zn2+,肯定没有Ag+。
③当滤纸上有Ag 、Cu时,混合溶液中可能有Cu2+,也可能没有Cu2+。
④当滤纸上有Ag 、Cu、Fe时,说明Fe处在过量状态,滤液中一定没有Cu2+。
所以答案为D。
〔中图分类号〕 G633.8〔文献标识码〕 C
〔文章编号〕 1004—0463(2009)10(A)—0054—02
氧化还原反应是中学化学中的一种重要反应类型,正确认识氧化还原反应中的有关规律并熟练运用,是学好这一知识点的关键。现将氧化还原反应的有关规律列举如下。
1. 对非金属元素而言,其非金属性越强,氧化性越强,对应离子的还原能力越弱,最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,气态氢化物越稳定。
2. 金属性越强,其还原能力越强,其对应的离子氧化能力越弱,最高价氧化物对应水化物的碱性越强。
3. 对于处在中间价态的元素,既有氧化性,又有还原性,二者能力的相对大小的分析比较,必须要根据主体元素的性质进行推断。如,SO2,既有氧化性,又有还原性,但由于主体元素是非金属单质硫,所以SO2的氧化性强于还原性。同理,Fe2+的还原性应强于氧化性。对于NO2气体来讲,虽然二者属性兼而有之,但由于N元素是非金属元素,其氧化性一定强于还原性。
4. 由于温度升高,反应体系内能增加,有效碰撞次数增多,活化分子百分数增大,其对应离子的氧化性或还原性均增强。
5. 对于气体物质,在发生反应时,增大压强,反应物浓度增大,有利于反应的进行。
6. 一般而言,浓度越高,其氧化能力(或还原能力)越强,反之亦然。
7. 氧化还原反应的三条重要规律。
①归中规律:同种元素的不同价态的化合物之间发生氧化还原反应,反应产物中该元素化合价介于高价与低价之间,即氧化剂的还原产物与还原剂的氧化产物是同一物质。
例如,当把H2S气体通到浓硫酸中,当浓硫酸适量时,其反应方程式为:
H2S+H2SO4(浓)=S↓+SO2↑+2H2O。
当浓硫酸过量时,其反应方程式为:
H2S+3H2SO4(浓)=4SO2↑+4H2O。
主要原因:生成的硫与浓H2SO4继续发生了归中反应所致。应特别强调的是:对同一元素,如果出现负价,另一物质中的同一元素显正价,则中间价态是零价;如果都是正价,则生成具有中间价态的相对稳定化合物。对硫元素而言,根据轨道理论,+4价相对稳定,所以一般情况下,浓H2SO4的还原产物是SO2和H2O。又如,在《金属》这一章的学习中,常常出现这样一道题:在FeCl3溶液中加入铁粉,通过实验现象,书写其离子方程式,在FeCl2溶液中加入铁粉,有何现象?由于0价和+3价之间存在中间价态,所以在FeCl3的溶液中加入Fe粉时,发生反应,离子方程式为:2Fe3++Fe=3Fe2+,溶液呈浅绿色,铁粉溶解。而在Fe2+中加入铁粉,不发生反应。
②歧化规律:相同价态同种元素自身发生氧化还原反应,反应时该元素价态走向相邻的高价态和相邻的低价态。
如,将Cl2通入到Ca(ClO)2溶液中时,Cl2发生歧化反应,反应方程式为:
Cl2+H2O=HCl+HClO
2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O
2HClO+Ca(OH)2=Ca(ClO)2+2H2O
总方程式:
2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
由于CaCl2和Ca(ClO)2的颜色相近,溶、沸点接近,所以难分离,常把CaCl2作为漂白粉的添加剂。因为CO2 水溶液的酸性强于HClO,所以漂白粉的使用条件是:有水和浸泡片刻。反应反程式为:
Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO
2HClO=2HCl+O2↑
歧化规律最典型的运用是工业上硝酸的生产:
3NO2+H2O=2HNO3+NO↑
然后对NO循环使用,其目的是为了提高原料利用率,更是为了防止氮化物对环境的污染。
③先后规律:对同一氧化剂,当有不同种还原剂存在时,首先与还原能力较强的还原剂发生反应,即坚持由强到弱的原则。同理,对于同一还原剂,当有多种氧化剂存在时,氧化能力强的优先反应。
例:在AgNO3、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2的混合溶液中,加入一些铁粉,反应完成后过滤。下列情况不存在的是
()
A. 滤纸上有Ag、Cu、Fe,滤液中有Zn2+、Fe2+
B. 滤纸上有Ag、Cu,滤液中有Zn2+、Fe2+
C. 滤纸上有Ag、Cu,滤液中有Cu2+、Zn2+、Fe2+
D. 滤纸上有Ag、Cu、Fe,滤液中有Cu2+、Zn2+、 Fe2+
解析:①当滤纸上有Ag、Cu、Fe时,说明铁过量。其反应过程是:由于Ag+的氧化性强于Cu2+的氧化性,所以优先发生反应:2Ag++Fe= Fe2++2Ag。从理论上讲,当Ag+反应完毕时,Cu2++ Fe=Fe2++Cu。当Fe处在过量状态时,Ag+、Cu2+一定消耗完毕,而Zn2+不能与铁反应。所以,溶液中肯定有Zn2+、Fe2+。
②当滤纸上有Ag 、Cu时,Fe可能恰好反应完毕,也可能量不足,溶液中可能有Cu2+,但滤液中一定有Fe2+、Zn2+,肯定没有Ag+。
③当滤纸上有Ag 、Cu时,混合溶液中可能有Cu2+,也可能没有Cu2+。
④当滤纸上有Ag 、Cu、Fe时,说明Fe处在过量状态,滤液中一定没有Cu2+。
所以答案为D。