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氧化还原反应是中学化学教学的重点和难点,为突出重点,中学化学教材把它安排在高中化学第一章第一节。为分散难点,又精心地采用层层递进的形式,初中阶段只从得氧失氧的角度分别讲述氧化反应和还原反应,高一化学第一章提出氧化还原反应的本质是电子转移。高二再讲到氧化还原反应方程式的配平,进一步从质量守恒和电荷守恒两方面完善这一知识点的教学,必须要深钻教材,领悟重难点,理顺教学思路。下面就谈谈自己在这方面的几点认识。
一、氧化与还原的关系
1.相互依存。氧化还原反应的本质是电子发生了转移(得失或偏移),在反应中电子有得必失且得失电子相等,因此氧化与还原相互依存,对立统一。例如在2Mg+O2==2MgO的反应中,Mg被氧化,氧被还原。氧化还原反应的相关概念多,容易相互干扰而产生负迁移,因此,要明确概念的范围,理清概念间的内在联系。这种内在联系可用两条等效线表示:失电子→化合价升高→被氧化→是还原剂→表现还原性→得到氧化产物;得电子→化合价降低→被还原→是氧化剂→表现氧化性→得到还原产物。以上可速记为“升失氧还,降得还氧”。电子得失是氧化还原反应的微观实质,化合价升降是宏观表现,即是反应特征,我们通常以此作为判断氧化还原反应的依据。被氧化、被还原是发生了变化,“剂”和“性”的对象是反应物,而产物即生成物。
2.相互转化。在氧化还原反应中,氧化剂得电子化合价降低,生成了还原产物,还原产物处于低价态具有还原性,在其他反应中又可作还原剂。反之,由还原剂生成的氧化产物具有氧化性,在其他反应中可作氧化剂,这种转化关系可用下式表示:
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=http://img.resource.qikan.cn/qkimages/chgj/chgj200803/chgj200803110-1-l.jpg)
即氧化还原反应总是强氧化剂和强还原剂反应,转化成弱氧化剂和弱还原剂。概括地说,氧化还原反应的方向是由强到弱,课本中虽然没有明确提出这一规律,但我们在教学中应将其引申出来,以提高学生对氧化还原反应的认识,适应考试的要求。
二、氧化还原反应的规律及其应用
1.守恒律:
(1)氧化剂获得电子总数必等于还原剂失去电子总数,即得失电子守恒。
(2)氧化剂中元素化合价降低总数等于还原剂中元素化合价升高总数,即化合价升降守恒,化合价升降总数也等于电子转移总数。
(3)反应前后各元素种类不变,各元素的原子数目不变,即质量守恒。
(4)在有离子参加的氧化还原反应中,反应前后离子所带电荷总数相等,即电荷守恒。
应用:
(1)求某一反应中被氧化与被还原的原子数之比,或氧化剂与还原剂分子数之比及氧化产物与还原产物分子数之比。
(2)配平氧化还原反应方程式。
(3)进行氧化还原反应的有关计算。
2.价态律:
(1)元素的最高价态在反应中只能得电子而不能失电子,所以元素处于最高价态的只有氧化性而没有还原性,即只能作氧化剂,不能作还原剂。如Fe3+、H+、Al3+、浓H2SO4中的S+6、HNO3中N+5等。
(2)元素的最低价态在反应中只能失电子而不能得电子,所以元素处于最低价态时只有还原性而无氧化性,即只能作还原剂,不能作氧化剂。如Fe、Cu、S2-、I-、Br- 等。
(3)元素处于最高价态与它的最低价态之间的中间价态,在反应中既能失电子,本身被氧化,又能得电子,本身被还原。所以处于中间价态的元素既有氧化性又有还原性。它与强氧化剂反应表现还原性,与强还原剂反应表现氧化性。如S、Fe2+等。应用:判断元素或物质是否有氧化性或还原性。
注意:元素处于最高价,具有氧化性,但不一定氧化性最强。如氧化性HClO>HClO4。
3.转化律:在氧化还原反应中,以元素相邻价态间的转化最容易;同种元素不同价态之间若发生反应,元素的化合价只能靠近而不能交叉;同种元素,相邻价态间不发生氧化还原反应。
应用:分析判断氧化还原反应能否发生 。例如:如浓H2SO4g与SO2不会发生反应;KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O反应中,KClO3中+5价氯元素不会转化为KCl中一1价氯元素。
反应H2SO4(浓)+H2S=S↓+SO2↑+2H2O中,浓H2SO4的还原产物是SO2,H2S的氧化产物是S。
4.优先律:在同一个反应环境中,一种氧化剂遇多种还原剂时,首先与最强的还原剂反应,反之亦然。例如,向FeBr2中通入Cl2时,由于Fe2+的还原性比Br-的还原性强,Fe2+先被氧化再氧化Br-;若向FeI2溶液中通入Cl2,由于I-的还原性比Fe2+还原性强,Cl2先将I-氧化,再氧化Fe2+。
掌握这些规律及其应用无疑会大大提高学生运用知识的能力。
一、氧化与还原的关系
1.相互依存。氧化还原反应的本质是电子发生了转移(得失或偏移),在反应中电子有得必失且得失电子相等,因此氧化与还原相互依存,对立统一。例如在2Mg+O2==2MgO的反应中,Mg被氧化,氧被还原。氧化还原反应的相关概念多,容易相互干扰而产生负迁移,因此,要明确概念的范围,理清概念间的内在联系。这种内在联系可用两条等效线表示:失电子→化合价升高→被氧化→是还原剂→表现还原性→得到氧化产物;得电子→化合价降低→被还原→是氧化剂→表现氧化性→得到还原产物。以上可速记为“升失氧还,降得还氧”。电子得失是氧化还原反应的微观实质,化合价升降是宏观表现,即是反应特征,我们通常以此作为判断氧化还原反应的依据。被氧化、被还原是发生了变化,“剂”和“性”的对象是反应物,而产物即生成物。
2.相互转化。在氧化还原反应中,氧化剂得电子化合价降低,生成了还原产物,还原产物处于低价态具有还原性,在其他反应中又可作还原剂。反之,由还原剂生成的氧化产物具有氧化性,在其他反应中可作氧化剂,这种转化关系可用下式表示:
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即氧化还原反应总是强氧化剂和强还原剂反应,转化成弱氧化剂和弱还原剂。概括地说,氧化还原反应的方向是由强到弱,课本中虽然没有明确提出这一规律,但我们在教学中应将其引申出来,以提高学生对氧化还原反应的认识,适应考试的要求。
二、氧化还原反应的规律及其应用
1.守恒律:
(1)氧化剂获得电子总数必等于还原剂失去电子总数,即得失电子守恒。
(2)氧化剂中元素化合价降低总数等于还原剂中元素化合价升高总数,即化合价升降守恒,化合价升降总数也等于电子转移总数。
(3)反应前后各元素种类不变,各元素的原子数目不变,即质量守恒。
(4)在有离子参加的氧化还原反应中,反应前后离子所带电荷总数相等,即电荷守恒。
应用:
(1)求某一反应中被氧化与被还原的原子数之比,或氧化剂与还原剂分子数之比及氧化产物与还原产物分子数之比。
(2)配平氧化还原反应方程式。
(3)进行氧化还原反应的有关计算。
2.价态律:
(1)元素的最高价态在反应中只能得电子而不能失电子,所以元素处于最高价态的只有氧化性而没有还原性,即只能作氧化剂,不能作还原剂。如Fe3+、H+、Al3+、浓H2SO4中的S+6、HNO3中N+5等。
(2)元素的最低价态在反应中只能失电子而不能得电子,所以元素处于最低价态时只有还原性而无氧化性,即只能作还原剂,不能作氧化剂。如Fe、Cu、S2-、I-、Br- 等。
(3)元素处于最高价态与它的最低价态之间的中间价态,在反应中既能失电子,本身被氧化,又能得电子,本身被还原。所以处于中间价态的元素既有氧化性又有还原性。它与强氧化剂反应表现还原性,与强还原剂反应表现氧化性。如S、Fe2+等。应用:判断元素或物质是否有氧化性或还原性。
注意:元素处于最高价,具有氧化性,但不一定氧化性最强。如氧化性HClO>HClO4。
3.转化律:在氧化还原反应中,以元素相邻价态间的转化最容易;同种元素不同价态之间若发生反应,元素的化合价只能靠近而不能交叉;同种元素,相邻价态间不发生氧化还原反应。
应用:分析判断氧化还原反应能否发生 。例如:如浓H2SO4g与SO2不会发生反应;KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O反应中,KClO3中+5价氯元素不会转化为KCl中一1价氯元素。
反应H2SO4(浓)+H2S=S↓+SO2↑+2H2O中,浓H2SO4的还原产物是SO2,H2S的氧化产物是S。
4.优先律:在同一个反应环境中,一种氧化剂遇多种还原剂时,首先与最强的还原剂反应,反之亦然。例如,向FeBr2中通入Cl2时,由于Fe2+的还原性比Br-的还原性强,Fe2+先被氧化再氧化Br-;若向FeI2溶液中通入Cl2,由于I-的还原性比Fe2+还原性强,Cl2先将I-氧化,再氧化Fe2+。
掌握这些规律及其应用无疑会大大提高学生运用知识的能力。