氧化還原反應規(guī)律及應用

張婷婷

氧化還原反應是貫穿整個高中化學知識系統(tǒng)的重要原理之一，也是化學學科的核心概念。氧化還原反應的基本規(guī)律有守恒定律、強弱規(guī)律、價態(tài)規(guī)律、轉化規(guī)律、優(yōu)先規(guī)律。本文主要總結歸納氧化還原反應的規(guī)律及在解答高考試題中的技巧與方法。

一、氧化還原反應中一般規(guī)律

1.氧化還原反應基本概念間的關系（如圖1所示）

2. 氧化還原反應中一般規(guī)律

（1）守恒定律：氧化劑得到電子的總數等于還原劑失去電子的總數。

守恒定律是氧化還原反應配平的依據。氧化劑得到電子化合價降低轉變?yōu)檫€原產物，還原劑失去電子化合價升高轉變?yōu)檠趸a物。在同一個氧化還原反應中得失電子總數相等，即化合價升高總價數應等于化合價降低總價數。

（2）強弱規(guī)律： 氧化性，氧化劑>氧化產物；還原性，還原劑>還原產物。

對于任意一個氧化還原反應，都有這樣的結論，如：

CuO+H2△Cu+H2O

氧化性：CuO >H2O，

還原性： H2>Cu；又如：

2Fe3++2I-2Fe2++ I2

氧化性： Fe3+>I2。

因此，通過化學反應可以判斷物質的氧化性、還原性的強弱。（3）價態(tài)規(guī)律：元素處于最高價態(tài)，只具有氧化性；元素處于最低價態(tài)，只具有還原性；處于中間價態(tài)，既具有氧化性，又具有還原性，但會偏向于某種性質，或氧化性稍強或還原性較強，如Fe2+偏向于還原性強，Cl2重點體現(xiàn)氧化性。從元素所處的價態(tài)考慮，可初步分析物質所具備的性質，但無法分析其強弱。

（4）轉化規(guī)律：同種元素不同價態(tài)間發(fā)生氧化還原反應時，元素的氧化數只是接近但不交叉，最多只能達到同種價態(tài)，也稱為歸中規(guī)律（如圖2所示）。

轉化律可以讓學生認清反應的具體情況，使得復雜的反應變得簡單。如

KClO3+6HClKCl+3Cl2↑+3H2O

該反應中產物KCl來源于HCl而不是KClO3。

（5）優(yōu)先定律（先后規(guī)律）：對于同一氧化劑，當存在多種還原劑時，往往是先和還原性最強的還原劑反應。如溴化亞鐵和氯氣反應有三種情況對應三個反應：

①氯氣過量：

2FeBr2+3Cl22FeCl3+2Br2

②氯氣不足：

6FeBr2+3Cl22FeCl3+4FeBr3

③氯氣與溴化亞鐵等物質的量：

6FeBr2+6Cl24FeCl3+2FeBr3+3Br2

要準確快速地理解上述三個反應，就必須要了解還原性：即Fe2+>Br-，氯氣要先和溶液中Fe2+反應，當Fe2+反應完全后，氯氣再和溶液中Br-發(fā)生反應。

（6）“逆反”規(guī)律：氧化劑越強，其對應的還原產物的還原性越弱，還原劑越強，其對應的氧化產物的氧化性越弱。如：

金屬單質的還原性：K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>H>Cu>Ag

金屬陽離子的氧化性：K+

非金屬單質的氧化性：F2>Cl2>Br2>I2>S

非金屬陰離子的還原性：F-

二、氧化還原反應規(guī)律在解答高考試題中的應用

例1（2016安徽六校教育研究會）已知Br2+2Fe2+2Fe3++2Br-

當向含1 mol FeBr2溶液中逐漸通入Cl2，溶液中有一半的Br-被氧化時，下列判斷不正確的是（）。

A.反應前后溶液的顏色發(fā)生了改變

B.反應后溶液中c（Cl-）=c（Br-）

C.參加反應的Cl2為1 mol

D.反應的離子方程式為：2Fe2++2Br-+2Cl22Fe3++Br2+

4Cl-

解析由題目所給方程式可知，還原性Fe2+>Br-，故向含1 mol FeBr2溶液中逐漸通入Cl2時，首先發(fā)生反應

2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-

當Fe2+反應完全時，發(fā)生反應

2Br-+Cl22Cl-+Br2

Fe2+為淺綠色，F(xiàn)e3+為黃色，故反應前后溶液的顏色發(fā)生了改變，A項正確；由兩個離子方程式可知，當溶液中有一半的Br-被氧化時，反應的Cl2的物質的量為1 mol，溶液中n（

Cl-）=2mol，

n（Br-）=1mol，c（Cl-）=2c（Br-），B項錯誤，C項正確；FeBr2溶液中Fe2+和Br-的物質的量之比為1∶2，當有一半的Br-被氧化時，反應的Fe2+和Br-的物質的量之比為1∶1，反應的總離子方程式為

2Fe2++2 Br-+2Cl22Fe3++Br2+4Cl-

D項正確。答案：B

本題利用上述規(guī)律中的先后規(guī)律和電子守恒規(guī)律：當一種氧化性粒子氧化兩種具有還原性的粒子時，還原性強的優(yōu)先反應，當還原性強的粒子消耗盡時，另一種還原性粒子參加反應，隨加入的氧化劑的量的不同，根據電子守恒，可以寫出無數個總的離子方程式。

例2（1）（2016上海松江模擬改編）寫出向KBrO3和KBr的混合溶液中加入稀硫酸時的離子方程式；

（2）（2016山東濰坊模擬節(jié)選）寫出向FeCl2溶液加入雙氧水的離子方程式。

（3）（2016云南昆明一中第二次雙基測試）高鐵酸鹽（如Na2FeO4）是新一代水處理劑。其制備方法有：次氯酸鹽氧化法（濕法）和高溫過氧化物法（干法）等。濕法是在堿性溶液中用次氯酸鹽氧化三價鐵鹽，寫出該法的離子方程式。

答案：（1）BrO3+Br-+6H+Br2+3H2O

（2）2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O

（3）10OH-+3ClO-+2Fe3+

3Cl-+2FeO2- 4+5H2O

解析（1）本題利用歸中規(guī)律。根據物質氧化性和還原性可知，KBrO3和KBr在酸性條件下發(fā)生溴元素的歸中反應，應生成Br2。

（2）已知H2O2具有較強氧化性，可將Fe2+氧化成Fe3+，本身被還原為H2O。

（3）次氯酸根離子的還原產物為Cl-，根據電子守恒配平離子方程式即可。

陌生氧化還原反應離子方程式的書寫：首先根據反應物的氧化性和還原性判斷出生成物的離子，如MnO-4的還原產物一般為Mn2+，ClO-的還原產物為Cl-，而SO2-3的氧化產物一般為SO2-4等；然后根據電子守恒配平氧化劑、還原劑以及氧化產物和還原產物；最后利用觀察法配平離子方程式。

配平時要根據題目要求進行補項，補項原則見表1。

（收稿日期：2016-10-15）