淺談氧化還原反應(yīng)的規(guī)律

孫浩凱

摘 要：氧化還原反應(yīng)是我們?cè)诟咧袑W(xué)習(xí)的有關(guān)化學(xué)的重要知識(shí)點(diǎn)之一，很多化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)都是在氧化還原反應(yīng)的基礎(chǔ)上深入展開(kāi)，所以熟練掌握氧化還原反應(yīng)在化學(xué)學(xué)習(xí)中十分重要。本文著重探討了在高中階段我們所接觸到的有關(guān)氧化還原反應(yīng)的一些規(guī)律。

關(guān)鍵詞：氧化還原反應(yīng) 氧化劑 還原劑 氧化產(chǎn)物 還原產(chǎn)物

引言

探討氧化還原反應(yīng)的規(guī)律就必須先掌握判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否是氧化還原反應(yīng)的方法，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的概念我們可以總結(jié)出一個(gè)簡(jiǎn)單的判斷方法：查看反應(yīng)前后同種元素的化合價(jià)是否發(fā)生了變化，如果沒(méi)有化合價(jià)升降則一定不是氧化還原反應(yīng)。

一、氧化還原反應(yīng)的性質(zhì)強(qiáng)弱規(guī)律

當(dāng)一種物質(zhì)發(fā)生失去電子的反應(yīng)就是發(fā)生了氧化反應(yīng)，也就是說(shuō)當(dāng)元素反應(yīng)過(guò)后化合價(jià)升高則該元素被氧化，得到的反應(yīng)物為氧化產(chǎn)物;相反，當(dāng)一種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中得到電子就發(fā)生了還原反應(yīng)，該元素的化合價(jià)通常會(huì)表現(xiàn)為降低，此時(shí)元素被還原得到了還原產(chǎn)物。常見(jiàn)的氧化劑通常都是活潑的非金屬單質(zhì)、化合價(jià)較高的金屬陽(yáng)離子、氧化物和過(guò)氧化物;常見(jiàn)的還原劑則為活潑金屬、部分非金屬單質(zhì)和較低態(tài)的化合物。在氧化還原反應(yīng)中，物質(zhì)的氧化性和還原性的強(qiáng)與弱和該物質(zhì)獲得或失去電子的能力有關(guān)，但與該物質(zhì)獲得或者失去的電子數(shù)無(wú)關(guān)。通常來(lái)說(shuō)，在同一個(gè)氧化還原反應(yīng)中，氧化產(chǎn)物的氧化性總是弱于氧化劑的氧化性;還原產(chǎn)物的還原性同樣也弱于還原劑的還原性。此外，如果該氧化劑的氧化性越強(qiáng)，則其相應(yīng)產(chǎn)生的還原產(chǎn)物的還原性就會(huì)越弱，反之還原劑的還原性越強(qiáng)，則其對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的氧化產(chǎn)物的氧化性就會(huì)越弱[1]。

二、氧化還原反應(yīng)的優(yōu)先反應(yīng)規(guī)律

假如在濃度相差不大的溶液中，同時(shí)存在多種還原劑，此時(shí)向溶液中加入氧化劑，如何確定那種還原劑首先被氧化。通常，當(dāng)一種氧化劑遇到多種還原劑時(shí)，還原性最強(qiáng)的還原劑首先被氧化，還原性最弱的還原劑最后被氧化[2]。類(lèi)似地，當(dāng)一種還原劑遇上多種不同的氧化劑時(shí)，首先被還原的是氧化性最強(qiáng)的氧化劑，最后被還原的是氧化性最弱的氧化劑。這就是氧化還原反應(yīng)中的優(yōu)先反應(yīng)規(guī)律。例如在溴化亞鐵（FeBr2）溶液中通入氯氣時(shí)，首先發(fā)生的反應(yīng)是2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，后發(fā)生的反應(yīng)是2Br-+Cl2=Br2+2Cl-。

三、氧化還原反應(yīng)的價(jià)態(tài)規(guī)律

有些元素只具有單一化合價(jià)，但有一些元素往往存在多種不同的化合價(jià)，對(duì)于這類(lèi)元素來(lái)說(shuō)，當(dāng)它處于最低價(jià)態(tài)時(shí)只具有還原性，當(dāng)它處于最高價(jià)態(tài)時(shí)就只具有氧化性，只有處于中間的價(jià)態(tài)時(shí)才會(huì)既具有還原性又具有氧化性。通過(guò)價(jià)態(tài)規(guī)律我們可以迅速準(zhǔn)確的確定一種物質(zhì)是否可以作為氧化劑或者還原劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，如果可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)，該物質(zhì)是被氧化還是被還原。例如氮就是一種含有多種不同價(jià)態(tài)的元素，在氨氣（NH3）中氮元素通常表現(xiàn)為負(fù)價(jià)態(tài)-3價(jià)，此時(shí)氮元素只具有還原性，同時(shí)我們可判斷出氨氣可作為一種還原劑。在五氧化二氮（N2O5）中氮元素的化合價(jià)具有最高價(jià)態(tài)+5，此時(shí)氮元素只具有氧化性，且五氧化二氮可作為氧化劑。而當(dāng)?shù)靥幵?1價(jià)、+2價(jià)、+3價(jià)時(shí)，由于都是中間價(jià)態(tài)，故此時(shí)含氮元素的化合物既可以作氧化劑又可以作還原劑。

四、氧化還原反應(yīng)的轉(zhuǎn)化規(guī)律[3]

因?yàn)橛行┰鼐哂卸喾N不同的化合價(jià)，故該類(lèi)元素的不同價(jià)態(tài)之間可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)，但發(fā)生反應(yīng)時(shí)應(yīng)該遵循“高價(jià)態(tài)+低價(jià)態(tài)→中間價(jià)態(tài)”的反應(yīng)規(guī)律，即相同元素的不同化合價(jià)之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，化合價(jià)只會(huì)發(fā)生靠攏而不會(huì)出現(xiàn)交叉現(xiàn)象。例如在硝酸（HNO3）中，氮元素的價(jià)態(tài)最高是+5價(jià)，在氨氣（NH3）中氮元素具有最低價(jià)態(tài)-3價(jià)，但通常情況下，有硝酸參加的氧化還原反應(yīng)中，氮元素的化合價(jià)總是由+5價(jià)降為+4價(jià)的二氧化氮（NO2），再進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)得到一氧化氮（NO）再往下到0價(jià)的氮?dú)猓∟2）。也就是說(shuō)當(dāng)物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的時(shí)候，總是從高價(jià)態(tài)，一個(gè)價(jià)態(tài)一個(gè)價(jià)態(tài)地依次下降，反之負(fù)價(jià)也是一個(gè)價(jià)態(tài)一個(gè)價(jià)態(tài)依次升高而不會(huì)出現(xiàn)價(jià)態(tài)交叉的情況。通過(guò)轉(zhuǎn)化規(guī)律，我們可以判斷氧化還原反應(yīng)是否可以在相同元素的不同價(jià)態(tài)的原子之間發(fā)生。只有在同種元素不同化合價(jià)之間還存在有其他價(jià)態(tài)的該元素時(shí)才會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。例如Fe3+、Fe2+之間就不會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

五、氧化還原反應(yīng)的守恒規(guī)律

在氧化還原反應(yīng)中存在很多守恒規(guī)律：氧化劑在該反應(yīng)中獲得電子總數(shù)等于還原劑在該反應(yīng)中失去電子的總數(shù)即得失電子守恒;氧化還原反應(yīng)前后各類(lèi)元素的種類(lèi)不變，各種元素的原子數(shù)目不變，即質(zhì)量守恒;在有離子參加的氧化還原反應(yīng)中，反應(yīng)前后離子所帶的電荷總量相等，即電荷守恒。這些守恒規(guī)律不僅是配平氧化還原反應(yīng)方程式的依據(jù)，也是計(jì)算有關(guān)氧化還原反應(yīng)的重要方法。通常我們可以通過(guò)以下恒等式來(lái)計(jì)算相關(guān)氧化還原反應(yīng)的問(wèn)題：n（氧化劑）×變價(jià)原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)變化值（高價(jià)-低價(jià)）=n（還原性）×變價(jià)原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)變化值（高價(jià)-低價(jià)）[4]。

結(jié)語(yǔ)

在我們高中階段，凡是有關(guān)化合價(jià)升降的反應(yīng)都和氧化還原反應(yīng)息息相關(guān)，熟練掌握氧化還原反應(yīng)的各種規(guī)律對(duì)于理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)和提高做題速度、準(zhǔn)確度有很大的幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]徐倩倩，鄭衛(wèi)新，鄭輝.基于高中化學(xué)中氧化還原反應(yīng)的微課程制作[J].教育教學(xué)論壇.2015（42）.

[2]吳靜純，衷明華.淺談氧化還原反應(yīng)的規(guī)律[J].江西化工.2015（02）.

[3]蘇潔慶.高中化學(xué)氧化還原概念的教學(xué)探究[J].理科考試研究（高中版）2014（01）.

[4]周素珍.淺析電子守恒原理在氧化還原反應(yīng)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代閱讀（教育版）2013（10）.