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书写氧化还原方程式时要注意的几个问题

2011-01-01张战辉

新课程·上旬 2011年4期

  氧化还原反应是贯穿高中三年的基本内容,怎样才能让学生掌握氧化还原方程式的书写,书写时应注意哪些方面的问题呢?下面谈谈我的做法。
  一、打好基础,掌握一般对应关系
  这一步,我们主要掌握常见氧化剂及其还原产物、还原剂及其氧化产物,还要注意浓度、温度、酸碱性等对产物的影响,现列举如下:
  举例:(2008全国理综试卷Ⅰ26题)实验室可由软锰矿(主要成分为MnO2)制备KMnO4,方法如下:软锰矿与过量固体KOH和KClO3在高温下反应,生成K2MnO4和KCl;用水溶解,滤去残渣,滤液酸化后,K2MnO4转化为MnO2和KMnO4;滤去MnO2沉淀,浓缩滤液,结晶得到深紫色的针状KMnO4,请回答:
  ①软锰矿制备K2MnO4的化学方程式是?
  ②K2MnO4制备KMnO4的离子方程式是?
  ③KMnO4能与热的经硫酸酸化的Na2C2O4反应生成Mn2+和CO2,该反应的化学方程式是?
  分析:完成本题分两步,第一就是写出题目给出的反应物和生成物、第二步是氧化还原方程式的配平。本题给出了全部的氧化产物,还原产物,就按给出来的条件书写方程式;如未给出,就按列举的一般情况写出对应的产物。
  答案:①3MnO2+6KOH+KClO3=3K2MnO4+KCl+3H2O
  ②3MnO2-4+4H+=MnO2↓+2MnO-4+2H2O
  ③2KMnO4+8H2SO4+5Na2C2O4=2MnSO4+10CO2↑+K2SO4+5NaSO4+8H2O
  二、谁靠前,谁优先;弱能,强亦能
  我们已经知道优先反应原则,其内容就是有多种氧化剂时,氧化性强的优先被还原;有多种还原剂时,还原性强的优先被氧化。那么什么是“弱能,强亦能”呢?就是一种还原剂能够被氧化性弱的氧化剂氧化,那么就一定能够被氧化性强的氧化剂氧化,而一种氧化剂能够被一种还原性弱的还原剂还原时,也一定可以被一种还原性强的还原剂还原。常见氧化剂的氧化性顺序为:KMnO4>HNO3>Cl2>浓H2SO4>Br2>Fe3+>I2>SO2>S;常见还原剂还原性顺序为:S2- >I- >Fe2+ >Br- >Cl-。
  举例:如果已知2Fe3++2I-=2Fe2++I2,又知还原性:I-  三、强在前,弱在后
  在氧化还原反应方程式中,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,即氧化性强的做反应物,氧化性弱的做生成物;而还原剂的还原性大于还原产物的还原性,所以还原性强的做反应物,还原性弱的做生成物。
  举例:(2006上海24)请将五种物质:N2O,FeSO4,Fe(NO3)3,HNO3,Fe2(SO4)3组成一个未配平的方程式。
  分析:比较以上5种物质的氧化性和还原性,可知其中氧化性最强的为HNO3,即为氧化剂,对应的N2O即为还原产物;还原性最强的为FeSO4,即为还原剂,对应的Fe(NO3)3和Fe2(SO4)3即为氧化产物。
  答案:HNO3+FeSO4→Fe(NO3)3+N2O+Fe2(SO4)3+H2O。
  四、相互靠拢不交叉的原则
  同种元素的高价化合物与低价化合物发生氧化还原反应时,元素化合价升高或降低之后的值不会交叉,即高价降低后(还原产物)的化合价仍会高于或等于低价升高后(氧化产物)的化合价。
  举例:①H2S+H2SO4(浓)=S↓+SO2↑+H2O
  ②KClO3+6HCl(浓)=KCl+Cl2↑+3H2O
  分析:这个方程式中,高价的氯元素(KClO3)氧化低价的氯元素(KCl),需要注意,Cl2既是氧化产物,又是还原产物,可以看出,高价氯元素降低之后的化合价与低价氯元素升高之后的化合价相等。高价氯元素降低后的化合价不能低于低价氯元素升高后的化合价,即还原产物的化合价不能低于氧化产物的化合价,所以产物中的KCl既不是氧化产物,也不是还原产物。
  总之,同种元素之间的氧化还原反应,应遵循化合价升降靠拢但不交叉的原则,书写时应注意这一点。
  五、环境溶液的酸碱性与H+、OH-、H2O在方程式中出现的辩证关系
  ①在酸性介质中反应,生成物中可以有H+、H2O,但不能有OH-。
  ②在碱性介质中反应,生成物中无H+。
  ③在近中性条件下,反应物中只能出现H2O,而不能有H+,生成物方面可以有H+和OH-。
  举例:请写出硫酸亚铁溶液和双氧水混合的离子方程式。
  分析:由于溶液显酸性,所以产物不可能有OH-,只能有水,而反应物中氧多,所以反应物中必须加氢离子,即:
  答案:2Fe2++H2O2+2H-=2Fe3++2H2O。
  以上五个方面的问题不是孤立的,是互相关联、互相渗透的。往往要正确书写一个氧化还原方程式,就是这多个方法的综合运用。
  (作者单位 石家庄市行唐县第三中学)