何曉華
氧化還原反應(yīng)指的是物質(zhì)在產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)后的元素氧化數(shù)發(fā)生變化的一種反應(yīng)。其實(shí)質(zhì)主要是物質(zhì)內(nèi)電子的得失或共用電子對(duì)的偏移。氧化還原反應(yīng)是高中化學(xué)學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容,貫穿于整個(gè)教學(xué)內(nèi)容之中,具有非常重要的意義。然而,氧化還原反應(yīng)的知識(shí)涉及面非常的廣,知識(shí)點(diǎn)非常的多,考試的試題設(shè)置又具有一定的技巧性,導(dǎo)致大部門的高中學(xué)生解答時(shí)經(jīng)常出錯(cuò),本文將簡(jiǎn)要闡述高中化學(xué)中關(guān)于氧化還原反應(yīng)的十大誤區(qū),并適當(dāng)?shù)姆治鰧W(xué)生解答關(guān)于氧化還原反應(yīng)題目錯(cuò)解的主要原因。
一、氧化還原反應(yīng)的十大誤區(qū)
1.機(jī)械計(jì)算轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目
經(jīng)常有學(xué)生在做題的時(shí)候認(rèn)為,在物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)后,得到2e-,失去2e-,就機(jī)械的認(rèn)為在整個(gè)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移4e-。這樣的推論是錯(cuò)誤的,要明白氧化劑得到的是哪個(gè)物質(zhì)的電子,而還原劑失去的電子又給了哪個(gè)物質(zhì),要進(jìn)行具體細(xì)致的分析。換個(gè)簡(jiǎn)單的說(shuō)法,A給了B兩個(gè)蘋果,這樣A就失去了兩個(gè)蘋果,B得到了兩個(gè)蘋果,然而,實(shí)際轉(zhuǎn)移的只有兩個(gè)蘋果,并非四個(gè)。
2.錯(cuò)誤運(yùn)用金屬活動(dòng)性順序推斷氧化性
按照金屬活動(dòng)性的順序,排在前面的金屬元素的原子還原性比較強(qiáng),排在后面的陽(yáng)離子就氧化性強(qiáng)。因此,部分學(xué)生在做題的時(shí)候就會(huì)以此為據(jù)進(jìn)行錯(cuò)誤的類推。比如,:Fe>Cu,對(duì)應(yīng)的陽(yáng)離子氧化性似乎是Fe3+ 3.金屬單質(zhì)在還原反應(yīng)中一定會(huì)是還原劑,誤認(rèn)為非金屬單質(zhì)就一定是氧化劑 金屬單質(zhì)在反應(yīng)當(dāng)中只能作為還原劑失去電子。但是,非金屬單質(zhì)就不一定只作氧化劑了。在做題時(shí),學(xué)生經(jīng)常誤將硫單質(zhì)作為氧化劑而進(jìn)行計(jì)算,其實(shí),硫在遇到硝酸等強(qiáng)氧化劑時(shí)也只能作為還原劑。 4.錯(cuò)誤認(rèn)定元素在化合物中的化合價(jià)高低直接決定了氧化性的高低,含最高價(jià)元素的一定是最具有強(qiáng)氧化性的 在做題的時(shí)候,經(jīng)常誤認(rèn)為元素在化合物中的化合價(jià)與該化合物的氧化性成正比,這種觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。比如,H3PO4中的P 是磷元素的最高價(jià),但是卻不具有強(qiáng)氧化性,還有碳和硅也是如此。 5.誤認(rèn)為電子的數(shù)量與氧化性的強(qiáng)度成正比 這樣的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的,物質(zhì)氧化性與還原性的強(qiáng)弱不是看它得到電子數(shù)目的多少,而是看它得到電子和失去電子的能力。比如,Al在氧化還原反應(yīng)當(dāng)中會(huì)失去三個(gè)電子,而Na在氧化還原反應(yīng)中只會(huì)失去一個(gè)電子,然而,實(shí)際上確是Na的還原性比Al要強(qiáng)。 6.Fe在何種情況下失去2e-,何種情況下失去3e-的概念不清晰 Fe在遇到強(qiáng)氧化劑時(shí)才會(huì)失去3個(gè)電子,在原電池反應(yīng)時(shí),鐵作為負(fù)極時(shí)只會(huì)失去2個(gè)電子。如果生產(chǎn)的鐵過(guò)量了,也會(huì)使Fe3+被還原成Fe2+。大部分同學(xué)在做題的時(shí)候往往會(huì)忽視這點(diǎn),從而導(dǎo)致解題錯(cuò)誤。 7.誤認(rèn)為強(qiáng)氧化劑與強(qiáng)還原劑相遇就一定會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng) 這個(gè)錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)是許多學(xué)生都會(huì)有的,實(shí)際上,有些強(qiáng)氧化劑與強(qiáng)還原劑的反應(yīng)也是需要反應(yīng)條件的,只有滿足條件反應(yīng)才能發(fā)生。 8.片面的看待物質(zhì)氧化性和還原性 由于元素的氧化性、還原性與物質(zhì)的氧化性和還原性并不完全一致,因此,在考慮物質(zhì)的氧化性和還原性時(shí)不能只片面地看待物質(zhì)中的某一元素。比如HCl是一個(gè)既具有還原性又具有氧化性的物質(zhì),因?yàn)槠渲械穆仍厥?1價(jià),只具有還原性的,而H+卻具有氧化性,像這樣的物質(zhì)還有很多,所以不能以偏概全。 9.“高錳酸鉀溶液與雙氧水反應(yīng)”的配平 類舉一個(gè)經(jīng)常出現(xiàn)的選擇題:以下三個(gè)選項(xiàng)哪個(gè)是正確的? A. 2KMnO4+H2O2+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+4H2O+3O2↑ B. 2KMnO4+3H2O2+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+6H2O+4O2↑ C. 2KMnO4+5H2O2+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+8H2O+5O2↑ 從質(zhì)量和電子守恒的定律來(lái)看,A、B、C選項(xiàng)似乎都是正確的。然而實(shí)際上是A、B選項(xiàng)中的H2O2部分作為了氧化劑,因此,只有C選項(xiàng)是正確的。因?yàn)镠2O2是一種既具有氧化性又具有還原性的物質(zhì),但是在與KMnO4反應(yīng)的時(shí)候就只能表現(xiàn)出其還原性的一面了。 10.錯(cuò)誤地認(rèn)為下列氧化還原反應(yīng)中的質(zhì)量比為6∶1 在分析反應(yīng) KClO3+6HClKCl+3Cl2↑+3H2O的時(shí)候,許多學(xué)生不知道KClO3中的氯原子不會(huì)從 +5價(jià)轉(zhuǎn)化為-1價(jià),一部分的鹽酸在表現(xiàn)出還原性之后,另一部分鹽酸仍表現(xiàn)的是酸性,氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的氯原子質(zhì)量之比并不6∶1,而是5∶1。 二、氧化還原反應(yīng)解題錯(cuò)解的原因 1.概念模糊 在化學(xué)中,有些物質(zhì)的元素本來(lái)就以單質(zhì)的形態(tài)存在于自然界當(dāng)中,有些物質(zhì)元素的同素異性體之間可以進(jìn)行相互的轉(zhuǎn)換,因此,元素的單質(zhì)不一定是通過(guò)氧化還原反應(yīng)而得到的。然而,在考試當(dāng)中,學(xué)生在做題的時(shí)候往往對(duì)這些概念的掌握不是很熟練,對(duì)概念的理解不是很精準(zhǔn),對(duì)概念的記憶也不是很清晰,在這樣的情形下學(xué)生往往答錯(cuò)這些基礎(chǔ)型的題目,甚至有時(shí)又會(huì)出現(xiàn)選項(xiàng)之間左右搖擺的現(xiàn)象,最終選錯(cuò)答案,錯(cuò)失了得分的機(jī)會(huì)。 2.思維定式 在做題的時(shí)候,學(xué)生做錯(cuò)題目大部分原因都是因?yàn)榉噶怂季S定式的錯(cuò)誤。比如KClO3轉(zhuǎn)化為KCl一定要添加還原劑?許多學(xué)生會(huì)不猶豫地認(rèn)為是的。因?yàn)镵ClO3轉(zhuǎn)化為KCl的反應(yīng)前后會(huì)有化合價(jià)元素降低的情況出現(xiàn),正好符合了氧化劑與還原產(chǎn)物之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,卻容易忽視KClO3還可以通過(guò)受熱分解的方式轉(zhuǎn)化為KCl。學(xué)生在做題的時(shí)候一定要全面地思考問(wèn)題,不能只從單方面的角度去考慮題目的考點(diǎn),要警惕題目中的雙重陷阱,要對(duì)掌握的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行活學(xué)活用。 3.機(jī)械類比 機(jī)械類比是學(xué)生做題最容易犯的錯(cuò)誤,審題的時(shí)候往往具有片面性,沒(méi)有仔細(xì)查看題中的陷阱。比如,鉈與鋁同族,位于第6 周期,在已知酸性介質(zhì)中Tl3+與Ag發(fā)生 Tl3++2AgTl++2Ag+ 的反應(yīng),所以Tl3+的氧化性比Al3+弱是正確的嗎?一般,看到題目后,學(xué)生都會(huì)想到,鉈與鋁是同一族的,而鉈在鋁的下面,所以其金屬性應(yīng)該比Al的強(qiáng)。實(shí)際上是,鉈的金屬陽(yáng)離子Tl3+要比Al3+的氧化性強(qiáng)一些。在審題時(shí),學(xué)生應(yīng)該要注意題目本身具有的有效信息,特別是隱含在文本中的一些關(guān)鍵信息,對(duì)化合價(jià)的變化問(wèn)題要全面考慮,不能只依靠原子質(zhì)量守恒定律和得失電子守恒定律的基本知識(shí),要運(yùn)用具體問(wèn)題具體分析的方法去看待題目。 除了上述舉出的幾種做題常見(jiàn)性的錯(cuò)誤外,許多學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)方程式配比問(wèn)題也掌握的不熟練,經(jīng)常會(huì)丟分。近幾年對(duì)于氧化還原反應(yīng)的知識(shí)考題方式一般都為選擇題和填空題,在設(shè)題的時(shí)候百分之六十以上都是考驗(yàn)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況,只有一小部分題目才會(huì)在題目中設(shè)立陷阱,考驗(yàn)學(xué)生的靈活運(yùn)用能力。 (收稿日期:2014-09-15)