余金華
氧化還原反應(yīng)是中學(xué)化學(xué)中最重要的基本概念和基本理論之一,是中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)的重點和難點之一,也是高考必考的內(nèi)容,而且每年在高考中占的比重較大。本文試圖通過今年的高考試題分析,歸納出氧化還原反應(yīng)的考點,擬對今后的高考復(fù)習(xí)提出一些意見和建議,能對學(xué)生以后的高考復(fù)習(xí)有一些指導(dǎo)作用。
一、中學(xué)有關(guān)氧化還原反應(yīng)的學(xué)習(xí)安排
首先氧化還原反應(yīng)是學(xué)生所“熟悉”的化學(xué)知識,因為氧化還原反應(yīng)是生產(chǎn)、生活中經(jīng)常接觸的,也是應(yīng)用很多的或是很多要避免的反應(yīng)。比如
硫酸工業(yè)、氯堿工業(yè)等,生活中的植物的光合作用、鉛蓄電池、手機(jī)電池等等的使用;要避免的氧化還原反應(yīng)有防止金屬的生銹、將“84”消毒液與潔廁劑混用等等。熟悉了氧化還原反應(yīng)原理,可以使生產(chǎn)、生活得更好。
但是氧化還原反應(yīng)又是抽象的??荚嚥⒉皇呛唵蔚卣f出生活中的氧化還原反應(yīng),而是從反應(yīng)原理的角度來進(jìn)行考查,因而氧化還原反應(yīng)對中學(xué)生來說又是“陌生”的和“抽象”的。
由于以上的這些特點,中學(xué)教材中的氧化還原反應(yīng)知識是比較難的重要的基本概念和基本理論知識。所以在中學(xué)教材中將氧化還原反應(yīng)的知識分為了幾個階段進(jìn)行學(xué)習(xí),以便學(xué)生能層層推進(jìn),慢慢提高,讓學(xué)生能更容易掌握氧化還原反應(yīng)的相關(guān)知識,通過慢慢提高難度,讓學(xué)生遵循“最近發(fā)展區(qū)”原理來進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的學(xué)習(xí)。中學(xué)化學(xué)教材中將氧化還原反應(yīng)分為三個階段學(xué)習(xí):一是在物質(zhì)分類及物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化中,學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)的概念,主要是從化合價的角度定義了氧化還原反應(yīng);二是在學(xué)習(xí)氯氣的獲取和性質(zhì)之后,學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)的其他相關(guān)概念,特別是學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)中氧化劑、還原劑的判斷,氧化性、還原性的判斷和比較,氧化還原反應(yīng)的分析方法——雙線橋法,氧化還原反應(yīng)的配平方法等;三是在必修2和化學(xué)反應(yīng)原理兩本教材中都學(xué)習(xí)了原電池和電解池的原理,它是氧化還原反應(yīng)知識的應(yīng)用。
二、氧化還原反應(yīng)在高考中的考查
氧化還原反應(yīng)是高考中的必考考點。不管是哪一個版本的教材,哪一個模式的高考試卷,都會有相當(dāng)多的有關(guān)氧化還原反應(yīng)的知識考查。比如,2015年江蘇高考化學(xué)試題中關(guān)于氧化還原反應(yīng)的考查(見表1)。
表1
題號知識點分值
3氧化還原反應(yīng)中得、失電子數(shù)目的關(guān)系2分
4比較氧化還原反應(yīng)中的氧化性、還原性2分
10氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目;
原電池反應(yīng)的電極反應(yīng)式2分
11氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目,
原電池、電解池反應(yīng)原理4分
18.(1)、(4)氧化還原反應(yīng)中電子得失守恒的應(yīng)用,
計算氧化劑與還原劑的關(guān)系8分
19.(1)氧化還原反應(yīng)方程式的書寫3分
20.(2)(4)氧化還原反應(yīng)中反應(yīng)規(guī)律、方程式的書寫9分由以上對2015年江蘇高考化學(xué)試題分析,可以看出在化學(xué)試題中氧化還原反應(yīng)的考查分值達(dá)到了30分之多??疾榈母采w面也很廣,既考查了氧化還原反應(yīng)的概念,也就是判斷氧化劑、還原劑,并對氧化還原反應(yīng)中氧化性和還原性進(jìn)行了比較,又考查了氧化還原反應(yīng)中的電子得失數(shù)目的守恒,并進(jìn)行相應(yīng)的計算,還考查了氧化還原反應(yīng)方程式的書寫,也即重點考查了氧化還原反應(yīng)的配平;另外還考查了關(guān)于原電池、電解池的知識,也即考查了氧化還原反應(yīng)知識的應(yīng)用。
三、氧化還原反應(yīng)知識的復(fù)習(xí)
氧化還原反應(yīng)在高考題中的考查覆蓋面很廣,不僅考查概念,同時還要考查對概念的應(yīng)用;不僅考查氧化還原反應(yīng)中電子得失數(shù)目守恒,同時考查氧化還原反應(yīng)方程式的書寫,也即考查氧化還原反應(yīng)的配平。那么在復(fù)習(xí)中就要不僅重視概念的復(fù)習(xí),還要注意學(xué)會對氧化還原反應(yīng)知識的應(yīng)用。
1.氧化還原反應(yīng)的基本概念
氧化還原反應(yīng)表現(xiàn)出的特征是在反應(yīng)中元素的化合價發(fā)生了升降,其實質(zhì)是由于元素原子在反應(yīng)過程中得到電子或是失去電子。把反應(yīng)中失去電子的物質(zhì)稱之為還原劑,而失去電子的過程稱為氧化反應(yīng)(或被氧化),在反應(yīng)中得到電子的物質(zhì)稱之為氧化劑,得到電子的過程稱為還原反應(yīng)(或被還原)。所以也可以說,氧化還原反應(yīng)中電子是由還原劑轉(zhuǎn)移給了氧化劑,這也是最易出錯的地方,即電子的得和失是守恒的,還原劑的電子轉(zhuǎn)移給了氧化劑,而不是氧化劑從其他地方得到了電子。所以在氧化還原反應(yīng)中氧化劑得到的電子數(shù)就等于反應(yīng)中還原劑失去的電子數(shù)。而這一原理在原電池或電解池中得到了更好的體現(xiàn)。原電池或電解池中兩個電極分別發(fā)生氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)。通過原電池的正、負(fù)極或電解池的陰、陽極得失電子數(shù)目相等即可得到氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移的情況。
2.氧化還原反應(yīng)的分析方法
分析氧化還原反應(yīng)的方法主要有兩種,一種是單線橋法,一種是雙線橋法。單線橋法是用一個箭頭從還原劑指向氧化劑,并在箭頭上標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目,它的關(guān)鍵點是從還原劑指向氧化劑。雙線橋法是我們最常用的分析方法,它是分別用箭頭表示出同種元素在反應(yīng)前、后的元素化合價的變化情況,箭頭的起點和終點是同一種元素,箭頭上標(biāo)出的是該元素在反應(yīng)前后的化合價變化,或是該元素反應(yīng)前后的電子得和失,同時要標(biāo)出化合價是升高了還是降低了,電子是得到了還是失去了。其中元素化合價升高是因為失去了電子,其生成的產(chǎn)物稱為氧化產(chǎn)物,而元素化合價降低是得到了電子,所得到的產(chǎn)物稱為還原產(chǎn)物,如圖1表示出雙線橋分析法:
氧化劑+還原劑→還原化合價降低、得到ne-,發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)物+氧化合價升高,失去ne-,發(fā)生氧化反應(yīng)化產(chǎn)物
圖1
雙線橋可以將氧化還原反應(yīng)中的所有概念都聯(lián)系起來。除了了解各個概念以外,還可以得到:
(1)氧化還原反應(yīng)中的得、失電子數(shù)目是守恒的,即氧化劑得到的電子數(shù)等于還原劑失去的電子數(shù);
(2)氧化還原反應(yīng)中一定有氧化性的是氧化劑和氧化產(chǎn)物,一定有還原性的是還原劑和還原產(chǎn)物,并且氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物,還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物。
3.氧化還原反應(yīng)的配平
氧化還原反應(yīng)的配平也是高考的必考試題。中學(xué)一般都是用化合價升降法配平氧化還原反應(yīng),即利用氧化還原反應(yīng)中的化合價升高總數(shù)一定等于化合價降低總數(shù)。其具體的步驟是:
(1)正確寫出反應(yīng)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)式,并表示出元素的化合價特別是發(fā)生了元素化合價變化的元素化合價;
(2)用雙線橋列出元素在反應(yīng)前后的化合價變化,即標(biāo)出1分子氧化劑完全被還原化合價降低的總數(shù),1分子還原劑完全被氧化化合價升高的總數(shù);
(3)求出(2)中標(biāo)出的元素化合價變化數(shù)值的最小公倍數(shù),則所乘的數(shù)值即為相應(yīng)氧化劑和還原劑的系數(shù),用原子守恒的方法算出氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的系數(shù);
(4)用觀察的方法(即原子數(shù)目守恒的方法)配出其他未參加氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)的系數(shù)。
總之,氧化還原反應(yīng)是中學(xué)化學(xué)最重要的知識點,在復(fù)習(xí)中必須理清各種概念,然后通過適當(dāng)?shù)挠?xùn)練提升解題
能力,這樣就可以在高考中立于不敗之地。
(收稿日期:2015-08-25)