中學(xué)的化學(xué)教學(xué)是化學(xué)的啟蒙教育,涉及概念較多。如何根據(jù)中學(xué)生的水平,通過傳授化學(xué)知識(shí),使學(xué)生建立正確的概念,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方法,以適應(yīng)后續(xù)學(xué)習(xí)和高新科學(xué)技術(shù)對(duì)化學(xué)的需要,是一個(gè)值得研究的問題,筆者就中學(xué)化學(xué)教學(xué)中氧化還原反應(yīng)概念問題淺談一些看法。
氧化還原反應(yīng)
氧化還原是化學(xué)中一個(gè)十分重要的概念,許許多多反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng),在初、高中教學(xué)中貫穿始終。氧化還原概念由最早的得氧和失氧,發(fā)展為化合價(jià)的升高和降低,以致到現(xiàn)在的電子得失觀點(diǎn),失電子為氧化,得電子為還原,概念的提出由現(xiàn)象到本質(zhì),逐步深入。
由于氧化還原反應(yīng)面廣,較復(fù)雜,有些問題在聯(lián)系實(shí)際運(yùn)用時(shí),并不那么簡(jiǎn)單,常會(huì)遠(yuǎn)離概念而去造成一些誤解,舉例如下:
1.誰(shuí)被氧化?誰(shuí)被還原?
有人認(rèn)為元素從化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)一定被還原,故將2Br-+Cl2=Br2+2Cl-反應(yīng)中Br-被氧化為Br2看作是特例。
判斷被氧化,被還原的標(biāo)準(zhǔn),從氧化還原的概念來看是很明確的:物質(zhì)中某元素得到電子,化合價(jià)降低,該物質(zhì)被還原,是氧化劑,物質(zhì)中的某元素失去電子,化合價(jià)升高該物質(zhì)被氧化是還原劑,而不應(yīng)從化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài),還是游離態(tài)變?yōu)榛蠎B(tài)來判別,因?yàn)檫@不是氧化還原反應(yīng)的本質(zhì),本質(zhì)是電子得失,表現(xiàn)為化合價(jià)的降低或升高。元素從化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài),其中化合態(tài)可處于正化合價(jià),也可處于負(fù)化合價(jià),當(dāng)然由正化合價(jià)變?yōu)橛坞x態(tài)單質(zhì),化合價(jià)降低,是被還原,而由負(fù)化合價(jià)變?yōu)閱钨|(zhì),化合價(jià)升高那就不是被還原,而是被氧化了。所以認(rèn)為元素從化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)一定被還原是不正確的,而由Br-變?yōu)锽r2正說明了Br元素被氧化,即由化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)的物質(zhì)中某元素也可被氧化,并非一定被還原,兩種可能性都存在,故不能用于判斷誰(shuí)被氧化,誰(shuí)被還原。
2.還原性強(qiáng)弱
有人認(rèn)為原子最外層電子數(shù)越少,越易失去電子,還原性越強(qiáng),但Cu、Ag的還原性卻很弱。
“原子最外層電子數(shù)越少,越易失去電子,還原性越強(qiáng)!边@一規(guī)律僅適用于比較同周期主族元素(S區(qū)、P區(qū)典型元素)的還原性。同周期從左至右最外層電子數(shù)增多,電子不易失去,還原性減弱。相反,從右至左,最外層電子數(shù)減少,易失去電子,還原性增強(qiáng)。因?yàn)閷?duì)主族元素來說,同周期隨核電荷增加,外層電子數(shù)增多,原子半徑逐漸減小,核對(duì)外層電子吸引力增大,電子不易失去。電離勢(shì)增大,還原性減弱。而對(duì)于副族元素(d區(qū)、ds區(qū)過渡元素)并不適用,因?yàn)樗鼈兊碾娮訕?gòu)型與主族元素不同,由于隨核電荷的增大,電子填入次外層,故最外層電子數(shù)大多為2(也有為1)。它們最外層電子數(shù)雖少,但還原性都不如堿土金屬,堿金屬?gòu)?qiáng),它們的還原性除第一過渡系列較強(qiáng)外,二、三過渡系列大都較弱,尤其第三過渡系列較惰性。因此在副族元素中并不存在這樣的規(guī)律,不能用原子最外層電子數(shù)的多少來判斷所有金屬元素還原性的強(qiáng)弱,也不要把主族金屬元素與過渡金屬元素用同一標(biāo)準(zhǔn)來比較,因?yàn)樗鼈儍?nèi)在的結(jié)構(gòu)是不同的。由于影響過渡元素還原性強(qiáng)弱的因素很復(fù)雜,已超出中學(xué)教學(xué)的要求,故在教學(xué)中應(yīng)考慮到認(rèn)知的階段性,不宜太多引伸,更不要把局部的規(guī)律擴(kuò)大為全局,以免造成學(xué)習(xí)中的混亂。
3.化合價(jià)越高,氧化性越強(qiáng)嗎?
有人認(rèn)為元素的氧化性一般隨化合價(jià)的升高而增強(qiáng),因而把氯的含氧酸氧化性的變化:HClO>HClO2>HClO3>HClO4,認(rèn)為是特例。
經(jīng)常有人會(huì)把化合價(jià)(氧化數(shù))和氧化性聯(lián)系起來,認(rèn)為化合價(jià)越高,氧化性越強(qiáng)。其實(shí)氧化性與化合價(jià)無必然的聯(lián)系,相反的事實(shí)卻很多,例如,同一元素不同價(jià)態(tài)的含氧酸,低價(jià)態(tài)的氧化性大于高價(jià)態(tài),如HNO2的氧化性大于稀HNO3(HNO2能氧化HI,而稀HNO3則不能);H2SO3的氧化性大于稀H2SO4(H2SO3能氧化H2S,而稀H2SO4則不能);氯的含氧酸的氧化性HClO>HClO2>HClO3>HClO4,這是一般的規(guī)律。因此不能用化合價(jià)高低來判斷其氧化性的強(qiáng)弱;蟽r(jià)即氧化數(shù)是人為指定的形式電荷,化合價(jià)高,當(dāng)然有可能接受電子,但氧化性的強(qiáng)弱即氧化能力的體現(xiàn)是由多方面因素決定的,它與化合價(jià)無必然的聯(lián)系。
量,但是對(duì)于復(fù)雜的氧化還原反應(yīng),動(dòng)力學(xué)因素即反應(yīng)速率也是不可忽略的因素。
而HNO3卻不能。這是由于HNO2是快速氧化劑,能使多步復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)迅速進(jìn)行。一般地說,高價(jià)的含氧酸較惰性,反應(yīng)較慢,低價(jià)的含氧酸較活性,反應(yīng)速率較快,這些都與它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。
作者:北京師范大學(xué)化學(xué)系 黃佩麗
來源:中國(guó)基礎(chǔ)教育網(wǎng)
本文來自:逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/927080.html
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