高中化学中的氧化还原系统及其应用

王永森

摘要：针对高中生处理多种物质间的氧化还原反应时比较棘手的状况，通过相关文献研究，从反应顺序的角度介绍了氧化还原反应系统，重点分析了它在高中化学的应用，指出运用氧化还原系统可有助于学生深入理解氧化还原反应，培养有序思维能力，提高学习效率。

关键词：氧化还原反应；氧化还原系统；反应顺序；高中化学教学

文章编号：1005–6629（2015）6–0086–05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

氧化还原反应是中学化学的重要知识主线，它通过四个步骤即得失氧的角度、电子转移的角度、原电池的原理和电解原理贯穿于中学化学教学的始终，既是高考不可或缺的内容，也是认识其他未知物质性质的重要工具。在北京卷考试说明中[1]，对于氧化还原反应的要求均为较高的II级——理解（掌握），具体表述为：在分析元素化合价变化的基础上，理解氧化还原反应的本质；根据氧化还原反应的规律研究物质的化学性质以及常见氧化剂和还原剂之间的关系。但又在“化学基本概念和基本理论”内容的结尾又出现了最高的III级——以上各部分知识的综合应用，具体表述为：在理解所学各部分化学知识的本质区别与内在联系的基础上，能够运用所掌握的知识进行必要的分析、类推或计算，解释、论证一些具体化学问题。

在越来越注重能力考查的高考中，如何处理物质间纷繁复杂的反应，很多学生无所适从。相关文献[2]从竞争反应的角度将高中常见氧化剂和还原剂之间的关系进行了梳理。“平行反应又称骈枝反应、竞争反应，反应物能同时平行地进行两个或两个以上的不同反应，得出不同的产物。其中反应较快或产物在混合物中所占比率较高的称为主反应，其余称为副反应”[3]。在高中教材中，明确指出属于竞争反应的很少，如“1，3-丁二烯的1，2-加成和1，4-加成是竞争反应，到底哪一种加成占优势，取决于反应条件”[4]。而高中阶段的氧化还原反应中，反应物因能力不同，多个反应按一定的顺序——氧化性或还原性的强弱逐次顺序进行，并非同时平行地进行两个或两个以上的反应，显然不属于竞争反应的范畴。

本文依据考试说明和要求，从氧化还原反应顺序的角度介绍氧化还原系统，应用氧化还原系统对高中教学突破难点，降低思维难度及培养有序思维具有独特作用。详细阐释如下。

1 氧化还原系统

对于氧化还原反应来说，反应物的反应能力表现为氧化剂的氧化性和还原剂的还原性的强弱，一定的顺序则是多种氧化剂的氧化性和其共轭还原剂的还原性的排序。勒米斯用图1[5]的跷跷板原理来形容氧化剂和还原剂之间的对立统一关系。江敏用图2[6]表示氧化还原反应的概念体系，并根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性、还原剂的还原性强于还原产物的还原性，结合电极电势，建立了中学阶段典型物质间的氧化还原系统（酸性条件下），如图3[7]，并进行了相关解读。

大学阶段，氧化剂的氧化性和还原剂的还原性相对强弱可通过标准电极电势加以判断，氧化还原反应的方向是强氧化剂与强还原剂反应生成弱氧化剂和弱还原剂，如图4[8]所示，左下的氧化剂和右上的还原剂之间的反应是自发的。图5中按电极电势由低到高排列顺序呈现的规律[9]，在金属活动性顺序表的基础上进行了延伸，是高中学习氧化还原时的重要参考依据，同时也是高中阶段另一典型物质间的氧化还原系统。在进行相关考查时，因高中未介绍电极电势，故给定必要的信息后再进行不同物质间氧化还原反应的考查，以期区分不同学习潜力的考生。

2 氧化还原反应系统的应用

2.1 将多种物质间的氧化还原反应转化为氧化还原系统行为

例1 （2012北京市东城区高三一模）卤化物和卤酸盐在工业生产中有着重要的作用。某小组为探究其中一些盐的性质，查阅资料并进行实验。查阅资料如下：

4 结语

众所周知，高中化学的有些学习内容是根据中学生认知特点将大学复杂的知识简约化处理的，简约但不简单。高考考查的核心内容，往往也是大学的重点内容，甚至将某些内容进行改编后融入高考题中，考查学生对知识内涵的深入理解，进而选拔具有学习潜能和创新精神的考生。鉴于此，高中运用氧化还原系统对于学生深入理解氧化还原反应、降低思维难度、培养有序思维及高考备考有现实意义。

致谢：本文得到北京东城区教师研修中心郑克强老师的启发和指点，在此表示诚挚的感谢！

参考文献：

[1]北京教育考试院. 2015年普通高等学校招生全国统一考试北京卷考试说明·理科[M].北京：开明出版社，2014：228～231.

[2]刘连亮.高中化学中“竞争反应”的归类解析[J].化学教学，2012，（12）：66～68.

[3]王箴.化工辞典（第4版）[M].北京：化学工业出版社，2000：716.

[4]宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书·化学反应原理（选修5）[M].北京：人民教育出版社，2008：30.

[5][英]勒米斯.牛津图解中学化学（英汉双语）[M].上海：上海教育出版社，2001：28.

[6][7][8][11]江敏.从系统角度对化学反应的知识进行构建1 [J].中学化学教学参考，2012，（7）：3～5.

[9][10]北京师范大学无机化学教研室等.无机化学[M].北京：高等教育出版社，2002：359～360.

[12]严宣申.化学原理选讲[M].北京：北京大学出版社，2012：124.