氧化还原反应原理应用的难点突破方法

王海霞

摘 要：氧化还原反应是贯穿整个高中化学知识系统的重要原理之一，也是化学学科的核心概念。氧化还原反应的基本规律有守恒定律、强弱规律、价态规律、转化规律、优先规律。自然界中的燃烧，呼吸作用，光合作用，生产生活中的化学电池，金属冶炼，火箭发射等等都与氧化还原反应息息相关。研究氧化还原反应，对人类的进步具有极其重要的意义。

关键词：氧化—还原反应；氧化数；电子的得失；共用电子对的偏移；配平；应用

1反应历程

氧化还原反应前后，元素的氧化数发生变化。根据氧化数的升高或降低，可以将氧化还原反应拆分成两个半反应：氧化数升高的半反应，称为氧化反应；氧化数降低的反应，称为还原反应。氧化反应与还原反应是相互依存的，不能独立存在，它们共同组成氧化还原反应。

反应中，发生氧化反应的物质，称为还原剂，生成氧化产物；发生还原反应的物质，称为氧化剂，生成还原产物。氧化产物具有氧化性，但弱于氧化剂；还原产物具有还原性，但弱于还原剂。用通式表示即为：

氧化还原反应的发生条件，从热力学角度来说，是反应的自由能小于零；从电化学角度来说，是对应原电池的电动势大于零。

2辨别

一个化学反应，是否属于氧化还原反应，可以根据反应是否有氧化数的升降，或者是否有电子得失与转移判断。如果这两者有冲突，则以前者为准，例如反应3O2=2O3虽然反应有电子对偏移，但单质氧化数为0，所以这个反应并不是氧化还原反应。

有机化学中氧化还原反应的判定通常以碳的氧化数是否发生变化为依据：碳的氧化数上升，则此反应为氧化反应；碳的氧化数下降，则此反应为还原反应。由于在绝大多数有机物中，氢总呈现正价态，氧总呈现负价态，因此一般又将有机物得氢失氧的反应称为还原反应，得氧失氢的反应称为氧化反应。

3规律

氧化还原反应中，存在以下一般规律。规律有：①强弱律：氧化性：氧化剂>氧化产物；还原性：还原剂>还原产物；②价态律：元素处于最高价态，只具有氧化性；元素处于最低价态，只具有还原性；处于中间价态，既具氧化性，又具有还原性；③转化律：同种元素不同价态间发生归中反应时，元素的氧化数只接近而不交叉，最多达到同种价态；④优先律：对于同一氧化剂，当存在多种还原剂时，通常先和还原性最强的还原剂反应；⑤守恒律：氧化剂得到电子的数目等于还原剂失去电子的数目。

4表示方法

4.1双线桥法

用于表明反应前后同一元素原子间的电子转移情况。如：①标出各发生氧化还原反应的元素的氧化数；②画出如右图所示的线，其中一条由氧化剂中氧化数降低的元素指向还原产物中的相应元素，另一条线由还原剂中氧化数升高的元素指向氧化产物中的相应元素；③标出“失去”或“得到”的电子数，格式为“得/失发生氧化还原反应的原子数×单位原子得失的电子数”。

4.2单线桥法

用于表明反应前后不同元素原子间的电子转移情况。如：①标出各发生氧化还原反应的元素的氧化数；②用一条如右图所示的线连接方程式左边的氧化剂与还原剂，箭头由失电子的还原剂指向得电子的氧化剂；③标出电子转移的数量，格式为“发生氧化还原反应的原子数×单位原子转移的电子数”。

5举例

燃烧；酒精测试；工业炼铁等等。

6配平方法

配平氧化还原反应的方法有很多种，其中最主要的方法都是根据电子的得失或氧化数的升降来计算的。

7得失电子守恒法

配平原理：发生氧化还原反应时，还原剂失去电子、氧化剂得到电子，得失电子数守恒。

方法和步驟如下：①标出发生变化的元素的氧化数，并确定氧化还原反应的配平方向。在配平时，需要确定先写方程式那边物质的计量数。有时先写出方程式左边反应物的计量数，有时先写出方程式右边生成物的计量数。一般遵循这样的原则：自身氧化还原反应→先配平反应物的计量数；部分氧化还原反应→先配平生成物的计量数；一般的氧化还原反应→既可先配平生成物的计量数，也可先配平反应物的计量数；②列出氧化数升降的变化情况。当升高或降低的元素不止一种时，需要根据不同元素的原子个数比，将氧化数变化的数值进行叠加；③根据电子守恒配平氧化数变化的物质的计量数；④根据质量守恒配平剩余物质的计量数。最终并根据质量守恒检查配平无误。

8氧化数升降法

基本原则：质量守恒、电子守恒、氧化数升降守恒。

基本步骤：①标变价：写出反应物和生成物的化学式，标出变价元素的氧化数；②列升降：列出反应前后元素氧化数的升降变化值；③求总数：使氧化数升高和降低的总数相等；④配系数：用观察的方法配平其他物质的化学计量数，配平后，把单线改成等号；⑤查守恒：检查方程式两边是否“质量守恒”、“电荷守恒”和“元素守恒”。

在一些特殊的方程式中，可以用以下三种处理方式，以配平常规方法难以配平甚至无法配平的方程式。

9零价法

先令无法用常规方法确定氧化数的物质中各元素均为零价，然后计算出各元素氧化数的升降值，并使元素氧化数升降值相等，最后用观察法配平其他物质的化学计量数。

10平均标价法

当同一反应物中的同种元素的原子出现两次且价态不同时，可将它们同等对待，即假定它们的氧化数相同，根据化合物中氧化数代数和为零的原则予以平均标价，若方程式出现双原子分子时，有关原子个数要扩大两倍。

11整体标价法

当某一元素的原子或原子团（多见于有机反应配平）在某化合物中有数个时，可将它作为一个整体对待，根据化合物中元素氧化数代数和为零的原则予以整体标价。endprint