探究氧化还原反应原理的基本应用

高国炎

氧化还原反应在高中教学中有着重要的意义，其原理在日常的生活中也被充分的利用，随着新课程的改革，对氧化还原反应的考察也在不断的深入和创新。表现在认识氧化还原反应并判断氧化剂和还原剂，理解物质被氧化、被还原的概念以及了解氧化还原反应的本质是电子的转移，学会新情境下氧化还原反应方程式的书写，还包括从氧化还原的角度了解物质的质量、摩尔质量、物质的量、气体摩尔体积、物质的量浓度等物理量之间的关系，能用它们进行简单的化学计算。下面笔者结合教学实际从三个方面来探究氧化还原反应原理的基本应用。

一、认识氧化还原反应，学会判断基本概念

在初中化学阶段，我们就学过氢气还原氧化铜的反应，在这个反应中，氧化铜失去氧发生了还原反应，氢气得到氧发生了氧化反应。我们很容易从单纯的得失氧元素的角度来认识氧化还原反应以及判断氧化剂、还原剂。

进入高中，随着接触的化学反应越来越多，我们发现有些反应的发生并没有氧元素的参与，但同样也是氧化还原反应。如H2+Cl2 2HCl等反应，这样我们就要通过设计方案引导学生。

方案一：你能用图示法（维恩图）表示出氧化还原反应与四种基本反应类型的关系吗？

方案二：判断下列化学反应中哪些是氧化还原反应，若是氧化还原反应请分析其中氧化剂和还原剂：

（1）C+2H2SO4（浓） CO2↑+2SO2+2H2O

（2）2H2O2 2H2O+O2↑

（3）Si+3HCl SiHCl3+H2

（4）NH3+HCl=NH4C1

（5）BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl

（6）TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2

（7）2NO+2CO N2+2CO2

（8）2SO2+O2 2SO3

（9）2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O

二、探究新情境下氧化还原反应方程式的书写

新情境下方程式的书写可以分成氧化还原方程式的书写和非氧化还原方程式的书写，其中氧化还原反应方程式的书写是建立在氧化还原反应原理的基础之上，下面举例说明。

例1：一种含碘废水中可能存在I-、IO3-。取少量该含碘废水，加入1～2mL 淀粉溶液，再滴加稀盐酸，若溶液变蓝，说明废水中含有同时存在I-、IO3-。写出发生反应的离子方程式。

解析：通过分析溶液变蓝，说明有碘单质生成。就可以明确该反应的主体物质，也就是氧化剂，还原剂，氧化产物和还原产物分别是IO3-、I-、I2、I2。然后通过得失电子守恒配平，再通过电荷守恒配平以及根据题给信息补充相应的物质再配平，最后通过质量守恒完成总配平，这样就可以得到本题的最终结果为：5I-+IO3-+6H+=3I2+3H2O

例2：叠氮化钠（NaN3）是一种无色晶体，易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，广泛应用于汽车安全气囊。某硝酸工厂拟通过下列方法处理尾气并制备叠氮化钠。

写出物质的量之比1：1的NO和NO2 混合气体与NaOH溶液反应的化学方程式。

解析：本题主要考察的是氧化还原方程式书写中量的应用，通过明确氧化剂和还原剂的量来确定氧化产物和还原产物均为NaNO2。

三、利用氧化还原反应原理进行计算

得失电子守恒是氧化还原反应的重要规律之一，通过化学反应中氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等来进行计算，而电子得失的数目可以通过分析元素化合价来获得。下面我们通过举例说明。

例1：24mL浓度为0.05mol/LNa2SO3 溶液，恰好与20mL浓度为0.02mol/L的K2Cr2O7溶液完全反应，请通过计算确定Cr在被还原的产物中的化合价。

解析：通过分析Na2SO3中S的化合价为+4价，K2Cr2O7中Cr的化合价为+6价，同时明确了+6价的Cr在反应中被还原，那+4价的S则要被氧化，就只能被氧化变成+6价。通过计算S的物质的量为0.0012mol，则失电子的总数为0.0024 mol。通过计算K2Cr2O7的物质的量为0.0004mol，Cr的物质的量为0.0008mol，通过得失电子守恒求算Cr的化合价下降3，最终可确定Cr在被还原的产物中的化合价为+3价。

例2：现用一定量的铜与适量的浓硝酸反应，生成11.2L的二氧化氮和11.2L的一氧化氮（标准状况下），计算反应中消耗Cu的质量为多少克？

解析：本题还是抓住了得失电子守恒原理，利用N元素的化合价变化，同时结合标准状况下气体的体积来求算硝酸中N元素得电子的数目。再转换为铜在反应中失电子的数目进而得到反应中消耗铜的质量。

例3：1.92g铜投到一定量的浓硝酸中完全溶解，生成气体的颜色由深变浅，共收集到标准状况下616mL气体。将盛有此气体的容器倒扣在水中，通入标准状况下一定体积的O2恰好使气体完全溶于水中，计算通入O2的体积。

解析：本题主要建立在分析反應过程，确定真正参与氧化还原反应中化合价变化的元素，即为氧气中的O元素和Cu元素。我们只需建立O元素和Cu元素之间的得失电子守恒即能进行求算。

总之，通过以上的三点的描述，对氧化还原反应的原理基本应用做出了更清晰的解读，提高了学生的实战解题能力，同时能培养学生的合作交流和自我评价的能力，也势必会提高我们化学教学水平，推动化学教学朝着新方向发展！

（作者单位：江苏省石庄高级中学）endprint