2013高考化学复习考点解析:氧化还原反应本质及特征

2019-12-07 06:09:21

  复杂氧化还原反应的本质与特征

  通常把配平时有多种配平形式(或称为多组解)的氧化还原反应,称之为复杂氧化还原反应。化学教育工作者很难回避这类反应,因为哪怕并不复杂的H2S气体通入用硫酸酸化的KMnO4溶液所发生的反应,也是一个有无限多种配平结果的复杂氧化还原反应。人们已给出其部分的配平结果。

  例1 2KMnO4+ 2H2S + 2H2SO4= K2SO4+ 2MnSO4+ S +4H2O……①

  2KMnO4+ 5H2S + 3H2SO4= K2SO4+ 2MnSO4+ 5S +8H2O……②

  2KMnO4+ 8H2S + 4H2SO4= K2SO4+ 2MnSO4+ 9S +12H2O……③

  ……

  这类反应为什么在配平时会有多组解,如何判断一个反应是否会有多组数字配平的结果,这是每名化学工作者都应该十分清楚的问题。认为“多解氧化还原反应的特点是,反应中氧化数升高、及降低的物质数在三个以上”的看法是不全面的。有的反应中参加反应的化学物质种类数只有两个、甚至只有一个,但它们也是复杂氧化还原反应。有如:

  例2 H2S + H2SO4= S + SO2+2H2O

  2H2S + 4H2SO4= S +5SO2+ 6H2O

  ……

  例3 3HClO3= HClO4+Cl2+ 2O2+ H2O

  11HClO3= 5HClO4+3Cl2+5O2+ 3H2O

  ……

  分析上述三例中元素价态变化过程的数目,可以发现它们都有三个独立的元素价态变化过程。如例3中的Cl(+Ⅴ)→Cl(+Ⅶ)、Cl(+Ⅴ)→Cl(0)及O(-Ⅱ)→O(0)。

  要提醒的是,在一个反应中,元素价态变化过程虽然有三个,这个反应也不见得就是复杂氧化还原反应。如大家都很熟悉的反应:

  例4 Cu2S + HNO3→ Cu(NO3)2+ S + NO + H2O

  其中有三个元素价态变化过程,但它并没有多组解。这是因为与Cu2S有关的两个元素价态变化过程Cu(+Ⅰ)→Cu(+Ⅱ)及S(-Ⅱ)→S(0)并不是相互独立的,即参与反应的Cu(+Ⅰ)和S(-Ⅱ)的原子个数始终要受到化学式本身的制约,其中的Cu(+Ⅰ)和S(-Ⅱ)必须以2:1的原子个数比参加反应。这样在配平方程式时,必须把Cu2S作为一个整体、并把Cu2S – 4e-→2Cu2++ S作为一个组合的失电子过程来对待。这一反应只有一个得电子的过程,以及一个组合的失电子过程,还是一个普通的氧化还原反应,当然不会有多组解。

  可见,复杂氧化还原反应的本质是,反应中有三个或三个以上相互独立(不受化学式制约,不受其它条件制约)的元素价态变化过程。有三个或三个以上相互独立的元素价态变化过程的化学反应,在配平时就会出现有多组解的现象,这样的反应就是复杂氧化还原反应。

  来源:高分网