化學中的還原劑有還原性嗎?通過廣義的酸、堿、氧化劑、還原劑的概念來認識化學反應本質,我來為大家科普一下關于化學中的還原劑有還原性嗎?以下内容希望對你有幫助!
通過廣義的酸、堿、氧化劑、還原劑的概念來認識化學反應本質
一講到中學化學,許多同學就感到它是一門理科中的“外語”——背的學科。特别是化學方程式隻能通過背才能掌握。如果持有這種觀點的話,那化學一般是學不好的。其實,掌握化學方程式的基本方法就是六個字——抓本質;重配平。
化學變化與其它自然變化相同,都遵守兩個原理:一是俗話說“水往低處流,人往高處走”,即自然運動(變化)盡可能使體系能量降低(焓變ΔH<0);二是我們知道将一把火柴往地上扔時,火柴一定雜亂無章地掉在地上即盡可能使體系的混亂度增大(商變ΔS>0)。這裡我們着重從“體系能量降低”角度來認識化學反應的本質。
我們常講“強酸制弱酸”、“強堿制弱堿”、“強氧化劑制弱氧化劑”、“強還原劑制弱還原劑”等。就是指化學性質強(活潑——能量高)的物質制化學性質弱(穩定——能量低)的物質。要深刻領會這一原理,還需将“酸、堿、氧化劑、還原劑”概念進行如下廣義認識:
我們知道:
①H2CO3、HCO3-、NH4+都既能在反應中給出H+或消耗(結合)OH-——表現酸性;又是由HCO3-、CO32-、NH3、NH3•H2O結合H+或給出OH-後的産物——新的酸
②HCO3-、NH3•H2O、NH3都既能在反應中給出OH-或消耗(結合) H+——表現堿性;又是由H2CO3、NH4+結合OH-或給出H+後的産物——新的堿
③Cl2、Cu2+都既能在反應中結合電子——表現氧化性;又是由Cl-、Cu由失去電子後的氧化産物——新的氧化劑
④Cl-、Cu都既能在反應中失去電子——表現還原性;又是由Cl2、Cu得到電子後的還原産物——新的還原劑。
通過以上例子,可以得出下列廣義的酸、堿、氧化劑、還原劑概念:
1、能給出H+或消耗(結合)OH-的反應物、給出OH-或消耗(結合) H+後的産物都看作是酸。如上面的H2CO3、HCO3-、NH4+等。
2、能給出OH-或消耗(結合) H+的反應物、給出H+或消耗(結合)OH-後的産物都看作是堿。如上面的HCO3-、NH3•H2O、NH3等。
3、能結合電子的反應物、給出電子後的産物都看作是氧化劑。如上面的Cl2、Cu2+等。
4、能給出電子的反應物、結合電子後的産物都看作是還原劑。如上面的Cl-、Cu等。
中學化學中遇到的化學反應大部分按照下列規律發生反應——強強反應制弱弱:
I. 較強酸 較強堿===較弱堿 較弱酸
II. 較強氧化劑 較強還原劑===較弱還原劑 較強還原劑
注意:(1)反應規律I的本質是轉移H+離子或離子OH-;反應規律II的本質是轉移電子。
(2)“強酸制弱酸”等中的“制”不能講成“轉變”,這是由于——“上山容易下山難”:
①較強酸轉變成較弱堿,較強酸的酸性越強,轉變越容易,生成的較弱堿的堿性越弱。
②較強堿轉變成較弱酸,較強堿的堿性越強,轉變越容易,生成的較弱酸的酸性越弱。
③較強氧化劑轉變成較弱還原劑,較強氧化劑的氧化性越強,轉變越容易,生成的較弱還原劑的還原性越弱。
④較強還原劑轉變成較弱氧化劑,較強還原劑的還原性越強,轉變越容易,生成的較弱氧化劑的還氧化性越弱。
根據下列強弱順序可分别寫出有關化學方程式
I.常見酸及其對應酸根的酸、堿性
酸性:強酸>CH3COOH>H2CO3>C6H5OH>HCO3->Al(OH)3、HClO、H2SiO3>H2O>OH-
堿性:強酸根<CH3COO-<HCO3-<C6H5O-<CO32-<AlO2-、ClO-、SiO32-<OH-<O2-
(1)H2SO4 2CH3COONa=2CH3COOH Na2SO4
(2)CH3COOH Na2CO3(過)= NaHCO3 CH3COONa
(3)2CH3COOH Na2CO3(少)= H2CO3(CO2↑ H2O) 2CH3COONa
(4)H2CO3(CO2 H2O) C6H5ONa=C6H5OH NaHCO3(CO2少量或過量都生成NaHCO3)
(5)C6H5OH Na2CO3= NaHCO3 C6H5ONa
(6)H2CO3(CO2 H2O) Na2CO3=2NaHCO3
(7)H2CO3(CO2 H2O) NaAlO2(少) H2O= Al(OH)3↓ NaHCO3
(8)H2CO3(CO2 H2O) 2NaAlO2(過) 2H2O=2Al(OH)3↓ Na2CO3
(9)2H2CO3(2CO2 2H2O) Ca(ClO)2(少)= 2HClO Ca(HCO3)2
(10)H2CO3(CO2 H2O) Ca(ClO)2(過)= 2HClO CaCO3↓
(11)2H2CO3(2CO2 2H2O) Na2SiO3(少)= H2SiO3↓ 2NaHCO3
(12)H2CO3(CO2 H2O) Na2SiO3(過)= H2SiO3↓ Na2CO3
(13)H2CO3(CO2 H2O) NaOH(少)= H2O NaHCO3即CO2 NaOH(少)=NaHCO3
(14)H2CO3(CO2 H2O) 2NaOH(過)= 2H2O Na2CO3即CO2 2NaOH(過)= H2O Na2CO3
(15)C6H5OH NaOH = H2O C6H5ONa
(16)NaHCO3 NaOH= H2O Na2CO3
(17)Al(OH)3 NaOH = 2H2O NaAlO2 (氫氧化鋁脫水得1molH2O,中和得1molH2O)
(18)CaO(可溶性堿性氧化物) H2O= Ca(OH)2(由此可見,溶液中不可能存在O2-)
II. 廣義的酸及其對應酸根的酸、堿性
酸性:H2O > H2O2、NH3、H2、C2H2、CH3CH2OH
堿性:OH-<O22-、N3-、H-、C22-、CH3CH2O-
(1)2H2O Na2O2=H2O2(H2O 1/2O2↑) 2NaOH
化簡得:2H2O 2Na2O2=O2↑ 4NaOH
(2)H2SO4 Na2O2=H2O2(H2O 1/2O2↑) Na2SO4
化簡得:2H2SO4 2Na2O2=O2↑ 2Na2SO4 2H2O
(3)H2CO3(CO2 H2O) Na2O2=H2O2(H2O 1/2O2↑) Na2CO3
化簡得:2CO2 2Na2O2=O2↑ 2Na2CO3(由此可見,幹燥CO2很難發生該反應)
(4)6H2O Mg3N2 =2NH3↑ 3Mg(OH)2↓
(5)4H2SO4 Mg3N2 =(NH4)2SO4 3MgSO4
(6)H2O NaH=H2↑ NaOH
(7)H2SO4 2NaH=2H2↑ Na2SO4
(8)2H2O CaC2=C2H2↑ Ca(OH)2
(9)H2O CH2CH2ONa=CH3CH2OH NaOH
(10)H2O CH3COOCH2CH3==CH3CH2OH CH3COOH(反應條件未略去,下同)
III. 廣義的堿及其對應堿根的堿、酸性
堿性:H2O>P(OH)3(H3PO3)、ClOH(HClO)、C(OH)4(H2O CO2)、Si(OH)4、ROH(醇)
酸性: H+<P3+、Cl+、C4+、Si4+、R+
說明:我們把H2O、H3PO3、HClO、C(OH)4(H2O CO2)、Si(OH)4、ROH分子中的正價原子或原子團廣義地看作是堿根H+、P3+、Cl+、C4+、Si4+、R+。
(1)3H2O PCl3=P(OH)3(H3PO3) 3HCl 化簡得:3H2O PCl3=H3PO3 3HCl
(2)5H2O PCl5=P(OH)5(H3PO4 2H2O) 5HCl 化簡得:3H2O PCl5=H3PO4 3HCl
(3)H2O NH2Cl=ClOH(HClO次氯酸——漂白劑) NH3 化簡得:H2O NH2Cl=HClO NH3
NH2Cl中的Cl原子半徑較大顯示正1價,N顯示負3價。
(4)4H2O CCl4=C(OH)4(CO2↑ 2H2O) 4HCl 化簡得:2H2O CCl4= CO2↑ 4HCl
(5)4H2O SiCl4=Si(OH)4(H2SiO3↓ H2O) 4HCl化簡得:3H2O SiCl4=H2SiO3↓ 4HCl
(6)H2O CH3CH2Cl= CH3CH2OH(乙醇) HCl
IV. 常見氧化劑及其對應還原産物的氧化性、還原性
氧化性:Cl2> Br2> Fe3+ > I2 >SO2 >S > Fe2+> Al3+
還原性:Cl-<Br-<Fe2+<I- <S <S2-<Fe < Al
(1)3Cl2(少) 6FeBr2= 2FeCl3 4FeBr3 (2)3Cl2(過) 2FeBr2= 2FeCl3 2Br2
(3)Cl2(少) FeI2= I2 FeCl2 (4)3Cl2(過) 2FeI2= 2I2 2FeCl3
(5)2FeCl3 2KI= I2 2FeCl2 2KCl (6)2Fe(OH)3 6HI= I2 2FeI2 3H2O
(7)2FeCl3 H2S= S↓ 2FeCl2 2HCl (8)2FeCl3 NaHS= S↓ 2FeCl2 NaCl HCl
(9)2FeCl3 3Na2S= S↓ 2FeS↓ 6NaCl(酸性不很強時,容易生成FeS↓)
(10)SO2 2H2S= 3S↓ 2H2O (11)Na2SO3 2Na2S 3H2SO4 = 3S↓ 3H2O 3Na2SO4
(12)S Fe== FeS (13)3S 2Al== Al2S3
其它較為複雜氧化還原反應方程式在《氧化還原反應方程式的書寫要領》一文中讨論
根據“強強制弱弱”還可以由已知反應來讨論有關物質性質的強弱
(1)已知:(a) O2 4HCl(氣)====2H2O Cl2↑(反應條件:催化劑、加熱)
(b) MnO2 4HCl(濃)==MnCl2 Cl2↑ 2H2O(反應條件:加熱)
(c)2KMnO4 16HCl(濃)==2KCl 2MnCl2 5Cl2↑ 8H2O(反應條件:常溫)
試比較三個反應異同點是 ;比較 MnO2、KMnO4、O2的氧化性強弱 。
分析:反應中還原劑(都是HCl)及其氧化産物(都是Cl2)相同;氧化劑及反應條件不同,
由此可知反應的難易為(c)>(b)>(a)。根據越強越容易反應的氧化性:KMnO4>MnO2>O2。
(2)将Cl2逐步通入含有Na2S,NaBr,KI的混和溶液中至過量,首先析出的是____;其次是____、最後是____,判斷的依據是_______________;反應後将溶液蒸幹得固體是___。
分析:析出順序依次為:S、I2、Br2,依據為還原性:S2->I->Br-;NaCl和KCl
(3)由反應 2A3+ 2B-= 2A2+ B2;2A2+ C2 =2A3+ 2C-知下列反應最容易進行
a.2A3+ 2C-=2A2+ C2 b.B2 C2=2B+ 2C- c.C2 2B-=2C- B2 d.2C- B2 = C2 2B-
分析:由已知條件,氧化性:C2>A3+>B2,還原性:B->A2+>C- 得d.最容易進行
(4)根據下列反應判斷有關物質的還原性有強到弱順序是:①H2SO3 H2O I2=2HI H2SO4
②2FeCl3 2HI= FeCl2 2HCl I2③3FeCl2 4HNO3=2FeCl3 NO Fe(NO3)3 2H2O
a.H2SO3>I->Fe2+>NO b.I->Fe2+> H2SO3>NO
c.Fe2+ >I->H2SO3>NO d.NO >Fe2+>H2SO3> I-
答案為a
(5)由:2A- B2=A2 2B-、2B- C2=B2 2C-、2D- A2==D2 2A-,得:氧化性由強至弱順序為_____;還原性由強至弱順序為_______。
分析:氧化性:C2>B2 >A2>D2;還原性:D->A->B->C-
(6)已知Fe Cu2+=Fe2+ Cu,Cu 2Fe3+=Cu2+ 2Fe2+則Fe,Fe2+,Cu的____性由強到弱的順序為________;Fe2+,Fe3+,Cu2+的____性由強至弱的順序為____________。
分析:還原性順序為Fe>Cu>Fe2+;氧化性順序為Fe3+>Cu2+>Fe2+
(7)下列氧化還原反應都能向正方向進行:a.2Fe3+ 2I-=2Fe2+ I2 b.2Fe2+ Cl2=2Fe3+ 2Cl- c.2MnO4- 16H+ 10Cl-=2Mn2+ 5Cl2↑ 8H2O,其中表現出氧化性的分子或離子有 ,其由強到弱的順序為 ,如果在同一溶液中Cl-和I-共存,為了使I-氧化而不氧化Cl-,應選用的氧化劑是 。
分析:表現氧化性的是Fe3+、Cl2、MnO4-(生成物中的氧化劑沒有表現氧化性),強弱順序為MnO4->Cl2>Fe3+(>I2),由題意得氧化性:I2<所加氧化劑≤Cl2,因此選用Cl2或FeCl3
(8)能證明碳酸的酸性比矽酸強的事實是
a.二氧化碳溶于水生成碳酸,二氧化矽不溶于水也不能跟水直接反應生成矽酸
高溫
b.在高溫條件下能發生:SiO2 Na2CO3==== CO2↑ Na2SiO3 c. CO2通入Na2SiO3稀溶液中發生:CO2 Na2SiO3 H2O=Na2CO3 H2SiO3↓
d. SiO2的熔點比CO2高
分析:根據較強酸(給出H+的反應物)制較弱酸(結合H+的産物)原理,得答案為c.
但願通過此文對學生掌握化學方程式書寫有所幫助。
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