高中化學(xué)中的氧化還原系統(tǒng)及其應(yīng)用

王永森

摘要：針對(duì)高中生處理多種物質(zhì)間的氧化還原反應(yīng)時(shí)比較棘手的狀況，通過(guò)相關(guān)文獻(xiàn)研究，從反應(yīng)順序的角度介紹了氧化還原反應(yīng)系統(tǒng)，重點(diǎn)分析了它在高中化學(xué)的應(yīng)用，指出運(yùn)用氧化還原系統(tǒng)可有助于學(xué)生深入理解氧化還原反應(yīng)，培養(yǎng)有序思維能力，提高學(xué)習(xí)效率。

關(guān)鍵詞：氧化還原反應(yīng)；氧化還原系統(tǒng)；反應(yīng)順序；高中化學(xué)教學(xué)

文章編號(hào)：1005–6629（2015）6–0086–05 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

氧化還原反應(yīng)是中學(xué)化學(xué)的重要知識(shí)主線，它通過(guò)四個(gè)步驟即得失氧的角度、電子轉(zhuǎn)移的角度、原電池的原理和電解原理貫穿于中學(xué)化學(xué)教學(xué)的始終，既是高考不可或缺的內(nèi)容，也是認(rèn)識(shí)其他未知物質(zhì)性質(zhì)的重要工具。在北京卷考試說(shuō)明中[1]，對(duì)于氧化還原反應(yīng)的要求均為較高的II級(jí)——理解（掌握），具體表述為：在分析元素化合價(jià)變化的基礎(chǔ)上，理解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)；根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律研究物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)以及常見(jiàn)氧化劑和還原劑之間的關(guān)系。但又在“化學(xué)基本概念和基本理論”內(nèi)容的結(jié)尾又出現(xiàn)了最高的III級(jí)——以上各部分知識(shí)的綜合應(yīng)用，具體表述為：在理解所學(xué)各部分化學(xué)知識(shí)的本質(zhì)區(qū)別與內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)上，能夠運(yùn)用所掌握的知識(shí)進(jìn)行必要的分析、類(lèi)推或計(jì)算，解釋、論證一些具體化學(xué)問(wèn)題。

在越來(lái)越注重能力考查的高考中，如何處理物質(zhì)間紛繁復(fù)雜的反應(yīng)，很多學(xué)生無(wú)所適從。相關(guān)文獻(xiàn)[2]從競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的角度將高中常見(jiàn)氧化劑和還原劑之間的關(guān)系進(jìn)行了梳理?！捌叫蟹磻?yīng)又稱駢枝反應(yīng)、競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，反應(yīng)物能同時(shí)平行地進(jìn)行兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同反應(yīng)，得出不同的產(chǎn)物。其中反應(yīng)較快或產(chǎn)物在混合物中所占比率較高的稱為主反應(yīng)，其余稱為副反應(yīng)”[3]。在高中教材中，明確指出屬于競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的很少，如“1，3-丁二烯的1，2-加成和1，4-加成是競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，到底哪一種加成占優(yōu)勢(shì)，取決于反應(yīng)條件”[4]。而高中階段的氧化還原反應(yīng)中，反應(yīng)物因能力不同，多個(gè)反應(yīng)按一定的順序——氧化性或還原性的強(qiáng)弱逐次順序進(jìn)行，并非同時(shí)平行地進(jìn)行兩個(gè)或兩個(gè)以上的反應(yīng)，顯然不屬于競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的范疇。

本文依據(jù)考試說(shuō)明和要求，從氧化還原反應(yīng)順序的角度介紹氧化還原系統(tǒng)，應(yīng)用氧化還原系統(tǒng)對(duì)高中教學(xué)突破難點(diǎn)，降低思維難度及培養(yǎng)有序思維具有獨(dú)特作用。詳細(xì)闡釋如下。

1 氧化還原系統(tǒng)

對(duì)于氧化還原反應(yīng)來(lái)說(shuō)，反應(yīng)物的反應(yīng)能力表現(xiàn)為氧化劑的氧化性和還原劑的還原性的強(qiáng)弱，一定的順序則是多種氧化劑的氧化性和其共軛還原劑的還原性的排序。勒米斯用圖1[5]的蹺蹺板原理來(lái)形容氧化劑和還原劑之間的對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系。江敏用圖2[6]表示氧化還原反應(yīng)的概念體系，并根據(jù)氧化劑的氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物的氧化性、還原劑的還原性強(qiáng)于還原產(chǎn)物的還原性，結(jié)合電極電勢(shì)，建立了中學(xué)階段典型物質(zhì)間的氧化還原系統(tǒng)（酸性條件下），如圖3[7]，并進(jìn)行了相關(guān)解讀。

大學(xué)階段，氧化劑的氧化性和還原劑的還原性相對(duì)強(qiáng)弱可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)加以判斷，氧化還原反應(yīng)的方向是強(qiáng)氧化劑與強(qiáng)還原劑反應(yīng)生成弱氧化劑和弱還原劑，如圖4[8]所示，左下的氧化劑和右上的還原劑之間的反應(yīng)是自發(fā)的。圖5中按電極電勢(shì)由低到高排列順序呈現(xiàn)的規(guī)律[9]，在金屬活動(dòng)性順序表的基礎(chǔ)上進(jìn)行了延伸，是高中學(xué)習(xí)氧化還原時(shí)的重要參考依據(jù)，同時(shí)也是高中階段另一典型物質(zhì)間的氧化還原系統(tǒng)。在進(jìn)行相關(guān)考查時(shí)，因高中未介紹電極電勢(shì)，故給定必要的信息后再進(jìn)行不同物質(zhì)間氧化還原反應(yīng)的考查，以期區(qū)分不同學(xué)習(xí)潛力的考生。

2 氧化還原反應(yīng)系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 將多種物質(zhì)間的氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氧化還原系統(tǒng)行為

例1 （2012北京市東城區(qū)高三一模）鹵化物和鹵酸鹽在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的作用。某小組為探究其中一些鹽的性質(zhì)，查閱資料并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。查閱資料如下：

4 結(jié)語(yǔ)

眾所周知，高中化學(xué)的有些學(xué)習(xí)內(nèi)容是根據(jù)中學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)將大學(xué)復(fù)雜的知識(shí)簡(jiǎn)約化處理的，簡(jiǎn)約但不簡(jiǎn)單。高考考查的核心內(nèi)容，往往也是大學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，甚至將某些內(nèi)容進(jìn)行改編后融入高考題中，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)內(nèi)涵的深入理解，進(jìn)而選拔具有學(xué)習(xí)潛能和創(chuàng)新精神的考生。鑒于此，高中運(yùn)用氧化還原系統(tǒng)對(duì)于學(xué)生深入理解氧化還原反應(yīng)、降低思維難度、培養(yǎng)有序思維及高考備考有現(xiàn)實(shí)意義。

致謝：本文得到北京東城區(qū)教師研修中心鄭克強(qiáng)老師的啟發(fā)和指點(diǎn)，在此表示誠(chéng)摯的感謝！

參考文獻(xiàn)：

[1]北京教育考試院. 2015年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試北京卷考試說(shuō)明·理科[M].北京：開(kāi)明出版社，2014：228～231.

[2]劉連亮.高中化學(xué)中“競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)”的歸類(lèi)解析[J].化學(xué)教學(xué)，2012，（12）：66～68.

[3]王箴.化工辭典（第4版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000：716.

[4]宋心琦主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·化學(xué)反應(yīng)原理（選修5）[M].北京：人民教育出版社，2008：30.

[5][英]勒米斯.牛津圖解中學(xué)化學(xué)（英漢雙語(yǔ)）[M].上海：上海教育出版社，2001：28.

[6][7][8][11]江敏.從系統(tǒng)角度對(duì)化學(xué)反應(yīng)的知識(shí)進(jìn)行構(gòu)建1 [J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2012，（7）：3～5.

[9][10]北京師范大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)教研室等.無(wú)機(jī)化學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2002：359～360.

[12]嚴(yán)宣申.化學(xué)原理選講[M].北京：北京大學(xué)出版社，2012：124.