化合價(jià)與氧化還原反應(yīng)

印志林

【摘 要】化合價(jià)的改變是判斷氧化還原反應(yīng)的標(biāo)志和特征，電子的轉(zhuǎn)移導(dǎo)致化合價(jià)的變化是氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。初中化學(xué)中關(guān)于化合價(jià)的知識(shí)介紹得很少，要求也較低，進(jìn)入高中后，我們需要深化對(duì)化合價(jià)知識(shí)的理解。本文筆者將化合價(jià)與氧化還原反應(yīng)的關(guān)系羅列如下。

【關(guān)鍵詞】化合價(jià)；氧化還原；得失電子

一、元素的化合價(jià)

1.化合價(jià)的概念

一種元素一定數(shù)目的原子跟其它元素一定數(shù)目的原子相化合的性質(zhì)，叫該元素的化合價(jià)。

2.化合價(jià)的正與負(fù)

正價(jià)：元素失去電子或共用電子對(duì)偏離；

負(fù)價(jià)：元素得到電子或共用電子對(duì)偏向。

3.化合價(jià)的數(shù)值

化合價(jià)的數(shù)值等于得電子的數(shù)目（或不同元素間形成共用電子對(duì)）相反數(shù)；或失電子（不同元素間形成共用電子對(duì)）的數(shù)目。

4.化合價(jià)的變化

元素在氧化還原反應(yīng)中，得到電子（或共用電子對(duì)偏向），化合價(jià)降低；失去電子（或共用電子對(duì)偏離），化合價(jià)升高。

5.化合價(jià)的規(guī)則和規(guī)律

（1）在化合物中，正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零。

（2）在單質(zhì)中，元素的化合價(jià)為零。

（3）金屬元素一般沒有負(fù)價(jià)；非金屬元素既可以顯正價(jià)，也可以顯負(fù)價(jià)，氟和氧一般沒有正價(jià)。

二、確定元素化合價(jià)的常用方法

1.根據(jù)化學(xué)式求化合價(jià)

例如，確定KMnO4中Mn元素的化合價(jià)，可設(shè)其化合價(jià)為x，則：1×（+1）+x+4×（-2）=0，x=7。

2.根據(jù)離子所帶電荷數(shù)求化合價(jià)

例如，確定硫代硫酸鈉根S2O32-中S元素的化合價(jià)，可設(shè)其化合價(jià)為x，則：2x+3×（-2）=-2，x=2。

三、化合價(jià)與氧化還原反應(yīng)的關(guān)系

1.判斷氧化還原反應(yīng)與非氧化還原反應(yīng)

氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移，其特征是元素化合價(jià)發(fā)生升降，凡是有化合價(jià)升降的反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)；無化合價(jià)改變的反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)。如：FeCl3+3KOH=Fe （OH）3↓+3KCl、CuSO4+Zn= ZnSO4+Cu，前一反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)，后—反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)。

2.判斷氧化劑與還原劑

元素化合價(jià)升高，含該元素的反應(yīng)物為還原劑；元素化合價(jià)降低，含該元素的反應(yīng)物為氧化劑。如：CuSO4+Zn= ZnSO4+Cu，Zn是還原劑，CuSO4是氧化劑。

3.判斷氧化反應(yīng)（被氧化）與還原反應(yīng)（被還原）

元素化合價(jià)升高——發(fā)生氧化反應(yīng)（被氧化）；元素化合價(jià)降低——發(fā)生還原反應(yīng)（被還原）。如：CuSO4+Zn= ZnSO4+Cu，鋅反應(yīng)后化合價(jià)升高，發(fā)生了氧化反應(yīng)（即Zn被氧化）。反之，Cu2+發(fā)生了還原反應(yīng)（即Cu2+被還原）。

4.判斷氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物

元素化合價(jià)升高→還原劑（性）→被氧化→氧化反應(yīng)→氧化產(chǎn)物；元素化合價(jià)降低→氧化劑（性）→被還原→還原反應(yīng)→還原產(chǎn)物。由反應(yīng)CuSO4+Zn= ZnSO4+Cu可知，Zn中所含的0價(jià)Zn元素化合價(jià)升高——被氧化——得到氧化產(chǎn)物ZnSO4；反之，CuSO4中所含的+2價(jià)Cu元素被還原得到的還原產(chǎn)物也是Cu，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1 ∶1。

5.判斷元素的性質(zhì)

最高價(jià)態(tài)的元素，在化學(xué)反應(yīng)中化合價(jià)只能降低，只有氧化性；最低價(jià)態(tài)的元素，在化學(xué)反應(yīng)中化合價(jià)只能升高，只有還原性；處于中間價(jià)態(tài)的元素，在化學(xué)反應(yīng)中化合價(jià)既能升高，也能降低，既有氧化性，也有還原性。例如，F(xiàn)e3+通常體現(xiàn)氧化性，F(xiàn)e只有還原性，所以Fe2+既有氧化性，又有還原性。

6.判斷物質(zhì)失去電子與得到電子

失去電子——元素化合價(jià)升高；得到電子——元素化合價(jià)降低。由反應(yīng)CuSO4+Zn= ZnSO4+Cu可知，鋅元素在反應(yīng)中由0價(jià)升高到+2價(jià)，1個(gè)Zn原子失去了2個(gè)電子；銅元素在反應(yīng)中由+2價(jià)降低到0價(jià)，1個(gè)Cu2+得到了2個(gè)電子。

7.判斷得、失電子總數(shù)

在同一氧化還原反應(yīng)中，化合價(jià)升高總數(shù)=化合價(jià)降低總數(shù)，化合價(jià)升高總數(shù)=失電子總數(shù)，化合價(jià)降低總數(shù)=得電子總數(shù)，失電子總數(shù)=得電子總數(shù)。只要根據(jù)已經(jīng)配平的化學(xué)方程式求出升高的化合價(jià)總數(shù)，即可知失電子總數(shù)；反之，也可求出得電子總數(shù)。

8.根據(jù)化合價(jià)的升降可以配平氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式

氧化還原反應(yīng)方程式可以根據(jù)化合價(jià)的變化如下步驟配平：

（1）在化學(xué)方程式中標(biāo)出化合價(jià)發(fā)生改變的元素化合價(jià)。

（2）標(biāo)出反應(yīng)前后元素化合價(jià)的變化。

（3）使化合價(jià)升高和降低的總數(shù)相等。

（4）根據(jù)質(zhì)量守恒配平其他物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量系數(shù)，配平后，將單線改為等號(hào)。

9.根據(jù)化合價(jià)可以迅速判斷特殊氧化還原反應(yīng)

一般化合價(jià)為零的單質(zhì)出現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)均為特殊氧化還原發(fā)應(yīng)（除了同素異形體之間的相互轉(zhuǎn)化）。