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化合价与氧化还原反应

2016-05-30印志林

都市家教·下半月 2016年1期
关键词:还原性配平化合价

印志林

【摘 要】化合价的改变是判断氧化还原反应的标志和特征,电子的转移导致化合价的变化是氧化还原反应的本质。初中化学中关于化合价的知识介绍得很少,要求也较低,进入高中后,我们需要深化对化合价知识的理解。本文笔者将化合价与氧化还原反应的关系罗列如下。

【关键词】化合价;氧化还原;得失电子

一、元素的化合价

1.化合价的概念

一种元素一定数目的原子跟其它元素一定数目的原子相化合的性质,叫该元素的化合价。

2.化合价的正与负

正价:元素失去电子或共用电子对偏离;

负价:元素得到电子或共用电子对偏向。

3.化合价的数值

化合价的数值等于得电子的数目(或不同元素间形成共用电子对)相反数;或失电子(不同元素间形成共用电子对)的数目。

4.化合价的变化

元素在氧化还原反应中,得到电子(或共用电子对偏向),化合价降低;失去电子(或共用电子对偏离),化合价升高。

5.化合价的规则和规律

(1)在化合物中,正负化合价的代数和为零。

(2)在单质中,元素的化合价为零。

(3)金属元素一般没有负价;非金属元素既可以显正价,也可以显负价,氟和氧一般没有正价。

二、确定元素化合价的常用方法

1.根据化学式求化合价

例如,确定KMnO4中Mn元素的化合价,可设其化合价为x,则:1×(+1)+x+4×(-2)=0,x=7。

2.根据离子所带电荷数求化合价

例如,确定硫代硫酸钠根S2O32-中S元素的化合价,可设其化合价为x,则:2x+3×(-2)=-2,x=2。

三、化合价与氧化还原反应的关系

1.判断氧化还原反应与非氧化还原反应

氧化还原反应的本质是电子的转移,其特征是元素化合价发生升降,凡是有化合价升降的反应一定是氧化还原反应;无化合价改变的反应为非氧化还原反应。如:FeCl3+3KOH=Fe (OH)3↓+3KCl、CuSO4+Zn= ZnSO4+Cu,前一反应为非氧化还原反应,后—反应是氧化还原反应。

2.判断氧化剂与还原剂

元素化合价升高,含该元素的反应物为还原剂;元素化合价降低,含该元素的反应物为氧化剂。如:CuSO4+Zn= ZnSO4+Cu,Zn是还原剂,CuSO4是氧化剂。

3.判断氧化反应(被氧化)与还原反应(被还原)

元素化合价升高——发生氧化反应(被氧化);元素化合价降低——发生还原反应(被还原)。如:CuSO4+Zn= ZnSO4+Cu,锌反应后化合价升高,发生了氧化反应(即Zn被氧化)。反之,Cu2+发生了还原反应(即Cu2+被还原)。

4.判断氧化产物与还原产物

元素化合价升高→还原剂(性)→被氧化→氧化反应→氧化产物;元素化合价降低→氧化剂(性)→被还原→还原反应→还原产物。由反应CuSO4+Zn= ZnSO4+Cu可知,Zn中所含的0价Zn元素化合价升高——被氧化——得到氧化产物ZnSO4;反之,CuSO4中所含的+2价Cu元素被还原得到的还原产物也是Cu,该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1 ∶1。

5.判断元素的性质

最高价态的元素,在化学反应中化合价只能降低,只有氧化性;最低价态的元素,在化学反应中化合价只能升高,只有还原性;处于中间价态的元素,在化学反应中化合价既能升高,也能降低,既有氧化性,也有还原性。例如,Fe3+通常体现氧化性,Fe只有还原性,所以Fe2+既有氧化性,又有还原性。

6.判断物质失去电子与得到电子

失去电子——元素化合价升高;得到电子——元素化合价降低。由反应CuSO4+Zn= ZnSO4+Cu可知,锌元素在反应中由0价升高到+2价,1个Zn原子失去了2个电子;铜元素在反应中由+2价降低到0价,1个Cu2+得到了2个电子。

7.判断得、失电子总数

在同一氧化还原反应中,化合价升高总数=化合价降低总数,化合价升高总数=失电子总数,化合价降低总数=得电子总数,失电子总数=得电子总数。只要根据已经配平的化学方程式求出升高的化合价总数,即可知失电子总数;反之,也可求出得电子总数。

8.根据化合价的升降可以配平氧化还原反应的化学方程式

氧化还原反应方程式可以根据化合价的变化如下步骤配平:

(1)在化学方程式中标出化合价发生改变的元素化合价。

(2)标出反应前后元素化合价的变化。

(3)使化合价升高和降低的总数相等。

(4)根据质量守恒配平其他物质的化学计量系数,配平后,将单线改为等号。

9.根据化合价可以迅速判断特殊氧化还原反应

一般化合价为零的单质出现的化学反应均为特殊氧化还原发应(除了同素异形体之间的相互转化)。

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