氧化还原反应知识

文章编号：1005－6629(2007)10－0076－03中图分类号：G633.8 文献标识码：B

［问题的由来］

本文以氧化还原反应为主要背景，结合周边化学知识，侧重学生获取信息、加工信息、从化学视角去分析解决实际问题能力的考查。创作了既突出主干知识，又考查学生能力的二个试题，供读者参考。

［问题］

若X、Y在周期表中位于同一主族，且相隔一个周期，并有m=n>0。在一定条件下有下列反应：Xm+Yn+H2OHXO3+HY

(1)Xm的电子式______，Yn的化学式_______。

(2)配平上述反应的化学方程式(用化学式表示)___________________。

(3)现有稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、浓盐酸、浓硫酸、浓磷酸。请选用上述一种酸与KX制取HX的化学方程式_______。

(4)若某一反应体系在反应过程中曾出现过下列微粒：Xm、HI、SO2、H2SO4(浓)、H2O。则此体系发生的化学方程式为____________。

［问题解析］

(1)本题以Xm+Yn+H2OHXO3+HY为情景，其关键是通过已知条件推出X和Y各是何种元素。由HXO3和HY的化学式推出X、Y元素的化合价分别为+5和-1价。则X为第VA或VIIA族，Y为第VIIA族，因为X、Y在周期表中位于同一主族，则X必为VIIA族，又因为X和Y相隔一个周期，且m=n>0，则X、Y可能是①F2、Br2或②Cl2、I2的两种可能组合。若是F2、Br2，则F2与水反应生成O2，则不符合题意所给的化学方程式。所以X、Y一定是Cl2、I2的组合。又因Cl2的氧化性大于I2，所以X是I2，则Y是Cl2。

(2)推出X、Y后，根据电子得失守恒即可配平氧化还原反应方程式。

(3)这是多试剂的合理选择问题。在给定的6种酸中与KI反应制取HI，考虑I-的强还原性，稀硝酸、浓硫酸等强氧化性酸不可用；考虑到HI极易溶解于水，稀盐酸、稀硫酸不可用；考虑到HI的挥发性，浓盐酸也不可用。所以只能选择非氧化性浓磷酸与KI反应制取HI。

(4)这是考查分析推理能力的问题。若反应过程中有下列微粒：I2、HI、SO2、H2SO4(浓)、H2O。根据元素化合价的不同状态，猜想有反应I2＋SO2HI+H2SO4(浓)或者②HI+H2SO4(浓)I2＋SO2。因为H2SO4(浓)氧化生大于I2。则①不成立，所以化学反应方程式为2HI+H2SO4(浓)=SO2+I2+2H2O。

答案：(1)、Cl2

(2)I2+5Cl2+6H2O=2HIO3+10HCl

(3)KI+H3PO4(浓) KH2PO4+HI

(4)2HI+H2SO4(浓)＝SO2+I2+2H2O

［问题拓展］

Na2O2是高中化学所学的一种常见物质，在盛有Na2O2的试管中通入CO2和H2O的混和气，某同学写了以下化学方程式。

①2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2

②2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2

③Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3

④NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O

⑤2NaOH(过量)+CO2=Na2CO3+H2O

(1)在反应①中还原剂是____，当①反应电子转移1mol时可生成O2____g。

(2)当CO2和H2O的混和气体中通入Na2O2时，发生反应的顺序是____(填序号)；当Na2O2、NaOH两者共存时一定不能发生的反应是_____(填序号)；当反应后固体中有Na2CO3时，____(一定、可能)有NaOH；当反应后固体中有NaOH时，_____(一定、可能)有Na2O2，_____(一定、可能)有Na2CO3。

(3)当CO和O2以1∶1的体积比和足量Na2O2放在固定容积的密闭容器中用电火花引燃，完全反应后气体压强是反应前的___倍。

分析：第(1)问判断还原剂虽是基础问题，但此题涉及到氧元素三种价态之间的转变，只有理解化合价不交叉规律，推断这是歧化反应，才能找出Na2O2是还原剂，考生很容易错把H2O作为还原剂，明确Na2O2既是氧化剂又是还原剂时，就容易求出转移1mol电子时可生成O2 16 g。

(2)这是考查一种物质与两种物质反应先后顺序问题。当CO2和H2O的混和气体中通入Na2O2时，若Na2O2先与H2O反应，则生成的NaOH会与CO2继续反应生成Na2CO3和H2O，其实质是相当于Na2O2先与CO2反应，然后再与H2O反应。即反应顺序是② ①。当Na2O2、NaOH两者共存时，即CO2和H2O已经完全反应，则不可能有反应③、④、⑤。当反应后固体中有Na2CO3时，必有②反应，也可能有①反应，则答案是可能有NaOH。当反应后固体中有NaOH时，因②反应在前，则此过程一定发生了①②反应，Na2O2过量时，可能还有Na2O2，因一定有②反应，所以一定有Na2CO3。

(3)当CO和O2以1∶1的体积比和足量Na2O2放在密闭容器中用电火花引燃，所发生的反应是CO+O2=CO2和2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，其总反应是2Na2O2+CO=2Na2CO3，所以相当于减少一体积CO2，剩余一体积O2，完全反应后气体压强是反应前的1/2倍。

答案：(1)Na2O2、16g(2)② ①；③④⑤；可能；可能，一定(3)1/2。

［使用记录］

上面的“问题”和“问题拓展”均由本人为《化学教学》原创题征稿而编，考查内容符合高考大纲要求，此问题属于氧化还原反应比较新颖的前沿试题，从未在学校使用，也未曾投稿，更没有在公开场合发表交流传播。

［教育价值］

氧化还原反应的题材是高考化学的主要考点，而实验能力、自学能力、观察能力和思维能力的综合考查是高考化学的终极目标，通过提供情景让学生应用所学化学知识解决问题是考题的命题趋势。上面两道例题避开常规的设问角度，刻意从能力的角度提升试题的教育功能。如问题中“用字母型进行讨论推断”是考查用讨论和推理方法解决化学问题的能力；“对多种酸的使用选择分析”是考查选择和评价方案的能力；“对反应体系的反应推断”是考查从题设情景用化学知识解决问题的能力；问题拓展中“掺杂④⑤不能发生的干扰反应式”是通过设置陷阱考查学生良好的心理素质和思维品质。这种试题能使整体思维能力强、心理素质好的优秀学生在考试中脱颖而出，实现高考试题应该具有的选拔功能。

参考文献：

[1]陈育德.2006年全国高中生化学竞赛试题例析及思考[J].化学教学，2007(2):59-64.

[2]2007年普通高等学校招生全国统一考试大纲(理科)[M].北京：高等教育出版社，2006:164-165.

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”

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