高中化学题中常给出反应物让写氧化还原反应方程式,也不告诉产物是什么,比如S元素,不知道产物是几价的S,怎么确定产物是什么

问题描述:

高中化学题中常给出反应物让写氧化还原反应方程式,也不告诉产物是什么,比如S元素,不知道产物是几价的S,怎么确定产物是什么呢
高中化学题中常给出反应物让写氧化还原反应方程式,也不告诉产物是什么,比如S元素,不知道产物是几价的S,怎么确定产物是什么呢
1个回答 分类:化学 2014-05-30

问题解答:

我来补答
解题思路: 首先应该明确,书写化学反应时应遵循客观事实,不能主观臆断。但在分析了很多反应的客观事实的基础上,还是可以总结出一些规则的。在考虑反应所处的环境及各种条件因素的同时,根据标准电极电位来判断在溶液中氧化——还原反应的方向、程度和产物是常用的定量的科学方法。由于中学阶段基本上不涉及这方面的知识,故本文仅结合中学化学知识主要用逻辑推理的方法作些定性的判断
解题过程:
解析: 关于氧化还原反应产物的一般判断规则 关于化学反应能否进行以及反应后生成什么物质的问题,对于中学生来说是极感困难的问题,尤其是氧化——还原反应更是如此。 当然,首先应该明确,书写化学反应时应遵循客观事实,不能主观臆断。但在分析了很多反应的客观事实的基础上,还是可以总结出一些规则的。在考虑反应所处的环境及各种条件因素的同时,根据标准电极电位来判断在溶液中氧化——还原反应的方向、程度和产物是常用的定量的科学方法。由于中学阶段基本上不涉及这方面的知识,故本文仅结合中学化学知识主要用逻辑推理的方法作些定性的判断。 一、同种元素之间的氧化——还原反应 在判断生成物时,主要根据元素价态(最好用氧化数。以下同)的可能改变情况,氧化剂、还原剂相对的强弱以及量的多少和反应条件等因素来考虑。有变价的元素,其中间价态既可作氧化剂,又可作还原剂。作氧化剂时其产物为低价化合物;作还原剂时其产物为高价化合物。如硫元素中,S-2只能作还原剂,S+6只能作氧化剂,中间价态的S0、S+既可作氧化剂、又可作还原剂。又如N-3只能作还原N+3只能作氧化剂,而N0、N+2、N+4(N+1、N+3)则既可作氧化剂、又可作还原剂。同时还要注意这样一个原则:即在同种元素间,氧化剂反应后被还原,但不会被还原到与还原剂同等的价态;还原剂反应后被氧化,但不会被氧化到与氧化剂同等的价态。 例1、单质硫与KOH溶液共热,所发生的反应是一个歧化反应。氧化剂和还原剂都是不同量的S0,其价态变化的可能性为:一部分S0作氧化剂,反应后被还原成S-2(只能是最低价态的S-2);另一部分S0作还原剂,反应后被氧化成S+4而不会被氧化成S+6。(因作为氧化剂是S0,它不是强氧化剂。)因此就可判断其产物为Na2S-2、Na2S+4O3、H2O。再根据电子得失数(最好用氧化数的升降值,以下同)。相等的原则来确定其系数。则反应方程式为: 3S + 6KOH = 2K2S + K2SO3 + 3H2O 同理,可写出Cl2与H2O、Cl2与KOH溶液(不加热)、NO2与H2O等反应的生成物。其中Clo,一部分变成Clo,另一部分则变成Cl+1;一部分N+4O2被氧化成N+5(HNO3),另一部分N+4O2则被还原成N+2(NO)。 例2.H2S与SO2的反应。H2S中S-2在反应中被氧化,只就价态变化而言,虽然它可以变成S°、S+4、S+6,但由于氧化剂SO2是S+4,故H2S中S-2只能被氧化成So,不可能被氧化到与氧化剂S+4相等的价态,更不可能被氧化到S+6。SO2在反应中被还原,只就价态而言,虽然可以变至So、S-2,但由于还原剂H2S为S-2,故S+4只能被还原成So,而不会被还原成与还原剂S-2相等的价态。因此生成物应是S和H2O。其反应方程式为: 2H2S+SO2=3S↓+2H2O 同理,S与浓H2SO4的反应,So被氧化成So,而不会成S+4;浓H2SO4中S+6被还原成S+4,而不会成So。即S+2H2SO4(浓) 3SO2↑+2H2O 又如NO2与NO在碱液中的反应。NO2中N+4被还原成N+3,不会被还原到+2价以下 Fe+Cu2+=Fe2++Cu Fe+3Cl2 2FeCl3 在常温下,浓H2SO4、浓H2NO3、可使铁钝化,但在加热或有Cl-、Br-等存在下,铁则可被氧化成Fe3+。 2Fe+6H2SO4(浓) Fe2(SO4)3+SO2↑+6H2O Fe+6HNO3(浓) Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O 2.反应物的量或浓度的不同,则生成物也各不相同。如前例,溴水的浓度不同与H2S反应的产物不同,Fe与稀H2SO4或热的浓H2SO4反应的产物也各不相同。又如HNO3的浓度不同与不同量的某些金属或某些非金属反应时产物也各不相同。 3.反应环境(酸、碱性)的不同,产物不同。KMnO4在较强的酸性环境中氧化能力较强,Mn+7被还原成Mn+2。 2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4(稀)=2MnSO4+6K2SO4+3H2O KMnO4在中性或弱酸性、弱碱性环境中生成Mn+4O2。在强碱性环境中则生成(Mn+6O4)2-。 2KMnO4+3K2SO3+H2O=3K2SO4+2MnO2↓+2KOH 2KMnO4+K2SO3+2KOH=K2SO4+K2MnO4+H2O 又如K2Cr2O7在酸性环境中氧化能力强,但在碱性环境中氧化能力则很差。 再如碘与强碱溶液反应生成碘化物及碘酸盐,如在强酸性环境中碘化物与碘酸盐又相互作用而析出碘。 3I2+6KOH 5KI+KIO3+3H2O 5KI+KIO3+3H2SO4=3I2↓+3K2SO4+3H2O 4.反应条件不同,产物不同。 例1.常温下Cl2+2KOH=KCl+KClO3+H2O加热时:3Cl2+6KOH 5KCl+KClO3+H2O(实际上是由于3KClO=2KCl+KClO3歧化反应而来。) 例2、氢硫酸久置空气中有单质硫析出,H2S气体在空气中完全燃烧生成SO2,不完全燃烧也有单质硫生成。 2H2S+O2=2H2O+S↓ 2H2S+3O22SO2+2H2O 例3、NH3+O2(氧气) N+6H2O使用催化剂则生成NO 4NH3+5O24NO+6H2O 又如无催化剂时SO2很难与O2反应,有催化剂时易生成 SO3: 2SO2+O22SO3 再如NH4NO3的分解。由于温度不同,产物也就不同。低于170℃分解主要生成NH3和HNO3,高于248℃时,主要产物为N2、HNO3和H2O,在190—300℃时,可产生N2O和H2O一般爆炸温度在300℃以上。 2NH4NO32N2 +O2 +4H2O 5、根据金属活动顺序来考虑反应生成物 众所周知,金属与水、酸、盐的反应;金属与硝酸的反应;以及硝酸盐的分解规律等都与金属活动顺序有关。但在常温下能与水较剧烈反应的金属(如Na、K、Ca等)与较不活动的金属盐溶液反应时,主要是按下式进行。如Na与CuSO4水溶液反应: 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+K2SO4 有时还能看到黑色的CuO生成。 Cu(OH)2 CuO+H2O 三、其它 其它方面的例子还很多,现仅举以下数例来探索一般规则。 1.碳直接与氧或与强氧化剂反应时生成的价态(因还原剂为N+2);而NO中N+2被氧化成N+3,不会被氧化到+4价以上的价态(因氧化剂为N+4),其反应为:NO2+NO=N2O3 N2O3+2NaOH=2NaNO2+H2O 即:NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O 再如Fe与FeCl溶液的反应。Feo是还原剂,被氧化成Fe+2,而不会被氧化成Fe+3(因氧化剂是Fe+3);FeCl3中Fe+3是氧化剂,反应后只能被还原成Fe+3,而不会成Feo(因还原剂是Feo)。即: Fe+2FeCl3=3FeCl2 例3、H2S与浓H2SO4的反应。根据反应时的温度、浓度、反应物的相对量等因素来考虑,可能存在以下三种平行的反应。 (1)、如果考虑它们的价态分别都只变化一个数量级、即H2S中S-2变至So;浓H2SO4中S+6变至S+4。则反应方程式为H2S+H2SO4(浓)=S↓+SO2↑+2H2O (2)、上式中生成的SO2又可能与H2S按例2的反应进行生成单质硫。其总反应方程式为: 3H2S+H2SO4(浓)=4S↓+4H2O (3)、在(1)式中生成的S也可能被浓H2SO4氧化而生成SO2。(如例2中S与浓H2SO4的反应)其总式为: H2S+3H2SO4(浓)=4SO2+4H2O 同理,FeS与浓H2SO4反应只能得到S或SO2,而不能制得H2S。因此实验室常用稀H2SO4或HCl与FeS反应来制取H2S。并且H2S气体也绝不能用浓H2SO4来进行干燥。 例4、为什么可用浓H2SO4来干燥SO2气体?也可用浓H2SO4与Na2SO3反应来制备SO2呢? 根据前面所谈的原则,并考虑它们的价态变化情况,在本题的条件下(水溶液中),可知S+4只能变至S+5;而S+6也只能变至S+4。因此最终呈现的化合价仍与反应前的价态一致,可视为SO2与浓H2SO4之间未发生反应。故可用浓H2SO4干燥SO2气体,也可用浓H2SO4与Na2SO3反应来制取SO2。 二、不同元素之间的氧化——还原反应。 在判断生成物时,情况更为复杂。主要是考虑氧化剂、还原剂相对的强弱,价态的改变情况,以及反应条件如温度、浓度、酸碱性、催化剂等因素对反应的影响。 1.从氧化剂、还原剂相对的强弱及价态的改变情况来考虑反应的生成物。 例1.NO2与SO2反应。由于NO2的氧化性比SO2强,SO2是还原剂,反应后S+4被氧化成S+6:氧化剂NO2中的N+4只被还原成N+2,(因SO2在气相反应中还原性不很强)。故反应方程式为:NO2+SO2=SO3+NO 又如SO2与溴水的反应。因S+4只能被氧化成S+6(硫元素的最高价);Br0只能被还原成Br-(澳元素的最低价)。故反应方程式为: SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr 同理、SO2被HNO3氧化时也可生成H2SO4。 例2、H2S是较强的还原剂,其中S-2被一般氧化剂氧化时生成S0;如处于强氧化性环境中则可被氧化成S+4、S+6。但必须注意亚硫酸和亚硫酸盐中S+4仍具有较强的还原性(如Na2SO3是常用的还原剂之一,)当它与HNO3或溴水等反应时,主要是生成S0或H2SO4,一般不会停留在S+4的阶段。 2FeCl3+H2S=2FeCl2+S↓+2HCl+H2S+Br2=S↓+2HBr 溴水较浓时:H2S+4Br2+4H2O=H2SO4+8Hbr 3H2S+2HNO(稀)=3S↓+2NO+4H2O H2S+8HNO3(浓)=H2SO4+8N2O+4H2O 例3、铁与一般氧化剂(如HCl、稀H2SO4、CuSo4溶液等)反应生成亚铁盐,与强氧化剂(如Cl2、热的浓H2SO4、浓HNO3等)反应生成Fe+3。Fe+2H+=Fe2++H2↑CO2,但在隔绝空气和高温条件下,碳夺取氧化物中的氧一般生成CO。(在此条件下,C与CO2反应又生成CO)如CaO+3C CaC2+CO↑ ZnO+C Zn+CO↑ 2.因NH4Cl受热易分解生成NH3和HCl,故有以下反应: 2NH4Cl+Fe 2NH3↑+FeCl2+H2↑ 3.由于I-、Br-的还原性较强,因此浓H2SO4与KBr反应常有Br2产生;而浓H2SO4与KI反应则不能制得HI,只能得到I2、故制HI常用浓H3PO4代替氧化性较强的浓H2SO4。 4.根据电极电位的情况判断氧化——还原反应这就更方便了。如下述反应: 2HNO2+SO32-=2NO↑+SO42-+H2O 2HI+2Ag=AgI+H2↑ 2Hg+2AgNO3=2Ag+Hg2(NO3)2 (因Hg(NO32与Ag又能反应之故)。 若有疑问,可以直接留言,我会与你一起讨论的,谢谢你的配合,祝你学习进步!
 
 
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