高考化学复习专题01——氧化还原之同一元素的多变价反应

同一氧化还原反应中，多种变价元素化合价发 生变化

当同一个氧化还原反应中有多种变价元素价态变 化时，产物判断的工具主要是：氧化性、还原性强弱的 比较和“上下楼梯考虑法”即就近原则。

例1、写出碘与氯水反应生成＋5价碘的化学方程 式，标出电子转移的方向和数目。

分析：题目中给出的已知条件“生成＋5价碘”大大 降低了本题的难度。如果题中没有这一条件的话，解决本题的几个步骤：

(1) 题中的碘元素和氯元素均是具有变价的ⅦA 族元素，碘元素常见价态参考氯元素；

(2) 氯气的氧化性强于碘单质，因此，在此反应中 氯气作氧化剂化合价降低生成HCl；

(3) 碘元素化合价升高，升至何种价态呢？解决这 一问题，回归至氧化还原反应的价态变化。

元素在被氧化的过程中，化合价升高一般是就近 原则，即每一次被氧化至它的相邻高价态，就像是在“踏踏实实地，一步一个脚印地爬楼梯”，若相邻高价不能稳定存在，则继续被氧化，化合价继续升高，直到它能稳定存在为止。这一题中，碘单质被氧化到＋1价 的HIO，次碘酸不稳定，继续升高到＋3价的HIO2，亚碘酸是极不稳定的物质，至今都没有制取到，碘元素化合价继续升高到＋5价的HIO3，碘酸能稳定存在，所以，它的产物是碘酸。

即 I2＋5Cl2＋6H2O → 2HIO3＋10HCl

硫、氮及其化合物的性质可将此就近原则诠释得相当到位：

例2 (1)硫及其化合物之间的相互转化：

纵观硫及其化合物的相互转化关系，物质之间的 变化主要通过化合价的变化实现。硫元素在被氧化的 过程中，化合价逐步上升至相邻高价；在被还原的过程中，化合价逐步降低至相邻低价。

例外的是标示数字①和②的两个反应。

①是硫化 氢气体的充分燃烧，看似硫元素的化合价由－2价升高 到了＋4价，按照上述原则，硫元素必然经过0价，那它 为什么不在0价停留？氧气充足，硫单质继续被氧化， ＋4价的产物S02才能稳定存在。

②是工业制硫酸的第一步反应，假设FeS2中的硫 元素为－1价成立，按照上述原则，锻烧硫铁矿的产物 是单质硫，空气充足，单质硫继续被氧化，直至变为稳 定存在的SO2。那在氧气充足的情况下为什么就没有被 氧化为＋6价而生成SO3呢？这与反应条件、活化分子 的多少有关，SO2转化为SO3必须要有催化剂的参与。

(2)氮及其化合物之间的相互转化：

所选物质均为氮元素常见价态代表物。在氮元素被氧化的过程中，基本遵循升高至相邻价态的原则。标示数字①的反应出现了化合价的跳跃，为什么？氨气是由氮气制得的，再由氨气去制取氮气，有意义吗？用催化剂使氮元素继续被氧化。

与此相似，当氮元素在被还原的过程中，同样降到它的相邻价态。标示数字②的反应出现了化合价的跳 跃。为什么稀硝酸和铜的反应中生成的是NO而不是 NO2 ?可以理解为:硝酸越稀，水越多，NO2和水反应了。 当然，在有硝酸参加的反应中，还要考虑硝酸的浓度对 其氧化性强弱的影响，硝酸的浓度越小，氧化性越弱， 生成的产物价态越低。

类似的反应有：氯气氧化单质铁，为什么铁元素化 合价不是升高到＋2价？氯气的氧化性比三价铁氧化性强，它只能以＋3价的产物存在。碳在足量氧气中燃烧， 为什么生成的产物是二氧化碳呢?不难发现，碳先生成 了一氧化碳，而一氧化碳在氧气中还能继续燃烧，所以 它的产物就只能是二氧化碳了。

综上所述，当氧化还原反应中出现了变价元素时， 我们要提取题目中有用的信息，分析其化合价变化的可 能情况，结合氧化性、还原性的强弱，回归氧化还原反应的实质，判断反应产物。