[教學(xué)資源]如何理解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)

1、如何理解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)黃明建在高一化學(xué)里，談到氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)大多能明確：是構(gòu)成物質(zhì)的微粒間發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移。但是對“物質(zhì)間為什么會發(fā)生電子轉(zhuǎn)移”的問題，人們在討論時各自的理解和表述常有不同。其中，本世紀(jì)初出版的高一化學(xué)課本中相關(guān)表述頗具代表性，并且被廣泛采納。課本是以氯化鈉的形成過程為例，別開生面地結(jié)合鈉原子和氯原子的結(jié)構(gòu)變化示意圖并輔以下面這組卡通畫進(jìn)行了有趣的描述。并且它的原子半徑較大(0.186nm),導(dǎo)致鈉原子核對外層電子的吸引力較?。欢仍雍穗姾蓴?shù)為17,原子半徑只相當(dāng)于鈉原子的1/2(0.099nm),所以氯原子核對電子的吸引力更大。當(dāng)它們相遇時，鈉原子最外層的一個電子就被

2、氯原子奪走了。有些人認(rèn)為，鈉原子失去電子和氯原子得到電子的過程一定是一個放熱過程,其實不然。Na(g)+Cl(g)fNa+(g)+Cl-(g)H=+147.2kJmol-1上式表明,單從鈉原子和氯原子間得失電子的能量變化來看,并不是一個放熱過程,而是一個吸熱過程。氯原子從鈉原子那里奪得電子是要付出代價的！我們之所以在通常實驗中能觀察到鈉在氯氣中燃燒并放出大量熱,那是因為反應(yīng)中生成的鈉離子和氯離子間結(jié)合成NaCl晶體時會放出大量的熱。Na+(g)+Cl-(g)fNaCl(s)H=-787.4kJmol-1并且,所放出的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過形成氣態(tài)鈉原子、氣態(tài)氯原子以及它們之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移所需吸收的總能量

3、：Na(g)+1/2Cl2(g)fNaCl(s)H=-411.2kJmol-1顯然,教材編者關(guān)于鈉原子和氯原子間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移所采用的擬人手法有些欠妥,可能是太在意知識的趣味性而疏忽了知識的科學(xué)性。在自然界,許多事物的變化都不以人的意志為轉(zhuǎn)移,它們共同遵循著自然界的叢林法則優(yōu)勝劣汰,適者生存！即便是原子所在的微觀世界,這一法則也還有一定的適用性。在氧化還原反應(yīng)中,原子間對電子的爭奪即為典型實例。在金屬鈉與氯氣的反應(yīng)中,電子的轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目可用下式表示：2Xe-2N0aC0l2點燃2N+1a-C1l還原劑氧化劑氧化產(chǎn)物還原產(chǎn)物其中，2Na2e-=2Na+,金屬鈉失去電子表現(xiàn)出還原性，為還原劑；Cl

4、2+2e-=2Cl-,氯氣得到電子表現(xiàn)出氧化性，為氧化劑。由于Na失去電子后形成的Na+、Cl2得電子后形成的Cl-都在NaCl中，所以NaCl既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物。又如，氫氣與氯氣的反應(yīng)。2Xe-H02C0l2點燃2+H1C-1l還原劑氧化劑氧化產(chǎn)物還原產(chǎn)物看上去，氫氣和氯氣反應(yīng)與金屬鈉和氯氣反應(yīng)非常相似，實際上它們在電子轉(zhuǎn)移的方式上有較大的差異，這種差異可以用市場經(jīng)濟(jì)中對資本的“掠奪”與“投資”來形象地比喻。我們可以將電子看作不同經(jīng)濟(jì)實體所擁有的“資本”，在金屬鈉與氯氣的反應(yīng)中，氯分子中的氯原子是將鈉原子最外層電子完全奪走并占為己有，可視為“掠奪”；而在氫氣與氯氣的反應(yīng)中，雖然氯原子吸

5、引電子的能力較強(qiáng)，但氫原子并沒有將電子完全交給氯原子，而是與氯原子各提供一個電子彼此共用，可視作“投資”，它們重新組成了一個“經(jīng)濟(jì)共同體”。因此，在氧化還原反應(yīng)中，“電子的轉(zhuǎn)移”包含有兩種方式得失與共用。也許你已經(jīng)注意到：在上述反應(yīng)中，電子的轉(zhuǎn)移都是發(fā)生在不同物質(zhì)不同元素之間可有意思的是，某些氧化還原反應(yīng)里同一物質(zhì)（或者是同一元素）中的不同原子間也會發(fā)生電子的爭奪戰(zhàn)，同室操戈的事時有發(fā)生。例如，2X6e-2K(ClO2=2KC1+3(5T325X3e5NH4NO3=2HNO3+4和+9也02Na2O12+2CO2=2Na2CO23O02T不過，我們完全不必因為原子間為電子的爭斗大傷情感，沒有矛盾的世界是不存在的。從生物的進(jìn)化和繁衍角度來看，沒有原子間為電子的爭斗，就沒有新陳代謝，就沒有人的生老病死，世界就沒有生機(jī)，將數(shù)億年如一日，到處一片沉寂。那么，可愛的你又怎么能看到今天這個美麗的世界呢？還得說一句，在氧化還原反應(yīng)中