日期:2021.9.23-9.24
双线桥
我选择了实验室制取氯气的反应作为例子,演示了氧化还原反应种双线桥的表示方法。第一步,先找出化合价变化了的元素的化合价,如二氧化锰中Mn由+4价降为氯化锰中的+2价,而氯化氢中的氯由-1价升为0价。
第二步,将反应前后价态变化的元素用末端带箭头的线连起来。锰,化合价降低了,我们称之为被还原了,原因是得到了1✖2e-,乘号前面的数字表示化合价变化的原子数,称号后面的电子前面的数字,表示发生化合价变化的原子个数。而氯离子一定要仔细,4个氯离子,真正发生化合价变化的只有2个,所以,失去电子的数目为2✖e-,氯元素化合价升高,被氧化了。
我们把失去电子、化合价升高、被氧化的氯离子所在的氯化氢称为还原剂。同学们立即出现了邹眉头的表情。于是,我给他们举例子,一杯水没有味道,加了白糖后,变甜了,加了食盐,变咸了,这里,白糖和食盐就是增味剂,白糖叫甜味剂,具有使这杯水变甜的功能。那么,氯离子具有还原性,是因为二氧化锰中的锰被还原了,正是被氯离子还原的,所以,被氧化的物质,本身做还原剂,具有还原性。能够称为“剂”的,是具有这个功能的物质,而不是自己被作用。类推,二氧化锰被还原了,本身做氧化剂。
当我问,这个反应中,氧化剂与还原剂的个数之比为?有的同学回答1:4,也有同学回答1:2。因为这个反应的系数确实使二氧化锰为1,氯化氢为4,关键点在于,4个氯化氢,只有2个变价,作还原剂的只是这变价的2个氯离子而已,所以,正确的答案是1:2。
我又问,那另外2个氯化氢干什么去了啊,它也反应了啊。同学们都无法回答出来,于是我提醒同学们从物质分类的角度,氯化氢属于什么物质,可以表现什么性质,同学们才想起,它是酸,还可以表现酸性。所以,经过这节课,同学们明白了,按照物质的属性、性子给物质进行分类是真的很有用的。
由于时间有限,我只让同学们训练了简单、中等两个双线桥。双线桥只是一个表示方法,我们掌握了,对分析陌生方程式的产物、配平都有好处。
价态归中、歧化反应与5元钱
第一组双线桥训练中,有一个3份二氧化氮和1份水反应,生成2份硝酸和1份一氧化氮的反应,氧化剂和还原剂都是二氧化氮,这次同学们就准确的说出了,氧化剂和还原剂不是1:1,而是1:2。始终记得,失升氧、还原剂,得降还,氧化剂,从化合价入手,有几个原子变价,就有几个原子去表现该性质。这个反应叫做歧化反应,就像一群人在山腰走路,有一部分人继续上山,有一部分人下山了,这就是歧化。
第二组双线桥中,有一个氯酸钾和浓盐酸1:6反应,生成3份氯气和1份氯化钾及3份水的反应。当我问,反应中,化合价有升有降,谁都知道,-1价的氯离子肯定升到0价,那么+5价的氯降到多少呢?是-1还是0?这个时候,有一个原则,像这种同种元素之间发生的氧化还原反应,化合价遵循价态归中原则,同种元素不同价态,只靠拢,不相交。所以,+5没有必要降到-1,然后又升到0,不如直接到0。你回家,已经到了家门口了,然后绕着房子走了一圈,还是回家了,何必呢,直接进门不是更省事省力吗?
在这个反应中,我特意问了同学们,该反应中转移了几个电子?给他们选择,10个、5个还是0个。一个班50个人,举手表决,比方说,在1班,选择10个的有4人,选择5个的有10人,没有人选择0个。我就问同学们,不举手的人是什么心态呢?我知道,因为我也有类似的经历。开大会,听专家讲座,一个低调的人的内心活动,如果我举手,会不会吸引专家的注意,点我起来回答,万一答错了,岂不是尴尬;一个愿意展现自己的人举手,就是想发表观点,吸引别人的注意力。不举手,有时候是自己还没有做好决定,有时候是怕错。我在高中和大学、读研期间,最喜欢坐到第一排,因为可以听的最清楚,看得最清楚,不过,在大学,我承认,有一些我很难理解的文科性质的课,我有若干次坐在最后面去了。我当时想的就是,不要关注我。同学们听了老师的故事,都会心地笑了。
于是,我和彭逸东对话,我问他,我给你5元钱,你我之间转移了几块钱,他很肯定地说是5元钱。其实还原剂有哪些,我失去了5元钱,“我”是主语,他得到了5元钱,主语已经发生了改变,不再是我,而是他。我们之间只传递了5元钱,并没有其它的情况,同学们不能把不同对象的属性合并在一起。他懂了,你懂了吗?
氧化剂和还原剂
我提醒同学们分析了这些氧化还原反应,发现,氧化剂和氧化产物中,变价元素价态通常都相对较高,而还原剂和还原产物价态相对较低。那么我问同学们还原剂有哪些,你们认为过氧化氢能不能做氧化剂?能不能做还原剂?你的理由是什么?同学们通过分析氧元素和价态,发现,可升到0价,也可以降到-2价,于是回答说,都可以。
接下来,提供试剂,淀粉碘化钾试纸和酸性高锰酸钾溶液,以及3%过氧化氢,让同学们自己通过实验探究。
实验很简单,1分钟就完成了。同学们看到了表面皿上的淀粉碘化钾试纸变蓝,对照我给的实验背景知识,他们知道了过氧化氢做了氧化剂,将-1价的碘氧化为0价。而试管中,过氧化氢溶液中滴入酸性高锰酸钾溶液,紫红色褪去,还生成了大量气泡(可以使带火星的木条复燃)。实验现象证实了他们的猜测。
于是,我们一起总结了可以做氧化剂或者还原剂的物质。这些物质,在后续的学习中,需要多次强化,大家才会印象深刻。
由于各种原因,本周只有一节课,希望下周一你还记得。
当天课堂表现较好的同学名单如下:
高一1班:
叶浩欣、许泽龙、梁宇熙、於思瑶;
高一2班:
马龙瑞、董佳林、叶涵冰、石心悦、陈自强、林宏涛;
高一3班:
曾翔、余海清;
高一4班:
蔡沛峻、龚子馨、吴科键、陈鸿皓、彭逸飞。。
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