剖析“歧化反應(yīng)規(guī)律”

氧化還原反應(yīng)是高中的重點反應(yīng)，絕大多數(shù)的氧化還原反應(yīng)都遵循“穩(wěn)價原則”或“由強制弱原則”。根據(jù)氧化性或還原性的相對強弱可以由反應(yīng)物推導(dǎo)產(chǎn)物。但是，歧化反應(yīng)非常的特殊，這類反應(yīng)沒有遵循“穩(wěn)價原則”或“由強制弱原則”，而是具有特殊的規(guī)律。

歧化反應(yīng)是指同種元素的化合價既升高又下降的反應(yīng)，氧化劑和還原劑均指同一種元素的同一種物質(zhì)。為了讓學(xué)生理解化學(xué)變化，我將化學(xué)反應(yīng)的過程理解為打架的過程。歧化反應(yīng)可以理解成自己懲罰自己。一般情況下，自己打自己所施加的力往往比自己打別人的力小一些。就因為歧化反應(yīng)時，反應(yīng)物本身對自己施加的作用力小，導(dǎo)致歧化反應(yīng)的化合價在發(fā)生改變時，變化幅度比較小。所以，歧化反應(yīng)在很多時候都遵循“相鄰價原則”。即由歧化反應(yīng)所得的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物中的變價元素的化合價和氧化劑或還原劑的變價元素的化合價處于相鄰的位置。例如在歧化反應(yīng)Cl₂ +  H₂O =  HCl +  HClO中，產(chǎn)物中的“-1”、“+1”是反應(yīng)物“0”的相鄰價。高中階段需要掌握的且遵循“相鄰價原則”的歧化反應(yīng)如下： 2H₂O₂    ==    2H₂O +  O₂↑；2Na₂O₂  + 2H₂O =  4NaOH +  O₂↑；2Na₂O₂  + 2CO₂ =  2Na₂CO₃ +  O₂↑；Cl₂ +  H₂O =  HCl +  HClO； Cl₂ +  2NaOH  =  NaCl +  NaClO  + H₂O；2Cl₂ +  2Ca(OH)₂ =  CaCl₂ +  Ca(ClO)₂ + 2H₂O；Cu₂O +  H₂SO₄   = Cu  + CuSO₄ +  H₂O； Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = S↓+ SO₂↑ + Na₂SO_4；2NO₂  + 2NaOH = NaNO₂  + NaNO₃ + H₂O。

是不是所有的歧化反應(yīng)都遵循“相鄰價原則”呢？當(dāng)然不是的，必修一P₉₂上所學(xué)的反應(yīng)：3NO₂  + H₂O= NO  + 2HNO₃就不遵循“相鄰價原則”。那么為什么該反應(yīng)沒有遵循“相鄰價原則”。

3NO₂  + H₂O= NO  + 2HNO₃不遵循“相鄰價原則”，根本原因在于“+3”的“N”在酸性條件下極其不穩(wěn)定，在堿性環(huán)境中才能穩(wěn)定存在。2NO₂  + 2NaOH = NaNO₂  + NaNO₃ + H₂O反應(yīng)中存在“+3”的“N”是因為該反應(yīng)的環(huán)境是堿性環(huán)境。在酸性環(huán)境下“+3”的“N”會繼續(xù)歧化。所以反應(yīng)3NO₂  + H₂O= NO  + 2HNO₃的過程可以理解成：第一步2NO₂  + H₂O= HNO₂  + HNO₃；第二步 2HNO₂  = NO₂  + NO + H₂O；然后NO₂參與第一步的循環(huán)，最終導(dǎo)致總反應(yīng)為3NO₂  + H₂O= NO  + 2HNO₃，所以該歧化反應(yīng)表面上不遵循“相鄰價原則”，但實際上卻兩次遵循“相鄰價原則”。由此可知有些歧化反應(yīng)不遵循“相鄰價原則”是因為第一步產(chǎn)物在環(huán)境中極其不穩(wěn)定，發(fā)生了后續(xù)反應(yīng)。

除了上述反應(yīng)不遵循“相鄰價原則”外，還有哪些歧化反應(yīng)也未遵循該原理呢。其實教材編寫者早就在課本中透漏了玄機。在人教版必修一P₈₅的第二自然段有這樣一句描述“與氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)類似，氯氣和冷的消石灰反應(yīng)可以制得主要成分為Ca(ClO)₂的漂白粉”。在這段話中“冷”字有何意義呢？為了讓學(xué)生理解“冷”字的意義，我用一個學(xué)生做了演示實驗，我拿著學(xué)生的手往學(xué)生身上拍去，讓學(xué)生感受到同樣是用自己的手拍打自己，但當(dāng)外界施加一定的作用力之后，拍打的力度自然就加大了。絕大多數(shù)的歧化反應(yīng)是在常溫下進行的，環(huán)境對其施加的作用力比較小，所以遵循“相鄰價原則”，但是當(dāng)外界對該反應(yīng)加熱后，物質(zhì)獲得更多的能量，使得元素的化合價變化幅度增加，不再遵循“相鄰價原則”。理解了“冷”字的意義，才能理解實驗探究題中制備“NaClO”、“ NaClO₃”的條件為何有區(qū)別。

歧化反應(yīng)絕大多數(shù)遵循“相鄰價原則”，若不遵循，要么是因為中間產(chǎn)物在環(huán)境中不穩(wěn)定會發(fā)生后續(xù)反應(yīng)，要么是因為外界對歧化反應(yīng)供給了更多的能量，使得化合價跳躍式改變。

從學(xué)習(xí)歧化反應(yīng)的過程中，我們知道同一類反應(yīng)，絕大多數(shù)遵循一定的規(guī)律，部分反應(yīng)因為外界環(huán)境的原因存在特殊性?；瘜W(xué)相較于物理而言，給人的感覺就是記得更多，最根本的原因是化學(xué)規(guī)律除了普遍性之外，還往往有特殊性的存在。而考試的過程中，又經(jīng)?？嫉竭@些特殊性。物理偏重于考察規(guī)律的普遍性。如果在學(xué)習(xí)過程中注意到了化學(xué)的規(guī)律，那么學(xué)習(xí)化學(xué)就不再是一件困難的事情。

撰文：何逃利 楊佳順

圖片：無

審核：丁勁松

上傳：楊佳順