剖析“歧化反應(yīng)規(guī)律”

氧化還原反應(yīng)是高中的重點(diǎn)反應(yīng)，絕大多數(shù)的氧化還原反應(yīng)都遵循“穩(wěn)價(jià)原則”或“由強(qiáng)制弱原則”。根據(jù)氧化性或還原性的相對(duì)強(qiáng)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(méi)有遵循“穩(wěn)價(jià)原則”或“由強(qiáng)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(jià)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(guò)程理解為打架的過(guò)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?yàn)槠缁磻?yīng)時(shí)，反應(yīng)物本身對(duì)自己施加的作用力小，導(dǎo)致歧化反應(yīng)的化合價(jià)在發(fā)生改變時(shí)，變化幅度比較小。所以，歧化反應(yīng)在很多時(shí)候都遵循“相鄰價(jià)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(jià)元素的化合價(jià)和氧化劑或還原劑的變價(jià)元素的化合價(jià)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(jià)。高中階段需要掌握的且遵循“相鄰價(jià)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(jià)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(jià)原則”。那么為什么該反應(yīng)沒(méi)有遵循“相鄰價(jià)原則”。

3NO₂  + H₂O= NO  + 2HNO₃不遵循“相鄰價(jià)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?yàn)樵摲磻?yīng)的環(huán)境是堿性環(huán)境。在酸性環(huán)境下“+3”的“N”會(huì)繼續(xù)歧化。所以反應(yīng)3NO₂  + H₂O= NO  + 2HNO₃的過(guò)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(jià)原則”，但實(shí)際上卻兩次遵循“相鄰價(jià)原則”。由此可知有些歧化反應(yīng)不遵循“相鄰價(jià)原則”是因?yàn)榈谝徊疆a(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(jià)原則”外，還有哪些歧化反應(yīng)也未遵循該原理呢。其實(shí)教材編寫(xiě)者早就在課本中透漏了玄機(jī)。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(gè)學(xué)生做了演示實(shí)驗(yàn)，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(jìn)行的，環(huán)境對(duì)其施加的作用力比較小，所以遵循“相鄰價(jià)原則”，但是當(dāng)外界對(duì)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(jià)變化幅度增加，不再遵循“相鄰價(jià)原則”。理解了“冷”字的意義，才能理解實(shí)驗(yàn)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(jià)原則”，若不遵循，要么是因?yàn)橹虚g產(chǎn)物在環(huán)境中不穩(wěn)定會(huì)發(fā)生后續(xù)反應(yīng)，要么是因?yàn)橥饨鐚?duì)歧化反應(yīng)供給了更多的能量，使得化合價(jià)跳躍式改變。

從學(xué)習(xí)歧化反應(yīng)的過(guò)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?yàn)橥饨绛h(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(jué)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(guò)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(guò)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(wú)

審核：丁勁松

上傳：楊佳順