氧化還原反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)基本類型的關(guān)系:交叉與從屬
化學(xué)反應(yīng)基本類型(化合反應(yīng)、分解反應(yīng)、置換反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng))是從“反應(yīng)物和生成物種類”角度對反應(yīng)的分類,而氧化還原反應(yīng)是從“是否有電子轉(zhuǎn)移(化合價變化)”角度的分類,二者并非并列關(guān)系,而是存在“交叉”或“從屬”的復(fù)雜聯(lián)系。明確二者的關(guān)系,能幫助我們更系統(tǒng)地認(rèn)知化學(xué)反應(yīng)。
一、置換反應(yīng):全部屬于氧化還原反應(yīng)
置換反應(yīng)的定義是“一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng),生成另一種單質(zhì)和另一種化合物”(通式:A + BC = B + AC)。由于反應(yīng)中有單質(zhì)參與和生成,單質(zhì)中元素化合價為0,化合物中元素化合價不為0,必然存在元素化合價的升降(電子轉(zhuǎn)移),因此所有置換反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)。
實例分析:
- 金屬與酸反應(yīng):Zn + H?SO? = ZnSO? + H?,Zn(0價+2價,升高),H(+1價0價,降低),有化合價變化,屬于氧化還原反應(yīng)。
- 金屬與鹽溶液反應(yīng):Fe + CuSO? = FeSO? + Cu,F(xiàn)e(0價+2價,升高),Cu(+2價0價,降低),有化合價變化,屬于氧化還原反應(yīng)。
二、復(fù)分解反應(yīng):全部不屬于氧化還原反應(yīng)
復(fù)分解反應(yīng)的定義是“兩種化合物相互交換成分,生成另外兩種化合物”(通式:AB + CD = AD + CB)。反應(yīng)過程中,各元素僅重新組合,沒有電子的轉(zhuǎn)移,所有元素的化合價始終保持不變,因此所有復(fù)分解反應(yīng)都不是氧化還原反應(yīng)。
實例分析:
- 酸堿中和反應(yīng):NaOH + HCl = NaCl + H?O,反應(yīng)前后Na(+1)、O(-2)、H(+1)、Cl(-1)的化合價均未改變,無電子轉(zhuǎn)移,不屬于氧化還原反應(yīng)。
- 鹽與鹽反應(yīng):Na?CO? + CaCl? = CaCO? + 2NaCl,Na(+1)、CO?2?(C+4、O-2)、Ca(+2)、Cl(-1)的化合價均不變,不屬于氧化還原反應(yīng)。
三、化合反應(yīng):部分屬于氧化還原反應(yīng)
化合反應(yīng)的定義是“由兩種或兩種以上物質(zhì)生成一種物質(zhì)的反應(yīng)”(通式:A + B = AB)。這類反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng),關(guān)鍵看“反應(yīng)物中是否有單質(zhì)”:
- 有單質(zhì)參與的化合反應(yīng):單質(zhì)中元素化合價為0,生成化合物后化合價改變,存在電子轉(zhuǎn)移,屬于氧化還原反應(yīng)。
實例:2Mg + O? =2MgO,Mg(0價+2價)、O(0價-2價),化合價變化,是氧化還原反應(yīng)。
- 無單質(zhì)參與的化合反應(yīng):反應(yīng)物均為化合物,如果反應(yīng)前后各元素化合價不變,無電子轉(zhuǎn)移,不屬于氧化還原反應(yīng)。
實例:CaO + H?O = Ca(OH)?,Ca(+2)、O(-2)、H(+1)的化合價均不變,不是氧化還原反應(yīng)。
四、分解反應(yīng):部分屬于氧化還原反應(yīng)
分解反應(yīng)的定義是“由一種物質(zhì)生成兩種或兩種以上物質(zhì)的反應(yīng)”(通式:AB = A + B)。這類反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng),關(guān)鍵看“生成物中是否有單質(zhì)”:
- 有單質(zhì)生成的分解反應(yīng):化合物中元素化合價非0,生成單質(zhì)后化合價變?yōu)?,存在電子轉(zhuǎn)移,屬于氧化還原反應(yīng)。
實例:2KMnO? =K?MnO? + MnO? + O?,O(-2價0價),化合價變化,是氧化還原反應(yīng)。
- 無單質(zhì)生成的分解反應(yīng):生成物均為化合物,如果反應(yīng)前后各元素化合價不變,無電子轉(zhuǎn)移,不屬于氧化還原反應(yīng)。
實例:H?CO? = H?O + CO?,H(+1)、C(+4)、O(-2)的化合價均不變,不是氧化還原反應(yīng)。
簡言之,判斷基本反應(yīng)類型是否為氧化還原反應(yīng),可優(yōu)先關(guān)注“單質(zhì)的參與或生成”:置換反應(yīng)因“有單質(zhì)參與和生成”全為氧化還原反應(yīng),復(fù)分解反應(yīng)因“無單質(zhì)參與和生成”全非氧化還原反應(yīng),化合與分解反應(yīng)則需通過“單質(zhì)是否存在”進(jìn)一步判斷。掌握這一邏輯,能快速實現(xiàn)兩類反應(yīng)分類的關(guān)聯(lián)與轉(zhuǎn)化。
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