這樣判斷物質(zhì)的氧化性矛盾嗎

一、問題的提出 
　　在氧化還原反應(yīng)的學(xué)習(xí)中，我們總要講到物質(zhì)的氧化性和還原性強(qiáng)弱的比較，其一般規(guī)律為： 氧化性 還原性  
氧化劑＞還原劑 
氧化劑＞氧化產(chǎn)物 還原劑＞氧化劑 
還原劑＞還原產(chǎn)物  

　　在教學(xué)中強(qiáng)調(diào)這二條規(guī)律，并在物質(zhì)的氧化性和還原性比較中得到應(yīng)用。但筆者在實(shí)際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對有一些反應(yīng)中物質(zhì)的氧化性或還原性強(qiáng)弱表現(xiàn)出矛盾的性質(zhì)，甚至懷疑上述規(guī)律的正確性。  
[問題一] 
（1）在氯水中存在反應(yīng)：Cl2+H2O=HCl+HClO，此反應(yīng)中Cl2是氧化劑，HClO是氧化產(chǎn)物，所以可推出氧化性Cl2>HClO。 
（2）ClO-與Cl-在酸性條件下可發(fā)生反應(yīng)生成Cl2，如漂白粉可與濃鹽酸的反應(yīng)。此時氧化性HClO>Cl2。那么兩者的氧化性到底誰強(qiáng)？ 
[問題二] 
Mn2+或MnO2能催化H2O2的分解，其反應(yīng)機(jī)理的過程可表示為： 
2H2O2+Mn2+=2H2O+MnO2+2H+　----------------------① 
2H++MnO2+H2O2=Mn2++O2+2H2O　----------------------② 
由反應(yīng)①推出氧化性H2O2＞MnO2（氧化劑＞氧化產(chǎn)物）， 
由反應(yīng)②推出氧化性MnO2＞H2O2（氧化劑＞還原劑），兩者也產(chǎn)生矛盾。  
二、問題的思考 
　　上述兩個問題中看起來與前面的規(guī)律存在矛盾，其實(shí)不然。下面是筆者的一些見解。 
1、氯氣溶于水形成氯水溶液，氯氣一部分作為溶質(zhì)溶于水，一部分與水反應(yīng)。氯氣與水的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，平常的氯水溶液是反應(yīng)達(dá)到平衡時的情況。反應(yīng)Cl2+H2O=HCl+HClO的進(jìn)行程度如何，我們可從平衡常數(shù)看出。  
查文獻(xiàn)得：△G°(Cl2氣)＝0KJ/mol，△G°(H2O液)＝-237.18KJ/mol， 
　△G°(HCl液)＝－131.29KJ/mol，△G°(HClO液)＝-79.9KJ/mol。 
　△G°＝（-131.29-79.9）KJ/mol-(0-237.18)KJ/mol=25.99KJ/mol＞0 
　由△G°＝-RTlnK°，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下T＝298K，求得平衡常數(shù)K°＝0.989。 
　從△G°、K°值可看出此反應(yīng)的正向反應(yīng)是不自發(fā)的，其逆向反應(yīng)才是自發(fā)進(jìn)行的，即正向進(jìn)行的反應(yīng)程度很小，實(shí)際上溶解的氯氣只有很小一部分與水反應(yīng)。這一點(diǎn)還可從反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢反映：酸性數(shù)據(jù)表中E°(Cl2/Cl-)=1.36V，E°(HClO/Cl2)=1.63V，所以電動勢E＝1.36-1.63＝-0.27V＜0，即反應(yīng)應(yīng)自發(fā)向逆向進(jìn)行。  
　　綜上所述，反應(yīng)HCl+HClO=Cl2+H2O是自發(fā)反應(yīng)，可從此反應(yīng)中推斷出HClO的氧化性大于氯氣，而不能逆推�？傊�氧化性強(qiáng)弱的比較規(guī)律適用于自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)方向，而不適用非自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)方向。  
　　[啟示一]人們認(rèn)識事物往往容易被它表面的現(xiàn)象所迷惑，這就要求教師需要注意培養(yǎng)學(xué)生通過現(xiàn)象看本質(zhì)的本領(lǐng)，能深入地去分析思考問題，并解決學(xué)習(xí)上的問題，培養(yǎng)學(xué)生的基本技能和創(chuàng)新精神。  
2、催化反應(yīng)中催化劑在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變，但它確實(shí)參與了反應(yīng)，只是反應(yīng)過程中消耗與生成的量恰好相等，它的作用的內(nèi)在本質(zhì)是降低反應(yīng)的活化能，從而使反應(yīng)容易發(fā)生。問題二就是對催化劑在反應(yīng)的過程中所產(chǎn)生的問題，如何理解它們的氧化性強(qiáng)弱關(guān)系？  
在上述二個反應(yīng)中，我們分析二個反應(yīng)的電動勢。查酸性數(shù)據(jù)表得：  
E°(MnO2/Mn2+)=1.23V，E°(H2O2/H2O)=1.776V，E°(O2/H2O2)=0.6824V.  
對反應(yīng)：2H2O2+Mn2+=2H2O+MnO2+2H+，反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢E°＝1.776V-1.23V=0.546V>0  
對反應(yīng)：2H++MnO2+H2O2=Mn2++O2+2H2O, E°＝1.23V-0.6824V=0.5476V>0  
　　從上面的計(jì)算可看出兩個反應(yīng)的E°都大于0，反應(yīng)都能自發(fā)正向進(jìn)行。即我們能從反應(yīng)①推出H2O2＞MnO2是正確的，從反應(yīng)②中也能推出MnO2＞O2，但不能由反應(yīng)②推出MnO2＞H2O2，因?yàn)橐粋�反應(yīng)中還原劑體現(xiàn)的是還原性，而它作為氧化劑時的氧化性沒有直接體現(xiàn)。物質(zhì)的氧化性和還原性，除其本性外，還與反應(yīng)的外界條件如溫度、濃度、介質(zhì)的酸堿性等有關(guān)系。如在酸性條件下H2O2可氧化Fe(CN)64-成Fe(CN)63-，而堿性條件下Fe(CN)63-可把H2O2氧化。  
　　[啟示二]任何規(guī)律、定律、定理的使用都有一定的適用條件和范圍，在使用中不能隨意擴(kuò)大和延伸，否則得出的結(jié)論可能是錯誤的，要培養(yǎng)實(shí)事求是的作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)意識。  
三、結(jié)論和思考 
　　由以上討論的情形可知只有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)中氧化性強(qiáng)弱的判斷符合氧化劑大于氧化產(chǎn)物的規(guī)律。而一個反應(yīng)中氧化劑與還原劑的氧化性、還原性強(qiáng)弱的比較要視具體事實(shí)而定。上面討論的情形都是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，當(dāng)溶液的酸性增強(qiáng)，MnO2 和H2O2的電極電勢都會發(fā)生較大的變化，當(dāng)[H+]達(dá)到一定濃度時，E(MnO2/Mn2+)＞E(H2O2/H2O)，此時二氧化錳的氧化性將強(qiáng)于H2O2，這一點(diǎn)大家自己可作深入討論分析。