在化学学习中,氧化还原反应是一个重要的知识点,而“双线桥法”是表示电子转移方向和数目的常用方法。对于“铝与氢氧化钠溶液反应”的这一经典反应,很多学生可能会对其中的电子转移过程感到困惑,尤其是如何用双线桥法来准确表示。
那么,铝和氢氧化钠反应的双线桥到底是什么? 我们一起来详细分析一下这个反应的原理及其双线桥的绘制方式。
一、反应的基本原理
铝(Al)是一种活泼金属,在常温下可以与强碱如氢氧化钠(NaOH)溶液发生反应,生成偏铝酸钠(NaAlO₂)、氢气(H₂)以及水(H₂O)。其化学反应方程式如下:
$$
2\text{Al} + 2\text{NaOH} + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{NaAlO}_2 + 3\text{H}_2↑
$$
在这个反应中,铝被氧化,而水中的氢元素被还原,因此这是一个典型的氧化还原反应。
二、确定氧化剂和还原剂
- 还原剂:铝(Al),因为它的化合价从0升高到+3,失去电子。
- 氧化剂:水(H₂O),因为其中的氢元素从+1降低到0,获得电子。
三、双线桥法的绘制方法
双线桥法通过两条箭头分别表示电子的转移方向和数量,一条从还原剂指向氧化剂,另一条则从氧化剂指向还原剂,形成一个闭环。
步骤如下:
1. 标出各元素的化合价变化:
- Al:从0 → +3(被氧化)
- H(来自H₂O):从+1 → 0(被还原)
2. 画出双线桥:
- 从Al原子出发,画一条箭头指向H₂O中的H原子,表示Al失去电子。
- 从H₂O中的H原子出发,画一条箭头指向Al原子,表示H获得电子。
3. 标注电子数目:
- 每个Al原子失去3个电子。
- 每个H原子获得1个电子,但每个H₂分子包含两个H原子,所以总共获得2个电子。
4. 配平电子得失:
- 为了使电子总数相等,需要让Al的总失电子数等于H的总得电子数。
- 假设有2个Al原子,共失去6个电子;
- 需要3个H₂分子,共获得6个电子。
四、双线桥示意图(文字描述)
```
2Al → 2Al³⁺ + 6e⁻
↑ ↓
6H₂O → 3H₂↑ + 6e⁻
```
这里,左边箭头表示Al失去电子,右边箭头表示H₂O获得电子,箭头之间的电子数目相等,体现了电子转移的守恒原则。
五、总结
通过以上分析可以看出,铝和氢氧化钠反应的双线桥主要展示了铝作为还原剂被氧化,水作为氧化剂被还原的过程。双线桥法不仅有助于理解反应中的电子转移路径,还能帮助学生掌握氧化还原反应的本质。
在实际考试或作业中,正确使用双线桥法不仅能提升解题效率,还能展示出扎实的化学基础能力。
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