2019新优化高考化学一轮(全国通用版)精致讲义:氧化还原反应.pdf
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1、第三讲氧化复原反应1熟悉常见元素的化合价。能根据化合价正确书写化学式(分子式),或根据化学式判断元素的化合价。2了解氧化复原反应的本质。了解常见的氧化复原反应。掌握常见氧化复原反应的配平和相关计算。氧化复原反应的相关概念及表示方法知识梳理一、氧化复原反应的特征和本质二、氧化复原反应的有关概念及其相互关系1有关概念口诀:升(化合价升高)失(失电子)氧(被氧化,发生氧化反应)还(作复原剂,本身具有复原性),降(化合价降低)得(得电子)还(被复原,发生复原反应)氧(作氧化剂,本身具有氧化性)。例如:反应 4HCl(浓)MnO2=MnCl2Cl22H2O 中,氧化剂是 MnO2,氧化产物是 Cl2,复
2、原剂是 HCl,复原产物是 MnCl2;生成 1 mol Cl2时转移电子的物质的量为2_mol,被氧化的 HCl 的物质的量是 2_mol。2氧化复原反应与四种基本反应类型间的关系学习文档 仅供参考三、氧化复原反应中电子转移的表示方法1双线桥法请用双线桥法标出 Cu 与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:。2单线桥法=复原产物氧化产物请用单线桥法标出 Cu 与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。四、常见的氧化剂和复原剂1常见氧化剂常见氧化剂包括某些非金属单质、含有高价态元素的化合物、过氧化物等。例如:2常见复原剂常见复原剂包括活泼的金属单质、非金属离子及
3、低价态元素的化合物、低价金属阳离子、非金属单质及其氢化物等。例如:3具有中间价态的物质既有氧化性,又有复原性学习文档 仅供参考其中:Fe2、SO23主要表现复原性,H2O2主要表现氧化性。自我检测1判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)(2017高考全国卷,8B)2.4 g Mg 与 H2SO4完全反应,转移的电子数为NA。()(2)(2016高考全国卷,7C)次氯酸盐具有氧化性,所以可用漂白粉漂白织物。()(3)金属阳离子一定只具有氧化性。()(4)某元素从游离态变为化合态,该元素可能被氧化也可能被复原。()(5)有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化复原反应。()(6)氧化复原
4、反应中有一种元素被氧化时,一定有另一种元素被复原。()(7)氧化复原反应中的反应物,不是氧化剂就是复原剂。()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2以下反应中属于氧化复原反应的是_,属于化合反应的是_,属于分解反应的是_,属于置换反应的是_,属于复分解反应的是_。Cu2SO2=2CuSO23O2=2O3Fe2O33CO=2Fe3CO22Na2H2O=2NaOHH2CaCO3=CaOCO22H2O2=2H2OO2SO3H2O=H2SO42Fe3Cl2=2FeCl3H2SO42NaOH=Na2SO42H2ONaHH2O=NaOHH2IBrH2O=HIOHBr答案:学习文档 仅供参考点燃
5、MnO2高温高温放电(1)氧化复原反应概念间的关系:熟记六个字“升、失、氧;降、得、还”元素化合价升高(降低)、失(得)电子,发生氧化(复原)反应。(2)熟记常见元素的化合价:一价氢、钾、钠、氟、氯、溴、碘、银;二价氧、钙、钡、镁、锌;三铝、四硅、五价磷;说变价也不难,二三铁、二四碳、二四六硫都齐全;铜汞二价最常见。(3)近几年高考常考的一些特殊物质中的化合价如下:CuFeS2:Cu(2)、Fe(2)、S(2)K2FeO4:Fe(6)LiNH2:N(3)Na2S2O3:S(2)HCN:C(2)、N(3)FeOn4:Fe(8n)CuCl:Cu(1)Mg2B2O5H2O:B(3)MnOOH:Mn(
6、3)VO2:V(5)(2018湖北部分重点中学适应性考试)某离子反应中涉及H2O、ClO、NH4、H、N2、Cl 六种微粒。常温条件下反应时,溶液 pH 随时间变化的曲线如下列图。以下判断错误的选项是()A该反应的氧化剂是ClOB该反应中有两种离子生成C该反应生成 1 mol 氧化产物时,转移的电子为6 molD参加反应的氧化剂与复原剂的物质的量之比为23解析反应涉及的六种微粒中,ClO 具有强氧化性,应为该反应的氧化剂,分析其他微粒的化合价变化可知,NH4应为该反应的复原剂,由题图可知,反应过程中c(H)不断增大,因此 H 应为该反应的生成物,再由原子守恒可知,H2O 也是该反应的生成物,据
7、此可写出该反应的离子方程式:3ClO 2NH4=N23Cl 3H2O2H。分析各选项不难发现,D 项错误,因为氧化剂与复原剂之比应为32。学习文档 仅供参考Li2NH:N(3)AlN:N(3)C2O24:C(3)CuH:Cu(1)、H(1)Si3N4:Si(4)、N(3)5S4O26:S()2NaBH4:B(3)、H(1)Fe3O4:Fe(2、3)答案DClO2是新一代饮用水消毒剂,我国成功研制出利用 NaClO2和稀盐酸反应制取 ClO2的新方法。关于该反应,以下说法中正确的选项是()A在反应中 NaClO2作氧化剂,HCl 作复原剂B在反应中氧化剂和复原剂的物质的量之比为14C在化学反应过
8、程中溶液的pH 保持不变D在反应中每生成 1 mol ClO2转移 5 mol 电子解析:选 B。观察三者的化合价变化:NaClO2HCl C l O2,可知该反应不是 NaClO2将 HCl 氧化,而应是 NaClO2在酸性条件下自身的氧化复原反应,即歧化反应。解决氧化复原反应相关概念辨析题思路(1)要明确解题的思路:在明确相关概念前提下,找变价、判类型、分升降、定其他。其中“找变价”是非常关键的一步,特别是不同反应物中含有同种元素的氧化复原反应,必须弄清元素化合价的变化情况。(2)有关电子转移数目的判断关键是明确反应中元素化合价的变化,找出氧化剂或复原剂的物质的量,以及 1 mol 氧化剂
9、得电子的物质的量或者1 mol 复原剂失电子的物质的量。例如:314题组一氧化复原反应及基本概念辨析1(2017高考北京卷)以下变化中,气体被复原的是()A二氧化碳使 Na2O2固体变白B氯气使 KBr 溶液变黄C乙烯使 Br2的四氯化碳溶液褪色D氨气使 AlCl3溶液产生白色沉淀解析:选 B。二氧化碳与过氧化钠反应,过氧化钠中氧元素化合价既有升高又有降低,二氧化碳中的碳元素和氧元素化合价都不变,A 项错误;溶液变黄说明有溴单质生成,反应后溴元素化合价升高,溴离子被氧化,氯气被复原,B 项正确;乙烯与溴的反应是加成反应,学习文档 仅供参考C 项错误;氨气与氯化铝溶液反应产生白色沉淀,是复分解反
10、应,D 项错误。2(2017高考天津卷)以下能量转化过程与氧化复原反应无关的是()A硅太阳能电池工作时,光能转化成电能B锂离子电池放电时,化学能转化成电能C电解质溶液导电时,电能转化成化学能D葡萄糖为人类生命活动提供能量时,化学能转化成热能解析:选 A。A 项,硅太阳能电池工作时,光能转化为电能,与氧化复原反应无关;B项,锂离子电池放电时,化学能转化为电能,原电池总反应为氧化复原反应;C 项,电解质溶液导电时,电能转化为化学能,总反应为氧化复原反应;D 项,葡萄糖为人类生命活动提供能量时,葡萄糖发生氧化复原反应,化学能转化为热能。3(2018永丰高三调研)新型纳米材料氧缺位铁酸盐(MFe2Ox
11、)(3x正极。(2)电解池:用惰性电极电解混合溶液时,在阴极先放电的阳离子的氧化性较强,在阳极先放电的阴离子的复原性较强。方法六依据反应条件及反应的剧烈程度反应条件要求越低,反应越剧烈,对应物质的氧化性或复原性越强,如是否加热、反应温度高低、有无催化剂和反应物浓度大小等。例如:根据 2Na2H2O=2NaOHH2,Mg2H2O=Mg(OH)2H2,可以推知复原性:NaMg。方法七依据氧化复原反应的程度相同条件下,不同氧化剂作用于同一种复原剂,氧化产物价态高的其对应氧化剂的氧化性强。例如:根据 2Fe3Cl2=2FeCl3,FeS=FeS,可以推知氧化性:Cl2S。方法八根据“三度”(浓度、温度
12、、酸碱度)判断一般情况下,浓度越大,温度越高,氧化剂的氧化性(或复原剂的复原性)越强,氧化性:HNO3(浓)HNO3(稀),HNO3(热、浓)HNO3(冷、浓);酸碱度是影响氧化性强弱的重要因素,如 KMnO4在酸性条件下具有较强的氧化性,常温下即可和浓盐酸反应制取氯气。自我检测1判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)含最高价元素的化合物一定只表现强氧化性。()点燃高温学习文档 仅供参考(2)具有氧化性的物质一定是氧化剂。()(3)同一元素不同价态的化合物中,元素的化合价越高,物质的氧化性越强。()(4)物质氧化性或复原性的强弱取决于得失电子的难易程度,与得失电子的数目无关。()(5)
13、强氧化剂与强复原剂混合不一定能发生氧化复原反应。()(6)元素的非金属性越强,其氧化性越强,相应单质越活泼。()(7)难失电子的物质一定易得电子。()(8)锌粉加入硝酸铁、硝酸铜的混合溶液中,锌首先与硝酸铁反应置换出铁。()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2已知 以下 反应:Co2O36HCl(浓)=2CoCl2Cl2 3H2O();5Cl2I26H2O=10HCl2HIO3()。以下说法正确的选项是()A反应()中 HCl 是氧化剂B反应()中 Cl2发生氧化反应C复原性:CoCl2HClI2D氧化性:Co2O3Cl2HIO3解析:选 D。反应()中,Cl 失去电子,H
14、Cl 作复原剂,选项 A 错误;反应()中,Cl2得到电子变为 Cl,发生复原反应,选项 B 错误;根据反应()可知,Co2O3(氧化剂)的氧化性强于 Cl2(氧化产物),HCl(复原剂)的复原性强于 CoCl2(复原产物),根据反应()可知,Cl2(氧化剂)的氧化性强于 HIO3(氧化产物),I2(复原剂)的复原性强于 HCl(复原产物),故选项D 正确、选项 C 错误。(1)根据化合价的高低可判断物质是否具有氧化性或复原性,但不能判断氧化性或复原性的强弱。元素处于最高价态时只有氧化性,但不一定有强氧化性,如Na、SO24;同理,元素处于最低价态时也不一定具有强复原性。(2)非金属阴离子不一
15、定只具有复原性,如 O2金属阳离子不一2既有氧化性又有复原性。定只具有氧化性,如 Fe2既有复原性又有氧化性。已知:AB2=A2B;D2H2O=D(OH)2H2;以B、E 为电极学习文档 仅供参考与 E 的盐溶液组成原电池,电极反应为E22e=E,B2e=B2。以下说法正确的选项是()A氧化性:E2B2A2D2B氧化性:D2E2A2B2C反应 EA2=AE2能够进行D提取某废水中含有的少量A2时可以选用 D解析由得氧化性:B2A2,由得 D 为活泼金属,D2氧化性非常弱;由得氧化性:E2B2,所以氧化性强弱顺序为 E2B2A2D2。假设发生反应 EA2=AE2,则有氧化性:A2E2,与题干事实
16、不符,所以该反应不能进行。虽然D 比 A 活泼,但 D 能与 H2O 反应,所以不能用D 来提取溶液中的 A2。答案A根据上述例题信息,假设在某溶液中存在 E2、A2、D2,要除去 E2而不影响 A2和D2,可以加入的试剂是()AECB答案:C比较氧化性或复原性强弱的解题思路(1)假设已知反应的化学方程式,可根据强弱规律判断:比什么性,找什么剂,产物之性小于剂。(2)假设已知反应条件,反应条件越低,物质表现性质越强。如果反应放出能量,放出能量越大,该过程越容易,性质越强;如果反应吸收能量,吸收能量越小,该过程越容易,性质越强。(3)时刻记住,氧化性或复原性强弱不是依据得失电子的多少衡量,而是看
17、反应的难易程度。题组物质的氧化性、复原性强弱比较1(2018株洲质检)向 CuSO4溶液中逐滴加入 KI 溶液至过量,观察到有沉淀(CuI)生成,且溶液变为棕色。再向反应后的混合物中不断通入SO2气体,溶液逐渐变成无色。以下有关分析中正确的选项是()A上述实验条件下,物质的氧化性:Cu2SO2I2B在 SO2与 I2反应中得到的复原产物为H2SO4C通入 SO2后溶液逐渐变成无色,表达了SO2的漂白性学习文档 仅供参考BADDD滴加 KI 溶液时,每转移 2 mol e 会生成 2 mol CuI 沉淀解析:选 D。由 题干 信息 可知,向 CuSO4溶液中 加入 KI 溶液时发生反 应:=2
18、K2SO42CuII2,当转移 2 mol e 时生成 2 mol CuI 沉淀,故 D项正确;向反应后的混合物中再通入 SO2气体,又发生反应:I2SO22H2O=H2SO42HI,该反应中SO2作复原剂,表达了SO2的复原性,得到的复原产物是HI,故 B、C 项错误;根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知,反应中氧化性 Cu2I2,反应中氧化性 I2SO2,故 A 项错误。2已知 Co2O3在酸性溶液中易被复原成Co2,Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。以下反应在水溶液中不可能发生的是()A3Cl26FeI2=2FeCl34FeI3BCl2FeI2=FeCl2I2C
19、Co2O36HCl(浓)=2CoCl2Cl23H2OD2Fe32I=2Fe2I2解析:选 A。氧化复原反应发生的条件是强氧化剂强复原剂=弱复原剂弱氧化剂。由于 Fe3氧化性强于 I2,所以 FeI3不存在,A 中反应不可能发生;B、C、D 中反应符合氧化复原反应规律,所以可以发生。氧化复原反应的基本规律及其应用知识梳理1价态规律(1)升降规律:氧化复原反应中,化合价有升必有降,升降总值相等。(2)价态归中规律含不同价态的同种元素的物质间发生氧化复原反应时,该元素价态的变化一定遵循“高价低价 中间价”,而不会出现交叉现象。简记为“两相靠,不相交”。例如:H2S 与浓硫酸的反应:学习文档 仅供参考
20、(3)歧化反应规律“中间价 高价低价”。具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应。例如:Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。2电子守恒规律氧化复原反应中,氧化剂得电子总数等于复原剂失电子总数。3强弱规律(1)氧化性和复原性规律:同一个反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物的,复原剂的复原性强于复原产物的。如反应 2FeCl32KI=2FeCl2I22KCl 中,氧化性:Fe3I2,复原性:I Fe2。(2)根据金属性或非金属性判断:K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag,由左至右,单质的复原性逐渐减弱。K、Ca2、Na、Mg2、Al
21、3、Zn2、Fe2、Sn2、Pb2、(H)、Cu2、Hg2、Ag,由左至右,阳离子的氧化性逐渐增强。F2、Cl2、Br2、I2、S,由左至右,单质的氧化性逐渐减弱。F、Cl、Br、I、S2,由左至右,阴离子的复原性逐渐增强。(3)根据氧化复原反应进行的程度判断:如2Fe3Cl2=2FeCl3,FeS=FeS,氧化性:Cl2S。4先后规律(1)同时含有几种复原剂时 将按照复原性由强到弱的顺序依次反应。如在 FeBr2溶液中通入少量 Cl2时,因为复原性:Fe2Br,所以 Fe2先与 Cl2反应。(2)同时含有几种氧化剂时 将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。如在含有 Fe3、Cu2、H 的溶液中
22、加入铁粉,因为氧化性:Fe3Cu2H,所以铁粉先与Fe3反应,然后依次与 Cu2、H。自我检测1某氧化复原反应中有反应物和生成物共六种:NO、FeSO4、Fe(NO3)3、H2O、HNO3点燃加入氧化剂加入复原剂学习文档 仅供参考和 Fe2(SO4)3。已知 HNO3为反应物,则该氧化复原反应中的复原剂是_,复原产物是_。答案:FeSO4NO2根据氧化复原反应的规律写出浓硫酸、H2S 和 SO2三种物质可能发生的两个氧化复原反应的化学方程式:_。答案:H2SO4(浓)H2S=SSO22H2O、2H2SSO2=3S2H2O3已知复原性:I Fe2Br。向 FeBr2溶液中通入少量 Cl2,反应的
23、离子方程式为_;向 FeI2溶液中通入少量 Cl2,反应的离子方程式为_;向 FeI2溶液中通入过量的 Cl2,反应的离子方程式为_。答案:2Fe2Cl2=2Fe32Cl2I Cl2=2Cl I22Fe24I 3Cl2=6Cl 2Fe3I2要明确几个规律的适用题型和注意事项。守恒规律可用于计算和配平;强弱规律可用于判断物质的氧化性、复原性强弱,或用于判断某个反应能否发生;价态规律可用于推测物质的性质;归中规律适合于判断价态变化情况,但注意只适用于同一元素的不同价态物质在反应时的判断;先后规律也叫难易规律,用于判断反应的先后顺序。根据要求答复以下问题:(1)2016高考全国卷,28(4)“尾气吸
24、收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中,氧化剂与复原剂的物质的量之比为_,该反应中氧化产物是_。(2)2015高考全国卷,28(1)大量的碘富集在海藻中,用水浸取后浓缩,再向浓缩液中加 MnO2和 H2SO4,即可得到 I2。该反应的复原产物为_。学习文档 仅供参考(3)2015高考全国卷,28(1)工业上可用 KClO3与 Na2SO3在 H2SO4存在下制得 ClO2,该反应氧化剂与复原剂物质的量之比为_。解析(1)根据图示,“尾气吸收”时 ClO2转化为 ClO2,ClO2作氧化剂,则H2O2作复原剂,H2O2转化为 O2,由 ClO2 ClO2、H2O2 O2,根据得失
25、电子守恒,氧化剂和复原剂的物质的量之比为21,氧化产物为 O2。(2)浓缩液中的碘元素以 I 的形式存在,在酸性环境中,MnO2将 I 氧化为 I2,MnO2中4 价的 Mn 被复原,复原产物应为 MnSO4(或 Mn2)。(3)由题给的反应物中有 KClO3、生成物中有 ClO2,可知氧化剂为 KClO3,复原剂为Na2SO3。1 mol KClO3生成 1 mol ClO2时得到 1 mol 电子,1 mol Na2SO3生成 1 mol Na2SO4时失去 2 mol 电子,根据得失电子守恒可知,该反应中氧化剂与复原剂的物质的量之比为21。答案(1)21O2(2)MnSO4(或 Mn2)
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