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22816.pdf
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1、1/26 第三讲 氧化还原反应 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了解氧化还原反应的本质。了解常见的氧化还原反应。掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。氧化还原反应的相关概念及表示方法 知识梳理 一、氧化还原反应的特征和本质 二、氧化还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(作还原剂,本身具有还原性),降(化合价降低)得(得电子)还(被还原,发生还原反应)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
2、产物是Cl2,还原剂是HCl,还原产物是 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氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系 2/26 三、氧化还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=还原产物氧化产物 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、常见的氧化剂和还原剂 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常见还原剂 常见还原剂包括活泼的金属单质、非金
3、属离子及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,又有还原性 3/26 其中:Fe2、SO23主要表现还原性,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0.1NA。()(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还原。()(5)有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应。()(6)氧
4、化还原反应中有一种元素被氧化时,一定有另一种元素被还原。()(7)氧化还原反应中的反应物,不是氧化剂就是还原剂。()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2下列反应中属于氧化还原反应的是_,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=2CuSO2 3O2=放电2O3 Fe2O33CO=高温2Fe3CO2 2Na2H2O=2NaOHH2 CaCO3=高温CaOCO2 2H2O2=MnO22H2OO2 SO3H2O=H2SO4 2Fe3Cl2=点燃2FeCl3 H2SO42NaOH=Na2SO42H2O NaHH2O=NaOHH2 IB
5、rH2O=HIOHBr 答案:4/26 (1)氧化还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(还原)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)Li2NH:N(3)LiNH2:N(3)AlN:N(3)Na2S2O3:S(2)C2O24:C(3)HCN:C(2)、N(3)CuH:Cu(1
6、)、H(1)FeOn4:Fe(8n)Si3N4:Si(4)、N(3)CuCl:Cu(1)S4O26:S(52)Mg2B2O5H2O:B(3)NaBH4:B(3)、H(1)MnOOH:Mn(3)Fe3O4:Fe(2、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、NH 4、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图所示。下列判断错误的是()A该反应的氧化剂是ClO B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 mol D参加反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为23 解析 反应
7、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 应为该反应的还原剂,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,据此可写出该反应的离子方程式:3ClO2NH4=N23Cl3H2O2H。分析各选项不难5/26 发现,D 项错误,因为氧化剂与还原剂之比应为 32。答案 D ClO2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,下列说法中正确的是()A在反应中NaClO2作氧化剂,HCl作还原剂 B在反应中氧化剂和还原剂的物质的量
8、之比为14 C在化学反应过程中溶液的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:Na Cl3O2H Cl1 C l4O2,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还原反应,即歧化反应。解决氧化还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还原反应,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,找出氧化剂或还原剂的物质
9、的量,以及 1 mol 氧化剂得电子的物质的量或者 1 mol 还原剂失电子的物质的量。例如:题组一 氧化还原反应及基本概念辨析 1(2017高考北京卷)下列变化中,气体被还原的是()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,氯气被还原,B 项正确;乙烯与溴的反应是加成反应,6/26 C 项错误;氨气与氯化铝溶液反应产生
10、白色沉淀,是复分解反应,D 项错误。2(2017高考天津卷)下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是()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,与氧化还原反应无关;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还原反应;C 项,电解质溶液导电时,电能转化为化学能,总反应为氧化还原反应;D 项,葡萄糖为人类生命活动提供能量时,葡萄糖发生氧化还原反应,化学能转化为热能。3(2018永丰高三调研)新型纳米材
11、料氧缺位铁酸盐(MFe2Ox)(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还原性较强。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还原性越强,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,可以推知还原性:NaMg。方法七 依据氧化还原反应的程度 相同条件下,不同氧化剂作用于同一种还原剂,氧化产物价态高的其对应氧化剂的氧化性强。例如:根据2Fe3Cl2=点燃2FeCl3,FeS=高温FeS,可以推知氧化性:
12、Cl2S。方法八 根据“三度”(浓度、温度、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(或还原剂的还原性)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。()(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。()10/26(4)物质氧化性或还原性的强弱取决于得失电子的难易程度,与得
13、失电子的数目无关。()(5)强氧化剂与强还原剂混合不一定能发生氧化还原反应。()(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已知下列反应:Co2O36HCl(浓)=2CoCl2Cl23H2O();5Cl2I26H2O=10HCl2HIO3()。下列说法正确的是()A反应()中HCl是氧化剂 B反应()中Cl2发生氧化反应 C还原性:CoCl2HClI2 D氧化性:Co2O3Cl2HIO3 解析:选 D。反应()中
14、,Cl失去电子,HCl 作还原剂,选项 A 错误;反应()中,Cl2得到电子变为 Cl,发生还原反应,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(还原剂)的还原性强于 CoCl2(还原产物),根据反应()可知,Cl2(氧化剂)的氧化性强于 HIO3(氧化产物),I2(还原剂)的还原性强于 HCl(还原产物),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还原性,但不能判断氧化性或还原性的强弱。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还原性。(
15、2)非金属阴离子不一定只具有还原性,如 O 2既有氧化性又有还原性。金属阳离子不一定只具有氧化性,如 Fe2既有还原性又有氧化性。已知:AB2=A2B;D2H2O=D(OH)2H2;以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池,电极反应为E22e=E,B2e=B2。下列说法正确的是()A氧化性:E2B2A2D2 11/26 B氧化性:D2E2A2B2 C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。若发生反应 EA2=AE2,则有氧化性:A2E2,与
16、题干事实不符,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,若在某溶液中存在E2、A2、D2,要除去E2而不影响A2和D2,可以加入的试剂是()AE BA CB DD 答案:C 比较氧化性或还原性强弱的解题思路(1)若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)若已知反应条件,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,氧化性或还原性强弱不是依据得失
17、电子的多少衡量,而是看反应的难易程度。题组 物质的氧化性、还原性强弱比较 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。下列有关分析中正确的是()A上述实验条件下,物质的氧化性:Cu2SO2I2 B在SO2与I2反应中得到的还原产物为H2SO4 C通入SO2后溶液逐渐变成无色,体现了SO2的漂白性 D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:12/26=2K2SO42CuII
18、2,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作还原剂,体现了 SO2的还原性,得到的还原产物是 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在酸性溶液中易被还原成Co2,Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是()A3Cl26FeI2=2FeCl34FeI3 BCl2FeI2=FeCl2I2 CCo2O36H
19、Cl(浓)=2CoCl2Cl23H2O D2Fe32I=2Fe2I2 解析:选 A。氧化还原反应发生的条件是强氧化剂强还原剂=弱还原剂弱氧化剂。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 中反应符合氧化还原反应规律,所以可以发生。氧化还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:氧化还原反应中,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还原反应时,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:(3)歧化反应规律“中间
20、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13/26 歧化反应。例如:Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。2电子守恒规律 氧化还原反应中,氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。3强弱规律(1)氧化性和还原性规律:同一个反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物的,还原剂的还原性强于还原产物的。如反应2FeCl32KI=2FeCl2I22KCl中,氧化性:Fe3I2,还原性:IFe2。(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,单质的还原性逐渐减弱。K、Ca2、Na、Mg2、Al3、Zn2、Fe
21、2、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,阴离子的还原性逐渐增强。(3)根据氧化还原反应进行的程度判断:如2Fe3Cl2=点燃2FeCl3,FeS=FeS,氧化性:Cl2S。4先后规律(1)同时含有几种还原剂时加入氧化剂将按照还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,因为还原性:Fe2Br,所以Fe2先与Cl2反应。(2)同时含有几种氧化剂时加入还原剂将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。如在含有Fe3、Cu2、H的溶液中加入铁粉
22、,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某氧化还原反应中有反应物和生成物共六种:NO、FeSO4、Fe(NO3)3、H2O、HNO3和Fe2(SO4)3。已知HNO3为反应物,则该氧化还原反应中的还原剂是_,还原产物是_。答案:FeSO4 NO 2根据氧化还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还原反应的化学方程式:_ _。答案:H2SO4(浓)H2S=SSO22H2O、2H2SSO2=3S2H2O 3已知还原性:IFe2Br。向FeBr2溶液中通入少量Cl2,反应的离子方程式为_;向FeI2溶液中通入少量Cl2,反应的
23、离子方程式为_;向FeI2溶液中通入过量的Cl2,反应的离子方程式为_。答案:2Fe2Cl2=2Fe32Cl 2ICl2=2ClI2 14/26 2Fe24I3Cl2=6Cl2Fe3I2 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、还原性强弱,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。根据要求回答下列问题:(1)2016高考全国卷,28(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应
24、中,氧化剂与还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。该反应的还原产物为_。(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,该反应氧化剂与还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作还原剂,H2O2转化为 O2,由 ClO2得eClO2、H2O2失2eO2,根据得失电子守恒,氧化剂和还原剂的物质的量之比为 21,氧化产物为 O2。(2)浓缩
25、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 被还原,还原产物应为 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,还原剂为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,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为15/26 21。答案(1)21 O2(2)MnSO4(或Mn2)(3)21 (1)1 mol Na2S2O3与足量稀硫酸反应时,氧
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