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专题4氧化还原反应讲义
氧化还原反应
一.高考考试大纲的要求
1.了解氧化还原反应的本质是电子的转移;
2.了解常见的氧化还原反应;
3.掌握常见氧化还原反应的配平和相关的计算;
二.重要知识点梳理
1.氧化还原反应有关概念
例如:
按照1中给出的相关概念,在所举的例子中找出全部的相关概念,加深对氧化还原反应中概念的印象。
可再列几个反应,考察学生接受情况,确保基本概念清晰。
2.氧化还原反应的一般规律
例举几个反应后,开始总结氧化还原反应的规律。
(1)表现性质规律
同种元素具有多种价态时,一般处于最高价态时只具有氧化性、处于最低价态时只具有还原性、处于中间可变价时既具有氧化性又具有还原性。
(2)性质强弱规律
氧化剂+还原剂=还原产物+氧化产物
氧化剂得电子→还原产物还原剂失电子→氧化产物
氧化性:
氧化剂>氧化产物;还原性:
还原剂>还原产物
(3)反应先后规律
在浓度相差不大的溶液中,同时含有几种还原剂时,若加入氧化剂,则它首先与溶液中最强的还原剂作用;同理,在浓度相差不大的溶液中,同时含有几种氧化剂时,若加入还原剂,则它首先与溶液中最强的氧化剂作用。
例如,向含有FeBr2溶液中通入Cl2,首先被氧化的是Fe2+
(4)价态归中规律
含不同价态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”的规律。
(5)电子守恒规律
在任何氧化—还原反应中,氧化剂得电子(或共用电子对偏向)总数与还原剂失电子(或共用电子对偏离)总数一定相等。
例如:
在以上反应中验证所总结的规律。
3.氧化性、还原性大小的比较
常见的氧化剂和还原剂
(1)常见的氧化剂
①非金属单质:
如Cl2、O2、Br2等。
②含有高价态元素的化合物:
浓H2SO4、HNO3、KMnO4、MnO2、KClO3、K2Cr2O7等。
③某些金属性较弱的高价态离子:
Fe3+、Ag+、Pb4+、Cu2+等。
④过氧化物:
Na2O2、H2O2等。
(2)常见的还原剂
①活泼金属:
K、Na、Mg、Al等。
②非金属离子及低价态化合物:
S2-、H2S、I-、SO2、H2SO3、Na2SO3等。
③低价阳离子:
Fe2+、Cu+等。
④非金属单质及其氢化物:
H2、C、CO、NH3等。
方法点击强氧化剂与强还原剂相遇时,一般都会发生氧化还原反应。
如:
H2SO4(浓)与金属、H2S、S2-、HI、I-、HBr、Br、Fe2+、P等。
Cl2与金属、H2S、S2-、HI、I-、HBr、Br-、Fe2+、H2、SO2、
、H2SO3等。
HNO3与金属、H2S、S2-、HI、I-、HBr、Br-、Fe2+、P、SO2、
、H2SO3等。
O2与金属、H2S、S2-、HI、I-、Fe2+、P、Si、H2等。
比较大小的方法:
1.依据反应式来判断
氧化剂+还原剂
氧化产物+还原产物
氧化性:
氧化剂>氧化产物
还原性:
还原剂>还原产物
口诀:
比什么“性”找什么剂,“产物”之“性”小于“剂”。
2.依据反应条件来判断
当不同的氧化剂作用于同一还原剂时,如氧化产物价态相同,可依据反应条件的难易程度来判断。
例如:
Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
氧化性:
浓HNO3>浓H2SO4。
3.依据产物价态的高低来判断
例如:
2Fe+Cl2
2FeCl3
Fe+S
FeS
氧化能力Cl2>S。
4.据“三表”判断
(1)根据元素周期表判断
同主族元素从上到下,同周期主族元素从右到左,元素单质的氧化性逐渐减弱,还原性逐渐增强,对应的阳离子氧化性逐渐减弱,阴离子还原性逐渐增强。
(2)根据金属活动顺序表判断
(3)根据非金属活动顺序表判断
口诀:
易得者,不易失;易失者,不易得。
(“易得者,不易失”例如:
Cl2比Br2易得到电子,而得到电子后的Cl-比Br-难失去电子,从而可知Cl2的氧化性比Br2的强,而其被还原后得到的Cl-比Br-的还原性弱;“易得者,不易失”例如:
Na比Mg易失去电子,而失去电子后的Na+比Mg2+难得电子,从而可知Na的还原性比Mg的强,而其被氧化后得到的Na+比Mg2+的氧化性弱。
)
5.依据“两池”判断
(1)两种不同的金属构成原电池的两极。
负极金属是电子流出的极,正极金属是电子流入的极。
其还原性:
正极<负极。
(2)用惰性电极电解混合溶液时,在阴极先放电的阳离子氧化性较强,在阳极先放电的阴离子还原性较强。
6.依据“三度”判断(“三度”即浓度、温度、酸碱度)
如氧化性:
HNO3(浓)>HNO3(稀)、HNO3(热)>HNO3(冷)、KMnO4(H+)>KMnO4。
例如:
已知在常温下,溶液中能发生如下反应:
①16H++10Z-+
====2X2++5Z2+8H2O
②2A2++B2====2A3++2B-
③2B-+Z2====B2+2Z
由此判断
a.反应Z2+2A2+====2A3++2Z-
b.Z元素在①③反应中均被还原
c.氧化性由强到弱的顺序是
、Z2、B2、A3+
d.还原性由强到弱的顺序是A2+、Z-、B-、X2+
其中推断错误的是()
A.abB.bcC.bdD.ad
解法指导:
由方程式可推知d错误,c正确,由c判断a正确;b根据氧化还原反应的定义可知错误,所以选C。
2.注意点:
氧化性、还原性强弱取决于得失电子的难易程度,与得失电子的数目的多少无关。
例如:
Na与Al、S与Cl等。
氧化还原反应方程式的配平及有关计算:
1.氧化还原方程式的配平
(1)配平三原则:
①电子守恒,即转移电子数相等。
②质量守恒,既反应前后原子种类和数目相等。
③电荷守恒,即反应前后电荷总数相等。
(主要应用于离子方程式的配平)
(2)配平要点(口诀):
一标化合价,二看价变化;(第一步)
三求升降数,数字相交叉;(第二步)
再查其他物,配平靠观察;(第三步)
系数有分母,最后消去它。
(第四步)
2.氧化还原方程式的有关计算
计算类型:
(1)有关氧化剂、还原剂物质的量的计算。
(2)氧化产物和还原产物物质的量之比的计算。
(3)有关参加氧化还原反应和参加非氧化还原反应某指定物质的物质的量的计算。
方法点击:
氧化还原反应的计算是高考的重点也是高考的难点,做这种类型的题时,要抓住氧化还原反应的本质和特征;得失电子守恒,即得失电子总数相等或化合价升降总数相等。
方法:
①找出氧化剂和还原剂以及各自的还原产物和氧化产物。
②找准一个原子或离子得失电子数。
③由题中物质,根据电子守恒列等式:
n(氧化剂或还原产物的物质的量)×变价原子个数×化合价变化值=n(还原剂或氧化产物的物质的量)×变价原子个数×化合价变化值
3.经典例题解析
例1.常温下,往H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液,可发生如下两个反应:
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,2Fe3++H2O2=2Fe2++O2↑+H+,下列说法正确的是()
A.H2O2的氧化氢比Fe3+强,其还原性比Fe2+弱
B.在H2O2分解过程中,溶液的pH逐渐下降
C.在H2O2分解过程中,Fe2+和Fe3+的总量保持不变
D.H2O2生产过程要严格避免混入Fe2+
【解析】由氧化还原反应的强弱律可知,氧化性是氧化剂大于氧化产物,还原性是还原剂大于还原产物,由方程一可知,氧化剂H2O2氧化性比氧化产物Fe3+强,由方程二可知,还原剂H2O2还原性比,原产物为Fe2+强,所以A错误;方程一和方程二相加,即H2O2分解生成H2O和O2,H2O2呈弱酸性,所以随着反应进行,pH升高,B错误;H2O2分解Fe3+或Fe2+作催化剂,所以总量不变,C正确;因为Fe2+可导致H2O2分解,所以H2O2生产过程要避免混入Fe2+,D正确
例2.锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水。
当生成1mol硝酸锌时,被还原的硝酸的物质的量为()
A.2molB.1molC.0.5molD.0.25mol
【解析】:
此题主要考查氧化还原反应的配平:
Zn+HNO3(稀)
Zn(NO3)2+NH4NO3+H2O,Zn:
0→+2,化合价改变值为:
(2-0)×1=2,N:
+5→-3,化合价的改变值为:
(5+3)×1=8,根据化合价升降总值相等得:
在Zn(NO3)2前配4,NH4NO3前配1,然后根据反应前后各元素的原子个数相等,找出其他物质的系数。
配平后的化学方程式为:
4Zn+10HNO3(稀)===4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O,当生成1mol的Zn(NO3)2时,被还原的HNO3为0.25mol
【答案】D
例3.一个完整的氧化还原反应方程式可以拆开,写成两个“半反应式”,一个是“氧化反应式”,一个是“还原反应式”。
如2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,可拆写为氧化反应式:
Cu-2e-===Cu2+,还原反应式:
2Fe3++2e-===2Fe2+。
据此,回答下列问题:
⑴将反应Zn+2H+===Zn2++H2↑拆写为两个“半反应式”:
氧化反应式:
,还原反应式:
。
⑵将反应3NO2+H2O==2H++2NO3—+NO拆写为两个“半反应式”:
氧化反应式:
,还原反应式:
。
⑶已知某反应的两个“半反应式”为:
CH4+10OH--8e-===CO32-+7H2O,O2+2H2O+4e-===4OH—,
则氧化还原反应方程式为。
【解析】⑵注意电子得失守恒、粒子数目守恒以及物质的选择与系数调整。
在反应3NO2+H2O===2H++2NO3—+NO中,只有1个NO2分子作氧化剂,有2个NO2分子作还原剂。
2个NO2分子变为2个NO3-离子时,需2个H2O分子提供2个O原子,2个H2O分子中的4个H原子则变为4个H+离子。
1个NO2分子变成1个NO分子时,另1个O原子需要与2个H+离子结合成水。
所以,有以上“半反应”。
⑶前式+后式×2即得。
【答案】⑴Zn-2e-===Zn2+,2H++2e-===H2。
⑵2NO2+2H2O-2e-===4H++2NO3-;NO2+2H++2e-===NO+H2O
⑶CH4+2O2+2OH—===CO32-+3H2O
四.训练题
例1钢铁生锈过程发生如下反应:
①2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2;
②4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;
③2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O。
下列说法正确的是()
A.反应①、②中电子转移数目相等
B.反应①中氧化剂是氧气和水
C.与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀
D.钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀
解析:
反应①2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2中的氧化剂是O2,1molO2在反4mol电子,同样在反应②4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3中氧化剂也是O2,而且两个反应中氧气的系数都是1,因此得到的电子均是4mol,故A选项正确B选项错误。
钢质水管与铜质水龙头连接后形成原电池,其中钢质水管做负极被腐蚀,故C选项错误。
钢铁在潮湿的空气中容易发生电化学腐蚀,而且主要是发生吸氧腐蚀,因此D选项错误。
【答案】应中得到A
例2用高铁酸钠(Na2FeO4)对河湖水消毒是城市饮水处理的新技术。
已知反应:
Fe2O3+3Na2O2====2Na2FeO4+Na2O,下列说法正确的是()
A.Na2O2既是氧化剂又是还原剂
B.Na2FeO4既是氧化产物又是还原产物
C.3molNa2O2发生反应,有12mol电子转移
D.在Na2FeO4中Fe为+4价,具有强氧化性,能消毒杀菌
答案:
B
解析:
通过对题目中的反应方程式作氧化还原分析可知:
Na2O2作氧化剂,氧原子由-1价降为-2价,进入Na2FeO4和Na2O中,A错。
铁元素由Fe2O3中的+3价升高到Na2FeO4中的+6价,Na2FeO4既是氧化剂又是还原剂,B正确,D错。
C中3molNa2O2发生反应,有6mol电子转移。
例3.一定条件下,氨气与一氧化氮发生反应:
NH3+NO
N2+H2O(未配平)。
该反应中,被氧化与被还原的氮原子数之比为()
A.2∶3B.3∶2C.4∶5D.5∶6
答案:
A
解析:
本题重点考查得失电子守恒的应用。
每个氨气分子中的氮元素由-3价升高到0价,每个一氧化氮分子中的氮元素由+2价降到0价得到2个电子,由得失电子守恒可确定答案为2∶3。
例4在KI和KIO3混合溶液中加入稀硫酸,发生反应,生成碘、硫酸钾和水。
此反应中被氧化的碘元素与被还原的碘元素的物质的量比正确的是()
A.5∶1B.2∶1C.1∶3D.1∶5答案:
A
解析:
本题中KI和KIO3中I元素化合价都归中为零,由得失电子守恒可知被氧化碘元素与被还原的碘元素的物质的量比为5︰1。
例5重铬酸铵〔(NH4)2Cr2O7〕受热发生氧化还原反应,下列各组重铬酸铵受热分解产物的判断符合实际的是()
A.CrO3+NH3+H2OB.Cr2O3+NH3+H2O
C.CrO3+N2+H2OD.Cr2O3+N2+H2O
答案:
D
解析:
本题考查了氧化产物和还原产物的确定。
知道化合价有升必然有降是确定本题答案的关键。
重铬酸铵中铬元素化合价为+6价,只能降低,氮元素化合价为-3价,只能升高,由此确定答案为D。
例6应”式:
()
+()H++()e-====()NO+()H2O,该式的配平系数是()
A.1,3,4,2,1B.2,4,3,2,1
C.1,6,5,1,3D.1,4,3,1,2
答案:
D
解析:
本题灵活考查了氧化还原反应中的守恒观。
氧化还原反应中遵循质量守恒,得失电子守恒。
半反应也不例外。
中的N元素由+5价降至+2价,需得到3个电子,再由O元素守恒可确定答案为D。
做好此题可为以后书写电化学中的半极反应打好基础。
例7(2012·威海模拟)氧化还原反应在生产、生活中广泛存在,下列生产、生活中的实例不含有氧化还原反应的是( )
A.金属冶炼 B.燃放鞭炮
C.食物腐败D.点制豆腐
解析:
豆腐的点制属于胶体的聚沉,是物理变化.
答案:
D
例8(2012·枣庄模拟)下列叙述正确的是( )
A.在氧化还原反应中,肯定有一种元素被氧化,另一种元素被还原
B.元素由化合态变成游离态时,它可能被氧化,也可能被还原
C.失电子难的原子,获得电子的能力一定强
D.有单质参加或生成的反应一定属于氧化还原反应
解析:
在氧化还原反应中,有同种元素既被氧化又被还原的反应,如Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,A不正确;失电子难的原子,获得电子的能力也不一定强,如稀有气体元素的原子,C不正确;有单质参加或生成的反应不一定属于氧化还原反应,如3O2=2O3,D不正确.
答案:
B
例9(2011江苏常州中学4月)制备氰氨基化钙的化学方程式为CaCO3+2HCN===CaCN2+CO↑+H2↑+CO2↑,在反应中( )
A.氢元素被氧化,碳元素被还原
B.HCN既是氧化剂又是还原剂
C.CO2是氧化产物,H2是还原产物
D.CO为氧化产物,H2为还原产物
解析:
CaCO3+2
N===Ca
N2+CO↑+
↑+CO2↑(注意生成物CO2中碳元素来自CaCO3,它的化合价在反应前后没有发生变化),即氢元素化合价降低,碳元素化合价升高,故HCN既是氧化剂又是还原剂,CaCN2是氧化产物,H2是还原产物.
答案:
B
例10(2011·南通、扬州、泰州三市二模)在碘酸钠(NaIO3)的碱性溶液中通入氯气,可以得到高碘酸钠(Na2H3IO6).下列有关该反应的说法错误的是( )
A.在该反应中碘酸钠作还原剂
B.碱性条件下,氯气的氧化性强于高碘酸钠
C.反应中生成1molNa2H3IO6,转移2mol电子
D.反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1
解析:
A项,NaIO3转化为Na2H3IO6,碘的化合价由+5升高到+7,NaIO3被氧化是还原剂;B项,根据“前强后弱,自发反应”原则可得出:
氯气在碱性条件下的氧化性强于高碘酸钠;C项,由碘的化合价由+5升高到+7可得出,生成1molNa2H3IO6,转移2mol电子;D项,由得失电子守恒可知氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2.
答案:
D
例11(2012·湖州模拟)在下列变化中,需要加入合适的氧化剂才能实现的是( )
A.HCl→H2B.CO2→CO
C.Fe2O3→FeD.Br-→Br2
解析:
A项,HCl→H2氢元素化合价降低,需要加入还原剂,如活泼金属单质等;B项,CO2→CO,碳元素化合价降低,需要加入还原剂,如碳单质等;C项,Fe2O3→Fe,铁元素化合价降低,需要加入还原剂,如CO等;D项,Br-→Br2,溴元素化合价升高,需要加入氧化剂,如Cl2等.
答案:
D
例12已知下述三个实验均能发生化学反应:
实验①
实验②
实验③
将铁钉放入硫酸铜溶液中
向硫酸亚铁溶液中滴入几滴浓硝酸
将铜丝放入氯化铁溶液中
下列判断正确的是( )
A.实验①中铁钉只作还原剂
B.实验②中Fe2+既显氧化性又显还原性
C.实验③中发生的是置换反应
D.上述实验可以证明氧化性:
Fe3+>Cu2+>Fe2+
解析:
实验①Fe+Cu2+===Fe2++Cu,属于置换反应,铁只作还原剂,氧化性Cu2+>Fe2+;实验②3Fe2++NO
+4H+===3Fe3++NO↑+2H2O,Fe2+被氧化,显示了还原性;实验③Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+,不是置换反应,Fe3+将Cu氧化成了Cu2+,氧化性Fe3+>Cu2+.
答案:
AD
例13(2012·广州模拟)氢化钙(CaH2)可作为生氢剂,反应的化学方程式为CaH2+2H2O===Ca(OH)2+2H2↑,下列说法不正确的是( )
A.CaH2既是还原剂,又是氧化剂
B.H2既是氧化产物,又是还原产物
C.CaH2是还原剂,H2O是氧化剂
D.氧化产物与还原产物质量比为1∶1
解析:
因金属元素钙不可能有负价态,在化合物中钙元素只有+2价,则CaH2中氢元素的化合价为-1价,反应后,+1价氢和-1价氢都变为H2.
答案:
A
例14(2012·揭阳调研)在室温下,发生下列几种反应:
①16H++10Z-+2XO
===2X2++5Z2+8H2O ②2A2++B2===2A3++2B- ③2B-+Z2===B2+2Z-
根据上述反应,判断下列结论错误的是( )
A.溶液中可发生:
Z2+2A2+===2A3++2Z-
B.Z2在①、③反应中作还原剂
C.氧化性强弱的顺序为:
XO
>Z2>B2>A3+
D.生成2molx2+,Z-失去电子10mol
解析:
在同一反应中,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,还原剂的还原性大于还原产物的还原性,可得出,氧化性:
XO
>Z2>B2>A3+,还原性:
A2+>B->Z->X2+,Z2在①反应中是氧化产物,在③反应中作氧化剂,B项错误.①中,x2+~5e-,Z-为还原剂,生成2molx2+,Z-失去电子10mol,D正确.
答案:
B
例15在一定条件下,分别以高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢(H2O2)为原料制取氧气,当制得同温、同压下相同体积的O2时,三个反应中转移的电子数之比为( )
A.1∶1∶1B.2∶2∶1
C.2∶3∶1D.4∶3∶2
解析:
KMnO4和KClO3中的氧都为-2价,生成O2时价态升高2,H2O2中的氧为-1价,生成O2时价态升高1,故生成1molO2,前二者转移4mol电子,而后者转移2mol电子,三个反应中转移的电子数之比为2∶2∶1.
答案:
B
例16利用碱性氧化性溶液的氧化作用,在钢铁表面形成一层Fe3O4(也可表示为FeFe2O4)薄膜,保护内部金属免受腐蚀,这种方法叫做烤蓝.烤蓝时发生如下反应:
①3Fe+NaNO2+5NaOH===3Na2FeO2+H2O+NH3↑
②Na2FeO2+NaNO2+H2O——Na2Fe2O4+NH3↑+NaOH(未配平)
③Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O===Fe3O4+4NaOH
下列说法中正确的是( )
A.Fe3O4既可看做是氧化物,又可看做是亚铁盐
B.反应②配平后,H2O的化学计量数为3
C.反应③中,Na2Fe2O4是氧化剂,Na2FeO2是还原剂
D.碱性条件下,NaNO2的氧化性比Na2FeO2、Na2Fe2O4都强
解析:
A项,根据题意Fe3O4可表示为FeFe2O4,从化合价角度分析可得A正确;B项,反应②配平后方程式为6Na2FeO2+NaNO2+5H2O===3Na2Fe2O4+NH3↑+7NaOH;C项,反应③是一个非氧化还原反应;D项,根据所给氧化还原反应,可得反应①中NaNO2的氧化性比Na2FeO2强,反应②中NaNO2的氧化性比Na2Fe2O4强.
答案:
AD
例17非选择题(本题包括4小题,共50分)
11.(14分)
(1)①在淀粉碘化钾溶液中,滴加少量次氯酸钠碱性溶液,立即会看到溶液变蓝色,这是因为_____________________________________________________________,
离子方程式为_____________________________________________________________.
②在碘和淀粉形成的蓝色溶液中,滴加亚硫酸钠碱性溶液,发现蓝色逐渐消失,这是因为______________________________________________________________________,
离子方程式是__________________________________________________________.
③对比①和②实验所得的结果,将I2、ClO-、SO
按氧化性由强到弱的顺序排列为________________.
(2)今有铁片、铜片,设计实验证明以下事实并写出化学反应方程式.
①浓硫酸的氧化性比稀硫酸强.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
②氯化铁溶液中Fe3+的氧化性比硫酸铜溶液中的Cu2+强.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
③铁的还原性比铜强.
________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
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- 专题4 氧化还原反应讲义 专题 氧化 还原 反应 讲义