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第一单元 氧化还原反应第1页，本讲稿共67页考纲定位选项示例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计算。1.用FeCl3溶液腐蚀铜线路板：Cu2Fe3=Cu22Fe2(2010年天津高考T5A)21 mol Fe2与足量的H2O2溶液反应，转移2nA个电子(2011年广东高考T9D)第2页，本讲稿共67页一、氧化还原反应1概念：有_或有_(得失或偏移)的反应。2实质：发生了_转移。3特征：反应前后某些元素的_发生了变化(也是判断是否为氧化还原反应的依据)。元素化合价升降 电子转移电子化合价第3页，本讲稿共67页4基本概念之间的关系第4页，本讲稿共67页5氧化还原反应与四种基本反应类型的关系图 132第5页，本讲稿共67页二、常见的氧化剂和还原剂1 氧化剂是所含元素_(或得到电子)的反应物。氧化剂被还原。常见的氧化剂：活泼的非金属单质：F2、2 还原剂是所含元素_(或失去电子)的反应物。还原剂_。常见的还原剂有：活泼的金属单质：K、Na、Mg、Al 等；一些非金属单质：H2、C；元素处于低价的化合物：CO、SO2、H2S、Fe2。3具有中间价态的物质既有氧化性，又有还原性，一般情况下主要表现某一方面 Cl2、O2；高价酸：HNO3、浓H2SO4、HClO4；高价盐：Fe3、KMnO4、K2Cr2O7；过氧化物：Na2O2、H2O2。化合价升高的性质。如：Fe2、SO2(还原性为主)、H2O2(氧化性为主)。化合价降低被氧化第6页，本讲稿共67页三、电子转移的表示方法1双线桥法：得失电子分开注明，从反应物指向生成物(同种元素)注明得失及电子数。体现“谁变谁”的思想。例：第7页，本讲稿共67页2单线桥法：从被氧化(失电子，化合价升高)的元素指向被还原(得电子，化合价降低)的元素，标明转移电子数目，不需标明得失。体现“谁给谁”的思想。例：第8页，本讲稿共67页3注意两类特殊的化学反应(1)歧化反应：同种元素在反应中部分原子化合价升高，部分原子化合价降低。例：第9页，本讲稿共67页(2)归中反应：不同价态的同种元素的原子在反应中趋于中间价态，解此类题最好将该元素的不同价态用数轴标出，变化的区域只靠拢，不重叠。例：第10页，本讲稿共67页【基础导练】)。1(双选)下列有关氧化还原反应的叙述错误的是(A失氧的物质被还原，得氧的物质被氧化B失氧的物质是还原剂，得氧的物质是氧化剂C氧化剂发生氧化反应，还原剂发生还原反应D氧化反应和还原反应必须同时发生解析：本题弄清下列对应关系即可：失氧被还原发生还原反应作氧化剂，得氧被氧化发生氧化反应作还原剂。BC第11页，本讲稿共67页2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：A 项中被氧化和被还原可以是同一种元素；C 项中稀有气体得失电子都难；D 项中同素异形体之间的转化就属于非氧化还原反应。B第12页，本讲稿共67页3在氧化还原反应中，水作为氧化剂的是()。解析：A项中H2OH2，氢元素化合价降低，所以H2O是氧化剂。B 项中发生氮元素自身氧化还原反应，H2O 既不是氧化剂，也不是还原剂。同 B 类似，C 项中 Na2O2 既是氧化剂，又是还原剂，H2O 没有元素化合价的变化。D 项 F2 将 H2O 中的氧原子氧化成 O2，H2O 作还原剂。A第13页，本讲稿共67页4(2011 年广东惠州调研)ClO2 是一种常用的预防“禽流感”的消毒剂，可通过以下反应制得(未配平)：KClO3H2C2O4H2SO4ClO2K2SO4CO2H2O。下列说法正确的是()。解析：在该反应中，Cl 元素的化合价54，C 元素的化合价34，硫酸只表现酸性，消耗 1 mol KClO3 转移的电子数为 1 mol，故 A、B、D 都错。CAH2SO4作氧化剂BClO2是氧化产物CH2C2O4被氧化D每消耗1 mol KClO3就有2 mol电子转移第14页，本讲稿共67页5 被称为万能还原剂的 NaBH4 能溶于水并和水反应：)。NaBH42H2O=NaBO24H2。下列说法中正确的是(A被氧化的元素与被还原的元素质量比为 14BNaBH4 既是氧化剂又是还原剂CNaBH4 是还原剂，H2O 是氧化剂D硼元素被氧化，氢元素被还原解析：NaBH4 和 NaBO2 中的 B 元素均是3 价，NaBH4 中H 元素是1 价，所以 NaBH4 是还原剂，H2O 是氧化剂，故 C项正确。C第15页，本讲稿共67页考点 1 氧化性、还原性强弱的比较氧化性是物质得到电子的性质。还原性是物质失去电子的性质。氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的难易程度，与得、失电子数目的多少无关。常用判断方法如下：1从元素的价态考虑(1)最高价态只有氧化性，如Fe3、H2SO4、KMnO4等；(2)最低价态只有还原性，如金属单质、Cl、S2等；(3)中间价态既有氧化性又有还原性，如Fe2、S、SO2等。第16页，本讲稿共67页2依据元素在周期表的位置判断(1)同一周期从左到右：金属单质的还原性依次减弱，非金属单质的氧化性逐渐加强。(2)同一主族从上到下：金属单质的还原性依次增强，非金属单质的氧化性逐渐减弱。单质氧化性：F2Cl2Br2I2S；离子还原性：S2IBrClF。单质还原性：NaMgAl；离子氧化性：Al3Mg2Na。第17页，本讲稿共67页3根据金属的活动性顺序表来判断4通过氧化还原反应比较对于反应：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。5通过与同一物质反应的产物比较如：2Fe3Cl2=2FeCl3，FeS=FeS，可得出氧化性：Cl2S。第18页，本讲稿共67页6反应原理相似的不同反应中，反应条件要求越低，说明氧化性或还原性越强。如：卤素单质与 H2的反应，按F2、Cl2、Br2、I2 的顺序反应越来越难，反应条件要求越来越高，则可得出氧化性：F2Cl2Br2I2。7对同一元素而言，价态越高，可能其氧化性越强，如：Fe3Fe2Fe；价态越低，氧化性越弱，如S2SHClO2HClO3HCl4)第19页，本讲稿共67页律。阴离子失电子顺序(即还原性强弱顺序)：S2IBrCl8根据电化学原理(1)据原电池电极反应：负极金属比正极金属活泼(还原性强)。(2)据电解池中放电顺序，先得(或失)电子者氧化性(或还原性)强。阳离子得电子顺序(即氧化性强弱顺序)：参考第 3 点规第20页，本讲稿共67页9外界因素的影响(1)温度：温度高时，氧化剂的氧化性和还原剂的还原性均增强。如浓 H2SO4具有强氧化性，热的浓H2SO4比冷的浓H2SO4氧化性要强。(2)浓度：浓度大时，氧化剂的氧化性和还原剂的还原性均(3)酸碱性：如 KMnO4 在酸性溶液中表现强氧化性。增强。如浓H2SO4具有强氧化性，稀硫酸只有H显示弱氧化性。第21页，本讲稿共67页【例 1】(2011 年上海高考)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型的自来水处理剂，它的性质和作用是()。A有强氧化性，可消毒杀菌，还原产物能吸附水中杂质B有强还原性，可消毒杀菌，氧化产物能吸附水中杂质C有强氧化性，能吸附水中杂质，还原产物能消毒杀菌D有强还原性，能吸附水中杂质，氧化产物能消毒杀菌思路指导：考虑元素的价态对氧化性与还原性的影响，并且要区分水的消毒与净化。解析：高铁酸钾(K2FeO4)中Fe的化合价是6 价，具有强氧化性，其还原产物 Fe3水解生成氢氧化铁胶体，能吸附水中杂质。答案：A第22页，本讲稿共67页少量 FeSO4溶液，可发生如下两个反应：2Fe2H2O22H【变式训练】1(2009 年广东高考，双选)常温下，往 H2O2 溶液中滴加说法正确的是()。=2Fe32H2O,2Fe3H2O2=2Fe2O22H。下列AH2O2的氧化性比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DH2O2生产过程要严格避免混入Fe2第23页，本讲稿共67页答案：CD 解析：结合A、B两个方程式根据氧化性、还原性强弱比较规律得：氧化性：H2O2Fe3，还原性：H2O2Fe2，A项错；由2H2O2=2H2OO2知，分解过程中，Fe2作催化剂，溶液pH不变，B项错；Fe3或Fe2作催化剂，所以其总量不变，C项正确；因为Fe2可导致H2O2分解，所以H2O2生产过程要避免混入Fe2，D项正确。第24页，本讲稿共67页考点 2 氧化还原反应的规律及其应用1性质判断规律当元素具有可变化合价时，具有最高价元素的物质只具有氧化性，具有最低价态元素的物质只具有还原性，具有中间价态元素的物质既具有氧化性又具有还原性。如：浓 H2SO4中的S 只具有氧化性，H2S 中的 S 只具有还原性，单质 S 既具有氧化性又具有还原性。2性质强弱规律详见考点 1。第25页，本讲稿共67页3反应先后规律同一氧化剂与含多种还原剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时，首先被氧化的是还原性较强的物质；同一还原剂与含多种氧化剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时，首先被还原的是氧化性较强的物质。如：将 Cl2 通入物质的量浓度相同的 NaBr和NaI的混合液中，Cl2首先与NaI反应；将过量铁粉加入物质的量浓度相同的Fe3和Cu2的混合溶液中，Fe首先与Fe3反应；往FeBr2溶液中通入Cl2，Cl2首先与Fe2反应。第26页，本讲稿共67页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”，而不会出现交错现象。例：第27页，本讲稿共67页5歧化反应规律发生在同一物质分子内、同一价态的同一元素之间的氧化还原反应，叫做歧化反应。其反应规律是：所得产物中，该元素一部分价态升高，一部分价态降低，即“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，如：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。6电子转移守恒规律只要是氧化还原反应，就必定会遵守电子转移守恒规律，其外部特征表现为参加氧化还原反应的元素的化合价升降总数相等。此规律多应用于解氧化还原反应的计算题、氧化还原反应方程式的配平。第28页，本讲稿共67页【例 2】(双选)向NaBr、NaI、Na2SO3混合溶液中通入一定量的氯气后，将溶液蒸干并充分灼烧，得到的固体剩余物可能是()。ANaCl、Na2SO4 BNaCl、NaBr、Na2SO4CNaCl、Na2SO4、I2 DNaCl、NaI、Na2SO4答案：AB第29页，本讲稿共67页【变式训练】2(2012 年北京朝阳模拟)下列说法正确的是()。A高温下，可在试管内完成焦炭和石英砂(SiO2)制取硅的反应BCO2 和钠在一定条件下可以得到金刚石和碳酸钠，反应中氧化剂和还原剂之比是 34C现代海战通过喷放液体 SiCl4(极易水解)和液氨可产生烟幕，其主要成分是 NH4ClD从燃煤烟道灰中(含 GeO2)提取半导体材料单质锗(Ge)，没有发生氧化还原反应第30页，本讲稿共67页解析：试管由普通玻璃制成，在高温下熔融，工业冶炼硅应在耐高温容器进行，A 项错误；3 mol 二氧化碳参与反应，只有 1 mol 二氧化碳作氧化剂，氧化剂与 还 原 剂 的 物 质 的 量 之 比 为 14，B 项 错 误；SiCl4 4H2O=H4SiO44HCl，HClNH3=NH4Cl(白烟)，C 项正确；二氧化锗中锗显4 价，提取锗单质，需要还原剂氢气、一氧化碳等，发生了氧化还原反应：D 项错误。答案：C第31页，本讲稿共67页考点 3 氧化还原反应方程式的配平及计算1氧化还原反应方程式的配平(1)配平原则：得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒。(2)配平步骤：一标(化合价)、二找(化合价的变化)、三定(根据化合价升降价数相等确定发生氧化还原反应的物质的化学计量数)、四平(用观察的方法确定未发生氧化还原反应的物质的化学计量数)、五查(已配平的方程式要满足原子守恒、得失电子守恒，离子反应还应满足电荷守恒)。实例：高锰酸钾和浓盐酸反应制氯气。第32页，本讲稿共67页标价态、找变化、指情况：第33页，本讲稿共67页配平其他元素原子：2KMnO416HCl=2KCl2MnCl25Cl28H2O。检查。2氧化还原反应的计算电子转移守恒法是依据氧化剂与还原剂得失电子数目相等这一原则进行计算的。电子转移守恒法是氧化还原反应计算的最基本的方法。第34页，本讲稿共67页【例 3】(2012 年河北衡水模拟)氧化还原反应在生产、生活中具有广泛的用途，贯穿古今。(1)下列生产、生活中的事例中没有发生氧化还原反应的是()。第35页，本讲稿共67页(2)水是人体的重要组成部分，是人体中含量最多的一种物质。而“四种基本反应类型与氧化还原反应的关系”也可用下图表达。图 133试写出有水参加的符合反应类型的一个化学方程式：_，其中水为_剂。第36页，本讲稿共67页(3)氯化铵常用作焊接。例如，在焊接铜器时用氯化铵除去铜 器 表 面 的 氧 化 铜 以 便 焊 接，其 反 应 为：_CuO _NH4Cl_Cu_CuCl2_N2_H2O。配平此氧化还原反应方程式。该反应中，被氧化的元素是_(填元素名称)，氧化剂是_(填化学式)。反应中若产生 0.2 mol 的气体，则有_ mol 的电子转移。第37页，本讲稿共67页解析：(1)煤的形成、太阳能电池工作、陶器烧制过程中都有氧化还原反应发生，简单机械织布为物理变化。(2)由图可知，反应类型全部属于氧化还原反应，则应该是置换反应。第38页，本讲稿共67页1氧化还原反应方程式的配平技巧：(1)缺项类。或水，它们虽参与反应，但元素化合价不变。确定方法：先配出氧化还原化学计量数，后根据离子电荷守恒和原子个数守恒确定未知物。可能缺的项：一般是反应介质，通常是酸(H)、碱(OH)第39页，本讲稿共67页(2)多变类。有两种以上元素价态改变；存在于一种物质中，其中两种元素的价态同时升高或降低。配平技巧：整体法(把多种元素价态改变的分子作为整体，根据电子得失总数相等，即可配平)。(3)有机方程式配平的关键是确定 C、H、O 元素的化合价，一般 H 的价态1 价，O 的价态2 价，最后确定 C 的化合价。第40页，本讲稿共67页2氧化还原反应的计算方法：(1)计算依据：电子转移守恒，即得电子总数与失电子总数相等或化合价升降总数相等。(2)常见题型。计算氧化剂与还原剂的物质的量之比或质量比。计算参加反应的氧化剂或还原剂的量。确定反应前后某一元素的价态。第41页，本讲稿共67页【变式训练】3完成并配平下列化学方程式：第42页，本讲稿共67页第43页，本讲稿共67页答案：A 解析：Cr元素由6价降到3价，Fe元素由2价升到3价，由铬元素守恒可知废水中 反应中发生转移的电子数为32 mol 3nx mol。由得失电子守恒知y3x，故B、C、D项正确；由铁元素守恒可知消耗硫酸亚铁铵的物质的量为n(1y)moln(3x1)mol，因此A项错误。第44页，本讲稿共67页有关氧化还原反应的综合考查考向分析氧化还原反应是高考的必考内容。近几年高考考题设计更加灵活多变，考查角度也更加新颖。其中，在选择题中分析判断物质的氧化性、还原性及强弱比较和计算等题目不断出现。非选择题主要结合实验中物质的检验、鉴别、分离提纯、计算等内容，以实验探究的方式考查氧化还原反应。这类题目不仅能够考查考生对氧化还原反应知识的掌握，还能够考查学生的发散思维能力以及实验操作能力。第45页，本讲稿共67页(1)请完成 SO2 与过量 NaOH 溶液反应的化学方程式：SO22NaOH=_。(2)反应 Cl2Na2SO32NaOH=2NaClNa2SO4H2O 中的还原剂为_。【典例】(2010年广东高考)某科研小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时，利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。第46页，本讲稿共67页提出合理假设。设计实验方案，进行实验。请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂：3 moLL1H2SO4、1 molL1 NaOH、0.01 molL1KMnO4、淀粉KI溶液、紫色石蕊试液。实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量吸收液于试管中，滴加 3 moLL 1 H2SO4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B试管中。步骤2：步骤3：第47页，本讲稿共67页考查要点：以实验探究题为载体，考查氧化还原反应的基本概念及实验设计的相关操作。思路指导：要设计出正确的实验方案，首先得明确实验目的，清楚各个实验步骤及相应原理。注意把握溶液酸性环境的设置。在选用试剂时要考虑不能对要检验的离子造成干扰，在语言叙述时要注意试剂的用量(少量、适量、过量)的把握，表达时要写清三个要点：操作现象结论。第48页，本讲稿共67页第49页，本讲稿共67页答案：(1)Na2SO3H2O(2)Na2SO3(3)只存在ClO实验步骤预期现象和结论步骤2：向A试管中滴加紫色石蕊试液12滴若先变红后褪色，证明有ClO-，否则无步骤3：在B试管中滴加0.01 molL1 KMnO4溶液12滴若紫红色褪去，证明有 ，否则无第50页，本讲稿共67页【突破训练】1(2010年天津高考)纳米TiO2在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用。制备纳米TiO2的方法之一是TiCl4水解生成TiO2xH2O，经过滤、水洗除去其中Cl，再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO2。用现代分析仪器测定TiO2粒子的大小。用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数：一定条件下，将TiO2溶解并还原Ti3，再以KSCN溶液作指示剂，用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3至全部生成Ti4。第51页，本讲稿共67页请回答下列问题：(1)TiCl4水解生成TiO2xH2O 的化学方程式为：_。(2)检验TiO2xH2O中Cl是否被除净的方法是：_。(3)下列可用于测定 TiO2粒子大小的方法是_(填字母代号)。a核磁共振法 b红外光谱法c质谱法d透射电子显微镜法第52页，本讲稿共67页(4)配制 NH4Fe(SO4)2标准溶液时，加入一定量H2SO4的原因是_；使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量筒外，还需要下图 134 中的_(填字母代号)。图 134第53页，本讲稿共67页w g，消耗 c molL1 NH4Fe(SO4)2标准溶液V mL，则TiO2(5)滴定终点的现象是_。(6)滴定分析时，称取 TiO2(设摩尔质量为M gmol1)试样 质量分数表达式为_。(7)判断下列操作对 TiO2 质量分数测定结果的影响(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。若在配制标准溶液过程中，烧杯中的 NH4Fe(SO4)2 溶液有少量溅出，使测定结果_。若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面，使测定结果_。第54页，本讲稿共67页解析：(1)设 TiCl4的系数为1，根据元素守恒，TiO2xH2O 的系数为 1，HCl 的系数为 4；再根据 O 元素守恒，可知H2O的系数为(2x)。(3)核磁共振谱常用于测有机物中含有多少种氢原子；红外光谱一般分析有机物含有何种化学键和官能团；质谱法常用于测有机物相对分子质量；透射电子显微镜可以观察到微粒的大小。(5)因为是用KSCN作指示剂，终点时NH4Fe(SO4)2不再与Ti3反应，与SCN反应生成血红色的Fe(SCN)3。第55页，本讲稿共67页(7)NH4Fe(SO4)2 溶液溅出，则其实际的物质的量浓度比原要配制的小，消耗的体积增大，使测得的 TiO2的百分含量偏高；若终点俯视滴定管，读取的标准液体积比实际消耗的体积偏小，质量分数偏低。第56页，本讲稿共67页第57页，本讲稿共67页题组一 氧化还原反应的基本概念1(2012 年山东潍坊检测)下列说法正确的是()。A阳离子只有氧化性，阴离子只有还原性B失电子难的原子获得电子的能力一定强C得到电子越多的氧化剂，其氧化性就越强D要实现 Fe2Fe3的转化，必须加入氧化剂又难失电子，B 项错误；氧化性强弱取决于得电子的能力强弱，而不是得电子数的多少，C 项错误。D解析：Fe2具有还原性，A项错误；稀有气体既难得电子，第58页，本讲稿共67页 2(2011年广东惠州调研)用强氧化剂高铁酸钠(Na2FeO4)对河湖水消毒是城市饮水处理的新技术，制取Na2FeO4的反应为：Fe2O33Na2O2=2Na2FeO4Na2O，下列说法正确的是()。ANa2FeO4中的Fe元素为3价BFe2O3在反应中被还原CNa2O2是还原剂DNa2FeO4能消毒杀菌是因其具有强氧化性第59页，本讲稿共67页 解析：Na2FeO4中Fe的化合价为6，A错误；Fe2O3转化为Na2FeO4，Fe化合价：36，故Fe2O3被氧化，B错误；Na2O2中O的化合价为1，生成物中O的化合价均为2，故Na2O2是氧化剂，C错误。答案：D第60页，本讲稿共67页题组二 氧化性还原性强弱的比较3(双选)工业上从含硒的废料中提取硒的方法之一是用硫酸和硝酸钠处理废料，获得亚硝酸和少量的硒酸，再与盐酸共热，硒酸即转化为亚硒酸：H2O，再通 SO2 于亚硒酸中，单质硒即析出。下列说法正确的是()。AH2SeO4的氧化性强于Cl2BH2SeO3的氧化性强于H2SO3CSeO2的还原性强于SO2D析出1 mol Se需H2SeO3、SO2、H2O各1 mol第61页，本讲稿共67页 解析：写出反应H2SeO32SO2H2O=Se2H2SO4和已知反应2HClH2SeO4 H2SeO3Cl2H2O，可知氧化性：H2SeO4Cl2，H2SeO3H2SO4，所以H2SeO3的氧化性强于H2SO3；生成1 mol Se需要2 mol SO2。答案：AB第62页，本讲稿共67页第63页，本讲稿共67页解析：根据反应物中氧化剂的氧化性强于生成物中氧化产物的氧化性，反应物中还原剂的还原性强于生成物中还原产物答案：B第64页，本讲稿共67页题组三 氧化还原反应的配平和计算 之比为 52，则 n 值为()。A1B2C3D4B第65页，本讲稿共67页第66页，本讲稿共67页答案：(1)2310268(2)26(3)BC 解析：先计算nFe(OH)30.03 mol，共转移电子5.4181022/(6.021023)0.09 mol，则1 mol Fe(OH)3转移3 mol e，化合价变化3。第67页，本讲稿共67页