2023届新高考化学一轮复习(多选)鲁科版第二章第4课时　氧化还原反应及相关概念学案.docx

第4课时氧化还原反应及相关概念1.认识有元素化合价变化的反应是氧化还原反应,了解氧化还原反应的本质是电子的转移。2.知道常见的氧化剂和还原剂。3.掌握氧化性、还原性强弱的比较方法及应用。氧化还原反应及基本概念1.本质和特征2.基本概念及相互关系 以上内容可以概括为“升失氧、降得还,剂性一致、其他 相反”。3.电子转移的表示方法(1)双线桥法:标变价,画箭头,算数目,说变化。如用双线桥法标出铜和浓硝酸反应的电子转移的方向和数目:(2)单线桥法:箭头由失电子原子指向得电子原子,线桥上只标电子转移的数目,不标“得到”“失去”字样。如用单线桥法标出铜和稀硝酸反应的电子转移的方向和数目:4.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系 有单质参加或单质生成的化学反应不一定是氧化还原反应,如臭氧和氧气之间的转化属于非氧化还原反应。5.常见的氧化剂、还原剂(1)常见的氧化剂常见的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。(2)常见的还原剂常见的还原剂包括活泼的金属单质、非金属离子及低价态化合物、低价金属阳离子、非金属单质及其氢化物等。(3)具有中间价态的物质既有氧化性又有还原性具有中间价态的物质氧化产物还原产物Fe2+Fe3+FeSO32-SO42-SH2O2O2H2O理解辨析1.判一判(正确的打“”,错误的打“×”)(1)元素由化合态变成游离态时,可能被氧化也可能被还原。()(2)金属单质只有还原性,非金属单质只有氧化性。()解析:(2)非金属单质如氯气等既具有还原性又具有氧化性,如氯气和NaOH反应生成氯化钠和次氯酸钠。答案:(1)(2)×2.想一想(1)反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O中氧化剂和还原剂分别是哪些物质?该反应中的氧化产物是什么?生成1 mol Cl2时转移电子的数目为多少?提示:反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O中氧化剂是MnO2,还原剂是HCl;氧化产物是Cl2;生成1 mol Cl2时转移电子的数目为1.204×1024。(2)盐酸能发生下列反应:Zn+2HClZnCl2+H2,2HCl+CuOCuCl2+H2O,MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O,结合上述化学方程式分析,盐酸应具有的性质有哪些?提示:盐酸应具有的性质有酸性、氧化性和还原性。3.做一做下列是氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系图示,请完成填空。(1)一定属于氧化还原反应的是反应。 (2)一定不属于氧化还原反应的是反应。 (3)有单质参加的化合反应或有单质生成的分解反应(填“一定”或“不一定”)属于氧化还原反应。 答案:(1)置换(2)复分解(3)一定 氧化还原反应的理解1.(2022·河南新乡联考)化学与人类的生活有着密切联系,下列过程涉及氧化还原反应的是(C)A.SO2漂白的纸张易变黄B.长江入海口沙洲的形成C.苹果汁中加入维生素C可防止苹果汁变黄D.紫甘蓝汁中加入食醋会变为红色解析:二氧化硫与纸张中色素发生化合反应生成不稳定的无色物质,日晒此物质又分解恢复黄色,发生的不是氧化还原反应,A不符合题意;混有泥沙的江水是胶体,海水中有大量电解质,胶体遇电解质溶液发生聚沉形成沙洲,没有发生氧化还原反应,B不符合题意;苹果汁在空气中易被氧化成黄色,维生素C有还原性,可以防止苹果汁被氧化,发生的是氧化还原反应,C符合题意;在酸碱性不同的溶液中紫色甘蓝汁会显示不同的颜色,所以它遇食醋变色的原理与酸碱指示剂变色原理相似,不是氧化还原反应,D不符合题意。2.火法炼铜中涉及反应:2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2,下列判断正确的是(B)A.CuFeS2只作还原剂B.SO2既是氧化产物又是还原产物C.消耗1 mol O2时转移电子的物质的量为4 molD.每生成1 mol Cu2S同时产生22.4 L SO2解析:在该反应中Cu元素的化合价由反应前CuFeS2中的+2价变为反应后Cu2S中的+1价,化合价降低,得到电子,被还原,所以CuFeS2作氧化剂,S元素化合价由反应前CuFeS2中的-2价变为反应后SO2中的 +4价,化合价升高,失去电子,被氧化,所以CuFeS2作还原剂,故CuFeS2既作氧化剂又作还原剂,A错误;由题给化学方程式及A项分析可知,SO2既是氧化产物又是还原产物,B正确;在该反应中得到电子的元素有Cu、O,失去电子的元素只有S,每有1 mol O2参加反应,转移电子的物质的量是6 mol,C错误;根据题给化学方程式可知,每生成1 mol Cu2S同时产生1 mol SO2,但由于未知外界条件,因此不能确定1 mol SO2的体积是否是22.4 L,D错误。 氧化还原反应的分析3.下列反应中电子转移的表示方法正确的是(B)A.B.C.D.解析:A项,电子转移的方向不正确;C项,Zn失去2e-;D项,Cu失去2e-。4.(2021·宁夏银川一中模拟)科学家用CO2高效合成乙酸,其反应路径如图所示:下列叙述不正确的是(C)A.HI、LiOH、CH3I、CH3Rh*I、CH3COORh*I为反应的中间产物B.第4步反应的氧化剂是CH3COORh*IC.反应过程中碳元素的化合价始终不变D.催化循环的总反应为CH3OH+CO2+H2CH3COOH+H2O解析:根据步骤反应知,HI、LiOH、CH3I、CH3Rh*I、CH3COORh*I都是先生成后反应掉的物质,则都是反应的中间产物,故A正确;第4步反应为CH3COORh*I+H2CH3COOH+Rh*+HI,氧化剂是CH3COORh*I,故B正确;碳元素在CH3OH中显-2价,在CH3COOH中显0价,碳元素的化合价跟成键原子的非金属性有关,故C错误;根据图示,CH3OH、CO2、H2反应生成CH3COOH和H2O,化学方程式为CH3OH+CO2+H2CH3COOH+H2O,故D 正确。5.(双选)用CuS、Cu2S处理酸性废水中的Cr2O72-,发生反应如下:反应:CuS+Cr2O72-+H+Cu2+SO42-+Cr3+H2O(未配平)反应:Cu2S+Cr2O72-+H+Cu2+SO42-+Cr3+H2O(未配平)下列有关说法正确的是(AC)A.反应中只有SO42-是氧化产物而反应中Cu2+、SO42-都是氧化产物B.反应中还原剂、氧化剂的物质的量之比为53C.反应、中每处理1 mol Cr2O72-,转移电子的数目相等D.处理1 mol Cr2O72-时反应、中消耗H+的物质的量相等解析:反应中只有S元素被氧化,则只有SO42-是氧化产物,反应中铜元素、硫元素均被氧化,所以Cu2+、SO42-都是氧化产物,故A正确;根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒规律配平后反应的化学方程式为3Cu2S+5Cr2O72-+46H+6Cu2+3SO42-+10Cr3+23H2O,氧化剂为Cr2O72-,还原剂为Cu2S,则反应中还原剂、氧化剂的物质的量之比为35,故B错误;根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒规律配平后反应的化学方程式为3CuS+4Cr2O72-+32H+3Cu2+3SO42-+8Cr3+16H2O,则反应中每处理1 mol Cr2O72-,转移电子的物质的量为6 mol,反应中每处理1 mol Cr2O72-,转移电子的物质的量为6 mol,故转移电子的数目相等,故C正确;处理1 mol Cr2O72-时反应中消耗H+的物质的量为8 mol,反应中消耗H+的物质的量为9.2 mol,消耗H+的物质的量不相等,故D错误。1.氧化还原反应概念的“两大误区”(1)某元素由化合态变为游离态时,误认为元素只能被还原。(2)误认为反应中若有一种元素被氧化,则一定有另一种元素被还原。2.破除氧化(还原)剂认识模型定式(1)在氧化还原反应中,非金属单质不一定只作氧化剂。如C+H2O(g)H2+CO中,C是还原剂,H2是还原产物。(2)氧化还原反应中的反应物不一定都是氧化剂或还原剂,有的反应物可能既不是氧化剂也不是还原剂。如Cl2+H2OHCl+HClO中,H2O既不是氧化剂也不是还原剂。3.双线桥表示方法4.单线桥表示方法物质氧化性、还原性强弱的比较1.氧化性、还原性的判断(1)氧化性是指得电子的性质(或能力);还原性是指失电子的性质(或能力)。(2)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。如Na-e-Na+,Al-3e-Al3+,但根据金属活动性顺序表,Na比Al活泼,更易失去电子,所以Na比Al的还原性强。从元素的价态考虑:最高价态只有氧化性,如浓H2SO4、KMnO4等;最低价态只有还原性,如金属单质、Cl-、S2-等;中间价态既有氧化性又有还原性,如Fe2+、S、Cl2等。2.氧化性、还原性强弱的比较方法(1)根据化学方程式判断氧化剂(氧化性)+还原剂(还原性)还原产物+氧化产物氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。(2)根据反应条件和产物价态高低进行判断与同一物质反应,一般越容易进行,其氧化性或还原性就越强。如Na与冷水剧烈反应,Mg与热水反应,Al与水加热反应也不明显,所以还原性:Na>Mg>Al;非金属单质F2、Cl2、Br2、I2与H2反应,F2与H2暗处剧烈反应并爆炸,Cl2与H2光照剧烈反应并爆炸,Br2与H2加热到500 才能发生反应,I2与H2在不断加热的条件下才缓慢发生反应且为可逆反应,故氧化性:F2>Cl2>Br2>I2。当不同的氧化剂作用于同一还原剂时,如果氧化产物价态相同,可根据反应条件的高低进行判断。一般条件越低,氧化剂的氧化性越强,如MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O,2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O,由上述反应条件的不同,可判断氧化性:KMnO4>MnO2。当不同氧化剂作用于同一还原剂时,如果氧化产物价态不相同,可根据氧化产物的价态高低进行判断。氧化产物的价态越高,则氧化剂的氧化性越强,如2Fe+3Cl22FeCl3,Fe+SFeS,则氧化性:Cl2>S。理解辨析1.判一判(正确的打“”,错误的打“×”)(1)强氧化剂与强还原剂混合不一定能发生氧化还原反应。()(2)阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性。()(3)元素的非金属性越强,其氧化性越强,相应单质越活泼。()(4)金属原子失电子数越多,金属的还原性越强。()解析:(2)Fe2+除了具有氧化性,还具有还原性。(3)氮的非金属性很强,但N2不活泼。(4)金属原子失电子越容易,金属的还原性越强,与失电子数多少无关。答案:(1)(2)×(3)×(4)×2.做一做物质氧化性、还原性的强弱,不仅与物质的结构有关,还与物质的浓度和反应温度等有关。有如下各组物质:Cu与HNO3溶液Cu与FeCl3溶液Zn与H2SO4溶液Fe与FeCl3溶液Cl2与NaOH溶液Fe与HNO3溶液Fe与H2SO4溶液Na与O2(1)由于浓度不同而发生不同氧化还原反应的是 (填序号,下同)。 (2)由于温度不同而发生不同氧化还原反应的是。 (3)氧化还原反应不受浓度、温度影响的是。 解析:Fe遇浓HNO3常温下钝化,加热继续反应,Fe和稀HNO3反应,HNO3被还原成NO。Fe遇浓H2SO4常温下钝化,加热继续反应,Fe和稀H2SO4反应生成FeSO4和H2。答案:(1)(2)(3) 氧化性、还原性强弱的比较1.(2021·河北沧州三模)根据溶液中发生的两个反应:2Mn2+5PbO2+4H+2MnO4-+5Pb2+2H2O;2MnO4-+16H+10Cl-2Mn2+5Cl2+8H2O。下列说法不正确的是(D)A.反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 52B.酸性条件下,氧化性:PbO2>MnO4->Cl2C.实验室将高锰酸钾酸化时,常用硫酸酸化而不用盐酸酸化D.反应中每生成1.12 L的气体,则转移电子的物质的量为0.5 mol解析:反应中氧化剂是PbO2,还原剂是Mn2+,氧化剂和还原剂的物质的量之比为52,A项正确;氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,则酸性条件下,反应中氧化性PbO2>MnO4-,反应中氧化性MnO4->Cl2,则氧化性PbO2>MnO4->Cl2,B项正确;H2SO4中S元素为+6价,是最高正价,不能被高锰酸钾氧化,HCl中Cl元素为-1价,能被高锰酸钾氧化,故实验室将高锰酸钾酸化时,常用硫酸酸化而不用盐酸酸化,C项正确;未指明标准状况,无法计算气体的物质的量,D项错误。2.铋(Bi)位于元素周期表中第A族,其价态为+3价时较稳定,铋酸钠(NaBiO3)溶液呈无色。现取一定量的硫酸锰(MnSO4)溶液,向其中依次滴加下列溶液,对应的现象如下表所示:加入溶液适量铋酸钠溶液过量的双氧水适量KI-淀粉溶液实验现象溶液呈紫红色紫红色消失,产生气泡溶液变成蓝色则NaBiO3、KMnO4、I2、H2O2的氧化性由强到弱的顺序为(C)A.I2、H2O2、KMnO4、NaBiO3B.H2O2、I2、NaBiO3、KMnO4C.NaBiO3、KMnO4、H2O2、I2D.KMnO4、NaBiO3、I2、H2O2解析:由中现象可知,NaBiO3把Mn2+氧化生成MnO4-,则NaBiO3(氧化剂)的氧化性强于KMnO4(氧化产物)的氧化性;由中现象可知,KMnO4氧化H2O2产生O2,自身被还原为Mn2+,则KMnO4(氧化剂)的氧化性强于H2O2的氧化性;由中现象可知,碘离子被H2O2氧化成单质碘,则H2O2(氧化剂)的氧化性强于碘单质(氧化产物)的氧化性,即氧化性由强到弱的顺序是NaBiO3>KMnO4>H2O2>I2,故选C。 氧化性、还原性强弱的应用3.已知I-、Fe2+、SO2和H2O2均有还原性,它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为Fe2+<H2O2<I-<SO2,则下列反应不能发生的是(C)A.2Fe3+SO2+2H2O2Fe2+SO42-+4H+B.I2+SO2+2H2OH2SO4+2HIC.H2O2+H2SO4SO2+O2+2H2OD.2Fe3+H2O22Fe2+O2+2H+解析:A项,还原性SO2>Fe2+,反应能发生,不符合题意;B项,还原性SO2>I-,反应能发生,不符合题意;C项,还原性SO2>H2O2,反应不能发生,符合题意;D项,还原性H2O2>Fe2+,反应能发生,不符合题意。4.(2021·辽宁朝阳三模)有下列四个反应:Cl2+FeI2=FeCl2+I22Fe2+Br2=2Fe3+2Br-2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2OCl2+2Br-=2Cl-+Br2下列说法正确的是(B)A.反应中的氧化产物依次是I2、Fe3+、MnCl2、Br2B.氧化性:KMnO4>Cl2>Br2>Fe3+>I2C.根据反应一定可以推理得到Cl2+FeBr2FeCl2+Br2D.在反应中,当有1 mol KMnO4参加反应时,有8 mol HCl被氧化解析:反应中的氧化产物是化合价升高的元素对应的物质,依次是I2、Fe3+、Cl2、Br2,故A错误;氧化剂的氧化性强于氧化产物,中Cl2>I2,中Br2>Fe3+,中KMnO4>Cl2,中Cl2>Br2,根据反应可以推理得到氧化性Fe3+>I2,则氧化性KMnO4>Cl2>Br2>Fe3+>I2,故B正确;由上述分析可知,氧化性Cl2>Br2>Fe3+,则还原性Fe2+>Br-,所以不能得到Cl2+FeBr2FeCl2+Br2,故C错误;在反应中,当有1 mol KMnO4参加反应时,有5 mol Cl-发生价态变化,则有5 mol HCl被氧化,故D 错误。假设法判断氧化还原反应能否进行已知物质的氧化性或还原性的强弱关系,判断某一氧化还原反应能否发生时可采用假设法。先假设反应成立然后根据氧化剂的氧化性>氧化产物的氧化性,还原剂的还原性>还原产物的还原性的规律,列出假设反应中的上述关系结合题干条件判断该结论是否符合事实,符合事实,则反应成立;反之,则不成立1.(2021·浙江6月选考,8)关于反应K2H3IO6+9HI2KI+4I2+6H2O,下列说法正确的是(D)A.K2H3IO6发生氧化反应B.KI是还原产物C.生成12.7 g I2时,转移0.1 mol电子D.还原剂与氧化剂的物质的量之比为71解析:反应中K2H3IO6中I元素的化合价降低,发生得电子的还原反应,A错误;KI中的I-由HI变化而来,I元素的化合价没有发生变化,KI既不是氧化产物也不是还原产物,B错误;12.7 g I2的物质的量为 0.05 mol,根据反应的化学方程式,每生成4 mol I2转移7 mol电子,则生成0.05 mol I2时转移电子的物质的量为0.087 5 mol,C错误;反应中HI为还原剂,K2H3IO6为氧化剂,在反应中每消耗1 mol K2H3IO6就有7 mol HI失电子,则还原剂与氧化剂的物质的量之比为71,D正确。2.(2020·山东卷,2)下列叙述不涉及氧化还原反应的是(B)A.谷物发酵酿造食醋B.小苏打用作食品膨松剂C.含氯消毒剂用于环境消毒D.大气中NO2参与酸雨形成解析:谷物发酵酿造食醋的过程中乙醇转化为乙酸属于氧化还原反应;小苏打用作食品膨松剂利用的是NaHCO3受热分解放出CO2的性质,不涉及氧化还原反应;含氯消毒剂有强氧化性,用于环境消毒时发生氧化还原反应;大气中NO2形成酸雨时发生反应3NO2+H2ONO+2HNO3,该反应属于氧化还原反应。3.(2020·北京卷,2)下列物质的应用中,利用了氧化还原反应的是(D)A.用石灰乳脱除烟气中的SO2B.用明矾KAl(SO4)2·12H2O处理污水C.用盐酸去除铁锈(主要成分Fe2O3·xH2O)D.用84消毒液(有效成分NaClO)杀灭细菌解析:用石灰乳脱除烟气中的SO2时,SO2与氢氧化钙反应生成亚硫酸钙,反应过程中无元素化合价的变化,没有利用氧化还原反应,故A不符合题意;明矾KAl(SO4)2·12H2O溶于水,电离出的铝离子发生水解生成氢氧化铝胶体,利用胶体的吸附性可吸附污水中的固体颗粒物,该过程利用胶体的吸附性,发生的反应中元素化合价没有变化,没有利用氧化还原反应,故B不符合题意;用盐酸去除铁锈(主要成分Fe2O3·xH2O),发生的主要反应为6HCl+Fe2O32FeCl3+3H2O,反应中没有元素化合价的变化,没有利用氧化还原反应,故C不符合题意;84消毒液有效成分为NaClO,具有强氧化性,能使蛋白质发生变性从而杀灭细菌,杀菌消毒的过程利用了氧化还原反应,故D符合题意。4.(双选)(2021·山东卷,13)实验室中利用固体KMnO4进行如图实验,下列说法错误的是(BD)A.G与H均为氧化产物B.实验中KMnO4只作氧化剂C.Mn元素至少参与了3个氧化还原反应D.G与H的物质的量之和可能为0.25 mol解析:加热KMnO4固体的反应中,O元素化合价由-2升高至0,被氧化,加热K2MnO4、MnO2与浓盐酸的反应中,Cl元素化合价由-1升高至0,被氧化,因此O2和Cl2均为氧化产物,故A正确;KMnO4固体受热分解过程中,Mn元素化合价降低被还原,部分O元素化合价升高被氧化,因此KMnO4既是氧化剂也是还原剂,故B错误;Mn元素在反应过程中涉及的物质及化合价变化为,Mn元素至少参与了3个氧化还原反应,故C正确;每生成1 mol O2转移4 mol电子,每生成1 mol Cl2转移2 mol电子,若0.1 mol KMnO4转化为MnCl2过程中得到的电子全部是Cl-生成Cl2所失去的,则气体的物质的量最大,由2KMnO45Cl2可知,nmax(气体)=0.25 mol,但该气体中一定含有O2,因此最终所得气体的物质的量小于0.25 mol,故D错误。