2022高考一轮轮复习化学-专题第4讲 氧化还原反应.docx
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1、第4讲 氧化还原反应【知识梳理】一、氧化还原反应及其相关概念概念定义备注氧化反应物质失去电子的反应物质失去电子的外部表现为化合价的升高还原反应物质得到电子的反应物质得到电子的外部表现为化合价的降低氧化产物通过发生氧化反应所得的生成物氧化还原反应中,氧化产物、还原产物可以是同一种产物,也可以是不同产物,还可以是两种或两种以上的产物。如反应4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2中,Fe2O3和SO2均既为氧化产物,又为还原产物还原产物通过发生还原反应所得的生成物氧化剂得到电子的反应物常见氧化剂:活泼的非金属单质单质;如卤素单质(X2)、O2、S等(2)高价态离子;如Fe3+、Cu2+等;高价
2、或较高价含氧化合物;如MnO2、浓H2SO4、HNO3、KMnO4等;过氧化物,如Na2O2、H2O2等还原剂失去电子的反应物常见还原剂:活泼或较活泼金属;如K、Na、Zn、Fe等一些非金属单质;如H2、C、Si等;较低态的化合物;CO、SO2、H2S、Na2SO3、FeSO4氧化性得到电子的能力物质的氧化性、还原性的强弱与其得失电子能力有关,与得失电子的数目无关还原性失去电子的能力2特征:反应前后元素化合价发生了变化。(1)元素化合的计算原则:单质的化合价为零;化合物中,元素正、负化合价的代数和为零;非金属元素和氧元素结合显正化合价(除F外);非金属元素和氢元素结合显负化合价。(2)同种元素
3、,最高价态只有氧化性,最低价态只有还原性,中间价态既有氧化性又有还原性;在反应中,得到电子所含元素化合价降低的物质均具有氧化性,失去电子所含元素的化合价升高的物质具有还原性。3本质:反应过程中电子转移(得失或偏移)。4规律:在一个化学反应中氧化反应和还原反应同时发生,氧化剂和还原剂同时存在,氧化剂得电子,还原剂失电子,得失电子同时发生。同一氧化还原反应中,氧化剂和还原剂得失电子总数相等,即化合价升高的总价数等于降低的总价数。例题1、下列有关氧化还原反应的叙述中正确的是 。 在氧化还原反应中,某元素由化合态变为单质,此元素可能被还原,也可能被氧化在氧化还原反应中,非金属单质一定是氧化剂,金属单质
4、一定是还原剂化合物分解的产物有单质,则该分解反应必属于氧化还原反应化学反应K2MnO4Cl2=2KClMnO2O2属于氧化还原反应金属阳离子只有氧化性,HI只有还原性漂白粉在空气中变质过程中,既有氧化还原反应发生,又有非氧化还原反应发生某单质X能从盐的溶液中置换出单质Y,当X、Y都是非金属时,Y一定比X活泼1molNa2O2与足量的水反应,转移的电子数为2NA5.6g铁粉与硝酸反应失去电子数一定为0.3NA二、氧化还原反应中电子转移的表示方法1单线桥法:表示氧化剂与还原剂之间电子转移的方向和总数。(1)箭头必须由还原剂中失电子的元素指向氧化剂中得电子的元素;(2)箭头方向表示电子转移的方向;(
5、3)在“桥”上标明转移的是电子总数。2双线桥法:表示氧化剂及其还原产物、还原剂及其氧化产物之间电子转移情况。(1)箭头必须由反应物指向生成物,且两端对准同种元素;(2)箭头方向不代表电子转移方向,仅表示电子转移前后的变化。例题2、某一反应体系中有反应物和生成物共5种物质:S、H2S、HNO3、NO和H2O。已知水是反应产物之一。(1)该反应中的还原剂是_。(2)该反应中的还原产物是_。(3)写出该反应的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目:_。(4)若反应过程中转移了0.3 mol电子,则生成水的质量是_。三、氧化还原反应的基本规律1电子得失守恒规律:氧化还原反应中,氧化剂得电子总数与还原剂
6、失电子总数相等,常用于有关氧化还原反应的计算及配平氧化还原反应方程式。运用守恒规律进行氧化还原反应的计算方法是:氧化剂物质的量变价元素的原子个数化合价的变化值=还原剂物质的量变价元素的原子个数化合价的变化值。2表现性质规律:当元素具有可变化合价,一般化合价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;处于中间价态时既具有氧化性又具有还原性。利用此规律可判断物质是否具有氧化性及还原性,但不能判断物质氧化性及还原性的强弱。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
7、被还原的是氧化性较强的物质。如:将Cl2通人物质的量浓度相同的NaBr和NaI的混合液中,C12首先与NaI反应;将过量铁粉加入到物质的量浓度相同的Fe2+、和Cu2+的混合溶液中,Fe首先与Fe3+反应;FeBr2 中通入Cl2 ,Cl2首先氧化Fe2+。4价态变化规律:高价氧化(性)低价还(原性),中间价态两边转。同一元素的不同价态之间发生氧化还原反应,价态只能归中而不能交叉。本规律应用于氧化还原反应的分析和判断(如反应 KClO36HCl=KCl3C123H2O中氧化产物和还原产物均为C12,电子转移数目是5e)。(1)岐化反应规律:同一种物质分子内同一种元素同一价态的原子(或离子)发生
8、电子转移的氧化还原反应叫歧化反应。岐化反应化合价的特点是:某元素的中间价态在适宜条件下同时向较高和较低的价态转化。歧化反应是自身氧化还原反应的一种,常用于判断某种元素的化合价高低以及有关氧化还原反应方程式的计算。(2)价态归中规律:同种元素由不同价态(高价态和低价态)转变为中间价态的氧化还原反应,称之为归中反应,也称“反歧化反应”。常用于方程式的书写,当有中间价态时,才可能发生,否则不反应,如SO2与浓硫酸不反应,可用浓H2SO4干燥。5性质强弱规律:氧化还原反应若能进行,一般为较强氧化性的氧化剂跟较强还原性的还原剂反应,生成弱还原性的还原产物和弱氧化性的氧化产物。常用于在适宜条件下,用氧化性
9、较强的物质制备氧化必较弱的物质或用还原性较强的物质制备还原性较弱的物质,亦可用于比较物质间氧化性或还原性的强弱,氧化性:氧化剂氧化产物,还原性:还原剂还原产物。例题3、L、M、R、P、Q分别代表五种含不同化合价的氮元素的物质。A、B分别代表两种含不同化合价的氯元素的物质(每种物质中氮或氯元素的化合价只有一种)。又知物质M中的氮元素化合价要比物质Q中氮元素的化合价低。在一定条件下,它们会发生如下的转化(关系式未配平):PAQBLO2MH2OLMRH2OBH2OAO2(1)若五种含氮元素的物质中,有一种是硝酸,则硝酸是_,理由是_。(2)反应必须在催化剂(铂、氧化铁等)作用下,加热到一定温度时方能
10、发生,此反应在化工生产上有重要用途,据此推断在同温同压下,若物质R密度比空气的密度小,则R的化学式为_。(3)某同学写出下面三个含氮的物质相互转换的关系式:.MPN2O3H2O.N2O4H2OPQ.MLQH2O其中一定不可能实现的是_,理由是_。【指点迷津】守恒定律是自然界最重要的基本定律,是化学科学的基础。在化学反应中,守恒包括原子守恒、电荷守恒、得失电子守恒等。任何化学反应在反应前后应遵守电荷或原子守恒。电荷守恒即反应前后阴阳离子所带电荷数必须相等;原子守恒(或称质量守恒),也就是反应前后各元素原子个数相等;得失电子守恒是指在氧化还原反应中,失电子数一定等于得电子数,即得失电子数目保持守恒
11、。比如此题中我们就牢牢抓住了守恒,简化了计算过程,顺利解答。四、氧化性强弱、还原性强弱的比较金属原子因其最外层电子数较少,通常都容易失去电子,表现出还原性,一般来说金属性也就是还原性;非金属原子因其最外层电子数较多,通常都容易得到电子,表现出氧化性,一般来说非金属性也就是氧化性。物质的氧化性或还原性的强弱只取决于得到或失去电子的难易,与得失电子的多少无关。1氧化性强弱的比较(1)根据非金属活动顺序判断:氧化性:F2O2Cl2Br2I2S;(2)根据反应方程式判断:氧化性:氧化剂氧化产物还原剂;(3)根据反应条件判断:还原剂相同时,反应越容易进行,氧化剂的氧化性越强;(4)根据还原剂被氧化的程度
12、判断:还原剂、条件都相同时,还原剂被氧化得越彻底,氧化剂的氧化性越强;(5)据电解池中放电顺序,先得电子者氧化性强,其规律为阳离子得电子顺序(即氧化性强弱顺序)。2还原性强弱的比较(1)根据根据活动顺序表判断:(2)根据非金属活动顺序判断:FO2ClBrIS2;(3)根据反应方程式判断:还原剂还原产物氧化剂;(4)根据反应条件判断:氧化剂相同时,反应越容易进行,还原剂的还原性越强;(5)根据氧化剂被还原的程度判断:氧化剂、条件都相同时,氧化剂被还原得越彻底,还原剂的还原性越强;(6)根据原电池电极:负极金属比正极金属活泼(还原性强);(7)据电解池中放电顺序,先失电子者还原性强,其规律为阴离子
13、失电子顺序(即还原性强弱顺序):S2-I-Br-Cl-OH-NO3-、SO42-等例题4、氯酸是一种强酸,浓度超过40时会发生分解,反应可表示为: a HClO3 = bO2+ c Cl2+ d HClO4 + e H2O。下列有关说法不正确的是 A由反应可确定:氧化性HClO3O2B若氯酸分解所得混合气体lmol混合气体质量为45g,则反应方程式可表示为:3HClO3 = 2O2+ C12+ HClO4 + H2OC由非金属性ClS,可推知酸性HClO3H2SO4D若化学计量数a=8,b=3,则该反应转移电子数为20e五、氧化还原反应的配平和简单计算1氧化还原反应方程式的配平方法氧化还原反应
14、的实质是反应过程中发生了电子转移,而氧化剂得电子的总数(或元素化合价降低总数)必然等于还原剂失电子总数(或元素化合价升高总数),根据这一原则可以对氧化还原反应的化学方程式进行配平。配平的步骤:(1)标好价:正确标出反应前后化合价有变化的元素的化合价。(2)列变化:列出元素化合价升高和降低的数值。(3)求总数:求元素化合价升高和降低的总数,确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数。(4)配系数:用观察法配平其他各物质的化学计量数。(5)细检查:利用“守恒”三原则(即质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒),逐项检查配平的方程式是否正确。2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl
15、2+8H2O2氧化还原反应的相关计算对于氧化还原反应的计算,要根据氧化还原反应的实质反应中氧化剂得到电子总数与还原剂失去电子总数相等,即得失电子守恒。利用守恒思想,可以抛开繁琐的反应过程,可不写化学方程式,不追究中间反应过程,只要把物质分为初态和终态,从得电子与失电子两个方面进行整体思维,便可迅速获得正确结果。守恒法解题的思维流程(1)找出氧化剂、还原剂及相应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。(注意化学式中粒子的个数)(3)根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式:n(氧化剂)变价原子个数化合价变化值(高价低价)n(还原剂)变价原子个数化合价变化值(高价低价)。例题
16、5、次磷酸钠(NaH2PO2)可用于化学镀镍。(1)NaH2PO2中P元素的化合价为 。(2)化学镀镍的溶液中含有Ni2+和H2PO2-,在酸性等条件下发生下述反应: (a) Ni2+ + H2PO2-+ Ni + H2PO3 -+ (b)6H2PO2- +2H+ = 2P+4H2PO3-+3H2请在答题卡上写出并配平反应式(a)。(3)利用中反应可在塑料镀件表面沉积镍磷合金,从而达到化学镀镍的目的,这是一种常见的化学镀。请从以下方面比较化学镀与电镀。方法上的不同点: ;原理上的不同点: ;化学镀的优点: 。【指点迷津】在不同介质条件下,配平氧原子的经验规则介质条件左边比右边多一个氧原子左边比
17、右边少一个氧原子中性左边加入一个H2O,右边生成2个OH-离子。MnO4-+2H2O+3e-=MnO2+4OH-左边加入一个H2O,右边生成2个H+离子SO32-+H2O-2e-=SO42-+2H+碱性在多氧的一边加入H2O,使之在另一边生成OH-离子,每多一个氧原子就加一个H2O,少氧的一边生成2个OH-离子。CrO42-+2H2O+3e-=CrO22-+4OH-酸性在多氧的一边加入H+离子,使之在另一边生成水,加入H+ 离子的数目是氧原子数目的2倍。MnO4-+8H+5e-=Mn2+4H2O;SO32-+H2O-2e-=SO42-+2H+【课时练习】1对于反应MnO2+4HCl(浓)MnC
18、l2+Cl2+2H2O,下列说法正确的是AMnO2是还原剂BMnCl2是氧化产物CCl2是氧化产物DH2O是还原产物2下列变化中只有通过还原反应才能实现的是( )A Fe3+Fe2+BMn2+MnO4CClCl2DN2O3HNO23为了使宇航员在飞船中得到一个稳定的、良好的生存环境,一般在飞船内安装盛有Na2O2或K2O2颗粒的装置,它的用途是产生氧气。下列关于Na2O2或K2O2的说法正确的个数是Na2O2中阴、阳离子的个数比是11K2O2分别与水及CO2反应产生等量氧气时,需水和CO2的质量相等Na2O2分别与水及CO2反应产生等量氧气时,转移电子的物质的量相等Na2O2的漂白原理与SO2
19、的漂白原理相同Na2O2与SO2反应生成Na2SO3 和O2Na2O2能与酸反应生成盐和水,所以Na2O2是碱性氧化物K2O2与水反应,K2O2既是氧化剂,又是还原剂Na2O2投入到紫色石蕊溶液中,溶液先变蓝,后褪色A3个B4个C5个D6个4已知:向KMnO4晶体滴加浓盐酸,产生黄绿色气体;向FeCl2溶液中通入少量实验产生的气体,溶液变黄色;取实验生成的溶液滴在淀粉KI试纸上,试纸变蓝色。下列判断正确的是()A上述实验中,共有两个氧化还原反应B上述实验证明氧化性:Cl2Fe3I2C实验生成的气体不能使湿润的淀粉KI试纸变蓝D实验证明Fe2既有氧化性又有还原性5下列反应属于氧化还原反应且能量变
20、化符合图像的是AC(s)CO2(g) = 2CO(g)BCH4(g)2O2(g) = CO2(g)2H2O(l)CNaOH(aq)HCl(aq) = NaCl(aq)H2O(l)DBa(OH)28H2O(s)2NH4Cl(s) = BaCl2(aq)2NH3(g)10H2O(l)6H2S是一种大气污染物。干法氧化铁脱硫是目前除去煤气中H2S的常用方法,其原理如图所示。下列说法不正确的是( )A单质硫为淡黄色固体B脱硫反应为3H2S+Fe2O3H2O=Fe2S3H2O+3H2OC再生过程中,硫元素被还原D脱硫过程中,增大反应物的接触面积可提高脱硫效率7“空气吹出法”海水提溴的工艺流程如图:下列说
21、法正确的是( )A从吹出塔进入吸收塔的物质只有Br2B从吸收塔流出的溶液主要含HBr和H2SO4C两次通入水蒸气的作用都是参加反应D第一次通入Cl2的目的是氧化Br-,第二次通Cl2的目的是氧化SO28为检验某加碘食盐中是否含有KIO3,取相同食盐样品进行下表所示实验:(已知:KIO3+5KI+3H2SO4=3I2+3K2SO4+3H2O)下列说法中不正确的是( )A仅由实验不能证明食盐样品中存在KIO3B实验中发生反应的离子方程式为4I-+O2+4H+=2I2+2H2OC实验溶液变黄色是生成了Fe3+,证明食盐样品中存在KIO3D结合实验和的现象差异,可以推断实验样品中存在KIO39金属铬常
22、用于提升特种合金的性能。工业上以铬铁矿(主要成份为FeOCr2O3,含有少量Al2O3)为原料制备金属铬的流程如下图。下列说法不正确的是( )A中需持续吹入空气作氧化剂B中需加入过量稀硫酸C中发生了置换反应D溶液A为橙色10下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是()选项实验操作现象解释或结论A过量的Fe粉中加入稀HNO3,充分反应后,滴入KSCN溶液溶液呈红色稀HNO3将Fe氧化为Fe3B左边棉球变为橙色,右边棉球变为蓝色氧化性:Cl2Br2I2C用玻璃棒蘸取浓氨水点到红色石蕊试纸上试纸变蓝色浓氨水呈碱性D浓HNO3加热有红棕色气体产生HNO3有强氧化性11处理某废水时,反应过程中部分离
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