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第二章第三节 氧化还原反应

2011-11-09  中学化学...

第三节 氧化还原反应

【本节学习要点】

1.掌握氧化还原反应的概念。2.了解氧化还原反应与化合价的升降关系,学会用化合价升降法分析氧化还原反应。

3.理解氧化还原反应的本质是电子转移。4.了解常见的氧化剂和有还原性。

 

重难点一、氧化还原反应与四种基本反应类

型的关系

1化学反应的分类

2.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系

如图所示

思考 有单质参加的化学反应一定是氧化还原反应吗?

答案  不一定。同一种元素组成的不同单质相互转化时,即单质→新单质(如3 O2

2 O2)元素的化合价不变,因此这类反应不属于氧化还原反应。

特别提醒 四种基本反应类型不包括所有的反应,如COH2OCO2

H2不属于四种基本反应类型中的任何一种反应类型,但却属于氧化还原反应。

重难点二、移的两种方法

1双线桥法

表明同一元素原子得到或失去电子的情况。

(1)示例:

3Cu8HNO3()===3Cu失去3×2e(NO3)22N得到2×3eO4H2O

(2)使用注意事项:

箭头必须由反应物指向生成物,且两端对准同种元素。

上标明电子得到失去,且得到与失去的电子总数必须相等,电子对的偏移也按得失处理。

电子转移数用a×be形式表示,a表示发生氧化还原反应的原子个数,b表示每个原子得到或失去的电子数,当a1b1时,要省略。

箭头方向不代表电子转移的方向,仅表示电子转移前后的变化。

2单线桥法

表明不同原子间得到或失去电子的情况,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,不标字样。

(1)示例:KClO36HC5el===KCl3Cl23H2O

(2)使用注意事项:

单线桥必须画在反应物中。

箭头指向得电子元素,箭尾连接失电子元素。

不需要写失去得到

误区警示 对于同一个氧化还原反应,无论是用双线桥法还是用单线桥法表示电子转移情况,其数目是不变的。

反应中,电子转移数目=氧化剂得到电子数目=有还原性失去电子数目,不要误认为电子转移的数目是反应中得、失电子数目的和。

计算电子转移数目时,注意认真分析元素的化合价变化情况,如:有的元素化合价既升高又降低;有的元素部分化合价变化;有的反应中,有多种元素化合价变化。

重难点三、应概念之间的关系

理解氧化还原反应概念时,要理清两条主线:

(化合价升高)(化合价升高)(失去电子)(被氧化)(氧化产物)

(化合价降低)(化合价降低)(得电子)(被还原)(还原产物)

重难点四质的氧化性和还原性

1.氧化性:物质得电子表现出来的性质。得电子能力越强,其氧化性越强。

还原性:物质失电子表现出来的性质。失电子能力越强,其还原性越强。

2.氧化剂具有氧化性,有还原性具有还原性。

3.物质的氧化性(或还原性)指物质得()电子的能力,与物质得失电子数目的多少无关。

思考 不易失电子的物质一定易得电子吗?

答案 不一定,如稀有气体,既不易失电子,又不易得电子。

重难点五化还原反应中的基本规律及应用

1统一规律

氧化还原反应中有化合价升高的元素,必有化合价降低的元素。

有失电子的物质必有得电子的物质同时存在,氧化反应和还原反应共同存在于统一体中。

应用:判断元素价态的高低,分析反应产物的化合价。

2强弱规律

有较强氧化性的氧化剂跟有较强还原性的有还原性反应,生成弱还原性的还原产物和弱氧化性的氧化产物。即:在同一氧化还原反应中,氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:有还原性>还原产物。

氧化剂的氧化性越强,则其对应的还原产物的还原性就越弱;有还原性的还原性越强,则其对应的氧化产物的氧化性就越弱。

应用:在适宜条件下,用氧化性强的物质制备还原性弱的物质;用还原性强的物质制备氧化性弱的物质;

比较物质间氧化性(或还原性)的强弱或判断氧化剂和有还原性在一定条件下是否发生反应。

3先后规律

(1)一种氧化剂同时遇到几种有还原性时,首先被氧化的是还原性最强的有还原性,待最强的有还原性被氧化后,多余的氧化剂再依还原性强弱顺序氧化。

例如,在向由ZnFe组成的混合物中加入过量的稀H2SO4溶液之后,由于ZnFe的还原性强弱关系为Zn>Fe,所以氧化还原反应的先后顺序为:

H2SO4Zn===ZnSO4H2

H2SO4Fe===FeSO4H2

(2)一种有还原性同时与多种氧化剂相遇时,氧化性最强的优先被还原。

如:将Zn片插入CuCl2FeCl2的混合溶液中,Cu2首先被还原成金属单质。

应用:判断氧化还原反应的顺序。

4价态规律

(1)性质表现规律

元素处于最高价态时如M7nS6,它的原子只能得到电子,因此该元素所在物质只能作氧化剂。元素处于中间价态时,如S0S4,它的原子随反应条件不同,既能得电子,又能失电子,因此该元素所在物质既能作氧化剂,又能作有还原性。元素处于最低价态时,如S2,它的原子只能失去电子,因此该元素所在物质只能作有还原性。含多种元素的物质,其性质为这些元素的综合体现,如HCl既有氧化性,又有还原性。

应用:判断元素或物质的氧化性、还原性。

(2)歧化规律

同一种物质中同一种元素的同一价态的原子(或离子)发生电子转移的氧化还原反应叫歧化反应。歧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。如:Cl022NaOH===NaCl1NaCl1OH2O

应用:用于判断某种元素的化合价高低。

(3)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。如:2H2S2S4O2

===3S02H2O。当有中间价态时,才可能发生。同一元素的相邻价态不反应,如FeFe2SSO2SO2

与浓H2SO4等物质之间均不发生氧化还原反应。

应用:判断氧化还原反应能否发生及反应的产物。

(4)不交叉规律

同一种元素不同价态之间发生氧化还原反应时,高价要降低,低价要升高,它们最多变为同一价态,不可能发生交叉现象。

应用:标明电子转移的方向与数目,判断氧化产物、还原产物等。

5守恒规律

(1)化合价升高总数与降低总数相等。

(2)失电子总数与得电子总数相等。

(3)反应前后电荷总数相等(离子反应)

(4)反应前后各元素的原子个数相等。

应用:有关氧化还原反应的计算与方程式的配平。

例如:在aFeCl2bHClO2

cFeCl3dH2O的反应中,

根据反应前后各元素的原子个数守恒得:

d2(O原子数相等)

b4(H原子数相等)

ac(Fe原子数相等)

根据电子守恒:

O2得电子4e

cFeCl3cFeCl3失电子ce

故由电子守恒得c4

题型1氧化还原反应的概念

【例1 相等物质的量的KClO3分别发生下述反应:

(1)MnO2

作催化剂,受热分解得到氧气;

(2)不使用催化剂,加热至470左右,得到KClO4(高氯酸钾)KCl

下列关于(1)(2)的说法不正确的是(  )

A.都属于氧化还原反应

B.发生还原反应的元素相同

C.发生氧化反应的元素不同

D.生成KCl的物质的量相同

解析 氯酸钾在MnO2

的催化作用下反应的化学方程式为:2KClO3催化剂△2KCl3O2。无催化剂时,氯酸钾分解的化学方程式为:4KClO33KClO4KCl。两反应中都有元素化合价的变化,都是氧化还原反应,在催化分解反应中氯元素价态降低被还原,氧元素价态升高被氧化;在热分解反应中,氯元素发生了歧化反应。

答案 D

判断一个反应是否是氧化还原反应的依据和方法是判断反应物中的元素有无化合价的变化,若有变化,则一定为氧化还原反应,否则不是氧化还原反应,因此记住常见元素的价态是关键。

氧化剂、有还原性的判断

【例2 制备氰氨化钙的化学方程式为CaCO32HCN===CaCN2COH2CO2

,在反应中(  )

A

.氢元素被氧化,碳元素被还原

BHCN既是氧化剂又是有还原性

CCaCN2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 本题考查氧化还原反应的有关概念。CaCO32HCN===CaCN2COH2CO2

(注意生成物中CO2

中的碳元素来自CaCO3,它的化合价在反应前后没有发生变化),其中HCN中氢元素化合价降低,碳元素化合价升高,故HCN既是氧化剂又是有还原性,CaCN2是氧化产物,H2是还原产物。

答案 BC

此类结合实例确定氧化还原反应有关概念的试题,其解题方法是: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,特别是反应物中含有同种元素的氧化还原反应(如本题反应物中均含有碳元素),必须弄清它的变化情况,并结合概念之间的联系:

具有

氧化剂→氧化性→得电子→化合价降低→被还原→生成还原产物

具有

还原剂→还原性失电子→化合价升高→被氧化→生成氧化产物

题型3氧化性与还原性强弱的比较

【例3】 ABCD四种物质,已知它们能发生下列变化:

  A2B===B2A

A2C===C2A

B2C===C2B

C2D===D2C

由此可推知,各物质的氧化性、还原性强弱顺序正确的是(  )

A.氧化性:A2>B2>C2>D2

B.氧化性:D2>C2>B2>A2

C.还原性:A>B>C>D

D.还原性:D>C>B>A

解析 知氧化性A2>B2,还原性B>A;由知氧化性A2>C2,还原性C>A;由知氧化性B2>C2,还原性C>B;由知氧化性C2>D2,还原性D>C。综合可得氧化性A2>B2>C2>D2,还原性D>C>B>A

答案 AD

解答此类题的关键是找准氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。记住“强强生弱弱“,即强氧化剂与强还原剂反应生成弱氧化剂。根据此规律可以判断某反应能否发生。

 

                   

 

1.已知氯气与氢氧化钾溶液在加热时反应,生成氯化钾、氯酸钾和水,反应的化学方程式如下:3Cl26KOH5KClKClO33H2O,则该反应中发生氧化反应和还原反应的物质的质量之比是(  )

A.12               B.21              C.15             D.51

答案 C

解析 根据题给反应方程式,标出变价元素的化合价:

3C0l26KOH5KCl -1KCl +5O33H2O,由元素的变价情况分析,氯气既是氧化剂,又是有还原性,其中1/6的氯元素化合价升高,作有还原性,被氧化,发生氧化反应;有5/6的氯元素化合价降低,作氧化剂,被还原,发生还原反应。所以,选项C正确。

2.根据离子方程式:2Fe32I===2Fe2I2 2Fe2Br2===2Fe32Br,可判断离子的还原性从强到弱的顺序是(  )

A.Br>Fe2>I                                         B.I>Fe2>Br

CBr>I>Fe2                                       D.Fe2>I>Br

答案 B

解析 首先判断各反应的有还原性和还原产物,再根据有还原性的还原性大于还原产物的还原性来判断。中还原性:I>Fe2中还原性:Fe2>Br,故还原性:I>Fe2>Br

3.某一反应体系有反应物和生成物共五种物质:O2H2CrO4Cr(OH)3H2OH2O2

已知该反应中H2O2只发生如下过程:H2O2O2

 (1)该反应中的有还原性是____________________________________

(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)如反应转移了0.3 mol电子,则产生的气体在标准状况下体积为________

答案 (1)H2O2  (2)H2CrO4 Cr(OH)3

(3)2H2CrO43H2O6e2===2Cr(OH)33O22H2O

(4)3.36 L

解析 (1)由于该反应中H2O2

只发生如下过程:H2O2O2,其中氧元素化合价由-1升高到0,故该反应中有还原性为H2O2

Cr(OH)3Cr(OH)3

(3)该反应的化学方程式以及电子转移的方向和数目为

2H2CrO43H2O2==2C得到2×3er(OH)32H2O3O2失去3×2e

(4)如反应转移了0.3 mol电子,则产生0.15 mol气体,在标准状况下体积为3.36 L

1课时 氧化还原反应

一、氧化还原反应

1.概念

(1)氧化反应

(2)还原反应

2.特征:反应前后元素的化合价发生变化。

3.实质:反应过程中有电子的得失或偏移,即电子的转移。

4.电子转移的表示方法

1.下列反应中,不属于氧化还原反应的是(  )

A.3Cl26KOH===5KClKClO33H2O

B2NO22NaOH===NaNO3NaNO2H2O

CSnCl42H2O===SnO24HCl

D.MnO24HCl===MnCl2Cl22H2O

答案 CD

解析 判断一个反应是否是氧化还原反应的关键是看在反应前后各元素有无价态的改变,故化合价是分析氧化还原反应的基础。

ACl02KCl、-1 KClO35

BN4O2NaNO23NaNO35

都有价态变化所以是氧化还原反应;

CSn4Cl4Sn4O2

DMnO2Mn元素由+4价变为+2价,Cl元素由-1价变为Cl2(0)

2.下列关于氧化还原反应的叙述,正确的是(  )

A.肯定有一种元素被氧化,另一种元素被还原

B.在反应中不一定所有元素的化合价都发生变化

C.置换反应和复分解反应不可能是氧化还原反应

D.化合反应和置换反应一定是氧化还原反应

答案  B

解析 A

项也可以是同一种元素既被氧化又被还原,如Cl22OH===ClOClH2O

B项正确,例如:CuOH2CuH2O,其中氧元素的化合价就没有改变;

C项置换反应都是氧化还原反应,复分解反应都不是氧化还原反应;

D项置换反应都是氧化还原反应,化合反应不一定是氧化还原反应,例如:NH3HCl===NH4Cl

规律技巧 氧化和还原是同时发生、同时消失,相互对立、相互依存的对立统一过程。一个完整的氧化还原反应除了遵循质量守恒外,同时还遵循化合价守恒和电子守恒,我们把以上规律称之为守恒律

3.不属于四种基本反应类型的氧化还原反应是(  )

A.2KMnO4K2MnO4MnO2O2

B2NaCl22NaCl

CZnCuSO4===ZnSO4Cu

D.Fe2O33CO2Fe3CO2

答案 D

解析 ABCD均属于氧化还原反应,其中A项为分解反应,B项为化合反应,C项为置换反应,D不属于四种基本反应类型。

归纳总结 置换反应全部是氧化还原反应,复分解反应全部是非氧化还原反应。

化合反应和分解反应不一定是氧化还原反应。

有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应,无单质参加的化合反应或无单质生成的分解反应,不一定是非氧化还原反应,如2H2O22SO2

===2H2SO4NH4NO3N2O2H2O

4.下列化学方程式中,表示电子转移的方向和数目都正确的是(  )

A.KClO36HCl===KC6el3C6el23H2O

BZnH2SO4()===Z2enSO4H2e2

C2KClO32KC12el3O12e2

D.HgSO2===H2egSO2e2

答案 C

解析 A

项在这个反应中只有氯元素的化合价发生变化。不同价态的同种元素之间发生氧化还原反应,其结果是向离其最近的价态或中间价态转化,决不会出现高价变低价,低价变高价的交叉现象,即只靠拢,不相交。在此反应中,反应物中氯元素的化合价分别为+5价和-1价,生成物中氯元素的化合价分别为-1价和0价,电子转移情况为:5Cl5C0lCl5C0l。生成物KCl中的-1价氯(Cl)来自反应物中的HCl。故正确的表示方法为:KClO36HCl===KCl3C5e5×el23H2O

BZ0nZn2SO42eH12SO4H022e,正确的表示方法为ZnH2SO4===Z2enSO4H2e2

DHgS中,Hg元素由+2价降到0价得2eO2

中的氧元素由0价降到-2价,得2×2e,故反应中共转移6eS元素由-2价升高到+4价失6e,正确的表示方法为:

方法规律 步骤:一标变价,二画线桥,三注得失电子数。

错因:a.价态标错,电子转移数目算错;b.箭头方向出错;c.得失书写错。

只靠拢,不相交规律

a.不同价态的同一元素间的氧化还原反应化合价变化的规律是:化合价只靠拢,不相交。如:判断反应H2SH2SO4()===SO2S2H2O中的氧化产物和还原产物,根据上述规律,氧化产物是S,还原产物是SO2

b.同种元素相邻价态之间不发生氧化还原反应,如浓H2SO4SO2不反应。

5.已知KHH2O反应生成H2KOH,反应中1 mol KH(  )

A.失去1 mol电子                          B.得到1 mol电子

C.失去2 mol电子                         D.没有电子得失

答案 A

 

解析 反应方程式为:

KHH2O===Hee2KOH反应中1 mol KH1 mol电子

方法规律 电子转移数目=氧化剂得到电子数目=有还原性失去电子数目;

得失电子数的计算方法:一个原子(离子)化合价的变化值×发生化合价变化的原子个数。

1.下列反应中,属于氧化还原反应的是(  )

A.CaSO32HCl===CaCl2H2OSO2

BBa(NO3)2Na2SO4===BaSO42NaNO3

CBrCl2NaOH===NaClNaBrOH2O

D.3NO2H2O===2HNO3NO

答案 D

解析 AB项中所有元素均无化合价变化;C项中的BrCl变为HClHBrO后,化合价不变;D项中的氮元素化合价发生变化。

2.苹果汁是人们喜爱的饮料,由于此饮料中含有Fe2,现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为黄色(Fe3)。若榨汁时加入维生素C,可有效防止这种现象发生,这说明维生素C具有(  )

A.氧化性           B.还原性             C.碱性              D.酸性

答案 B

解析 现榨的苹果汁在空气中由浅绿色变为黄色,说明Fe2Fe3发生了氧化反应。加入维生素C可有效防止这种现象发生,证明维生素C具有还原性,故选B

3.下列说法正确的是(  )

A.氧化还原反应的本质是元素化合价的升降

B.氧化还原反应一定有氧元素参加

C.氧化反应一定先于还原反应

D.发生氧化反应的物质也可能同时发生还原反应

答案 D

解析 氧化还原反应的本质是电子的转移,特征是元素化合价的升降;只要有元素化合价升降(或电子转移)的反应就是氧化还原反应,与是否有氧元素参加无关;氧化反应与还原反应一定同时发生;若同一物质中的不同种(或同种)元素化合价有升、有降,则该物质同时发生氧化反应和还原反应,如反应:2KClO3Mn2O2-得电子4e-,△2KCl3O2Cl22NaOH===NaClNaClOH2O

4.在反应2KClO3Mn2O2-得电子4e-,△2KCl3O2中,电子转移总数是(  )

A.2                B.6                  C.12                D.5

答案 C

5.离子反应、复分解反应、置换反应和氧化还原反应之间可用集合关系表示,正确的是(  )

 

答案 A

解析 化学反应根据反应物和生成物的种类和多少,可分为化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应;根据有没有离子参加,可分为离子反应和非离子反应;根据有没有电子得失或偏移,可分为氧化还原反应和非氧化还原反应。在四种基本反应类型中均有离子反应和非离子反应,在氧化还原反应中有离子反应,也有非离子反应。复分解反应一定不是氧化还原反应,置换反应一定是氧化还原反应,由此可以判断出A项是正确的。

6P单质在反应4P3KOH3H2O===3KH2PO2PH3中的变化是(  )

A.被氧化                                B.被还原

C.既被氧化又被还原                     D.既未被氧化又未被还原

答案 C

7.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.没有单质参加的反应一定不是氧化还原反应

C.置换反应一定是氧化还原反应

D.失电子难的原子,容易获得电子

答案 C

解析 氧化还原反应,被氧化和被还原的元素有可能是同一元素,也不一定有单质参加;失电子难的原子,有可能得电子也难,例如碳元素原子等。

8.在KClO36HCl===KCl3Cl23H2O中,被氧化与被还原的氯原子个数比为(  )

A.16             B.61               C.15               D.51

答案 D

解析 同种元素的不同价态间发生氧化还原反应时,高价态和低价态相互反应变成它们相邻的中间价态(即两头变中间,只靠近,不交叉)KClO3中的氯由+5价被还原成0价,HCl中的氯部分被氧化成0价,由得失电子守恒,被氧化的氯(化合价升高的氯)和被还原的氯(化合价降低的氯)个数比应为51

9.下列表示反应中电子转移的方向和数目正确的是(  )

A.2Cl22Ca(OH)2===CaCl得到e2Ca(Cl失去eO)22H2O

B2FeCl2Cl2===2Fe得到2×eCl失去2×e3

CH2SH2SO4===S得到6eS失去6eO2H2O

D

.

答案 D

10.在氧化还原反应中,电子转移的表示方法通常有单线桥法和双线桥法。试分析这两种表示方法的特征,并填空。

(1)单线桥法:

KClO36HCxel===KCl3Cl23H2O 反应中电子转移数目x________,氧化剂是________,有还原性是______

(2)双线桥法:2KClO3Mn2O2-得电子4e-,△2KCxel3Oxe2反应中,KClO3中的氯元素共得______电子,化合价________,被________,氧元素共失去________电子,化合价________________;氧化剂是________,有还原性是________

答案 (1)5 KClO3 HCl (2)12个 降低 还原 12个 升高 氧化 KClO3 KClO3

解析 双线桥:箭头由反应物指向生成物,且两端元素是同种元素;在桥上标明电子的,且电子数目相等;电子数=原子个数×每个原子()的电子数;箭头方向不代表电子转移的方向,仅表示电子转移的前后变化。

单线桥:箭头必须由有还原性(失电子)指向氧化剂(得电子),箭头两端对准得失电子的元素;箭头方向表明电子转移的方向,因此无需标明电子的;电子数目只写成总数形式。

11.化学实验中,如使某步中的有害产物作为另一步的反应物,形成一个循环,就可不再向环境排放该种有害物质。例如:在如图有编号的步骤中,发生氧化反应的是____________(填编号,下同),发生还原反应的是________,既没发生氧化反应又没发生还原反应的是________

(提示:铬元素化合价有+6、+3)

答案 ④ ① ②③⑤

+3价,化合价降低发生还原反应;反应④CrCl3Cr+3+3价,化合价降低发生还原反应;反应④CrCl3Cr+3+6价,化合价升高,发生氧化反应;②、③、⑤中各元素化合价均未变化,既未发生氧化反应,也未发生还原反应。

12.在3Cu8HNO3()===3Cu(NO3)22NO4H2O的反应中,有6.4 g铜被氧化,参加反应的HNO3的质量是________,被还原的HNO3的质量是________

答案 16.8 g 4.2 g

解析 在铜和硝酸的反应中,HNO3是氧化剂,但是参加反应的HNO3并未全部被还原,起氧化作用的HNO3占参加反应硝酸总量的1/4,其余3/4HNO3表现酸性,价态不变,形成硝酸盐。即铜和参加反应的HNO3量的关系是:

3Cu8HNO3

3×64 8×63

64 g  m(HNO3)

m(HNO3)16.8 g

铜和被还原的HNO3量的关系是:

3Cu2HNO3

3×64 2×63

64 g  m(HNO3)

m(HNO3)4.2 g


2课时 氧化剂、有还原性

二、氧化剂、有还原性

1.概念

氧化剂:反应中得到电子(或电子对偏向)的物质。

有还原性:反应中失去电子(或电子对偏离)的物质。

2.常见的氧化剂、有还原性

(1)氧化剂

活泼非金属单质,如F2Cl2Br2I2O2O3

高价化合物,如浓H2SO4HNO3KMnO4KClO3

电离出H的化合物,如酸

不活泼金属阳离子,如Cu2Ag

其他物质,如Na2O2MnO2Ca(ClO)2

(2)有还原性

活泼金属单质

某些非金属单质,如CH2

某些氢化物,如HIHBrH2SNH3等低价元素化合物,如Na2SO3Na2SKICO

1.氮化铝(AlNAlN的相对原子质量分别为2714)广泛应用于电子、陶瓷等工业领域。在一定条件下,AlN可通过反应Al2O3N23C2AlN3CO合成。下列叙述正确的是(  )

A.上述反应中,N2是有还原性,Al2O3是氧化剂

B.上述反应中,每生成1 mol AlN需转移3 mol电子

CAlN中氮元素的化合价为+3

D.AlN的摩尔质量为41 g

答案 B

解析 由反应方程式:Al2O3N23C2AlN3CO可得到AlO的化合价反应前后没有变化,N的化合价由0价变为3价被还原,而C的化合价由0价变为2价,因此氧化剂为N2,有还原性为C,每生成1 mol AlN转移电子总数为3 molAlN的摩尔质量为41 g/mol

归纳总结 从化合价的变化入手,理清两条主线

失电子(或电子对偏离)失电子(或电子对偏离)化合价升高被氧化发生氧化反应生成氧化产物(简记为还)

得电子(或电子对偏向)得电子(或电子对偏向)化合价降低被还原发生还原反应生成还原产物(简记为氧

)

分析时,抓住化合价变化与被氧化、被还原的关系。

2.下列叙述中正确的是(  )

A.含最高价元素的化合物一定有强氧化性

B.阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性

C.失电子越多的物质,其还原性越强

D.强氧化剂与强有还原性之间不一定能发生氧化还原反应

答案 D

解析 分析A选项,含最高价元素的化合物有氧化性,但不一定有强氧化性,如H3PO4;分析B选项,可找出部分特例予以排除,如Fe2主要表现为还原性;分析C选项,因氧化性、还原性与得失电子数多少无关,而是决定于得失电子的难易程度,如Nae===NaAl3e===Al3,但Na的还原性比Al的还原性强;分析D

选项,一般情况下强氧化剂与强有还原性接触,即可发生氧化还原反应,而浓H2SO4有强氧化性,SO2有强还原性,它们相互接触并不能发生反应。

考向指南 正误辨析题往往将多个知识点纳入选项,要求同学们进行比较判断。本题是与氧化还原概念有关的正误辨析题,要求同学们能正确理解氧化还原反应的特征和实质及与氧化还原相关的化学知识。在平时学习时,同学们既要抓规律,又要记特殊,拓展自己的知

识面。

                   

 

1.下列转化加入氧化剂才能完成的是(  )

A.HH2                                             B.MnOMn2

CCO2CO                         D.S2SO

答案 D

解析 AB转化过程中化合价降低,HMnO作氧化剂,应加入有还原性才能实现转化;C中化合价不发生变化,不属于氧化还原反应;DS的化合价升高,S2作有还原性,应加入氧化剂才能实现。

2.在泡沫橡胶的制造中,要利用下列反应放出氧气:

2H2O2===2H2OO2,其中H2O2

(  )

A.是氧化剂

B.是有还原性

C.既是氧化剂,又是有还原性

D.既不是氧化剂,又不是有还原性

答案 C

解析 泡沫橡胶生产过程中,H2O2放出O2产生泡沫,反应的化学方程式为:

2H2O2===2H2O2e,被还原+O2e,被氧化2H2O2在上述反应中既作氧化剂,又作有还原性。

3.下列物质中不能作有还原性的是(  )

A.CO               B.S2                       C.K                        D.Fe2

答案 C

4.钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属,以TiO2制取Ti的主要反应有:TiO22C2Cl2TiCl42COTiCl42Mg2MgCl2Ti;下列叙述正确的是(  )

A.反应是置换反应

B.反应是复分解反应

C.反应TiO2是氧化剂

D.反应中金属镁是有还原性

答案 D

解析 置换反应是指一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应,A

错误;反应属于氧化还原反应,B错误;反应Ti的化合价始终为+4价,C是有还原性(化合价由02)Cl2是氧化剂(化合价由01)C错误;反应Mg的化合价由02价,Mg是有还原性。

5.金属加工后的废切削液中含有2%5%NaNO2,它是一种环境污染物。人们用NH4Cl溶液来处理此废切削液,使亚硝酸钠转化为无毒物质。该反应分两步进行:第一步:NaNO2NH4Cl===NaClNH4NO2

第二步:NH4NO2N22H2O

下列对第二步反应的叙述中正确的是(  )

NH4NO2仅是氧化剂 NH4NO2仅是有还原性  NH4NO2发生了分解反应 只有氮元素的化合价发生了变化 NH4NO2既是氧化剂又是有还原性

A.①③              B.①④              C.②③④             D.③④⑤

答案 D

解析 本题考查氧化还原反应的基本概念。第二步反应中NH4NO2

发生了自身的氧化还原反应,其中氮元素发生了归中反应,NH4NO2

既是氧化剂又是有还原性,从四大基本反应类型看,NH4NO2

发生的也是分解反应,所以③④⑤是正确的。

6.对于反应CaH22H2O===Ca(OH)22H2,有下列判断,其中正确的是(  )

H2只是氧化产物 H2只是还原产物 H2O是氧化剂 CaH2中的氢元素被还原 此反应中的氧化产物与还原产物的分子个数之比为11

A.①④               B.②③            C.               D.③⑤

答案 D

解析 本题先从分析变价元素开始。先定性解决问题,只有H元素变价,在CaH2H为-1价,被氧化成0价。在水中H元素化合价为+1价,被还原成0价。因此,H2既是氧化产物又是还原产物,H2O是氧化剂。

然后再定量解决问题,Ca(OH)22H原子没有变价,2H2O分子中的4个氢原子只有2个被还原生成1分子H2CaH22个氢原子被氧化生成1分子H2。氢气既是氧化产物又是还原产物,分子个数之比为11。故选D

7ClO2是一种消毒杀菌效率高、二次污染小的水处理剂,实验室可通过以下反应制得:2KClO3H2C2O4H2SO4===2ClO22CO2K2SO42H2O。下列有关该反应的说法正确的是(  )

A.KClO3在反应中失去电子

BClO2是还原产物

CH2C2O4在反应中被还原

D.1 mol H2C2O4参加反应有4 mol电子转移

答案 B

解析 KClO3中氯元素化合价降低,在反应中得到电子,A项错误;ClO2是由KClO3得到电子被还原得到的,是还原产物,B项正确;H2C2O4在反应中碳元素价态由+3升高到+4发生了氧化反应,被氧化;1 mol H2C2O4转移2 mol电子,故CD

选项错误。

8.已知:在同一反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,有还原性的还原性强于还原产物的还原性。在一定条件下KClO3I2按下式反应:2KClO3I2===2KIO3Cl2,下列判断正确的是(  )

A.该反应属于置换反应

B.氧化性:I2>KClO3

C.还原性:KClO3>I2

D.有还原性为KIO3,氧化剂为I2

答案 A

9.填空。

(1)铁钉在氯气中被锈蚀为棕褐色物质FeCl3,而在盐酸中生成浅绿色的FeCl2溶液。则在Cl2ClH中,具有氧化性的是________,其中氧化性最强的是 ______________

(2)盐酸在不同的反应中,可以分别表现出酸性、氧化性和还原性。现在有如下三个反应,请写出盐酸在三个反应中,分别起何种作用:

Zn2HCl===ZnCl2H2____________NaOHHCl===NaClH2O____________2HClH2Cl2____________

(3)找出第(2)问中属于氧化还原反应的化学方程式,并用双线桥法标出电子转移的方向和数目。

(4)铁钉在氯气中被锈蚀成棕褐色物质FeCl3,而在盐酸中生成淡绿色溶液(FeCl2);向浓盐酸中滴加KMnO4溶液产生淡黄绿色气体(Cl2)。则在Cl2HMnO中,________氧化性最强。

(5)高锰酸钾与氢溴酸溶液可以发生下列反应:2KMnO416HBr===5Br22MnBr22KBr8H2O,其中有还原性是________。若消耗15.8 g氧化剂,则被氧化的有还原性的质量是________gHBr的作用是____________________

(6)S2KNO33C===K2SN23CO2

的反应中,________元素被氧化,________元素被还原;________元素的原子得到电子,________元素的原子失去电子;________是氧化剂,________是有还原性;________是氧化产物,________是还原产物。

答案 (1)Cl2H Cl2

(2)氧化性、酸性 酸性 既有氧化性又有还原性

(3)Zn2HCl===Z失去2enCl2H得到2e2

2HClH得到2e2C失去2el2

(4)MnO

(5)HBr 40.5 还原性、酸性

(6)C SN SN C SKNO3 C CO2

 K2SN2

解析 被氧化的HBr占总的参加反应的HBr,反应中有MnBr2KBr()生成,HBr表现出了酸性。

10.在一定条件下,NONH3可以发生反应生成N2H2O。现有NONH3的混合物1 mol,充分反应后所得产物中,经还原得到的N2比经氧化得到的N21.4 g

(1)写出反应的化学方程式并标出电子转移的方向和数目。

(2)若以上反应进行完全,试计算原反应混合物中NONH3的物质的量可能各是多少?

答案 (1)6NO4N12eH3===5N26H2O

(2)0.3 mol NO0.7 mol NH30.2 mol NH30.8 mol NO

解析 (1)6NO4N12eH3===5N26H2O

(2)6 mol NO还原得到3 mol N2,4 mol NH3氧化得到2 mol N2,两者相差1 mol N2。现相差1.4 g,1.4 g÷28 g·mol10.05 mol,相当于0.3 mol NO0.2 mol NH3反应。

依题意NONH3的总物质的量为1 mol,其中必有一种过量,所以有两种情况:0.3 mol NO0.7 mol NH30.2 mol NH30.8 mol NO

讨论:(1)NO过量,则n(NH3)0.3 mol

n(NO)1 mol0.2 mol0.8 mol

(2)NH3过量,则n(NO)0.3 mol

n(NH3)1 mol0.3 mol0.7 mol

 

3课时 氧化还原反应的基本规律

三、氧化还原反应的基本规律

1.对立统一规律

氧化还原反应中得失电子的物质同时存在,应用于元素价态高低的判断,分析反应产物的价态。

2.强弱规律

较强氧化剂+较强有还原性弱氧化剂+弱有还原性

应用于物质间氧化性(或还原性)的强弱比较或判断氧化剂和有还原性在一定条件下是否发生反应。

3.先后规律

(1)同一氧化剂与多种有还原性混合,强有还原性先被氧化。

(2)同一有还原性与多种氧化剂混合,强氧化剂先被还原。

4.性质表现规律

元素最高价态:只有氧化性。

元素中间价态:既有氧化性又有还原性。

元素最低价态:只有还原性。

5.守恒规律

氧化还原反应中,得失电子总数相等。

应用于氧化还原反应的计算以及反应方程式的配平。

1.下列物质中,按只有氧化性、只有还原性、既有氧化性又有还原性的顺序排列的一组是(  )

A.F2 K HCl                            B.Cl2 Al H2

CNO2 Na Br2                                    D.O2SO2H2O

答案 A

解析 一般,元素处于最低价态只具有还原性,处于最高价态只具有氧化性,处于中间价态既有氧化性又有还原性。A

F没有正化合价,因此F2只具有氧化性;K为金属,金属没有负化合价,因此K的化合价只能升高不能降低,即K只有还原性;HCl中的Cl1处于最低价态只具有还原性,H1具有氧化性,因此HCl既有氧化性,又有还原性;BCl2Cl处于中间价态,既有氧化性,又有还原性;CNO2Br2既有氧化性,又有还原性;DSO2H2O既有氧化性,又有还原性。

2GQXYZ均为氯的含氧化合物。我们不了解它们的化学式,但知道它们在一定条件下具有如下的转换关系(未配平)

GQNaCl

QH2OXH2

YNaOHGQH2O

ZNaOHQXH2O

这五种化合物中氯的化合价由低到高的顺序为(  )

A.QGZYX           B.GYQZX            CGYZQX         D.ZXGYQ

答案 B

解析 根据氧化还原反应中元素化合价升降总数相等这一规律,对于反应GNaCl变化中,Cl的化合价降低,则GQ变化中Cl的化合价必然升高,即氯的化合价:Q>G;同理,由可判断氯的化合价:X>Q;由并结合Q>G可判断氯的化合价:Q>Y>G;由并结合X>Q可判断氯的化合价:X>Z>Q

方法总结 本题将氧化还原反应中元素化合价升降总数相等这一基本规律应用于抽象思维中,有化合价升高,必有化合价的降低,依此进行元素化合价高低的判断。

3.已知IFe2SO2ClH2O2都有还原性,它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为:Cl<Fe2<H2O2<I<SO2。则下列反应不能发生的是(  )

A.2Fe3SO22H2O===2Fe2SO4H

BI2SO22H2O===H2SO42HI

CH2O2H2SO4===SO2O22H2O

D.2Fe2I2===2Fe32I

答案 CD

解析 根据氧化还原反应的规律:氧化剂的氧化性>氧化产物的氧化性;有还原性的还原性>还原产物的还原性。在A中,还原性SO2>Fe2,符合条件;在B中,还原性SO2>I,符合条件;在C中,还原性H2O2<SO2,不符合条件;在D中,还原性Fe2<I,不符合条件。

归纳总结 氧化还原反应能否发生,其规律是:强氧化剂+强有还原性弱氧化剂+弱有还原性,或者说氧化性、还原性体现以强制弱的原则。根据氧化还原反应,判断有关粒子的氧化性、还原性的强弱是化学中的一条重要规律的应用,也是高考考查的热点知识。

4.锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水。当生成1 mol 硝酸锌时,被还原的硝酸的物质的量为(  )

A.2 mol             B.1 mol             C.0.5 mol             D.0.25 mol

答案 D

解析 锌与稀硝酸反应,按题意方程式为:

4Zn10HNO3===N8eH4NO34Z4×2en(NO3)23H2O

生成1 mol Zn(NO3)2时被还原的HNO3 mol,也可以根据生成1 mol NH4NO3HNO3得到8 mol e,则有4 mol Zn失去8 mol  e求得。

方法技巧 利用电子守恒法计算,不必书写化学方程式。

1.在相同条件下,下列所给出的离子中,氧化性最强的是(  )

A.H                        B.Cu2                     C.Ag                     D.Mg2

答案 C

解析 根据金属活动顺序得知,金属Ag还原性最弱,故Ag氧化性最强。

2.从海水中可以提取溴,主要反应为2BrCl2===Br22Cl,下列说法正确的是(  )

A.溴离子具有氧化性

B.氯气是有还原性

C.该反应属于复分解反应

D.氯气的氧化性比溴单质强

答案 D

解析 本题通过Cl2Br的反应方程式综合考查氧化还原反应的有关概念及反应类型的判断。溴离子已达8e稳定结构,不可能具有氧化性,A

错;从反应式可看出Cl2得电子,是氧化剂,B错;该反应属有单质参加的氧化还原反应,C错;氯气将Br氧化为Br2,说明Cl2的氧化性比溴单质强。

3.下列各组粒子中,在一定条件下均可以作氧化剂的是(  )

A.FBrS2                                       B.Fe3MnONO

CCl2HClOMg                      D.ClOClAg

答案 B

4.一定条件下,氨气与一氧化氮发生反应:NH3NON2H2O(未配平)。在该反应中,被氧化与被还原的氮原子数之比为(  )

A.23              B.32              C.45              D.56

答案 A

解析 在氧化还原反应中,电子得失数目相等。NH3N的化合价为-3价,反应后变为0价,作有还原性被氧化;NON的化合价为+2价,反应后为0价,作氧化剂被还原,为保持得失电子数目相等,则应为2个-3价的氮和3个+2价的氮反应,所以被氧化与被还原的氮原子的个数比为23

5.在足量Cu(NO3)2A

gNO3混合溶液中加入少量铁粉,充分反应后,得到的固体成分是(  )

A.Fe                B.Cu                C.Ag                D.CuAg

答案 C

解析 存在多个可能反应时,根据氧化性(还原性)强弱,把反应划分为若干步进行,当第一步完成,才进行第二步,以此类推。Ag氧化性大于Cu2Fe先与Ag反应,使Ag析出,铁粉少量,不可能把CuAg都置换出来。

6.常温下,下列三个反应均能发生:X22W2===2X2W3Z22X===2ZX22W32Y===2W2Y2。则在相同条件下,下列三个反应:Y22X===2YX2Z22Y===2ZY22W32Z===2W2Z2也能发生的是(  )

A.只有                                B.只有

C                               D.

答案 B

解析 对于反应:氧化剂+有还原性===氧化产物+还原产物,有以下规律,氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:有还原性>还原产物,这是判断物质氧化性、还原性强弱的依据,单质或离子的氧化性:X2>W3Z2>X2W3>Y2,所以,氧化性强弱为Z2>X2>W3>Y2,还原性强弱为:Y>W2>X>Z。再根据一定条件下,氧化性强的物质可以制取氧化性弱的物质,还原性强的物质可以制取还原性弱的物质判断,反应不能发生;反应能够发生;反应不能发生。

7.在水溶液中N2H离子可以将Fe3还原成Fe2,本身被氧化成Y,反应可简单表示为N2H4Fe34Fe2Y据此可知Y(  )

A.NH               B.N2                       CN2O            D.N2H4

答案 B

解析 N2H中氮元素为-2价。由4Fe34Fe2,则N2H2N2Y,每个N2原子失去2个电子,化合价升高2价,故YN原子化合价为0价,YN2,离子方程式为:N2H4Fe3===4Fe2N25H

8.在一定条件下,PbO2Cr3反应,产物是Cr2OPb2,则与1 mol Cr3反应所需PbO2的物质的量为(  )

A.3.0 mol            B.1.5 mol            C1.0 mol           D.0.75 mol

答案 B

解析 PbO2

作氧化剂,反应中Pb由+4价降至+2价,而Cr3由+3价升至+6价,故PbO2

Cr3的物质的量之比为32,不难想到,1 mol Cr3参加反应,同时有1.5 mol PbO2

参与反应。

9.重铬酸铵[(NH4)2Cr2O7]是一种受热易分解的盐。下列各项中的物质可能是重铬酸铵受热分解产物的是(  )

A.CrNH3H2O                            B.CrO3N2H2O

CCr2O3NH3H2O                        D.Cr2O3N2H2O

答案 D

 

解析 氧化还原反应中有化合价升高,必有化合价降低,而且化合价升高总价数与化合价降低总价数相等。(NH4)2CrO7中,N的价态升高,则Cr的价态降低,只有D

项符合。

10.在常温下,发生下列几种反应:16H10Z2XO===2X25Z28H2O 2A2B2===2A32B 2BZ2===B22Z根据上述反应,判断下列结论中错误的是(  )

A.溶液中可发生:Z22A2===2A32Z

BZ2反应中为有还原性

C.氧化性强弱的顺序为:XOZ2B2A3

D.X2XO的还原产物

答案 B

解析 本题考查氧化还原反应中氧化性、还原性的比较及应用氧化性、还原性判断反应能否进行。据强氧化剂+强有还原性弱氧化产物+弱还原产物,反应中,XXO的+7价降为X2的+2价,体现氧化性,还原产物为X2D正确;同样Z升高至Z2中的0价,体现还原性,Z2为氧化产物,结论是XO的氧化性强于Z2,以此类推得氧化性B2A3中氧化性Z2B2,且Z2是氧化剂,B错误;综上所述氧化性顺序为XOZ2B2A3C正确;A中由于氧化性Z2A3,故反应Z22A2===2A32Z能发生。

11.按要求填空。

(1)S2Fe2Fe3Mg2SIH中,只有氧化性的是__________,只有还原性的是__________,既有氧化性又有还原性的是________________

(2)某同学写出以下三个化学方程式(未配平)

NOHNO3N2O3H2ONH3NOHNO2H2O

N2O4H2OHNO3HNO2其中你认为一定不可能实现的是____________

(3)下列三个氧化还原反应中,氧化性最强的物质是______

2FeCl32Kl===2FeCl22KClI2

2FeCl2Cl2===2FeCl3

2KMnO416HCl()===2KCl2MnCl25Cl28H2O

若溶质中ClI共存,为了氧化ICl不被氧化,除单质外,还应用上述反应中的__________作氧化剂。

答案 (1)Fe3Mg2H S2I Fe2S

(2)

(3)KMnO4 FeCl3

解析 (1)元素处于最高价态时,该元素的离子只能得电子而只具有氧化性;当元素处于最低价态时,该元素的离子只能失电子而只具有还原性;而当该元素处于中间价态时,该元素的离子既可以得电子又可以失电子,故既具有氧化性又具有还原性。

(2)若含有同种元素不同价态的两种物质发生氧化还原反应时,生成物中该元素的价态应介于两种反应物价态之间。N3H3N2OHN3O2

,-3与+2之间的价态应为0价或+1价,不可能出现+3价的氮,所以式不能实现。

(3)知氧化性FeCl3>I2,还原性I>Fe2;由知氧化性Cl2>FeCl3,还原性FeCl2>FeCl3;由知氧化性KMnO4>Cl2,还原性Cl>Mn2,由此推知氧化性强弱顺序为KMnO4>Cl2>FeCl3>I2,还原性强弱顺序为I>Fe2>Cl>Mn2。所以KMnO4可氧化ClFe2ICl2可氧化Fe2IFeCl3只氧化I。所以必须选择比Cl2氧化能力差而又比I2氧化能力强的氧化剂。即只能选FeCl3

12.高锰酸钾和氢溴酸溶液可以发生如下反应:

KMnO4HBrBr2MnBr2KBrH2O(未配平)

(1)其中有还原性__________,氧化产物是______________

(2)若消耗0.1 mol 氧化剂,则被氧化的有还原性的物质的量为______mol

答案 (1)HBr Br2 (2)0.5

解析 (1)根据氧化剂——降、得、还——还原产物、有还原性——升、失、氧——氧化产物可知:KMnO4为氧化剂,HBr为有还原性,对应产物Br2为氧化产物。

(2)根据电子守恒得关系式:2KMnO40.1 mol10HBr0.5 mol

13KClO3和浓盐酸在一定温度下反应会生成黄绿色的易爆物二氧化氯。其变化可表述为:

2KClO34HCl()===2KCl2ClO2

Cl22H2O

(1)请分析该反应中电子转移的情况。(双线桥法表示)

(2)浓盐酸在反应中显示出来的性质是________(填写编号,多选倒扣)

只有还原性 还原性和酸性 只有氧化性 氧化性和酸性

(3)产生0.1 mol Cl2,则转移的电子的物质的量为__________mol

(4)ClO2

具有很强的氧化性。因此,常被用作消毒剂,其消毒的效率(以单位质量得到的电子数表示)Cl2__________倍。

答案 

(1)2KClO34HCl()===2KCl2C2elO2

C2el22H2O

(2) (3)0.2 (4)2.63

解析 (1)观察反应式中各元素的化合价变化知,只有氯元素的化合价发生了变化。根据氧化还原反应中化合价变化规律,可知氯酸钾中的氯元素转化二氧化氯(化合价降1),一部分盐酸中的氯元素转变成氯气(化合价升1)

(2)浓盐酸既表现了还原性,又表现了酸性。

(3)每生成1 mol Cl2转移了2 mol电子,所以生成0.1 mol Cl2要转移电子0.2 mol

(4)氯气、二氧化氯作消毒剂,实质上都是起氧化作用,所以可以分析单位质量这两种物质在氧化还原反应中可以得到的电子数来比较其消毒的效率。每摩尔氯气分子可得到2 mol电子,每摩尔二氧化氯分子可得到5 mol电子,再结合摩尔质量可比较单位质量的消毒效率。

14.实验室为监测空气中汞蒸气的含量,往往悬挂涂有CuI的滤纸,根据滤纸是否变色或颜色发生变化所用去的时间来判断空气中的含汞量,其反应为:4CuIHg===Cu2HgI42Cu

(1)上述反应产物Cu2HgI4中,Cu元素显________价。

(2)以上反应中的氧化剂为________,当有1 mol CuI参与反应时,转移电子________mol

答案 (1)1 (2)CuI 0.5

解析 CuI中,Cu为+1价,I为-1价,而根据反应可看出:CuICu只有一部分被还原生成单质,另一部分仍显+1价,Hg显+2价,反应中4 mol CuI只失去2 mol e,故1 mol CuI参加反应,失去0.5 mol e

 

 

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