2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点4氧化还原反应基本规律及其应用学案

2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点4氧化还原反应基本规律及其应用学案

考点4　氧化还原反应基本规律及其应用 知识条目 必考要求 加试要求 ‎1.根据化合价的变化判断氧化还原反应 a b ‎2.四种基本化学反应类型与氧化还原反应之间的关系 a b ‎3.根据氧化还原反应判断物质的氧化性、还原性强弱 c 一、氧化还原反应的相关概念 ‎1．有关概念及其相互关系 ‎2．四种基本化学反应类型与氧化还原反应的关系可用下图表示：‎ ‎3．氧化还原反应中电子转移的表示方法 双线桥法：‎ 例：请标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目：‎ 用双线桥法表示电子转移方向和数目时要注意：‎ ‎①明确标出所有发生氧化还原反应的元素的化合价，不变价的元素不标化合价；‎ ‎②将标化合价的同一元素用直线加箭头从反应物指向生成物；‎ ‎③标出电子转移或偏离数：明确标出得失电子数，格式为“得/失发生氧化还原反应原子个数×单位原子得失电子数”。‎ ‎4．常见的氧化剂和还原剂 ‎①常见氧化剂 常见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。如：‎ ‎②常见还原剂 常见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。如：‎ ‎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＋‎ Fe SO2‎ SO S H2O2‎ O2‎ H2O 其中：Fe2＋、SO2主要表现还原性，H2O2主要表现氧化性。‎ 二、物质氧化性、还原性强弱的比较 ‎1．氧化性、还原性的判断 ‎(1)氧化性是指物质得电子的性质(或能力)；还原性是指物质失电子的性质(或能力)。‎ ‎(2)氧化性、还原性的强弱取决于物质得、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。‎ ‎(3)从元素的价态考虑：最高价态——只有氧化性，如Fe3＋、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、还原性的强弱判断方法 方法一：依据反应原理判断 ‎ (还原性强)　(氧化性强)　(氧化性较弱)　(还原性较弱)‎ 氧化性：氧化剂＞氧化产物 还原性：还原剂＞还原产物 方法二：据“三表”判断 ‎①根据元素周期表判断。‎ ‎②根据金属活动性顺序表判断。‎ ‎③根据非金属活动性顺序表判断。‎ 方法三：根据“两池”判断 ‎①根据原电池原理判断：一般情况下，两种不同的金属构成原电池的两极，其还原性：负极＞正极。‎ ‎②根据电解池原理判断 用惰性电极电解混合溶液时，若混合溶液中存在多种金属阳离子，则在阴极先得到电子的阳离子的氧化性较强(对应金属单质的还原性较弱)；若混合溶液中存在多种阴离子，则在阳极先失去电子的阴离子的还原性较强(对应非金属单质的氧化性较弱)。‎ 方法四：根据“三度”(浓度、温度、酸碱度)判断 ‎①浓度 一般来说，氧化剂的浓度越大，其氧化性越强。如浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，浓硫酸有强氧化性，稀硫酸只有弱氧化性(H＋)。还原剂的浓度越大，其还原性越强，如浓盐酸的还原性强于稀盐酸，因此在实验室制取Cl2时用浓盐酸与MnO2共热。‎ ‎②温度 许多氧化还原反应是在加热条件下进行的。升高温度可增强氧化剂的氧化性、还原剂的还原性。‎ ‎③酸碱度 HNO3的氧化性与H＋的浓度有关，H＋的浓度越大，HNO3的氧化性越强，KMnO4酸化后氧化性增强。‎ 方法五：根据反应条件来判断 当不同的氧化剂(或还原剂)与同一还原剂(或氧化剂)反应时，反应越易进行，则对应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强，反之越弱。如：‎ MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O ‎2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O 氧化性：KMnO4＞MnO2‎ 方法六：根据反应的剧烈程度判断 ‎①金属单质与水反应的剧烈程度：如Na、Mg、Al分别与水反应时，Na剧烈，Mg加热才明显，Al加热条件下也不明显。故还原性：Na＞Mg＞Al。‎ ‎②非金属单质与H2化合的难易程度：如F2、Cl2、Br2、I2分别与H2反应，F2在冷暗处剧烈反应而爆炸，Cl2在光照条件下剧烈反应而爆炸，Br2加热至500 ℃时才能发生反应，I2在不断加热的条件下才能缓慢进行，且为可逆反应。故氧化性：F2＞Cl2＞Br2＞I2。‎ 方法七：根据同一物质被氧化或被还原的程度(根据产物价态的高低)判断 ‎①同一物质被氧化的程度越大(把还原剂氧化到的价态越高)，则氧化剂的氧化性越强。‎ 如2Fe＋3Cl2===2FeCl3(其中铁的化合价为＋3价)、Fe＋S===FeS(其中铁的化合价为＋2价)，则氧化性：Cl2＞S。‎ ‎②同一物质被还原的程度越大，还原产物价态越低，则还原剂的还原性越强。‎ 如HCl＋H2SO4(浓)→不反应、2HBr＋H2SO4(浓)===Br2＋SO2↑＋2H2O、8HI＋H2SO4(浓)===4I2＋H2S↑＋4H2O，从化学反应方程式看，HCl不能还原浓硫酸，而HBr、HI却能把浓硫酸中＋6价的硫分别还原成＋4价、－2价，故还原性：HI＞HBr＞HCl。‎ 三、氧化还原反应中的四大规律 ‎1．守恒规律 化合价有升必有降，电子有得必有失。对于一个完整的氧化还原反应，化合价升降总数相等，电子得失总数相等。‎ ‎2．强弱规律 具有较强氧化性的氧化剂跟具有较强还原性的还原剂反应，生成具有较弱还原性的还原产物和具有较弱氧化性的氧化产物。‎ ‎3．转化规律 氧化还原反应中，以元素相邻价态间的转化最易；同种元素不同价态之间若发生反应，元素的化合价只靠近而不交叉；同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应。‎ ‎4．先后规律 一种氧化剂同时和几种还原剂相遇时，优先与还原性最强的还原剂发生反应；同理，一种还原剂遇到多种氧化剂时，优先与氧化性最强的氧化剂反应。‎ ‎【例1】　O2F2可以发生反应：H2S＋4O2F2―→SF6＋2HF＋4O2，下列说法正确的是(　　)‎ A．氧气是氧化产物 B．O2F2既是氧化剂又是还原剂 C．若生成4.48 L HF，则转移0.8 mol电子 D．还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶4‎ ‎【解析】　H2S中硫元素为－2价，生成的SF6中硫元素为＋6价，O2F2中氧元素为＋1价，生成的O2中氧元素为0价。所以H2S是还原剂，O2F2是氧化剂，氧气是还原产物，A项、B项错误；没有指明外界条件，所以生成4.48 L HF，转移电子数无法计算，C项错误；还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶4，D项正确。‎ ‎【答案】　D ‎【提炼】　本题主要考查了氧化还原反应的知识，主要涉及氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物等概念的判断、氧化还原反应的计算。由于O2F2中氧元素的化合价为＋1价，属于非常见化合价，具有一定陌生度，需要根据具体试题情景和元素非金属强弱判断。解题方法为概念判断用化合价判断法，化学方程式计算运用电子守恒法。‎ ‎【例2】　向硫酸铜溶液中通入足量NH3后可得到深蓝色溶液[溶质为Cu(NH3)4SO4]，再向所得溶液通入SO2至溶液呈微酸性发现有白色沉淀Q生成，化学方程式为①2Cu(NH3)4SO4＋3SO2＋4H2O===2NH4CuSO3↓＋3(NH4)2SO4。再将Q与足量的10 mol·L－1硫酸溶液混合微热，则会发生如下反应：②2NH4CuSO3＋2H2SO4===Cu＋(NH4)2SO4＋2SO2↑＋CuSO4＋2H2O。对上述两个反应的有关分析中正确的是(　　)‎ A．①是非氧化还原反应，②是氧化还原反应 B．上述反应中SO2的作用只相当于催化剂 C．反应②中CuSO4是氧化产物 D．反应①中SO2发生还原反应 ‎【解析】　①②中Cu元素的化合价均发生变化，均属于氧化还原反应，故A错误；①中二氧化硫作还原剂，故B错误；反应②中Cu元素的化合价升高，失去电子被氧化，则CuSO4是氧化产物，故C正确；反应①中由S元素失去电子被氧化可知SO2发生氧化反应，故D错误。‎ ‎【答案】　C ‎【提炼】　本题以信息型氧化还原方程式为载体，考查了氧化还原反应的有关概念，氧化还原反应、氧化产物与还原产物的判断，同时考查了催化剂的特征。解题方法主要为化合价分析法。‎ ‎【例3】　在一个氧化还原反应体系中反应物、生成物共六种粒子：Fe3＋、NO、Fe2＋‎ ‎、NH、H＋、H2O，下列叙述正确的是(　　)‎ A．该反应说明Fe(NO3)2溶液不宜加酸酸化 B．该反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为8∶1‎ C．若有1 mol NO发生氧化反应，则转移电子5 mol D．若将该反应设计成原电池，则负极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋‎ ‎【解析】　硝酸盐在酸性条件下具有强氧化性，与亚铁离子反应，则该反应说明Fe(NO3)2溶液不宜加酸酸化，故A正确；氧化剂为NO，还原剂为Fe2＋，由电子守恒可知，氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶8，故B错误；若有1 mol NO发生还原反应，转移电子为1 mol×[5－(－3)]＝8 mol，故C错误；若将该反应设计成原电池，则负极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，故D错误。‎ ‎【答案】　A ‎【提炼】　本题主要考查的知识点有氧化剂、还原剂强弱的比较，氧化还原反应的计算。试题并没有给出反应方程式，只列出了反应涉及的几种微粒Fe3＋、NO、Fe2＋、NH，需要考生根据自己掌握的氧化剂的氧化性的强弱自行判断出氧化剂和还原剂：是NO氧化Fe2＋，还是Fe3＋将NH氧化成NO？进一步确定氧化剂、还原剂，氧化产物、还原产物，并据此依据电子守恒进行有关计算。解题的关键是需要牢固掌握常见氧化剂、还原剂强弱的顺序，氧化还原反应相关计算的关键为电子守恒。‎ ‎【例4】　过氧化氢(H2O2)的水溶液俗称双氧水，被称为“绿色氧化剂”。‎ ‎(1)你认为H2O2被称为“绿色氧化剂”的主要原因是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)某工业废水中含有一定量的氯气，为了除去氯气，常加入H2O2作脱氯剂，写出该反应的化学方程式：____________________________________，反应中H2O2作________剂。‎ ‎(3)将双氧水加入用盐酸酸化的FeCl2溶液中，溶液由浅绿色变为棕黄色，写出该反应的离子方程式：__________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)双氧水能使酸性高锰酸钾溶液褪色，其反应的离子方程式如下，请将相关物质的化学计量数及化学式填写在空白处。‎ MnO＋____H2O2＋____H＋===____Mn2＋＋____H2O＋____‎ ‎【解析】　(1)H2O2作为氧化剂，其还原产物是H2O，对环境无污染，故称为绿色氧化剂。‎ ‎(2)Cl2与H2O2的反应中，Cl2为氧化剂，H2O2为还原剂，该反应的化学方程式为Cl2＋H2O2===2HCl＋O2。‎ ‎(3)双氧水在酸性条件下能将Fe2＋氧化为Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。‎ ‎(4)双氧水遇到氧化性更强的酸性高锰酸钾会被氧化为O2，MnO被还原为Mn2＋，根据化合价升降相等和电荷守恒可得离子方程式为2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋8H2O＋5O2↑。‎ ‎【答案】　(1)H2O2的还原产物是水，对环境无污染　(2)Cl2＋H2O2===2HCl＋O2　还原　(3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　(4)2　5　6　2　8　5O2↑‎ ‎【提炼】　H2O2中的氧元素的化合价为－1价，既可以升高到0价，也可以降低为－2价，故H2O2既可以作氧化剂，也可以作还原剂。本题以H2O2为主中心，考查了氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物等概念，离子型氧化还原反应的书写与配平。解题的关键是掌握化合价分析法和守恒配平法，具体书写步骤可概括为四步三守恒法：第一步根据试题信息，确定氧化产物和还原产物；第二步根据电子守恒配平氧化剂、还原剂，氧化产物、还原产物的系数；第三步根据电荷守恒配平带电微粒的系数；第四步根据原子守恒配平其余反应物和生成物的系数。‎ ‎【例5】　某同学用含结晶水的正盐X(四种短周期元素组成的纯净物)进行了如下实验：‎ 实验中观测到：混合气甲呈无色并被蒸馏水全部吸收；固体乙为纯净物；在步骤③中，取溶液丙，恰好中和需消耗0.002 00 mol NaOH；另取一定量的溶液丙，加入少量K2FeO4固体，产生黄绿色气体。‎ 请回答：‎ ‎(1)X的化学式是________，步骤①的化学方程式是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)溶液丙与K2FeO4固体反应的化学方程式是__________________________。‎ ‎【解析】　取一定量的溶液丙，加入少量的K2FeO4固体，能产生黄绿色气体，说明丙溶液中有氯离子；在步骤③中取溶液丙，恰好中和需消耗0.002 00 mol NaOH，可计算出溶液丙中n(HCl)＝0.02 mol。X含有四种短周期元素，加热后生成固体纯净物乙，则固体乙为金属氧化物。设金属为M，若金属为＋1价，X的化学式可表示为MCln·mH2O，固体乙的化学式为M2O，则其物质的量为0.01 mol，摩尔质量为40 g/mol。M的相对原子质量为12，不合理。若M为＋2价，同样的方法可求出，M的相对原子质量为24，为金属镁，合理。根据质量守恒，可求出水的质量为m(H2O)＝2.03 g－m(Mg)－m(Cl)＝(2.03－0.24－0.71)g＝1.08 g，H2O的物质的量为0.06 mol，故X的化学式为：MgCl2·6H2O。X分解为甲和乙的反应为非氧化还原反应，根据题给信息，可知反应方程式为MgCl2·6H2OMgO＋2HCl↑＋5H2O↑。K2FeO4与盐酸的反应为氧化还原反应，根据题目信息，氧化产物为Cl2‎ ‎，再根据氧化剂的强弱规律，K2FeO4中的铁元素应该被还原为Fe3＋，而不是Fe2＋，否则生成物Cl2和Fe2＋会继续反应。根据电子守恒和化合价升降法，不难将该方程式配平。2K2FeO4＋16HCl===4KCl＋2FeCl3＋3Cl2＋8H2O。‎ ‎【答案】　(1)MgCl2·6H2O　MgCl2·6H2OMgO＋2HCl↑＋5H2O↑‎ ‎(2)2K2FeO4＋16HCl===4KCl＋2FeCl3＋3Cl2＋8H2O ‎【提炼】　本题考查的主要知识点包括氯、镁及其化合物的性质，物质组成的元素推断和计算，以及氧化还原反应方程式的书写。涉及本专题的内容为信息型氧化还原反应方程式的书写与配平，要求考生能够根据题给信息及氧化剂强弱规律，推断出反应产物。如铁元素的还原产物为＋2价而非＋3价铁。解题时，考生要对常见氧化剂强弱顺序牢固掌握，同时熟练掌握化合价升降法配平氧化还原反应方程式的方法。‎