2020届高考化学一轮复习氧化还原反应学案

2020届高考化学一轮复习氧化还原反应学案

氧化还原反应 知识网络 基础过关 第1课时 氧化还原反应、氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物 概念 定义 注意点 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 被氧化 元素失去电子的过程 元素失去电子的外部表现为化合价的升高 被还原 元素得到电子的过程 元素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：(1)活泼的非金属单质；如卤素单质(X2)、O2、S等(2)高价金属阳离子；如Fe3+、Cu2+等(3)高价或较高价含氧化合物；如MnO2、浓H2SO4、HNO3、KMnO4等(4)过氧化物；如Na2O2、H2O2等 还原剂 失去电子的反应物 常见还原剂：①活泼或较活泼的金属；如K、Na、Zn、Fe等②一些非金属单质；如H2、C、Si等③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 典型例题 ‎【例】亚氨基羟（Li2NH）是一种储氢容量器，安全性好的固体储氢材料，其储氢原理可表示为Li2NH＋H2＝LiNH2＋LiH。下列有关说法正确的是 A. Li2NH中N的化合价是－1 B.该反应中H2既是氧化剂又是还原剂 C.Li＋和H＋的离子半径相等 D.此法储氢和钢瓶储氢的原理相同 答案：B 解析：A选项中Li2NH中氮的化合价为-3;C选项中Li+半径小于H—；D选项钢瓶储氢是物理过程，而该方法为化学方法。‎ ‎【例】下列叙述中正确的是 （ ）‎ A、含最高价元素的化合物，一定具有强氧化性 B、阳离子只有氧化性，阴离子只有还原性 C、失电子越多，还原性越强 D、强氧化剂与强还原剂不一定能发生氧化还原反应 ‎【解析】本题涉及了氧化还原反应常见的基本概念方面的最易出错的问题。解题时，可以通过举例的方式判断其正误。对于A，例如：NaCl中钠元素处于最高价，但并没有强氧化性，再如H3PO4中，磷元素处于最高价，而磷酸是非氧化性的酸，没有强氧化性。对于B，例如：Fe2+为阳离式，就具有还原性，MnO4－为阴离子，就具有氧化性。对于C，氧化性还原性的强弱与物质得失电子的难易程度有关，而与得失电子的多少无关。如金属Na比Al活泼，但Na－e— = Na+ ，Al—3e— = Al3+。对于D，一般情况下，强氧化剂与强还原剂之间相遇即可发生氧化还原反应，但有时还要满足一定的条件，否则就不能发生反应，如浓硫酸具有强氧化性，二氧化硫具有强还原性，但两者之间就不能发生反应，原因是两者之间无中间价态。‎ 答案：D 基础过关 第2课时 物质的氧化性强弱、还原性强弱的比较 氧化性→得电子性，得到电子越容易→氧化性越强 还原性→失电子性，失去电子越容易→还原性越强 由此，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，所以，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，所以，一般来说，非金属性也就是氧化性。‎ ‎1.根据金属活动性顺序来判断:‎ 一般来说，越活泼的金属，失电子氧化成金属阳离子越容易，其阳离子得电子还原成金属单质越难，氧化性越弱；反之，越不活泼的金属，失电子氧化成金属阳离子越难，其阳离子得电子还原成金属单质越容易，氧化性越强。‎ ‎2.根据非金属活动性顺序来判断:‎ 一般来说，越活泼的非金属，得到电子还原成非金属阴离子越容易，其阴离子失电子氧化成单质越难，还原性越弱。‎ ‎3.根据氧化还原反应发生的规律来判断: 氧化还原反应可用如下式子表示：‎ 规律：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的还原性。‎ ‎4.根据氧化还原反应发生的条件来判断:‎ ‎ 如：Mn02+4HCl(浓)　 MnCl2+C12↑+2H20‎ ‎ 2KMn04+16HCl(浓)=2MnCl2+‎5C12↑+8H2O ‎ ‎ 后者比前者容易(不需要加热)，可判断氧化性 KMn04>Mn02‎ ‎5.根据反应速率的大小来判断:‎ 如:2Na2SO3+O2=2Na2SO4（快）， 2H2SO3+O2=2H2SO4（慢）， ，‎ 其还原性: Na2SO4>H2SO3>SO2‎ ‎6.根据被氧化或被还原的程度来判断:‎ 如：，， 即氧化性:。‎ 又如:，，‎ 即有还原性:。‎ ‎7.根据原电池的正负极来判断：‎ 在原电池中，作负极的金属的还原性一般比作正极金属的还原性强。‎ ‎8.根据电解池中溶液里阴、阳离子在两极放电顺序来判断。‎ 如:Cl-失去电子的能力强于OH-，还原性:。‎ ‎9.根据元素在周期表中位置判断：‎ ‎(1)对同一周期金属而言，从左到右其金属活泼性依次减弱。如Na、Mg、A1金属性依次减弱，其还原性也依次减弱。‎ ‎(2)对同主族的金属而言，从上到下其金属活泼性依次增强。如Li、Na、K、Rb、Cs金属活泼性依次增强，其还原性也依次增强。‎ ‎（3）对同主族的非金属而言，从上到下其非金属活泼性依次减弱。如F、Cl、Br、I非金属活泼性依次减弱，其氧化性也依次减弱。‎ ‎10.根据（氧化剂、还原剂）元素的价态进行判断：‎ 元素处于最高价只有氧化性，最低价只有还原性，处于中间价态既有氧化又有还原性。‎ 一般来说，同种元素价越高，氧化性越强；价越低还原性越强。如氧化性:Fe3+>Fe2+>Fe,‎ S(+6价)>S(+4价)等，还原性:H2S>S>SO2，但是，氧化性：HClO4< HClO34< HClO24< HClO。‎ 注意：①物质的氧化性、还原性不是一成不变的。同一物质在不同的条件下，其氧化能力或还原能力会有所不同。如：氧化性：HNO3（浓）＞HNO3（稀）；Cu与浓H2SO4常温下不反应，加热条件下反应；KMnO4在酸性条件下的氧化性比在中性、碱性条件下强。‎ ‎②原子的氧化性一般都强于分子的氧化性。如：氧化性等。‎ 典型例题 ‎【例1】根据下列方程式：⑴2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- ；⑵HClO+HCl=Cl2+H2O ；⑶2Fe3＋＋Cu=2Fe2++Cu2+；⑷Fe+Cu2+=Fe2++Cu，判断下列各组物质氧化性强弱顺序正确的是 A．Fe3+＞HClO＞Cl2＞Fe2+＞Cu2+ B．HClO＞Cl2＞Fe3+＞Cu2+＞Fe2+‎ C．Cl2＞HClO＞Fe3+＞Cu2+＞Fe2+ D．HClO＞Fe3+＞Cl2＞Cu2+＞Fe2+‎ 解析：此题看起来很复杂，但问题解决起来却非常简单，所依据的规律就是常说的“强制弱”规律。所谓的“强制弱”规律，指的是氧化性（还原性）强的物质可以把还原性（氧化性）弱的物质制出来，具体到某一个特定反应中的意思是说，具有氧化性的氧化剂（还原性的还原剂）可以把具有氧化性的生成物（还原性的生成物）制出来。由⑴可知，Cl2氧化性强于Fe3+，即Cl2＞Fe3+，由⑵可知，HClO＞Cl2，由⑶可知，Fe3+＞Cu2+，由⑷可知，Cu2+＞Fe2+。由此可进一步推知，正确答案为B。‎ ‎【例2】（2018天津卷）下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是 A．用FeCl3溶液腐蚀铜线路板：Cu + 2Fe3+ ＝ Cu2+ + 2Fe2+ ‎ B．Na2O2与H2O反应制备O2 ：Na2O2 + H2O ＝ 2Na+ + 2OH－ + O2↑‎ C．将氯气溶于水制备次氯酸：Cl2 + H2O ＝ 2H+ + Cl－ + ClO－‎ D．用浓盐酸酸化的KMnO4溶液与H2O2反应，证明H2O2具有还原性：‎ ‎2MnO + 6H+ + 5H2O2 ＝ 2Mn2+ + 5O2↑ + 8H2O ‎ 解析：B中元素不守恒，正确的离子方程式为：2Na2O2+2H2O==4Na++4OH-+O2；C中的HClO是弱酸，不能拆成离子形式；D的离子方程式本身没有问题，但KMnO4的强氧化性能将浓盐酸氧化，不能实现证明H2O2具有还原性的目的(还原性：HCl＞H2O2，HCl先反应)，D错。‎ 答案：A 命题立意：考查离子方程式的正误判断。‎ ‎【例3】 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。‎ ‎（1）请完成SO2与过量NaOH溶液反应的化学方程式：SO2+2NaOH = ________________．‎ ‎（2）反应Cl2+Na2SO3+2 NaOH===2NaCl+Na2SO4+H2O中的还原剂为________________．‎ ‎（3）吸收尾气一段时间后，吸收液（强碱性）中肯定存在Cl、OH和SO．请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子（不考虑空气的CO2的影响）．‎ ① 提出合理假设 ．‎ 假设1：只存在SO32-；假设2：既不存在SO32-也不存在ClO；假设3：_____________．‎ ② 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：3moLL-1H2SO4、1moLL-1NaOH、0.01molL-1KMnO4、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：‎ 解析：(1) NaOH过量，故生成的是正盐：SO2+2NaOH =Na2SO3+H2O。‎ ‎(2)S元素的价态从+4→+6，失去电子做表现还原性，故还原剂为Na2SO3。‎ ‎(3)①很明显，假设3两种离子都存在。‎ ‎②加入硫酸的试管，若存在SO32-、ClO-，分别生成了H2SO3和HClO；在A试管中滴加紫色石蕊试液，若先变红后退色，证明有ClO-，否则无；在B试管中滴加0.01molL-1KMnO4‎ 溶液，若紫红色退去，证明有SO32-，否则无。‎ 答案：‎ ‎(1) Na2SO3+H2O ‎(2) Na2SO3‎ ‎(3) ①SO32-、ClO-都存在 ‎②‎ 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：在A试管中滴加紫色石蕊试液 若先变红后退色，证明有ClO-，否则无 步骤3：在B试管中滴加0.01molL-1KMnO4溶液 若紫红色退去，证明有SO32-，否则无 基础过关 第3课时 氧化还原反应方程式的配平 ‎1.配平原则：电子守恒、原子守恒、电荷守恒 ‎2.配平步骤（以高锰酸钾和浓盐酸反应制氯气为例）：‎ ‎①标出化合价变化了的元素的化合价。如：‎ ‎+7 -1 +4 0‎ KMnO4+HCl==KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O ‎②根据元素存在的实际形式调整发生了氧化还原反应的物质的系数，使之成1︰1的关系。如：+7 -1 +4 0‎ KMnO4+2HCl==KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O ‎③调整系数，使化合价升降总数相等。‎ 化合价↓ 5×② ‎ KMnO4+2HCl==KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O 化合价↑2×⑤‎ ‎④根据化合价升降总数相等确定发生氧化还原反应的物质的化学计量数。如：2KMnO4+10HCl==KCl+2MnCl2+5Cl2↑+H2O ‎⑤利用元素守恒，用观察方法配平没有参加氧化还原反应的其他物质的系数。如：‎ ‎2KMnO4+16HCl==2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O ‎⑥检查方程式两边各原子的个数是否相等，离子方程式还要检查方程式两边的离子所带的电荷数是否相等。‎ 典型例题 ‎【例1】硫代硫酸钠可作为脱氯剂，巳知25.0mL0.100mol·L-1Na2S2O3溶液恰好把224mL(标准状况下)Cl2完全转化为Cl-离子，则S2O32-将转化为（ ）。‎ A．S2- B.S C.SO32- D.SO42-‎ 解析：根据氧化剂得到电子的物质的量与还原剂失去电子的物质的量相等：‎0.224L÷‎22.4L·mol-1×2×1=‎0.025L×0.100mol·L-1×2×m m为氧化产物与硫代硫酸钠中硫元素的化合价差，所以m=4, 硫代硫酸钠中S的化合价为+2价，被氯气氧化后，上升4价，即+6价。答案为（D）SO42-。‎ 得到电子的物质的量的计算方法是：氧化剂（或还原产物）物质的量×化学式中参加还原反应的原子个数×化合价的差值；失去电子的物质的量的计算方法是：还原剂（或氧化产物）物质的量×化学式中参加氧化反应的原子个数×化合价的差值。答案:D。‎ ‎【例2】（2018福建模拟）硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3 、FeCO3 MgO、CaO等，生产工艺流程示意如下：‎ （1） 将菱锌矿研磨成粉的目的是_____。‎ （2） 完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：‎ ‎□Fe(OH)2+□____+□_____==□Fe(OH)3 +□CI-‎ ‎【解析】（1） 将棱铁矿研磨成粉可以增加反应时的接触面积，使得反应更加充分 ‎（2） 漂白粉的成分中含有次氯酸根，调节酸碱度后，具有较强的氧化性，能使+2价的铁离子氧化成+3价，氧化亚铁变成氧化铁必须增加氢氧元素的量，可以推测出另一种反应物为水，清楚了反应物，一般可以顺利的配平。‎ 答案：‎ ‎(1) 增大反应物接触面积或增加反应时的接触面积，使反应更加充分。‎ ‎(2) ‎