高考化学一轮复习教学案第8讲氧化还原反应解题策略

高考化学一轮复习教学案第8讲氧化还原反应解题策略

第八讲 氧化还原反应解题策略 ‎ ‎ 氧化还原反应是历年高考热点之一，再现率达100%。分析2010年高考试题不难发现，氧化还原反应的考查除了常见题型外，还与离子共存、电化学、热化学、化学实验、STS等试题紧密结合，加大了考查力度，全方位综合体现学科内知识的理解及应用能力。‎ 一、基本概念的直接考查 考查氧化还原反应的基础概念，关键是理清理顺氧化还原反应概念间的关系。即化合价升高→失去电子→被氧化→发生氧化反应→是还原剂→具有还原性→对应氧化产物；化合价降低→得到电子→被还原→发生还原反应→是氧化剂→具有氧化性→对应还原产物。主要包括：判断或选择氧化还原反应，标电子转移的方向和总数，指出氧化剂和还原剂，指出被氧化的元素或被还原的产物，指出或选择具有氧化性或还原性的物质或离子，比较氧化性或还原性的强弱。要抓着氧化还原反应的实质是电子得失，而表观特征是元素化合价的变化，以此可判断是否为失去。根据氧化还原反应方程式及相应规律，可判断氧化性、还原性；氧化剂、还原剂。‎ 二、化学计算的考查 氧化还原反应的计算通常会涉及到三大守恒（质量守恒、电荷守恒、电子得失守恒），特别是电子守恒（氧化剂得到电子总数等于还原剂失去电子总数），它是列式求解的关键依据，往往能达到事半功倍、快捷准确的效果。尤其涉及连续、复杂的氧化还原反应计算时，不要按所有情况讨论，也不能按反应一步步进行计算，而是抓住反应的始态和终态各元素中原子的变化情况，利用上面的守恒来计算，使题目变得简单明了。‎ 三、离子共存中氧化还原反应的考查 涉及元素的单质及其化合物的许多反应是氧化还原反应，水溶液中进行的绝大多数反应是离子反应，它们是中学化学的重要内容，也是重要的反应类型，两者相互联系、相互渗透，体现了综合应用能力。‎ 四、以电化学知识为载体的综合考查 原电池原理与电解原理实质都是发生氧化还原反应，相关原理、计算及应用仍符合氧化还原反应规律。物质间的反应大多数是氧化还原反应，氧化还原反应的有关规律及基本概念在工农业生产、日常生活及科学研究中有非常重要的应用，与很多知识综合皆可构成新颖命题。 ‎ ‎【解题策略】‎ ‎（1）近几年高考命题的发展趋势，氧化还原反应除主要考查基本概念外，出现了将氧化还原反应方程式的计算与物质的分析推断相综合的趋势。因此解题时，应注重将氧化还原反应的相关化学知识，按内在联系抽象归纳，并按此规律进行推理和想像。解题过程中，应从分析元素化合价有无变化或升降这一氧化还原反应的特征入手，具体方法是：找变价、判类型、分升降、定其他。关于氧化性或还原性强弱的比较，必须看准题目要求，正确运用氧化性或还原性强弱的比较规律，采用分析比较法解决。对于氧化还原反应的计算，一般采用守恒法解，即依据氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等，列出守恒关系式求解。‎ ‎（2）近几年高考试题，呈现出氧化还原反应与STS问题情景相结合，氧化还原反应的计算与物质的分析推断相综合的趋势，以及信息迁移、探讨新问题情景的新型试题。STS教育重视理论联系实际，关注与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境的协调发展，以促进学生在知识和技能、过程和方法、情感、态度和价值观等方面的全面发展，它仍是以后高考命题的热点和亮点。今后高考命题会继续涉及上述热点，同时也会因氧化还原反应涉及知识面广，特别是与社会生活知识综合在一起，会有推陈出新的综合性题型出现。‎ ‎【例1 】将‎22.4L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后，气体体积‎11.2L（体积均在相同条件下测定），则该氮氧化合物的化学式为 ‎ A．NO2 B.N2O‎2 ‎‎ C.N2O D.N2O4‎ ‎【例2 】下列类型的反应，一定发生电子转移的是 A. 化合反应 B. 分解反应 C. 置换反应 D. 复分解反应 解析：本题是考查氧化还原反应与四种基本反应类型的关系，考虑问题要注意一些特例。二氧化碳与水化合，碳酸氢铵分解，盐酸与氢氧化钠中和反应，这三个都是非氧化还原反应，没有发生电子转移。A、B、D错误。置换反应中肯定有单质参加，有单质生成，一定属于氧化还原反应，即一定有电子转移，C项正确。答案为C。 ‎ ‎【例3】下列叙述正确的是 ‎ ‎ A．二氧化硫具有还原性，故可作漂白剂 ‎ B．钠的金属活性比镁强，故可用钠与氯化镁溶液反应制镁 ‎ C．浓硝酸中的硝酸见光分解，故有时在实验室看到的浓硝酸呈黄色 ‎ D．Fe在氯气中燃烧生成氯化铁，故在与其他金属反应的产物中的Fe也显+3价 ‎ ‎【例4 】下列推断合理的是 ‎ ‎ A.明矾[KAl（SO4）2·12H2O]在水中能形成Al（OH）3胶体，可用作净水剂 ‎ ‎ B.金刚石是自然界中硬度最大的物质，不可能与氧气发生反应 ‎ ‎ C.浓H2SO4有强氧化性，不能与Cu发生剧烈反应 ‎ ‎ D.将SO2通入品红溶液，溶液褪色后加热恢复原色;将SO2通入溴水，溴水褪色后加热也能恢复原色 ‎ 解析：本题主要考查元素化合物的有关性质和氧化还原反应的关系。Al3+能水解生成Al（OH）3胶体，具有较大的表面积，可用作净水剂 ，A正确；金刚石虽然硬度大，但能够与氧气发生氧化还原反应，生成二氧化碳，B错误；浓H2SO4具有强氧化性可以和Cu在加热条件下发生剧烈反应 ，C错误；将SO2通入品红溶液，溶液褪色，是生成了不稳定的物质，受热分解后又恢复原色。将SO2通入溴水，发生氧化还原反应，溴水褪色后加热不能恢复原色，D错误。答案为A。‎ ‎【例5】物质的量之比为2：5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是 （ ） ‎ A. 1：4 B.1：‎5 C. 2：3 D.2：5 ‎ 解析：本题审题时注意问的是“该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比”。首先写出反应方程式，判断出氧化剂和还原剂，特别注意硝酸只有一部分被还原。4Zn+10HNO3= 4Zn(NO3)2+N2O↑+5H2O。设4molZn参与反应，因Zn无剩余，则最终产物为4molZn(NO3)2，有8mol HNO3没有参与氧化还原反应；根据电子转移守恒有：2×n(Zn)=n(HNO3)‎ ‎×4，则n(HNO3)=2mol，即有2molHNO3被还原。则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是1：4 ，答案A正确。‎ ‎【例6】含有a mol FeBr2的溶液中，通入x mol Cl2。下列各项为通Cl2过程中，溶液内发生反应的离子方程式，其中不正确的是 ‎ A．x＝‎0.4a，2Fe2-+Cl2＝2Fe3++2Cl- ‎ B．x＝‎0.6a，2Br－+ Cl2＝Br2+2Cl－ ‎ C．x=a， 2Fe2＋+2Br－+2Cl2＝Br2+2Fe3＋+4Cl－ ‎ D．x=‎1.5a，2Fe2＋+4Br－+3Cl2＝2Br2+2Fe3＋+6Cl－ ‎ ‎【例7】在下列变化①大气固氮②硝酸银分解③实验室制取氨气中，按氮元素被氧化、被还原、既不被氧化又不被还原的顺序排列，正确的是 A．①②③ B．②①③ C．③②① D．③①②‎ 解析：本题考查了学生对元素及其化合物中知识的掌握以及对氧化还原反应的理解。大气固氮是将大气中游离态的N转变为N2，N被氧化；硝酸银的分解则是+5价的N价态下降变为N的氧化物，N被还原；实验室中氨气的制备是铵盐与碱共热的复分解反应，N 的价态不变。答案为A。‎ ‎【例8】常温下，往H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液，可发生如下两个反应：2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O；2Fe3++H2O2＝2Fe2++O2+H+下列说法正确的是 A．H2O2的氧化氢比Fe3+强，其还原性比Fe2+弱 B．在H2O2分解过程中，溶液的pH逐渐下降 ‎ C．在H2O2分解过程中， Fe2+和Fe3+的总量保持不变 D．H2O2生产过程要严格避免混入Fe2+‎ 解析：本题考查氧化还原反应先后顺序。根据氧化还原反应的规律，可知氧化性、还原性的强弱：由2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O，H2O2的氧化性>Fe3+的氧化性，由2Fe3++H2O2＝2Fe2++O2↑+H+，H2O2的还原性>Fe2+的还原性，A错；2H2O2＝2H2O+O2↑，分解过程中，Fe2+‎ 作催化剂，溶液pH值不变，B错，D对。答案为CD。 ‎ ‎【例9】过氧化氢是重要的氧化剂、还原剂，它的水溶液又称为双氧水，常用作消毒、杀菌、漂白等。某化学兴趣小组取一定量的过氧化氢溶液，准确测定了过氧化氢的含量，并探究了过氧化氢的性质。‎ Ⅰ.测定过氧化的含量 请填写下列空白：‎ 用高锰酸钾标准溶液滴定被测试样，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方框里。‎ ‎(2) 滴定时，将高锰酸钾标准溶液注入________（填“酸式”或“碱式”）滴定管中。 ‎ 解析： (1)锰由+7价降低至+2价，氧由-1价升高至0价，得出所缺部分为氧气，根据电子转移守恒，配平化学方程式得：2MnO4- +5H2O2+ 6H+=2Mn2+ +8H2O+ 5O2↑。‎ ‎(2)由于高锰酸钾标准溶液具有强氧化性，只能使用玻璃制作的酸式滴定管，不能使用有胶管的碱式滴定管。 ‎ ‎【参考答案】I．（1）2 5 6 2 8 502 （2）酸式 ‎ Ⅱ.探究过氧化氢的性质 ‎ 该化学小组根据所提供的实验条件设计了两个实验，分别证明了过氧化氢的氧化性和不稳定性。（实验条件：试剂只有过氧化氢溶液、氯水、碘化钾淀粉溶液、饱和硫化氢溶液，实验仪器及用品可自选。）‎ 请将他们的实验方法和实验现象填入下表：‎ 实 验 内 容 实 验 方 法 实 验 现 象 验证氧化性 验证不稳定性 ‎【答案】‎ 实验内容 实验方法 实验现象 ‎ 验证氧化性 取适量饱和硫化氢溶液于试管中，滴入过氧化氢溶液。‎ ‎（取适量碘化钾淀粉溶液于试管中，加入过氧化氢溶液。）‎ 产生淡黄色沉淀或溶液变浑浊。‎ ‎（溶液变蓝色。）‎ 验证不稳定性 取适量过氧化氢溶液于试管中，加热，用带火星的木条检验。 ‎ ‎（取适量过氧化氢溶液于试管中，加热，用导气管将得到的气体通入到装有饱和硫化氢溶液的试管中。）‎ 产生气泡，木条复燃。‎ ‎（溶液变浑浊或有浅黄色沉淀产生）‎ ‎【例10】二氧化氯（ClO2）是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂。与Cl2相比，ClO2不但具有更显著地杀菌能力，而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物。‎ ‎（1）在ClO2的制备方法中，有下列两种制备方法：‎ 方法一：====‎ 方法二：====‎ 用方法二制备的ClO2更适合用于饮用水的消毒，其主要原因是 。‎ ‎（2）用ClO2处理过的饮用水（为5.5~6.5）常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子ClO2-.2001年我国卫生部规定，饮用水ClO2-的含量应不超过0.2mg/L。饮用水中ClO2、ClO2-的含量可用连续碘量法进行测定。ClO2被I-还原为ClO2-、Cl-的转化率与溶液PH的关系如右图所示。当时，ClO2-也能被I-完全还原成Cl-。反应生成的用标准溶液滴定：====。请写出时，与反应的离子方程式 。 ‎ 解析：（1）根据题目所给两组方程式，由产物对比分析，‎ 结合其性质可知方法二制备的ClO2中不含Cl2。 ‎ ‎（2）时，也能被完全还原成，那么要被氧化为碘单质，溶液是酸性溶液，可以写出离子方程式。‎ ‎【参考答案】（1）方法二制备的ClO2中不含Cl2‎ ‎ （2）① ‎ ‎【例11】某反应中反应物与生成物有：AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H2AsO4、H2O和一种未知物质X。‎ ‎(1)已知KBrO3在反应中得到电子，则该反应的还原剂是 。‎ ‎(2)已知0.2molKBrO3在反应中得到1mol电子生成X，则X的化学式为 。‎ ‎(3)根据上述反应可推知 。‎ ‎ a．氧化性： b．氧化性：‎ ‎ c．还原性： d．还原性：‎ ‎(4)将氧化剂和还原剂的化学式及其配平后的系数填入下列方框中，并标出电子转移的方向和数目：‎ 解析：本题考查化学反应中的氧化还原反应，通过反应物和生成物的存在分析氧化剂还原剂，从而进一步考查学生掌握的有关电子得失守恒的应用。（1）由这些物质可知这是一个氧化还原反应，其中KBrO3得电子，则必有失电子的，观察各物质即可知道失电子的为AsH3，即还原剂为AsH3。‎ ‎（2）0.2molKBrO3在反应中得到1mol电子生成X，则X中必含Br元素，而0.2molKBrO3在反应中得到1mol电子Br的价态变为0，所以X为Br2。‎ ‎（3）知道了还原剂和氧化剂，则反应方程式可表示为AsH3+H2SO4+KBrO3K2SO4+H2AsO4+H2O+Br2，所以根据氧化剂氧化性大于氧化产物，还原剂还原性大于还原产物可得答案为ac ‎(4)根据氧化还原方程式的配平即可得 ‎【参考答案】（1）AsH3 （2）Br2 （3）a c （4）‎