广东省2021高考化学一轮复习专题四氧化还原反应课件

广东省2021高考化学一轮复习专题四氧化还原反应课件

考点清单 考点一　氧化还原反应的概念及规律 一、氧化还原反应 1. 氧化还原反应的本质及判断依据 (1) 氧化还原反应的本质 : 有电子① 　转移     ( 包括电子得失和电子对偏 移 ) 。 (2) 判断依据 : 有元素化合价的升高或降低。 2.氧化还原反应的有关概念 (1)氧化反应:② 　失去      电子(化合价升高)的反应。 (2)还原反应:③ 　得到     电子(化合价降低)的反应。 (3)氧化剂(被还原):④ 　得到     电子的物质(所含元素化合价降低的物质)。 (4)还原剂(被氧化):⑤ 　失去     电子的物质(所含元素化合价升高的物 质)。 (5)氧化产物: 还原剂失电子后的对应产物 (包含化合价⑥ 　升高     的元素 的产物)。 (6)还原产物: 氧化剂得电子后的对应产物 (包含化合价⑦ 　降低     的元素 的产物)。 3.氧化还原反应与四大基本反应类型的关系   二、常见的氧化剂和还原剂 1.常见的氧化剂 (1)活泼的非金属单质:如Cl 2 、O 2 、Br 2 、F 2 等。 (2)高价金属阳离子:如Fe 3+ 、Sn 4+ 、Cu 2+ 等。 (3)高价或较高价含氧化合物:如KMnO 4 、MnO 2 、PbO 2 、KClO 3 等。 (4)过氧化物:如H 2 O 2 、Na 2 O 2 等。 2.常见的还原剂 (1)金属单质:如K、Na、Mg等。 (2)某些非金属单质:如H 2 、C、Si等。 (3)低价态金属阳离子:如Fe 2+ 、Cu + 等。 (4)元素处于低价态的氧化物:如CO、NO、SO 2 等。 (5)非金属阴离子及低价态化合物:如S 2- 、I - 、H 2 S等。 (6)非金属氢化物:如HBr、HI、H 2 S等。 三、氧化还原反应中电子转移的表示方法 1.双线桥法   注意事项: (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的方向,仅表示电子转移前后的变化。 (3)在“桥”上标明电子的“得”与“失”,且 “得”“失”电子总数应相 等 。 2.单线桥法   注意事项: (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⑧ 　转移的方向     。 (3)在“桥”上标明转移的⑨ 　电子总数      。 四、氧化还原反应的规律 1.守恒规律 氧化还原反应中有物质失电子必有物质得电子,且得电子总数⑩ 　等于     失电子总数。或者说氧化还原反应中,有元素化合价升高必有元素化合价 降低,且化合价降低总值必   　等于     升高总值。 2.价态规律 元素处于最高价态,只有   　氧化     性;元素处于最低价态,只有   　还原 性     ; 元素处于中间价态,既有氧化性又有还原性,但主要呈现一种性质 。 物质中若含有多种元素,其性质是这些元素性质的综合体现。 应用:判断元素或物质有无氧化性或还原性。 3.转化规律 在氧化还原反应中,元素 相邻价态之间的转化最容易;同种元素不同价态之 间发生反应,元素的化合价只靠拢而不交叉 ;含有相邻价态的同种元素的物 质之间不发生氧化还原反应。例如:     应用:判断氧化还原反应能否发生及电子转移情况。 4.难易规律 越易失去电子的物质,失去后就   　越难     得到电子;越易得到电子的物 质,得到后就   　越难     失去电子。一种氧化剂同时和几种还原剂相遇 时,与还原性   　最强     的优先发生反应;同理,一种还原剂同时与多种氧 化剂相遇时,与氧化性   　最强     的优先发生反应。如向FeBr 2 溶液中通 入Cl 2 时,发生离子反应的先后顺序为2Fe 2+ +Cl 2   2Fe 3+ +2Cl - ,2Br - +Cl 2   Br 2 +2Cl - 。 应用:判断物质的稳定性及反应顺序。 考点二　氧化还原反应方程式的配平及相关计算 一、氧化还原反应方程式的配平 1.配平的原则 (1)得失电子守恒原则:反应中还原剂失去电子的总数与氧化剂得到电子的 总数相等。 (2)电荷守恒原则:若为离子反应,反应前后离子所带正、负电荷总数相 等。 (3)原子守恒原则:反应前后各元素的原子个数相等。 2.配平步骤 化合价升降法是最重要的也是最基本的配平方法,步骤一般为: (1)“一标”:根据反应物和生成物的化学式,标出化合价发生变化的元素 的化合价。例如: K   O 4 +Na 2   O 3 +H 2 SO 4     SO 4 +K 2 SO 4 +Na 2   O 4 +H 2 O (2)“二等”:使变价元素的化合价升降的总数相等,即求出化合价升降的 最小公倍数(化合价升高可用“↑”表示,降低可用“↓”表示)。       ↓5 × 2           ↑2 × 5 (3)“三定”:根据化合价升高与降低的最小公倍数,确定出参加氧化还原 反应的物质的化学计量数。 2KMnO 4 +5Na 2 SO 3 +H 2 SO 4   2MnSO 4 +K 2 SO 4 +5Na 2 SO 4 +H 2 O (4)“四平”:用观察法配平,确定其他各物质的化学计量数。 2KMnO 4 +5Na 2 SO 3 +3H 2 SO 4   2MnSO 4 +K 2 SO 4 +5Na 2 SO 4 +3H 2 O (5)“五查”:检查反应前后原子总数是否相等,检查离子反应中电荷是否 守恒,若相等且守恒,说明方程式正确,将箭头或短线改为等号(上海地区的 反应方程式都用箭头,不必改为等号)。 2KMnO 4 +5Na 2 SO 3 +3H 2 SO 4   2MnSO 4 +K 2 SO 4 +5Na 2 SO 4 +3H 2 O 二、氧化还原反应的相关计算 进行氧化还原反应的有关计算应分析元素化合价的变化,理清“得失两条 线”,以得失电子守恒为切入点,并结合化学方程式和原子守恒列式求解。 从试题的变化趋势来看,有一类题目是已知参加反应的氧化剂与还原剂的 物质的量之比,通过计算确定产物。计算公式如下: 氧化剂物质的量 × 变价元素原子的个数 × 化合价的变化值=还原剂物质的 量 × 变价元素原子的个数 × 化合价的变化值。 知能拓展 一、物质氧化性、还原性强弱的判断 1.根据元素活动性顺序(常见元素)判断 ①金属活动性顺序   ②非金属活动性顺序(常见元素)     2.根据元素在周期表中的位置判断 ①同主族元素(从上到下) 如:   ②同周期主族元素(从左到右) 如:   3.根据元素最高价氧化物对应的水化物的酸碱性强弱判断 例如,酸性:HClO 4 >H 2 SO 4 >H 3 PO 4 >H 2 CO 3 ,可判断氧化性:Cl 2 >S>P>C。 4.根据氧化还原反应的方向判断 氧化剂+还原剂   还原产物+氧化产物 氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。 5.根据氧化产物的价态高低判断 当含有变价元素的还原剂在相似的条件下作用于不同的氧化剂时,可根据 氧化产物价态的高低判断氧化剂氧化性的强弱。 如2Fe+3Cl 2   2FeCl 3 、Fe+S   FeS,可以判断氧化性:Cl 2 >S。 6.根据反应所需条件判断 当不同的氧化剂作用于同一还原剂时,如果氧化产物价态相同,可根据反应 条件的高低进行判断。例如: 16HCl(浓)+2KMnO 4   2KCl+2MnCl 2 +8H 2 O+5Cl 2 ↑   ① 4HCl(浓)+MnO 2   MnCl 2 +2H 2 O+Cl 2 ↑   ② 4HCl(浓)+O 2   2H 2 O+2Cl 2   ③ 上述三个反应中,还原剂都是浓盐酸,氧化产物都是Cl 2 ,而氧化剂分别是 KMnO 4 、MnO 2 、O 2 。①式中KMnO 4 常温时可把浓盐酸中的Cl氧化;②式 需要在加热条件下才能完成;③式不仅需要加热,而且还需要CuCl 2 作催化 剂才能完成。由此我们可以得出氧化性:KMnO 4 >MnO 2 >O 2 。 7.根据物质的浓度大小判断 具有氧化性(或还原性)的物质浓度越大,其氧化性(或还原性)越强,反之,其 氧化性(或还原性)越弱。如氧化性:HNO 3 (浓)>HNO 3 (稀);MnO 2 能与浓盐酸 反应,却不能被稀盐酸还原。 8.根据原电池、电解池的电极反应判断 ①一般情况下,两种不同的金属构成原电池的两极,负极是电子流出的极, 正极是电子流入的极。还原性:负极金属>正极金属。 ②用惰性电极电解混合溶液时,在阴极先放电的阳离子的氧化性较强,在阳 极先放电的阴离子的还原性较强。 例1    (2019华南师大附中月考二,5)下列实验操作对应的现象和根据现象 得出的结论均正确的是   (　　) 实验操作 现象 结论 A 向FeCl 3 溶液中加入浓 NaOH溶液 溶液由黄色变为红棕 色 生成了氢氧化铁胶体 B 向Co 2 O 3 中滴入浓盐酸 产生黄绿色气体 氧化性:Cl 2 >Co 2 O 3 C 向某溶液中滴加K 3 [Fe (CN) 6 ]溶液 产生蓝色沉淀 溶液中存在亚铁离子 D 向NaHCO 3 溶液中滴加 NaAlO 2 溶液 有白色沉淀和气体产 生 Al   与HC   发生了相互促进的水解反应 解题导引　根据实验现象,根据氧化还原反应中价态升降的规律,判断出产 物,再根据相关知识分析、判断结论是否正确。 解析　向FeCl 3 溶液中加入浓NaOH溶液,生成氢氧化铁沉淀,不是生成氢氧 化铁胶体,现象是有红褐色沉淀生成,A项错误;向Co 2 O 3 中滴入浓盐酸产生 氯气,Co 2 O 3 是氧化剂、氯气是氧化产物,氧化性:Cl 2 ”或 “<”),而方案Ⅱ实验表明,Cl 2 和Fe   的氧化性强弱关系相反,原因是 　     　　　　　　     。 ③资料表明,酸性溶液中的氧化性Fe   >Mn   ,验证实验如下:将溶液b滴 入MnSO 4 和足量H 2 SO 4 的混合溶液中,振荡后溶液呈浅紫色,该现象能否证 明氧化性Fe   >Mn   。若能,请说明理由;若不能,进一步设计实验方案。 理由或方案:    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     。 解题导引　本题有三个空是书写氧化还原反应方程式,可见其重要性,尤其 是陌生氧化还原反应方程式的书写。书写氧化还原反应方程式时,应首先 通过信息和经验确定部分反应物、生成物,再依据得失电子守恒配平氧化 剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数,最后根据电荷守恒、原 子守恒配平其余物质的化学计量数。 解析　该题以K 2 FeO 4 的制备和其性质探究为载体,考查氧化还原反应原理 及实验探究等。 (1)①KMnO 4 与浓盐酸发生氧化还原反应制得Cl 2 ,反应方程式为2KMnO 4 + 16HCl   2MnCl 2 +2KCl+5Cl 2 ↑+8H 2 O。 ②洗气装置的导管应长进短出,为除去Cl 2 中的HCl,应用饱和食盐水。 ③在碱性环境中,Cl 2 易发生歧化反应:Cl 2 +2KOH   KCl+KClO+H 2 O。 (2)①ⅰ.Fe 3+ 遇KSCN溶液显红色,故溶液中含有Fe 3+ ;在酸性条件下,K 2 FeO 4 快速分解可生成Fe 3+ 。 ⅱ.用KOH溶液洗涤可除去固体表面吸附的KClO等物质,排除对后续实验 的干扰。 ②Cl 2 在碱性条件下能够氧化 Fe(OH) 3 , 生成 K 2 FeO 4 , 根据平衡移动原理 ,3Cl 2 + 2Fe(OH) 3 +10KOH   2K 2 FeO 4 +6KCl+8H 2 O, 当溶液酸性增强时 , 平衡将向 逆反应方向移动,或者在酸性条件下,Fe   氧化性增强,能氧化Cl - 生成Cl 2 。 ③在酸性条件下,Fe   发生反应:4Fe   +20H +   4Fe 3+ +3O 2 ↑+10H 2 O,振 荡后溶液呈浅紫色能说明有Mn   生成。 答案　(1)①2KMnO 4 +16HCl   2MnCl 2 +2KCl+5Cl 2 ↑+8H 2 O ②   ③Cl 2 +2OH -   Cl - +ClO - +H 2 O (2)①ⅰ.Fe 3+ 　4Fe   +20H +   4Fe 3+ +3O 2 ↑+10H 2 O ⅱ.排除ClO - 的干扰 ②>　溶液酸碱性不同 ③理由:Fe   在过量酸的作用下完全转化为Fe 3+ 和O 2 ,溶液浅紫色一定是 Mn   的颜色 方案:向紫色溶液b中滴加过量稀H 2 SO 4 ,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色 实践探究 1.利用氧化剂(还原剂)氧化性(还原性)强弱判断规律,通过对照实验收集证 据,推理判断物质氧化性(还原性)强弱;注意变量控制,可进行平行对照或先 后对照。 例 1    (2019 济南外国语学校月考一 ,17) 通过卤素间的反应实验 , 可以比较 出卤素单质氧化性的强弱。实验如下 :   下列说法不正确的是   (　　) A.CCl 4 起到萃取、富集I 2 的作用 B.a中下层变无色,说明I 2 转化为I - C.Ⅲ中发生反应的离子方程式为Br 2 +2I -   I 2 +2Br - D.依据a、b中现象,可以证明Cl 2 的氧化性比Br 2 强 解析　实验中CCl 4 起到萃取、富集I 2 的作用,A项正确;a中下层变无色,说明 碘单质被氯水氧化为碘酸根离子,而不是降价产物碘离子,B项错误;Ⅲ中发 生反应的离子方程式为Br 2 +2I -   I 2 +2Br - ,C项正确;依据a、b中现象,溴水 不能氧化碘单质而氯水可以,证明Cl 2 的氧化性比Br 2 强。 答案    B 题目价值　本题依据氧化还原反应原理设计实验方案,解决实际问题,体现 了证据推理与模型认知的学科核心素养。 2.分析实际氧化还原反应案例,建立平衡观念,打破化学反应惯性思维,体会 化学反应受到多变量影响,确立证据推理意识。 例2　常温下,研究pH对一定浓度FeSO 4 溶液的稳定性的影响,根据下图分 析不合理的是   (　　)   A.pH小于1时,Fe 2+ 几乎无损耗,可能的原因是4Fe 2+ +O 2 +10H 2 O   4Fe(OH) 3 +8H + 平衡逆向移动 B.pH在3.0~5.5之间,pH的变化对FeSO 4 溶液稳定性影响不大 C.pH大于6.5时,Fe 2+ 损耗量突变,可能的原因是生成的Fe(OH) 2 更易被氧化 D.其他条件相同时,向FeSO 4 溶液中加入少量(NH 4 ) 2 SO 4 固体,FeSO 4 溶液的 稳定性减弱 题目价值　提升学科核心素养,需要关注知识的实际应用和知识之间的联 系,摆脱理想化试题的设计和练习,建立在真实情境中抓住主要矛盾并解决 问题的化学思维模型,认识到化学变化是有条件的。 解析　Fe 2+ 易与O 2 反应,离子方程式为4Fe 2+ +O 2 +10H 2 O   4Fe(OH) 3 +8H + , pH小于1时, c (H + )较大,反应向左进行,Fe 2+ 几乎无损耗,故A正确;由题图可 知,pH在3.0~5.5之间,Fe 2+ 的损耗量几乎不变,说明pH在3.0~5.5之间,pH变化 对FeSO 4 溶液稳定性影响不大,故B正确;pH大于6.5时, c (H + )较小,Fe 2+ 损耗量 突变,可能的原因是酸性减弱,Fe 2+ 转化为Fe(OH) 2 从而更易被氧化,故C正 确;其他条件相同时,向FeSO 4 溶液中加入少量(NH 4 ) 2 SO 4 固体, c (H + )增大, FeSO 4 溶液的稳定性增强或不变,故D错误。 答案    D 创新思维 1.明确微粒种类、厘清反应关系 在一个反应现象背后未必是两种微粒在反应,假如有三种微粒,则反应个数 可能是四个,而且可能是氧化还原反应与非氧化还原反应同时存在,若增加 微粒数,则思维难度自然剧增,所以分析问题遇到障碍可能是有些微粒被忽 视,一些反应或者反应间的竞争被漠视。 例1    (2019北京朝阳一模,12)探究铝片与Na 2 CO 3 溶液的反应。 下列说法不正确的是   (　　) A.Na 2 CO 3 溶液中存在水解平衡:C   +H 2 O   HC   +OH - B.对比Ⅰ、Ⅲ,说明Na 2 CO 3 溶液能破坏铝表面的保护膜 C.推测出现白色浑浊的原因:Al   +HC   +H 2 O   Al(OH) 3 ↓+C   D.加热和H 2 逸出对C   水解平衡移动方向的影响是相反的     无明显现象 Ⅲ中铝片表面产生细小气泡 Ⅳ中出现白色浑浊,产生大量气泡(经检验为H 2 和CO 2 ) 解析　A项,C   为多元弱酸根离子,分步水解,以第一步水解为主,即C   + H 2 O   HC   +OH - 。B项,Ⅰ中无明显现象说明铝和水没有发生反应,Ⅲ 中铝片表面产生细小气泡说明铝和C   水解生成的OH - 反应生成H 2 ,对比 Ⅰ、Ⅲ,说明Na 2 CO 3 溶液能破坏铝表面的保护膜。C项,C   +H 2 O   HC +OH - ,2Al+2OH - +2H 2 O   2Al   +3H 2 ↑,Al   与HC   反应生成Al(OH) 3 和C   ,即Al   +HC   +H 2 O   Al(OH) 3 ↓+C   。D项,C   +H 2 O   HC +OH - ,加热促进水解平衡正向移动;铝和OH - 反应放出 H 2 ,消耗OH - ,OH - 浓 度降低,C   水解平衡正向移动,故加热和H 2 逸出对C   水解平衡移动方向 的影响相同。 答案    D 2.寻找竞争反应、评价并设计实验方案 化学高阶思维测查包括一般情境中识别已学知识体系并应用、批判反思 既有实验方案及其实验现象、创新设计实验方案深入研究实际化学问 题。许多问题往往是隐含竞争反应,使得表面的主反应消失或反应根本没 机会发生,需要考生想到并设计实验证明其存在,这是测查高阶思维的最佳 时机,也是对氧化还原反应原理巧妙运用的时候。 例2    (2019北京海淀零模,28)某小组同学对FeCl 3 与KI的反应进行探究。 【初步探究】室温下进行下表所列实验。 (1)证明实验Ⅰ中有I 2 生成,加入的试剂为      。 (2)写出实验Ⅰ反应的离子方程式: 　　　　　　　　　　　　　　　     。 (3)结合上述实验现象可以证明Fe 3+ 与I - 发生可逆反应,原因是 　　　　　     　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     　　　　     。 序号 操作 现象 实验Ⅰ 取5 mL 0.1 mol·L -1 KI溶液,滴加 0.1 mol·L -1 FeCl 3 溶液5~6滴(混 合溶液pH=5) 溶液变为棕黄色 实验Ⅱ 取2 mL实验Ⅰ反应后的溶液,滴 加2滴0.1 mol·L -1 KSCN溶液 溶液呈红色 【深入探究】20 min后继续观察实验现象:实验Ⅰ溶液棕黄色变深;实验Ⅱ 溶液红色变浅。 (4)已知在酸性较强的条件下,I - 可被空气氧化为I 2 ,故甲同学提出假设:该反 应条件下空气将I - 氧化为I 2 ,使实验Ⅰ中溶液棕黄色变深。甲同学设计实 验: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     ,20 min内溶液不变蓝,证明该假设不成立,导致溶液不变蓝的因素可能是 　     　　　　　　　　　　　　　　　　　　     (写出两条)。 (5) 乙同学查阅资料可知 :FeCl 3 与 KI 的反应体系中还存在 I - +I 2     ,   呈棕 褐色。依据资料从平衡移动原理解释实验 Ⅱ 中 20 min 后溶液红色变浅的 原因 :              。 (6)丙同学针对20 min后的实验现象继续提出假设:FeCl 3 与KI的反应、I - 与 I 2 的反应达到平衡需要一段时间,有可能20 min之前并未达到平衡。为验证 该假设,丙同学用4支试管进行实验,得到了颜色由浅到深的四个红色溶液 体系,具体实验方案为                。 解析　(1)证明有I 2 生成,加入的试剂为淀粉溶液或CCl 4 。 (2)Fe 3+ 与I - 发生氧化还原反应,该反应的离子方程式为2Fe 3+ +2I -   2Fe 2+ +I 2 。 (3)取2 mL实验Ⅰ反应后的溶液,滴加2滴0.1 mol·L -1 KSCN溶液,溶液变红 色,说明KI过量的前提下溶液中仍含铁离子,说明反应不能进行到底,证明 反应为可逆反应。 (4)在酸性较强的条件下,I - 可被空气氧化为I 2 ,故甲同学认为该反应条件下 空气将I - 氧化为I 2 ,使实验Ⅰ中溶液棕黄色变深。甲同学设计实验:向试管 中加入5 mL 0.1 mol·L -1 KI溶液和2滴淀粉溶液,加酸调至pH=5,结果20 min 内溶液不变蓝,证明此条件下I - 不可被空气氧化为I 2 ,导致溶液不变蓝的因 素可能是 c (I - )低、 c (H + )低等原因。 (5)乙同学查阅资料可知隐藏反应I - +I 2     ,依据资料从平衡移动原理解 释实验Ⅱ中20 min后溶液红色变浅的原因是三价铁把碘离子氧化后,碘单 质又溶解在碘化钾溶液中。 (6)丙同学针对20 min后的实验现象提出时间变量问题,为验证平衡需要时 间,丙同学用4支试管进行实验。得到了颜色由浅到深的四个红色溶液体 系,具体实验方案为向1支试管中加入2 mL 0.1 mol·L -1 KI溶液,再滴加0.1 mol·L -1 FeCl 3 溶液2~3滴,滴加2滴0.1 mol·L -1 KSCN溶液,之后每间隔5 min另 取1支试管重复上述实验,观察4支试管中溶液颜色的变化。 答案　(1)淀粉溶液或CCl 4 (2)2Fe 3+ +2I -   2Fe 2+ +I 2 (3)实验Ⅱ的实验现象证明KI过量(或Fe 3+ 不足量)的情况下仍有Fe 3+ 剩余,说 明正反应不能进行到底 (4)向试管中加入5 mL 0.1 mol·L -1 KI溶液和2滴淀粉溶液,加酸调至pH=5     c (I - )低、 c (H + )低 (5)由于I - +I 2     ,使 c (I 2 )减小,2Fe 3+ +2I -   2Fe 2+ +I 2 正向移动, c (Fe 3+ )减小, Fe 3+ +3SCN -   Fe(SCN) 3 逆向移动,红色变浅 (6)向第1支试管中加入2 mL 0.1 mol·L -1 KI溶液,再滴加0.1 mol·L -1 FeCl 3 溶液 2~3滴,滴加2滴0.1 mol·L -1 KSCN溶液,之后每间隔5 min另取1支试管重复上 述实验,观察4支试管中溶液颜色的变化 思路分析　实验Ⅰ中发生2Fe 3+ +2I -   2Fe 2+ +I 2 反应,因为I - 过量,所以生成 的碘单质又溶于KI溶液(I - +I 2     ),20分钟后溶液颜色变深。本题突破点 是资料(FeCl 3 与KI的反应体系中还存在I - +I 2     ,   呈棕褐色)、甲同学实 验结果和实验Ⅱ显红色。