2021届高考化学一轮复习第2章化学物质及其变化第7讲氧化还原反应教学案新人教版

2021届高考化学一轮复习第2章化学物质及其变化第7讲氧化还原反应教学案新人教版

第7讲　氧化还原反应 ‎1.氧化还原反应本质和特征 ‎2．相关概念及其关系 ‎3．氧化还原反应电子转移的表示方法 ‎(1)双线桥法：①标变价，②画箭头，③算数目，④说变化。‎ 实例：用双线桥法标出铜和浓硝酸反应电子转移的方向和数目：‎ ‎ (2)单线桥法：===氧化产物＋还原产物 实例：用单线桥法标出铜和稀硝酸反应电子转移的方向和数目：‎ - 13 -‎ ‎4．氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系图示 ‎(1) 置换反应、有单质参加的化合反应，有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应。‎ ‎(2) 复分解反应一定是非氧化还原反应。‎ ‎(3)注意：有单质参加或有单质生成的反应不一定是氧化还原反应，如2O3===3O2。‎ ‎5．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：Cl2、浓硫酸、HNO3、H2O2、HClO、Fe3＋、KMnO4(H＋)、Cr2O(H＋)等。‎ ‎(2)常见还原剂 常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属阴离子及含低价态元素的化合物、低价金属阳离子、某些非金属单质及其氢化物等。如：H2、CO、Fe2＋、H2S、I－等。‎ ‎(3)元素化合价处于中间价态的物质既有氧化性，又有还原性。如Fe2＋、SO2(H2SO3、HSO、SO)、H2O2等。‎ - 13 -‎ ‎1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，并指明错因。‎ ‎(1)有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应。(×)‎ 错因：同素异形体的转化不是氧化还原反应。‎ ‎(2)金属阳离子一定只具有氧化性。(×)‎ 错因：Fe2＋有还原性。‎ ‎(3)氧化还原反应中有一种元素被氧化时，一定有另一种元素被还原。(×)‎ 错因：Cl2与H2O反应，NO2与H2O反应等是同一元素既被氧化又被还原。‎ ‎(4)在氧化还原反应中H2O2只能是氧化剂不可能作还原剂。(×)‎ 错因：H2O2与KMnO4(H＋)反应生成O2，作还原剂。‎ ‎(5)某元素从游离态变为化合态，该元素一定被氧化。(×)‎ 错因：可能被氧化也可能被还原。‎ ‎(6)Na2O2与水的反应中，水是还原剂。(×)‎ 错因：Na2O2与H2O反应，H2O既不是氧化剂，又不是还原剂。‎ ‎　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎2．教材改编题 ‎(据人教必修一P39T8)在Fe＋H2SO4===H2↑＋FeSO4的反应中，Fe(　　)‎ A．是氧化剂 B．被氧化 C．得电子 D．被还原 答案　B ‎3．按要求填空。‎ ‎(1)在Fe、Fe2＋、Fe3＋、H＋中，‎ ‎①只有氧化性的是________，‎ ‎②只有还原性的是________，‎ ‎③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)‎ ‎①NO＋HNO3―→N2O3＋H2O ‎②NH3＋NO―→HNO2＋H2O ‎③N2O4＋H2O―→HNO3＋HNO2‎ 在②、③反应中一定不可能实现的是________；在反应①中氧化剂是________，还原性最强的是________。‎ 答案　(1)①Fe3＋、H＋　②Fe　③Fe2＋‎ ‎(2)②　HNO3　NO - 13 -‎ 考点一　氧化还原反应的基本概念 ‎ [解析]　该反应的反应物中无单质，不属于置换反应；该反应实际上是不同价态的氮元素之间发生的归中反应，N2H4是还原剂，N2O4是氧化剂，N2既是氧化产物又是还原产物。‎ ‎[答案]　D ‎ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．解决氧化还原反应概念的一般思路 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，特别是不同反应物中含有同种元素的氧化还原反应，必须弄清元素化合价的变化情况，熟记8个字“升、失、氧、还，降、得、还、氧”。‎ ‎2．确定元素化合价 ‎(1)常见元素的化合价口诀 一价氢、氯、钾、钠、银；二价氧、钙、镁、钡、锌；三铝、四硅、五氮磷；二三铁、二四碳，二四六硫都齐全；铜汞二价最常见。‎ ‎(2)近几年高考中一些特殊物质中元素化合价 ‎1．(2019·北京东城高三期末)下列过程与氧化还原反应无关的是(　　)‎ - 13 -‎ A.工业上原油的分馏 B.生活中用“暖宝宝”取暖 C.拉瓦锡测定空气中O2含量 D.普利斯特利光合作用实验 答案　A 解析　工业上原油的分馏原理是利用了各组分的沸点差异，实现了物质的分离，不涉及化学变化，A符合题意；暖宝宝的工作原理是利用还原性铁粉、炭、食盐水形成无数微小的原电池，最终放出大量的热，该过程涉及了氧化还原反应，B不符合题意；拉瓦锡测定空气中O2的含量，主要利用了两个反应：2Hg＋O22HgO,2HgO2Hg＋O2↑，均涉及了氧化还原反应，C不符合题意；普利斯特利的光合作用实验，涉及了多个氧化还原反应，比如老鼠的呼吸作用、植物的光合作用、蜡烛的燃烧等，D不符合题意。‎ ‎2．新型纳米材料氧缺位铁酸盐(MFe2Ox)(3＜x＜4；M表示Mn、Co、Zn或Ni的二价离子)，常温下，它能使工业废气中的SO2、NO2等氧化物转化为单质，转化流程如图所示：‎ 有关上述转化过程的下列叙述正确的是(　　)‎ A．MFe2O4表现了还原性 B．MFe2Ox表现还原性 C．SO2和NO2表现了还原性 D．SO2和NO2发生了分解反应 答案　B 解析　A项，由信息可知，MFe2O4与氢气的反应中，MFe2O4被H2还原，则MFe2O4为氧化剂，具有氧化性；B项，MFe2Ox在常温下能使工业废气中的SO2、NO2‎ - 13 -‎ 等氧化物转化为单质，则氧化物为氧化剂，MFe2Ox为还原剂，体现其还原性；C项，由B可知，SO2和NO2表现了氧化性；D项，SO2/NO2＋MFe2Ox―→S/N2＋MFe2O4不是分解反应。‎ 考点二　电子转移的方向和数目 ‎ [解析]　(1)NaCN中，Na是＋1价，N是－3价，根据正负化合价代数和为0知，C是＋2价。也可以由HCN的结构式确定，H—C≡N中非金属性强的N是－3价，H是＋1价，故C是＋2价，NaCN是HCN的钠盐，二者碳元素化合价相同。依据HCN的结构式可以写出NaCN的电子式：Na＋[C⋮⋮N]－。‎ ‎(2)由NaCN、Au和Na[Au(CN)2]可知，只有Au的化合价由0升高到＋1，其他元素化合价没有变化，这时应考虑空气中的氧气参与了反应，故“浸取”反应的氧化剂是空气中的氧气。抓住“置换”理解：锌元素的化合价由0升高到＋2、金元素的化合价由＋1降低到0，根据得失电子守恒知，消耗的锌与生成的金的物质的量之比为1∶2。‎ ‎[答案]　(1)＋2　Na＋[C⋮⋮N]－　(2)增大接触面积，加快反应速率　O2　‎ - 13 -‎ ‎　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．双线桥法 ‎(1)箭头必须由反应物指向生成物，且两端对准同种元素；(2)得失电子总数必须相等。‎ ‎2．单线桥法 ‎(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)箭头方向表示电子转移的方向；(3)在“桥”上标明转移的电子总数，不标“得”“失”。‎ ‎3．(2019·北京海淀高三期中)处理含氰(CN－)废水涉及以下反应，其中无毒的OCN－中碳元素为＋4价。‎ 下列说法中正确的是(　　)‎ A．反应Ⅰ中碳元素被还原 B．反应Ⅱ中CO2为氧化产物 C．处理过程中，每产生1 mol N2，消耗3 mol Cl2‎ D．处理Ⅰ中CN－与Cl2按物质的量比例1∶1进行反应 答案　D 解析　在反应Ⅰ中碳元素的化合价由CN－中的＋2变为OCN－中的＋4，化合价升高，被氧化，故A错误；在反应Ⅱ中，OCN－中碳元素的化合价为＋4，生成物中二氧化碳的化合价也是＋4，碳元素化合价反应前后没有发生变化，二氧化碳既不是氧化产物，也不是还原产物，故B错误；将反应Ⅰ配平后的方程式为：CN－＋2OH－＋Cl2===OCN－＋2Cl－＋H2O，根据方程式可知CN－与Cl2按物质的量比例1∶1进行反应，故D正确；由上述分析可得处理过程的总反应为：2CN－＋8OH－＋5Cl2===10Cl－＋4H2O＋2CO2＋N2，根据反应方程式可知：每产生1 mol N2，消耗5 mol Cl2，故C错误。‎ ‎4．(1)氯酸是一种强酸，氯酸的浓度超过40%就会迅速分解，反应的化学方程式为：8HClO3===3O2↑＋2Cl2↑＋4HClO4＋2H2O。根据题意完成下列小题：‎ ‎①在上述变化过程中，发生还原反应的过程是________→________。(填化学式)‎ ‎②该反应的氧化产物是____________(填化学式)；所得混合气体的平均相对分子质量为________。‎ ‎(2)已知测定锰的一种方法是：锰离子转化为高锰酸根离子，反应体系中有H＋、Mn2＋‎ - 13 -‎ ‎、H2O、IO、MnO、IO。‎ 写出反应的离子方程式并用单线桥法标明电子转移的方向和数目：_______________________。‎ 答案　(1)①HClO3　Cl2　②O2和HClO4　47.6‎ ‎　　建议用时：40分钟　　　满分：100分 ‎　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 一、选择题(每题6分，共72分)‎ ‎1．(2019·北京师大附中高三期中)下列我国古代的技术应用中，不涉及氧化还原反应的是(　　)‎ 答案　A 解析　煅烧贝壳发生了碳酸钙的分解，没有元素的化合价发生变化，不属于氧化还原反应，故A选；粮食酿醋是淀粉水解生成葡萄糖，葡萄糖在酒化酶作用下生成乙醇，乙醇被氧化生成乙酸，属于氧化还原反应，故B不选；炼铁是在高温条件下用碳将铁矿石还原，属于氧化还原反应，故C不选；火药的爆炸发生的主要反应是2KNO3＋S＋3C===K2S＋N2↑＋3CO2↑，其中有元素的化合价发生变化，属于氧化还原反应，故D不选。‎ ‎2．(2019·北京朝阳高三期末)硫元素的几种化合物存在下列转化关系：‎ 下列判断不正确的是(　　)‎ - 13 -‎ A．反应①中浓硫酸作氧化剂 B．反应②表明SO2有酸性氧化物的性质 C．反应③的原子利用率是100%‎ D．反应④稀H2SO4作还原剂 答案　D 解析　Cu与浓硫酸反应时将Cu单质氧化为硫酸铜，浓硫酸表现了氧化性，A正确；SO2与NaOH反应产生亚硫酸钠和水，表明SO2有酸性氧化物的性质，B正确；S＋Na2SO3===Na2S2O3，反应物全部变为生成物，原子利用率是100%，C正确；Na2S2O3与稀硫酸发生复分解反应，产生硫代硫酸和硫酸钠，硫代硫酸不稳定，分解产生S单质、二氧化硫和水，所以硫酸起酸的作用，不是作还原剂，D错误。‎ ‎3．下列物质在生活中应用时，起还原作用的是(　　)‎ A．明矾作净水剂 B．甘油作护肤保湿剂 C．漂粉精作消毒剂 D．铁粉作食品袋内的脱氧剂 答案　D 解析　明矾净水利用了Al3＋水解，A错误；甘油作保湿剂无还原作用，B错误；漂粉精作消毒剂时次氯酸盐起到氧化剂的作用，C错误；脱氧剂是吸氧并与之反应，起还原作用，D正确。‎ ‎4．在下列变化中①工业制盐酸　②工业制漂粉精　③实验室制氯气，按氯元素被氧化、被还原、既被氧化又被还原的顺序排列，正确的是(　　)‎ A．①②③ B．②①③ ‎ C．①③② D．③①②‎ 答案　D 解析　①H2＋Cl22HCl，氯元素被还原；②2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O，氯元素既被氧化又被还原；③4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，氯元素被氧化。‎ ‎5．(高考组合题)下列说法错误的是(　　)‎ A．(天津高考)Na2SO3与H2O2的反应为氧化还原反应 B．(天津高考)NO2溶于水时发生氧化还原反应 C．(江苏高考)在氧化还原反应中，还原剂失去电子的总数等于氧化剂得到电子的总数 D．(山东高考)化合反应均为氧化还原反应 答案　D - 13 -‎ 解析　有化合价变化的反应(或有电子转移的反应)为氧化还原反应，Na2SO3与H2O2反应时，硫元素价态升高，氧元素价态降低，A正确；NO2溶于水时，发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，氮元素化合价发生变化，则该反应是氧化还原反应，B正确；氧化还原反应中，氧化剂得到电子总数等于还原剂失去电子总数，C正确；有单质参加的化合反应为氧化还原反应，D错误。‎ ‎6．氧化还原反应中，水的作用可以是氧化剂、还原剂、既是氧化剂又是还原剂、既非氧化剂又非还原剂等。下列反应与Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr相比较，水的作用不相同的是(　　)‎ A．2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑‎ B．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3‎ C．BrCl＋H2O===HCl＋HBrO D．2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑‎ 答案　A 解析　A项，Al为还原剂，H2O为氧化剂，符合题意；B、C、D三项中，水中氢、氧两元素的化合价都未变化，既不是氧化剂，又不是还原剂，不符合题意。‎ ‎7．亚氨基锂(Li2NH)是一种储氢容量高、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．LiH的电子式为Li＋∶H－‎ C．该反应中H2既是氧化剂又是还原剂 D．LiNH2是还原产物，LiH是氧化产物 答案　C 解析　Li2NH中Li的化合价为＋1，H的化合价为＋1，故N的化合价为－3，A错误；LiH为离子化合物，其电子式为Li＋[∶H]－，B错误；LiNH2中H的化合价为＋1，LiH中的H的化合价为－1，故该反应中H2既是氧化剂又是还原剂，C正确；LiNH2是氧化产物，LiH是还原产物，D错误。‎ ‎8．下列颜色变化与氧化还原反应无关的是(　　)‎ A．将乙醇滴入酸性K2Cr2O7溶液中，溶液由橙色变为绿色 B．将SO2通入滴有酚酞的NaOH溶液中，溶液红色褪去 C．将H2C2O4溶液滴入酸性KMnO4溶液中，溶液紫色褪去 D．将新制氯水滴入紫色石蕊溶液中，溶液先变红后褪色 答案　B 解析　A项，溶液变为绿色是因为乙醇将Cr2O中＋6价的铬还原为＋3价铬，是氧化还原反应；B项，SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2‎ - 13 -‎ O没有元素发生化合价变化，不属于氧化还原反应；C项，H2C2O4中＋3价的碳将MnO中＋7价的锰还原为Mn2＋，属于氧化还原反应；D项，利用了氯水中的次氯酸氧化有机色质，属于氧化还原反应。‎ ‎9．氮化铝(AlN)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Al2O3＋N2＋3C2AlN＋3CO合成。下列叙述正确的是(　　)‎ A．上述反应中，N2是还原剂，Al2O3是氧化剂 B．上述反应中，每生成1 mol AlN需转移3 mol电子 C．AlN中氮元素的化合价为＋3价 D．AlN的摩尔质量为41 g 答案　B 解析　 得到2×3e－＋3 失去3×2e－O反应中氮元素由0价降低到－3价，碳元素由0价升高到＋2价，所以N2是氧化剂，C是还原剂，每生成1 mol AlN转移3 mol电子，D项摩尔质量的单位为g/mol。‎ ‎10．(2019·郴州一模)某离子反应涉及H2O、ClO－、NH、H＋、N2、Cl－六种粒子，常温条件下反应时，溶液pH随时间变化的曲线如图所示。下列判断错误的是(　　)‎ A．该反应的氧化剂是ClO－‎ B．该反应中有两种离子生成 C．该反应生成1 mol氧化产物时，转移的电子为6 mol D．参加反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3‎ 答案　D 解析　反应涉及的六种微粒中，ClO－具有强氧化性，应为该反应的氧化剂，分析其他微粒的化合价变化可知，NH应为该反应的还原剂，由题图可知，反应过程中c(H＋)不断增大，因此H＋应为该反应的生成物，再由原子守恒可知，H2O也是该反应的生成物。反应方程式为分析各选项不难发现，D错误，因为氧化剂与还原剂的物质的量之比应为3∶2。‎ ‎11．下列氧化还原反应中，实际参加反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比正确的是(　　)‎ ‎①KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O；1∶6‎ ‎②3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；2∶3‎ ‎③SiO2＋3CSiC＋2CO↑；1∶2‎ - 13 -‎ ‎④3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；2∶1‎ A．①③ B．②③ ‎ C．②④ D．①④‎ 答案　B 解析　结合氧化还原反应中得失电子守恒原理可知，反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶5；反应④中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。‎ ‎12．汽车剧烈碰撞时，安全气囊中发生反应：10NaN3＋2KNO3===K2O＋xNa2O＋16N2↑，下列说法错误的是(　　)‎ A．x＝5‎ B．每生成16 mol N2转移10 mol电子 C．N2既是氧化产物又是还原产物 D．反应中氧化产物与还原产物的质量之比为1∶15‎ 答案　D 解析　据Na原子守恒可知，2x＝10，则有x＝5，A正确；该反应中，N元素由＋5价、－价变为0价，故每生成16 mol N2转移10 mol电子，B正确；该反应中，N元素既被氧化又被还原，则N2既是氧化产物又是还原产物，C正确；生成16 mol N2时，有15 mol N2是氧化产物，1 mol N2是还原产物，则氧化产物与还原产物的质量之比为15∶1，D错误。‎ 二、非选择题(共28分)‎ ‎13．(16分)Ⅰ.过氧化氢溶液俗称双氧水，医疗上利用它杀菌消毒的作用来清洗伤口。根据下列反应回答问题：‎ A．Na2O2＋2HCl===2NaCl＋H2O2‎ B．Ag2O＋H2O2===2Ag＋O2↑＋H2O C．2H2O22H2O＋O2↑‎ D．3H2O2＋Cr2(SO4)3＋10KOH===2K2CrO4＋3K2SO4＋8H2O 上述反应中，H2O2仅体现氧化性的反应是(填代号，下同)________，H2O2既体现氧化性又体现还原性的反应是________。‎ Ⅱ.亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效氧化剂、漂白剂。在NaOH溶液中ClO2与H2O2反应可以得到亚氯酸钠。‎ ‎(1)ClO2中氯元素的化合价是________；在制备亚氯酸钠的反应中ClO2作________(填“氧化剂”或“还原剂”)；若反应中生成1 mol NaClO2转移电子的物质的量为________。‎ ‎(2)该反应的化学方程式为______________________________________________。‎ ‎(3)科学家经研究发现NaClO2也可用于制取自来水消毒剂ClO2。在一定条件下，将Cl2通入填充有固体NaClO2的反应柱内二者反应可制得ClO2‎ - 13 -‎ ‎。还原产物为________，当消耗标准状况下1.12 L Cl2时，制得ClO2________g。‎ 答案　Ⅰ.D　C Ⅱ.(1)＋4　氧化剂　1 mol ‎(2)2ClO2＋H2O2＋2NaOH===2NaClO2＋O2↑＋2H2O ‎(3)NaCl　6.75‎ 解析　Ⅱ.(1)ClO2中氯元素的化合价是＋4价；在NaOH溶液中ClO2与H2O2反应可以得到NaClO2，氯元素化合价降低，ClO2作氧化剂；若反应中生成1 mol NaClO2，转移电子的物质的量为1 mol×(4－3)＝1 mol。‎ ‎(3)Cl2与NaClO2反应制得ClO2，氯气作氧化剂，则还原产物应为NaCl；当消耗标准状况下1.12 L(即0.05 mol)Cl2时，转移电子的物质的量为0.05 mol×2＝0.1 mol，则可制得ClO2的物质的量为0.1 mol÷(4－3)＝0.1 mol，质量是0.1 mol×67.5 g·mol－1＝6.75 g。‎ ‎14．(12分)氧化还原是一类重要的反应。‎ ‎(1)已知反应Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，反应中还原剂是________，氧化性：Fe3＋________Cu2＋(填“<”或“>”)。‎ ‎(2)在2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2反应中，若转移3 mol电子，则所产生的氧气在标准状况下的体积为________L。‎ ‎(3)在xR2＋＋yH＋＋O2===mR3＋＋nH2O的离子方程式中，对系数m和R2＋、R3＋判断正确的是________。‎ A．m＝y，R3＋是还原剂 B．m＝2y，R2＋被氧化 C．m＝2，R3＋是氧化剂 D．m＝4，R2＋是还原剂 ‎(4)用双线桥标出反应2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O中电子转移的方向和数目。‎ 答案　(1)Cu　>　(2)33.6　(3)D 解析　(1)已知反应中Cu化合价升高，被氧化，为还原剂，由反应可知氧化性：Fe3＋>Cu2＋。‎ ‎(2)在已知反应中，只有Na2O2中O元素的化合价发生变化，分别由－1价变化为0价和－2价，所以转移电子数为2e－，则转移3 mol电子，产生的氧气为1.5 mol，标准状况下体积为1.5 mol×22.4 L·mol－1＝33.6 L。‎ ‎(3)根据氧原子守恒，所以n＝2，根据氢原子守恒，所以y＝4，根据R原子守恒则x＝m，根据电荷守恒则2x＋y＝3m，所以x＝y＝m＝4，在反应中，R的化合价升高，R2＋是还原剂，所以R3＋是氧化产物，氧元素化合价降低，所以H2O是还原产物。‎ - 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