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文档介绍
2019届一轮复习人教版氧化还原反应的基本概念和规律学案
基础课4 氧化还原反应的基本概念和规律 明确考纲 理清主干 1.了解氧化还原反应的本质。 2．了解常见的氧化还原反应。 考点一 氧化还原反应的概念及表示方法 1．氧化还原反应及其与四种基本反应类型的关系 (1)本质和特征 (2)四种基本反应类型和氧化还原反应的关系 2．有关概念及其相互关系 概括为“升失氧、降得还，剂性一致、其他相反”。 反应4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O中，氧化剂是________，氧化产物是________，还原剂是______，还原产物是________；生成1 mol Cl2时转移电子的物质的量为________，被氧化的HCl的物质的量是________。 答案：MnO2 Cl2 HCl MnCl2 2 mol 2 mol 3．氧化还原反应中电子转移的表示方法 (1)双线桥法 请标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目： (2)单线桥法 请标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目： 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 SO SO S H2O2 O2 H2O 其中Fe2＋、SO(H2SO3)主要表现还原性，H2O2主要表现氧化性。 提醒： 根据化合价的高低可判断物质是否具有氧化性或还原性，但不能判断氧化性或还原性的强弱。元素处于最高价态时只有氧化性，但不一定有强氧化性，如SO；同理，元素处于最低价态时也不一定具有强还原性，如Cl－、O2－等。 题组一 氧化还原反应有关概念的判断 1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×” (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( × ) (2)金属阳离子一定只具有氧化性( × ) (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( × ) (4)氧化还原反应中的反应物，不是氧化剂就是还原剂( × ) (5)某元素从游离态变为化合态，该元素可能被氧化也可能被还原( √ ) 2．(2018·四川外国语学校月考)氢化钙(CaH2)可作为生氢剂，反应的化学方程式为CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑，下列说法不正确的是( ) A．CaH2既是还原剂，又是氧化剂 B．H2既是氧化产物，又是还原产物 C．CaH2是还原剂，H2O是氧化剂 D．氧化产物与还原产物的质量比为1∶1 答案：A 题组二 运用“双线桥法”分析氧化还原反应 3．(2017·肇庆期末)汽车安全气囊是在发生撞车时、产生二次碰撞前能够自动膨胀保护乘员的装置，碰撞时发生的反应为10NaN3＋2KNO3===K2O＋5Na2O＋16N2↑。下列判断正确的是( ) A．N2既是氧化剂又是还原剂 B．NaN3中N元素被还原 C．每生成16 mol N2转移30 mol e－ D．还原产物与氧化产物质量之比为1∶15 解析：选D 反应中只有N元素的化合价发生变化，则N2既是氧化产物又是还原产物，故A错误；NaN3中N元素化合价升高，失去电子，被氧化，故B错误；由反应方程式可知，2 mol KNO3反应转移电子为2 mol×(5－0)＝10 mol，即每生成16 mol N2转移10 mol电子，故C错误；该反应中10 mol NaN3是还原剂，生成氧化产物N2的物质的量是15 mol,2 mol KNO3是氧化剂，生成还原产物N2的物质的量是1 mol，还原产物与氧化产物质量之比为1∶15，故D正确。 4．(2018·怀化模拟)实验室常用NaNO2与NH4Cl两种物质的浓溶液混合共热制取少量N2。下列关于该反应的说法中不正确的是( ) A．该反应产物除N2外还有NaCl和H2O B．NaNO2是氧化剂，NH4Cl是还原剂 C．每生成2.24 L标准状况下N2转移0.6 mol电子 D．氧化产物和还原产物均为N2 解析：选C 根据方程式NaNO2＋NH4Cl===NaCl＋N2↑＋2H2O，该反应产物除N2外还有NaCl和H2O，故A正确；NaNO2中N元素的化合价由＋3价降低为0价，NH4Cl中N元素的化合价由－3价升高为0，NaNO2是氧化剂，NH4Cl是还原剂，故B正确；由化合价变化可知，每生成1 mol N2时，转移电子的物质的量为(3－0)mol＝3 mol，则每生成0.1 mol N2时，转移电子的物质的量为0.3 mol，故C错误；该反应中只有N元素的化合价发生变化，则生成物中的N2既是氧化产物又是还原产物，故D正确。 (1)在氧化还原反应中，氧化剂和还原剂可以是不同反应物，也可以是同一反应物，氧化产物、还原产物可以是不同产物，也可以是同一种产物。 (2)由于有些氧化还原反应中，氧化剂或还原剂并没有全部发生氧化还原反应，因此在求氧化剂或还原剂的质量或两者的比例时易发生错误。 考点二 物质氧化性、还原性强弱的比较 1．氧化性、还原性的强弱判断方法 (1)依据强弱规律判断 氧化性：氧化剂>氧化产物 还原性：还原剂>还原产物 可总结为比什么性，找什么剂，产物之性小于剂。 (2)根据反应的难易程度判断 与同一物质发生氧化还原反应，一般越易进行，则其物质具有的氧化性或还原性就越强。 ①2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ 剧烈 Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑ 微弱 Al与H2O加热不反应 则还原性Na＞Mg＞Al ② 氧化性：KMnO4>MnO2>O2。 (3)据“三表”判断 ①根据元素周期表判断 A B 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 物质氧化性还原性的强弱与其得失电子有什么关系？ 提示：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。 (4)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(氧化产物价态越高)，则氧化剂的氧化性越强。 如2Fe＋3Cl22FeCl3(其中铁的化合价为＋3价)、Fe＋SFeS(其中铁的化合价为＋2价)。故氧化性：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。 2．影响物质氧化性和还原性的因素 (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(指SO)而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。可见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 NO的氧化性与H＋的浓度有关，H＋的浓度越大，NO的氧化性越强，KMnO4酸化后氧化性增强。 含有最高价元素的化合物是否一定具有强氧化性？试举例说明。 提示：不一定，如在HClO中氯元素的化合价为＋1价，在HClO4中氯元素的化合价为＋7价，事实上HClO的氧化性比HClO4强，HClO有强氧化性；再如浓硫酸和Na2SO4中，硫元素均为＋6价，但浓硫酸具有强氧化性，而Na2SO4溶液无强氧化性。 题组一 根据化学方程式判断物质氧化性、还原性强弱 1．(2018·深圳三校联考)已知下列反应： 反应Ⅰ：Co2O3＋6HCl(浓)===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O 反应Ⅱ：5Cl2＋I2＋6H2O===10HCl＋2HIO3 下列说法正确的是( ) A．反应Ⅰ中HCl表现氧化性 B．反应Ⅱ中Cl2发生氧化反应 C．氧化性：Co2O3＞Cl2＞HIO3 D．还原性：CoCl2＞HCl＞I2 解析：选C 反应Ⅰ中Cl元素的化合价升高，则HCl表现还原性，故A错误；反应Ⅱ中Cl元素的化合价降低，则Cl2发生还原反应，故B错误；由氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知，反应Ⅰ中氧化性：Co2O3>Cl2，反应Ⅱ中氧化性：Cl2>HIO3，则氧化性：Co2O3>Cl2>HIO3，故C正确；由还原剂的还原性强于还原产物的还原性，反应Ⅰ中还原性：HCl>CoCl2，反应Ⅱ中还原性：I2>HCl，故还原性：I2＞HCl＞CoCl2，D错误。 2．(2018·山东实验中学测试)依据表中所给信息，结合已学知识所作出的判断中正确的是( ) 序号 氧化剂 还原剂 其他反应物 氧化产物 还原产物 ① Cl2 FeBr2 FeCl3 ② KMnO4 H2O2 H2SO4 O2 MnSO4 ③ KMnO4 HCl(浓) Cl2 MnCl2 A．反应①中的氧化产物一定只有一种 B．MnSO4可被O2氧化生成KMnO4 C．氧化性：KMnO4＞Cl2＞Fe3＋ D．还原性：H2O2＞Mn2＋＞Cl－ 解析：选C 反应①中若Cl2足量，可先后生成FeCl3、Br2两种氧化产物，A项错误；根据反应②可知，KMnO4的氧化性强于O2，故MnSO4不能被O2氧化生成KMnO4，B项错误；综合多个反应，根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知氧化性：KMnO4＞Cl2＞Fe3＋，C项正确；根据还原剂的还原性强于还原产物的还原性可知还原性：H2O2＞Mn2＋且Cl－＞Mn2＋，D项错误。 熟记常见的氧化性、还原性强弱的比较 氧化性：KMnO4＞Cl2＞Br2＞Fe3＋＞I2＞稀H2SO4＞S 还原性：Mn2＋＜Cl－＜Br－＜Fe2＋＜I－＜＜ 氧化性：＞Fe3＋ 题组二 根据氧化性、还原性的强弱判断氧化还原反应发生的可能性 3．(2018·武汉模拟)已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2＋，Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是( ) A．3Cl2＋6FeI2===2FeCl3＋4FeI3 B．Cl2＋FeI2===FeCl2＋I2 C．Co2O3＋6HCl(浓)===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O D．2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 解析：选A 根据氧化还原反应中，氧化性：氧化剂＞氧化产物，可判断B中Cl2＞I2；C中Co2O3＞Cl2；D中Fe3＋＞I2，这些结论与题给信息一致。对于A，由于I－的还原性强于Fe2＋，所以Cl2应先氧化I－，而不应先氧化Fe2＋。 4．(2018·温州联考)在室温下，发生下列几种反应： ①16H＋＋10Z－＋2XO===2X2＋＋5Z2＋8H2O ②2A2＋＋B2===2A3＋＋2B－ ③2B－＋Z2===B2＋2Z－ 根据上述反应，判断下列结论错误的是( ) A．要除去含有A2＋、Z－和B－混合溶液中的A2＋，而不氧化Z－和B－，应加入Z2 B．还原性强弱顺序为A2＋＞B－＞Z－＞X2＋ C．X2＋是XO的还原产物，B2是B－的氧化产物 D．在溶液中可能发生反应：8H＋＋5A2＋＋XO===X2＋＋5A3＋＋4H2O 解析：选A 氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，反应①16H＋＋ 10Z－＋2XO===2X2＋＋5Z2＋8H2O中，氧化性：XO＞Z2；反应②2A2＋＋B2===2A3＋＋2B－中，氧化性：B2＞A3＋；反应③2B－＋Z2===B2＋2Z－中，氧化性：Z2＞B2，则氧化性强弱顺序是XO＞Z2＞B2＞A3＋，所以要除去含有A2＋、Z－和B－混合溶液中的A2＋，而不氧化Z－和B－，应加入B2，故A错误；还原剂的还原性强于还原产物的还原性，由反应①②③中还原性的比较可知，还原性强弱顺序为A2＋＞B－＞Z－＞X2＋，故B正确；反应①中X元素的化合价降低，则XO为氧化剂，则X2＋是XO的还原产物，反应③中B－发生氧化反应生成B2，即B2是B－的氧化产物，故C正确；根据A项中的分析，氧化性强弱顺序是XO＞Z2＞B2＞A3＋，所以XO能氧化A2＋，发生的反应为8H＋＋5A2＋＋XO===X2＋＋5A3＋＋4H2O，故D正确。 题组三 外界条件对物质氧化性、还原性的影响 5．物质氧化性、还原性的强弱，不仅与物质的结构有关，还与物质的浓度和反应温度等有关。下列各组物质：①Cu与HNO3溶液 ②Cu与FeCl3溶液 ③Zn与H2SO4溶液 ④Fe与FeCl3溶液 ⑤Cl2和NaOH溶液 ⑥Fe和HNO3溶液 ⑦Fe和H2SO4溶液 ⑧Na和O2 (1)由于浓度不同而发生不同氧化还原反应的是________。 (2)由于温度不同而发生不同氧化还原反应的是________。 (3)氧化还原反应不受浓度、温度影响的是________。 解析：⑥Fe和浓HNO3常温下钝化，加热继续反应，Fe和稀HNO3反应，HNO3被还原成NO。⑦Fe和浓H2SO4常温下钝化，加热继续反应，Fe和稀H2SO4反应生成FeSO4和H2。 答案：(1)①③⑥⑦ (2)⑤⑥⑦⑧ (3)②④ 题组四 物质氧化性、还原性强弱的实验探究 6．(2017·北京丰台区期末)某同学设计完成了以下两个实验： ①向盛有KI溶液的试管中加入少许CCl4后滴加氯水，CCl4层变成紫色。继续向试管中滴加氯水，振荡，CCl4层会逐渐变浅，最后变成无色(生成了HIO3)。 ②向盛有KBr溶液的试管中加入少许CCl4后滴加氯水，CCl4层变成红棕色。继续向试管中滴加氯水，振荡，CCl4层的颜色没有变化。 下列说法不正确的是( ) A．实验①生成HIO3时发生的反应为I2＋5Cl2＋6H2O===2HIO3＋10HCl B．实验②中当CCl4层变成红棕色时可通过分液的方法获得Br2的CCl4溶液 C．由上述实验得出Cl2、Br2、I2的氧化性由强到弱的顺序是Cl2>Br2>I2 D．由上述实验得出Cl2、HIO3、HBrO3的氧化性由强到弱的顺序是HBrO3＞Cl2＞HIO3 解析：选C ①向盛有KI溶液的试管中加入少许CCl4后滴加氯水，CCl4 层变成紫色，发生的反应为Cl2＋2I－===I2＋2Cl－；继续向试管中滴加氯水，振荡，CCl4层会逐渐变浅，最后变成无色(生成了HIO3)，说明氯气可氧化碘单质，发生反应的化学方程式为I2＋5Cl2＋6H2O===2HIO3＋10HCl，故A正确；向盛有KBr溶液的试管中加入少许CCl4后滴加氯水，CCl4层变成红棕色，发生反应：Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－，溴单质易溶于四氯化碳，则可通过萃取分液的方法获得Br2的CCl4溶液，故B正确；由氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知，①中的氧化性强弱为Cl2>I2，②中的氧化性强弱为Cl2>Br2，但不能比较Br2和I2的氧化性强弱，故C错误；由①②中的反应及氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知，氧化性由强到弱的顺序是HBrO3＞Cl2＞HIO3，故D正确。 7．为验证氧化性Cl2＞Fe3＋＞SO2，某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器和A中加热装置已略，气密性已检验)。 实验过程： Ⅰ.打开弹簧夹K1～K4，通入一段时间N2，再将T型导管插入B中，继续通入N2，然后关闭K1、K3、K4。 Ⅱ.打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，给A加热。 Ⅲ.当B中溶液变黄时，停止加热，关闭K2。 Ⅳ.打开活塞b，使约2 mL的溶液流入D试管中，检验其中的离子。 Ⅴ.打开K3和活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后关闭K3。 Ⅵ.更新试管D，重复过程Ⅳ，检验B溶液中的离子。 (1)过程Ⅰ的目的是______________________________________________。 (2)棉花中浸润的溶液为________。 (3)A中发生反应的化学方程式：__________________________________。 (4)若将制取的SO2通入酸性高锰酸钾溶液可使溶液褪色，其离子方程式为__________________________________________________________________。 (5)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，结论如下表所示，他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl2＞Fe3＋＞SO2的是________(填“甲”、“乙”或“丙”)。 过程ⅣB溶液中含有的离子 过程ⅥB溶液中含有的离子 甲 有Fe3＋无Fe2＋ 有SO 乙 既有Fe3＋又有Fe2＋ 有SO 丙 有Fe3＋无Fe2＋ 有Fe2＋ 答案：(1)排出装置中的空气，防止干扰 (2)NaOH溶液 (3)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O (4)2MnO＋5SO2＋2H2O===2Mn2＋＋5SO＋4H＋ (5)乙、丙 考点三 氧化还原反应的四大规律及其应用 1. 将NaClO3和Na2SO3按物质的量比2∶1加入烧瓶中，再滴入少量H2SO4溶液并用水溶解、加热，产生棕黄色气体X，反应后测得NaClO3和Na2SO3恰好完全反应。则X为________。 解析：NaClO3和Na2SO3按物质的量比2∶1反应，SO被氧化为SO，由电子得失守恒可知ClO中氯元素被还原为＋4价，再根据原子守恒，则可知X为ClO2。 答案：ClO2 2. 已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应： Ce4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ce3＋ Sn2＋＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Sn4＋ 由此可以确定Fe2＋、Ce3＋、Sn2＋三种离子的还原性由强到弱的顺序是________________。 解析：在氧化还原反应中还原剂的还原性比还原产物的还原性强。由方程式可知，还原性：Fe2＋>Ce3＋；Sn2＋>Fe2＋。 答案：Sn2＋、Fe2＋、Ce3＋ 3. 点拨：本规律可总结为价态相邻能共存，价态相间能归中，归中价态不交叉，价升价降只靠拢。 例如，不同价态硫之间可以发生的氧化还原反应是 根据氧化还原反应的规律写出浓H2SO4、H2S和SO2三种物质可能发生的氧化还原反应的化学方程式。 (1)2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O (2)H2S＋H2SO4(浓)===S↓＋SO2＋2H2O 4. 往FeBr2溶液中通入少量Cl2，哪种离子先被氧化？若改为FeI2呢？ 提示：由于还原性：I－>Fe2＋>Br－，所以往FeBr2溶液中通入少量Cl2，首先被氧化的是Fe2＋；向FeI2溶液中通入少量Cl2，首先被氧化的是I－。 题组一 守恒规律的应用 1．(2018·扬州调研)足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，将这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol·L－1 NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是( ) A．60 mL B．45 mL C．30 mL D．15 mL 解析：选A 由题意可知，HNO3则Cu失去的电子数与O2得到的电子数相等。即n(Cu)＝2n(O2)＝2×＝0.15 mol。根据质量守恒及NaOH和Cu(NO3)2的反应可得关系式：n(NaOH)＝2n[Cu(NO3)2]＝2n(Cu)＝0.3 mol，则V(NaOH)＝＝0.06 L＝60 mL。 2．四氧化三铁(Fe3O4)磁性纳米颗粒稳定、容易生产且用途广泛，是临床诊断、生物技术和环境化学领域多种潜在应用的有力工具。水热法制备Fe3O4纳米颗粒的反应是3Fe2＋＋2S2O＋O2＋xOH－===Fe3O4↓＋S4O＋2H2O。请回答下列问题。 (1)水热法制备Fe3O4纳米颗粒的反应中，还原剂是______。 (2)反应的化学方程式中x＝________。 (3)每生成1 mol Fe3O4，反应转移的电子为________ mol，被Fe2＋还原的O2的物质的量为________ mol。 解析：(2)根据电荷守恒得：x＋2×2－3×2＝2，解得x＝4。(3)根据还原剂失电子总数等于氧化剂得电子总数，当生成1 mol Fe3O4时，转移的电子的物质的量即是4 mol，O2得电子的物质的量为4 mol。设被Fe2＋还原的O2的物质的量为x，根据电子守恒得：4x＝1 mol×3×(－2)，解得x＝0.5 mol。 答案：(1)Fe2＋、S2O (2)4 (3)4 0.5 题组二 强弱规律的应用 3．(2018·太原外国语学校月考)在一定条件下，下列粒子的还原性顺序：Cl－查看更多