化学物质及其变化第3节氧化还原反应.ppt

第三节 氧化还原反应,一、氧化还原反应的基本概念,1. 氧化还原反应 (1)定义：在反应过程中有元素的_的化学反应。 (2)特征：反应前后元素的_发生变化判断一个化学反应是氧化还原反应的依据。 (3)实质：反应过程中有电子转移(电子的_或电子对的_)。,2. 基本概念之间的关系： (1)氧化剂有_性化合价_电子被_发生还原反应生成_产物 (2)还原剂有_性化合价_电子被_发生氧化反应生成_产物,二、氧化还原反应与四种基本反应类型的关系,一、1. (1)化合价升降 (2)化合价 (3)得失 偏移 2. (1)氧化 降低 得 还原 还原 (2)还原 升高 失 氧化 氧化 二、单质 单质 置换 复分解,答案：,【想一想】,(1)有单质参加或有单质生成的反应一定属于氧化还原反应吗？ (2)没有单质参加的化合反应就一定不是氧化还原反应吗？,(1)不一定，如同素异形体之间的相互转化就不是氧化还原反应。 (2)不一定，如Na2O2SO2=Na2SO4就是氧化还原反应。,答案：,三、氧化还原反应的表示方法 1. 双线桥法：得失电子分开注明，从反应物指向生成物(同种元素)注明得失及电子数。例：,2. 单线桥法：从被氧化(失电子，化合价升高)的元素指向被还原(得电子，化合价降低)的元素，标明电子数目，不需注明得失。例：,氧化还原反应的有关概念,【例1】 (2010高考安徽卷，7，改编)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Li2NHH2=LiNH2LiH。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. H2发生氧化反应生成LiH D. 此法储氢和钢瓶储氢的原理相同,科目一考试 / 2016年科目一模拟考试题,科目二考试 2016年科目二考试技巧、考试内容、考试视频,【自主解答】,B 解析：首先正确分析各元素的化合价及变价元素化合价的变化，然后根据对氧化还原反应有关概念的准确理解逐项判断。,Li2NH和LiNH2中N均为3价，LiH中H为1价，H2发生还原反应生成LiH。该反应中H2既是氧化剂又是还原剂。此法储氢为化学变化，钢瓶储氢是物理变化。,1. 中学化学中常见的氧化剂和还原剂 (1)重要的氧化剂 活泼非金属单质，如F2、Cl2、Br2、O2 、I2、O3 等。 高价含氧化合物，如浓H2SO4、HNO3、KMnO4、HClO、KClO3、MnO2、Na2O2、H2O2、K2Cr2O7等。 高价金属阳离子，如Ag、Hg2、Fe3、Cu2等。 (2)重要还原剂 活泼金属及某些非金属单质，如Na、Mg、Al、H2、C、Si等； 低价态化合物，如CO、H2S、HCl、SO2、NH3等； 低价态的某些离子，如S2、SO32、Fe2、I等。,2. 氧化还原反应的有关概念的联系和区别,1. 下列物质中，按只有氧化性、只有还原性、既有氧化性又有还原性的顺序排列的一组是( ) A. F2、K、HCl B. Cl2、Al、H2 C. NO2、Na、Br2 D. O2、SO2、H2O,解析：依据：若元素处于最高价态，则该微粒只具有氧化性；若元素处于最低价态，则该微粒只具有还原性；若元素处于中间价态，则该微粒既有氧化性又有还原性。分析选项中各物质所含元素的化合价，然后判断其氧化性或还原性，只有A项符合题干条件。,答案： A,氧化性和还原性强弱的判断,【例2】 某反应中反应物与生成物有：AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、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0.2 mol KBrO3在反应中得到1 mol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：KBrO3 H3AsO4 b. 氧化性：H3AsO4 KBrO3 c. 还原性：AsH3 X d. 还原性：X AsH3,【自主解答】,(1)AsH3 (2)Br2 (3)ac 解析：(1)KBrO3在反应中得到电子，则另外一种化合价变化的元素在反应中失去电子被氧化，所给物质中As元素化合价发生了变化，低价态的AsH3是还原剂。 (2)0.2 mol KBrO3得到1 mol电子，说明Br元素在反应中降低5价，所以X的化学式为Br2 。 (3)同一个氧化还原反应中，氧化性：氧化剂 氧化产物，还原性：还原剂 还原产物。,氧化性和还原性强弱的判断方法,1.根据反应方程式进行判断,氧化剂还原剂=还原产物氧化产物 还原性：还原剂还原产物 氧化性：氧化剂氧化产物 2.根据金属活动性顺序进行判断 对应单质的还原性逐渐减弱 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 3.根据非金属活动性顺序进行判断 F O Cl Br I S,4. 通过与同一物质反应的产物比较：如：2Fe3Cl2=2FeCl3，FeS=FeS ，可得出氧化性Cl2 S。 5. 由反应条件的难易比较 不同氧化剂与同一还原剂反应，反应条件越易，氧化性越强；不同还原剂与同一氧化剂反应，条件越易，还原性越强。如卤素单质与H2的反应，按F2、Cl2、Br2、I2的顺序反应越来越难，反应条件要求越来越高，则可得出氧化性F2Cl2 Br2 I2 。 6. 对同一元素而言，一般价态越高，氧化性越强，如Fe3 Fe2Fe；价态越低，氧化性越弱，如S2SSO2。(特例：氧化性HClOHClO2HClO3HClO4 ),7. 根据元素周期表判断 (1)同主族元素 同主族元素从上到下，元素的金属性增强，非金属性减弱，单质的还原性增强(对应的阳离子氧化性减弱)，氧化性减弱(对应的阴离子还原性增强)。 (2)同周期元素 同周期元素从左到右(稀有气体除外)，元素的金属性减弱，非金属性增强，单质的还原性减弱(对应的阳离子氧化性增强)，氧化性增强(对应的阴离子还原性减弱)。 8. 其他影响因素 温度：如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。 浓度：如浓硝酸的氧化性比稀硝酸的强。 酸碱性：如KMnO4溶液的氧化性随溶液酸性的增强而增强。,2. (2011山东潍坊高三质检)常温下，在溶液中发生如下反应： 16H10Z2XO4=2X25Z28H2O; 2A2B2=2A32B； 2BZ2=B22Z。 由此判断下列说法错误的是( ) A. 反应Z22A2=2A32Z可以进行 B. Z元素在反应中均被还原 C. 氧化性强到弱的顺序是XO4Z2B2A3 D. 还原性由强到弱的顺序是A2BZX2,答案： B,氧化还原反应的规律及应用,【例3】 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. x0.4a,2Fe2Cl2=2Fe32Cl B. x0.6a,2Br Cl2=Br22Cl C. xa,2Fe22Br2Cl2=Br22Fe34Cl D. x1.5a,2Fe24Br3Cl2=2Br22Fe36Cl,【自主解答】,解析：由于Fe2的还原性强于Br，故根据氧化还原反应的先后顺序知，Cl2先氧化Fe2，然后再氧化Br。2Fe2 Cl2=2Fe3 2Cl，2Br Cl2 =Br2 2Cl，2FeBr2 3Cl2 =2FeCl3 2Br2 。当x/a0.5时，Cl2仅氧化Fe2，故A项正确。当x/a1.5时，Fe2和Br全部被氧化，D项正确；当介于两者之间时，则要分步书写方程式，然后进行叠加得总反应。如B项，当x0.5a时，Cl2刚好把Fe2全部氧化，而当x0.6a，显然Cl2还要氧化Br，而选项中没有表示Fe2被氧化，故错。,答案： B,氧化还原反应的基本规律,1. 守恒规律 对于一个完整的氧化还原反应，化合价升高总数与降低总数相等，失电子总数与得电子总数相等，反应前后电荷总数相等(离子反应)。 应用：求某一反应中被氧化与被还原的原子数之比，或氧化剂与还原剂物质的量之比及氧化产物与还原产物物质的量之比。配平氧化还原反应方程式。进行氧化还原反应的有关计算。,2. 强弱规律 强氧化性的氧化剂跟强还原性的还原剂反应，生成弱还原性的还原产物和弱氧化性的氧化产物。,应用：在适宜条件下，用氧化性较强的物质制备氧化性较弱的物质；用还原性较强的物质制备还原性较弱的物质；还可用于比较物质间氧化性或还原性的强弱。,3. 转化规律 氧化还原反应中，以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，元素的化合价只靠近而不交叉；同种元素相邻价态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表明电子转移情况。,4. 难易规律 越易失电子的物质，失后就越难得电子；越易得电子的物质，得后就越难失去电子。一种氧化剂同时和几种还原剂相遇时，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，氧化性最强的优先发生反应。例如，FeBr2溶液中通入Cl2时，发生离子反应的先后顺序为：2Fe2Cl2=2Fe32Cl，2BrCl2=Br22Cl。 应用：判别物质的稳定性及反应先后顺序。,3. 已知2Fe32I=2Fe2I2，当把Cl2通入FeI2溶液中时，下列离子方程式一定不正确的是( ) A. Cl22I=I22Cl B. 4Cl26I2Fe2=2Fe33I28Cl C. 3Cl22Fe24I=2Fe32I26Cl D. 2Cl22Fe22I=2Fe3I24Cl,解析：由于还原性IFe2，故一定量的Cl2通入FeI2溶液时，先将溶液中的I氧化成I2，然后再氧化Fe2。FeI2溶液中Fe2与I的物质的量之比为12，而选项D中的反应不符合这一配比关系。,答案： D,氧化还原反应的有关计算,【例4】 (2011山东省实验中学高三诊断)实验室将 NaClO3和Na2SO3按物质质量之比为 7142倒入烧瓶中，同时滴入适量H2SO4，并用水浴加热，产生棕黄色的气体X，反应后测得NaClO3和Na2SO3恰好完全反应，则X为( ) A. Cl2 B. Cl2O C. ClO2 D. Cl2O3,【自主解答】,解析：n(NaClO3 )n(Na2SO3)(71/106.5)(42/126)21, Na2SO3作还原剂，S元素的化合价由4升高为6; NaClO3作氧化剂，设气体X中Cl元素的化合价为a，Cl元素的化合价由5降低为a。根据得失电子守恒，2(5a)1(64)，则a4。,答案： C,1. 计算依据 得失电子守恒，即氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等或化合价升高总数与化合价降低总数相等。 化学解题中经常用到守恒思想，主要包括以下几种情况： (1)正负化合价代数和为零的守恒思想。 (2)阴阳离子正负电荷总数相等的守恒思想。 (3)质量(或物质的量)相等的守恒思想。 (4)得失电子总数相等的守恒思想。,2. 计算方法得失电子守恒法 对于氧化还原反应的计算，可以根据氧化还原反应的实质反应中氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等，即得失电子守恒求解。(对于多步连续进行的氧化还原反应，只要中间各步反应过程电子没有损耗，可直接找出起始物和最终产物，删去中间产物，建立二者之间的守恒关系，快速求解。) 解题的一般步骤为： (1)找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。 (2)找准一个原子或离子得失电子数(注意化学式中粒子的个数)。 (3)由题中物质的物质的量，根据得失电子守恒列等式： n(氧化剂)变价原子个数化合价变化值(高价低价) n(还原剂)变价原子个数化合价变化值(高价低价),比较常见的题型有： (1)计算氧化剂与还原剂的物质的量之比或质量之比； (2)计算参加反应的氧化剂或还原剂的量； (3)确定反应前后某一元素的价态变化； (4)原电池、电解过程中电极产物的有关计算。,4. (2010重庆万州二中高二期终)10 mL0.12 mol/L的K2SO3溶液恰好与20 mL0.02 mol/L的Na2XnO7溶液完全反应，已知元素X在被还原的产物中的化合价为3价，则Na2XnO7中n为( ) A. 1 B. 2 C. 3 D. 4,答案： B,解析：设Na2XnO7中元素X的化合价为a，则有K2SO3K2SO4 ，失去2e0.01 L0.12 mol/L；Na2XnO7 nX3 ，得到(a3)en0.02 L0.02 mol/L，根据得失电子守恒得：2e0.01 L0.12 mol/L(a3)en0.02 L0.02 mol/L。Na2XnO7中各元素化合价代数和为0，则12an(2)70。解得：a6、n2。,1. (2009高考福建卷，6)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 2. (2010高考海南卷，7，改编)下列物质中既有氧化性又有还原性的是( ) HClO Al2O3 N2O3 SiO2 A. B. C. 和 D. 和 3. (2010江苏南京高三期末)氢化亚铜(CuH)可用CuSO4溶液和另一种反应物在4050时反应生成。CuH不稳定，易分解，在氯气中能燃烧，常温下跟盐酸反应能产生气体。以下表述错误的是( ) A. 生成CuH的反应中CuSO4被氧化 B. CuH既可作氧化剂也可作还原剂 C. 2CuH3Cl2点燃2CuCl22HCl D. CuHHCl=CuClH2,1. C 解析：置换反应中有单质参加，一定属于氧化还原反应，即一定有电子转移，C项符合题意。 2. C 解析：一般情况下凡元素化合价处于中间价态时，既有氧化性又有还原性。中的Cl元素的化合价为1价、中的N元素的化合价为3价，都处于中间