第7讲氧化还原反应(化学一轮复习学案).doc

第七讲 氧化还原反应20120901编写 余雪峰 审校 龚成春高考目标导航考纲导引考点梳理1.了解氧化还原反应的本质是电子的转移。2.了解常见的氧化还原反应。1.氧化还原反应。2.电子转移的表示方法。3.常见的氧化剂和还原剂。基础知识梳理一、氧化还原反应1.定义：在反应过程中有 变化的化学反应叫做氧化还原反应。在氧化还原反应中，反应物所含元素化合价 的反应称为氧化反应；反应物所含元素化合价 的反应称为还原反应。氧化反应和还原反应对立统一于同一个氧化还原反应之中。2.氧化还原反应的实质：元素化合价变化是 的外观表现， 是氧化还原反应的实质。3. 氧化还原反应的特征（判断依据）：反应前后某些元素的 发生了变化。4.氧化还原反应与四种基本类型反应之间的关系化合反应： 的是氧化还原反应。分解反应： 的是氧化还原反应。（注意：有单质参加和有单质生成的反应不一定是氧化还原反应。例如：石墨转化为金刚石等）置换反应： 是氧化还原反应。复分解反应：都是 反应。(如图)二、电子转移的表示方法1.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：2e- MnO2 + 4HCl（浓）MnCl2+Cl2+2H2O 得2e-2.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：失2e-MnO2+ 4HCl（浓） MnCl2+Cl2+2H2O说明：注意两类特殊的化学反应。歧化反应，同种元素同价态在反应中部分原子化合价升高，部分原子化合价降低。例：失5e得5e3Cl2+6KOH KClO3+5KCl+3H2O 归中反应。不同价态的同种元素的原子在反应中趋于中间价态失5e-得5e-KClO3+ 6HCl3Cl2+ 6KCl +3H2O 三 、氧化剂和还原剂1.概念 氧化剂: 电子(所含某元素化合价 )的反应物；还原剂： 电子（所含某元素化合价 ）的反应物。说明：氧化剂和还原剂均是指反应物，是一种化学物质，而不是指某一种元素；氧化剂具有 性，氧化剂本身被 ，即发生 反应，转化为 产物；还原剂具有 性，还原剂本身被 ，即发生 反应，转化为 产物（图示如下）：2.常见的氧化剂和还原剂氧化剂还原剂活泼非金属单质：X2、O2、S等活泼金属单质：Na、Al、Fe等某些非金属单质：C、H2、S等高价金属离子：Fe3+不活泼金属离子：Cu2+、Ag+ 其他：Ag(NH3)2+、新制Cu(OH)2等低价金属离子：Fe2+等，非金属的阴离子及其化合物：S2-、H2S、I、HI、Br、HBr等某些含氧化合物：Na2O2、H2O2、HClO、HNO3、浓H2SO4、NaClO、Ca(ClO)2、KClO3、KMnO4低价含氧化合物：CO、SO2、H2SO3、Na2SO3、H2C2O4、含CHO的有机物等既可作氧化剂又作还原剂的有：S、H2SO3、SO2、NO2、Fe2+及含CHO的有机物四、氧化还原反应中的规律1转化规律(归中规律)：同种元素不同价态之间的反应，遵循以下规律：应用：分析判断氧化还原反应能否发生，元素化合价如何变化。如浓H2SO4与SO2不会发生反应；KClO36HCl(浓)= KCl3Cl23H2O反应中，KClO3中5价的氯不会转化为KCl中1价的氯。2难易规律：越易失电子的物质，失电子后就越难得电子，越易得电子的物质，得电子后就越难失去电子；一种氧化剂同时和几种还原剂相遇时，优先与还原性最强的还原剂发生反应；同理，一种还原剂遇到多种氧化剂时，氧化性最强的氧化剂优先反应。应用：判断物质的稳定性及反应顺序和方向。3守恒规律：化合价有升必有降，电子有得必有失。对于一个完整的氧化还原反应，化合价升降总数相等，得失电子总数相等。应用：计算和配平氧化还原反应方程式。一般步骤：(1)找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物、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)根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。n(氧化剂)变价原子个数化合价变化值n(还原剂)变价原子个数化合价变化值。4.性质表现规律：若某元素有多种可变价态，处于最高价态时，只有氧化性；处于最低价态时，只有还原性；处于中间价态时，既有氧化性，又有还原性。5.强弱规律：氧化剂只有一种，还原剂有多种，则还原性强的先被氧化；还原剂只有一种，氧化剂有多种，则氧化性强的先被还原；例如：在CuSO4和AgNO3的混合溶液中加入适量铁粉，Ag先被置换出来，Cu后被置换出来。又如：在FeBr2溶液中通入Cl2由少至多，先看到溶液变黄色，后看到溶液变橙色，则还原性Fe2Br。五、氧化性、还原性强弱的判断物质氧化性、还原性的强弱取决于元素原子得失电子的难易程度，与得失电子的数目无关，常用的判断方法有：1.根据反应原理判断氧化性：氧化剂氧化产物；氧化剂还原剂 还原性：还原剂还原产物；还原剂氧化剂。2.根据物质活动性顺序比较金属活动性顺序(常见元素)3.根据氧化产物的价态高低判断当变价的还原剂在相似的条件下作用于不同的氧化剂时，还原剂价态升高越大，氧化剂氧化性越强。例如：2Fe3Cl22FeCl3，FeSFeS 可以判断氧化性：Cl2S4.根据反应的难易程度 氧化还原反应越容易进行(表现为反应所需条件越低)，则氧化剂的氧化性和还原剂的还原性就越强。不同的还原剂(或氧化剂)与同一氧化剂(或还原剂)反应时，条件越易或者氧化剂(或还原剂)被还原(或被氧化)的程度越大，则还原剂(或氧化剂)的还原性(或氧化性)就越强。5.依据元素周期律进行判断金属单质与水或非氧化性酸反应越容易，金属的还原性越强。金属最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属的还原性越强。非金属气态氢化物越稳定，非金属的氧化性越强。非金属单质与氢气化合越容易，非金属的氧化性越强。非金属最高价氧化物对应含氧酸酸性越强，非金属的氧化性越强。6.根据原电池、电解池的电极反应判断 两种不同的金属构成原电池的两极。其还原性：负极正极。 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，而在阳极先放电的阴离子的还原性较强。7.有些物质的氧化性和还原性与浓度有关：例如：浓硫酸和稀硫酸，浓硝酸和稀硝酸等。8有些物质的氧化性和还原性强弱还与反应条件有关：例如：CO与H2O的反应等。六、氧化还原反应方程式的配平1. 化合价升降法(即电子得失法或氧化数法)2.计算步骤写出反应物和生成物的化学式，分别标出变价元素的化合价，得出升降数目。使化合价升高与化合价降低的总数相等（求最小公倍数法）。用观察的方法配平其它物质的化学计算数包括部分未被氧化或还原的原子（原子团）数通过观察法增加到有关还原剂或氧化剂的化学计量数上，配平后把单线改成等号。该基本步骤可简记作：划好价、列变化、求总数、配化学计量数。要点透析一、氧化还原反应中的规律例1 ClO2 是一种常用的预防“禽流感”的消毒剂，可通过以下反应制得(未配平)：KClO3H2C2O4H2SO4ClO2K2SO4CO2H2O。下列说法正确的是( )AH2SO4 作氧化剂 BClO2 是氧化产物CH2C2O4被氧化 D每消耗 1 mol KClO3就有 2 mol 电子转移二、氧化性、还原性强弱的判断例2根据下列方程式：(1)2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-；(2)HClOHCl=Cl2H2O；(3)2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+；(4)FeCu2+= Fe2+Cu，判断下列各组物质氧化性强弱顺序正确的是( )AFe3+HClO Cl2 Fe2+ Cu2+ BHClO Cl2 Fe3+ Cu2+ Fe2+CCl2HClO Fe3+ Cu2+ Fe2+ DHClO Fe3+ Cl2 Cu2+ Fe2+三、氧化还原反应方程式的配平典例3将NOZnH2O NH3Zn(OH)2配平后，离子方程式中H2O的化学计量数是( )A2B3C6D8高考真题1. （2011全国卷I）某含铬（Cr2O72）废水用硫酸亚铁铵FeSO4(NH4)2SO46H2O处理，反应中铁元素和铬元素完全转化为沉淀。该沉淀经干燥后得到n mol FeOFeyCrxO3，不考虑处理过程中的实际损耗，下列叙述错误的是( )A. 消耗硫酸亚铁铵的物质的量为n(2-x) mol B. 处理废水中Cr2O72的物质的量为 molC. 反应中发生转移的电子数为3nx mol D. 在FeOFeyCrxO3中，3x=y2.(2011江苏）NaCl是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是( )A.25，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大B.石灰乳与Cl2的反应中，Cl2既是氧化剂，又是还原剂C.常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮运，所以Cl2不与铁反应D.如图所示转化反应都是氧化还原反应3.（2010天津）下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是( )A用FeCl3溶液腐蚀铜线路板：Cu + 2Fe3+ Cu2+ + 2Fe2+ BNa2O2与H2O反应制备O2 ：Na2O2 + H2O 2Na+ + 2OH + O2C将氯气溶于水制备次氯酸：Cl2+ H2O 2H+ + Cl + ClOD用浓盐酸酸化的KMnO4溶液与H2O2反应，证明H2O2具有还原性：2MnO4-+ 6H+ + 5H2O2 2Mn2+ + 5O2 + 8H2O 4.（2010安徽）亚氨基羟（Li2NH）是一种储氢容量器，安全性好的固体储氢材料，其储氢原理可表示为Li2NHH2LiNH2LiH。下列有关说法正确的是( )A. Li2NH中N的化合价是1B.该反应中H2既是氧化剂又是还原剂C.Li和H的离子半径相等D.此法储氢和钢瓶储氢的原理相同5.（2010广东理综）某科研小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时，利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。请完成SO2与过量NaOH溶液反应的化学方程式：SO2+2NaOH = _ _反应Cl2+Na2SO3+2NaOH=2NaCl+Na2SO4+H2O中的还原剂为_吸收尾气一段时间后，吸收液（强碱性）中肯定存在Cl-、OH-和SO42-请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子（不考虑空气的CO2的影响） 提出合理假设。假设1：只存在SO32-；假设2：既不存在SO32-也不存在ClO-；假设3：_ _ _设计实验方案，进行实验。请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂：3moLL-1H2SO4、1moLL-1NaOH、0.01molL-1KMnO4、淀粉-KI溶液、紫色石蕊试液实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量吸收液于试管中，滴加3 moLL-1 H2SO4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B试管中步骤2：步骤3：（2012广东）下列应用不涉及氧化还原反应的是（ ）ANa2O2用作呼吸面具的供氧剂 B工业上电解熔融状态的Al2O3制备AlC工业上利用合成氨实现人工固氮 D实验室用NH4Cl和Ca(OH) 2制备NH3 7.（2012四川）向27.2gCu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5L，固体物质完全反应，生成NO和Cu(NO3)2，在所得溶液中加入1.0mol/L的NaOH溶液1.0L，此时溶液呈中性。金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2g。下列有关说法不正确的是（ ）ACu与Cu2O的物质的量之比为21B硝酸的物质的量浓度为2.6mol/LC产生的NO在标准状况下的体积为4.48LDCu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3为0.2mol8.（2012天津）下列单质或化合物性质的描述正确的是（ ）ANaHSO4水溶液显中性 BSiO2与酸、碱均不反应CNO2溶于水时发生氧化还原反应 DFe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl39.（2012海南）将0.195g锌粉加入到20.0mL的0.100 molL-1MO2+溶液中，恰好完全反应，则还原产物可能是（ ）AM BM2+ CM3+ DMO2+10.（2012全国新课标卷）下列说法正确的是（ ） A.液溴易挥发，在存放液溴的试剂瓶中应加水封 B.能使湿润的淀粉KI试纸变成蓝色的物质一定是Cl2 C.某溶液加入CCl4，CCl4层显紫色，证明原溶液中存在I- D.某溶液加入BaCl2溶液，产生不溶于稀硝酸的白色沉淀，该溶液一定含有Ag+11.（2012上海）下图所示最验证氯气性质的徼型实验，a、b、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸后，立即用另一培养皿扣在上面。已知：2KMnO4+16HCl2KCl+5Cl2+2MnCl2+8H2O对实验现象的“解释或结论”正确的是（ ）选项实验现象解释或结论Aa处变蓝，b处变红棕色氧化性：Cl2Br2I2Bc处先变红，后褪色氯气与水生成了酸性物质Cd处立即褪色氯气与水生成了漂白性物质De处变红色还原性：Fe2Cl12.（2012上海）火法炼铜首先要焙烧黄铜矿，其反应为：2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS+SO2下列说法正确的是（ ）双选ASO2既是氧化产物又是还原产物BCuFeS2仅作还原剂，硫元素被氧化C每生成1molCu2S，有4mol硫被氧化D每转移l2 mol电子，有02mo!硫被氧化13.（2012上海）PbO2是褐色固体，受热分解为Pb的+4和+2价的混合氧化物，+4价的Pb能氧化浓盐酸生成Cl2；现将l mol PbO2加热分解得到O2，向剩余固体中加入足量的浓盐酸得到Cl2，O2和Cl2的物质的量之比为3：2。则剩余固体的组成及物质的量比是（ ）双选A1：1混合的Pb3O4、PbO B1：2混合的PbO2、Pb3O4C1：4：l混合的PbO2、Pb3O4、PbO D1:1:4混合的PbO2、Pb3O4、PbO14.（2012上海）二氧化硒(SeO2)是一种氧化剂，其被还原后的单质硒可能成为环境污染物，通过与浓HNO3或浓H2SO4反应生成SeO2以回收Se。完成下列填空：Se和浓HNO3反应的还原产物为NO和NO2，且NO和NO2的物质的量之比为1：1，写出Se和浓HNO3的反应方程式_ _。已知：Se+2H2SO4(浓)=2SO2+SeO2+2H2O；2SO2+SeO2+2H2O=Se+2SO42-+4H+ SeO2、H2SO4(浓)、SO2的氧化性由强到弱的顺序是_ _。回收得到的SeO2的含量，可以通过下面的方法测定： SeO2+ KI+ HNO3 Se+ I2+ KNO3+ H2O I2+2Na2S2O3Na2S4O6+2NaI 配平方程式，标出电子转移的方向和数目。实验中，准确称量SeO2样品0.1500g，消耗了0.2000 mol/L的Na2S2O3溶液25.00 mL，所测定的样品中SeO2的质量分数为_ _。模拟演练 1.某容器中发生一个化学反应，反应过程中存在H2O、ClO-、CN-、HCO3-、N2、Cl-六种微粒，在反应过程中测得ClO-和N2的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列有关判断中正确的是( )A还原剂是CN-，氧化产物只有N2 B氧化剂是ClO-，还原产物是HCO3-C配平后氧化剂与还原剂的计量数之比为52 D标准状况下若生成2.24 L N2，则转 移 电子0.5 mol2.根据以下几个反应：Cl2+2KI = 2KCl+I2 2FeCl2+ Cl2= 2FeCl32FeCl3+2KI =2FeCl2+2KCl+I2 I2+SO2+2H2O = H2SO4+2HI判断氧化性由强到弱的顺序是( )A.Cl2I2Fe3+SO2 B.Cl2Fe3+I2SO2 C.Cl2Fe3+SO2I2 D.Fe3+I2Cl2SO23.向含有1 mol FeCl2的溶液中通入0.2 mol Cl2，再加入含0.1 molX2O72-的酸性溶液，使溶液中Fe2+恰好全部被氧化，并使X2O72-还原为Xn+，则n值为( )A.2 B.3 C.4 D.54.三氟化氮（NF3）是一种无色、无味的气体，它是微电子工业技术的关键原料之一，可由氨气和氟气反应得到：4NH3+3F2=NF3+3NH4F。在潮湿的空气中。NF3能与水蒸气发生氧化还原反应，其反应的产物有HF、NO和HNO3。下列说法正确的是（ ）A.在NF3与H2O的反应中，H2O作还原剂B.在制取NF3的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：1C若在制取NF3的反应中有0.5molNH3参加反应，转移电子的物质的量为3molDNF3在空气中一旦泄漏，不易于发现5.钢铁“发蓝”是指在钢铁的表面形成一层四氧化三铁的技术过程。化学方程式表示钢铁 “发蓝”的变化原理，下列说法不正确的是（）3Fe+NaNO2+5NaOH =3Na2FeO2+H2O+NH3；6Na2FeO2+NaNO2+5H2O =3Na2Fe2O4+ NH3+7NaOH； Na2FeO2+ Na2Fe2O4+2H2O=Fe3O4+4NaOH；A.该生产过程会产生污染 B.反应中的氧化剂是NaNO2 C.反应均是氧化还原反应 D.整个反应过程中每有16.8gFe参加反应转移0.8mol电子 6.工业上生产MnO2和Zn的主要反应有：MnO2ZnS2H2SO4=MnSO4ZnSO4S2H2OMnSO4ZnSO42H2OMnO2Zn2H2SO4下列说法不正确的是()A中MnO2和H2SO4都是氧化剂 B中析出16 g S时转移1 mol电子C中MnSO4发生氧化反应 D硫酸在该生产中可循环利用7有下列三个反应：Cl2FeI2=FeCl2I22Fe2Br2=2Fe32BrCo2O36HCl=2CoCl2Cl23H2O。下列说法正确的是()A中的氧化产物分别是I2、Fe3、CoCl2B根据以上方程式可以得到氧化性Cl2Fe3Co2O3C可以推理得到Cl2FeBr2=FeCl2Br2D在反应中当1 mol Co2O3参加反应时，2 mol HCl被氧化8做实验时不小心皮肤上沾了一些高锰酸钾，形成的黑斑很久才能消除，如果用草酸(乙二酸)的稀溶液洗涤黑斑可以迅速褪去，其离子方程式为：MnOC2OHCO2Mn2，下列有关叙述正确的是()A发生还原反应的是C2OB该离子方程式右侧方框内的产物是OHC10 mol H参加反应时，电子转移5 molD该反应的氧化剂为KMnO49.下列各组离子在碱性条件下能大量共存且在强酸性条件下能发生氧化还原反应的是（）ACa2+、Al3+、SO42、Cl BK+、Na+、SO32、NO3CNa+、K+、NO3、SO42 DNH4+、Na+、Cl、CO3210用高铁酸钠(Na2FeO4)对河湖水消毒是城市饮用水处理的新技术。已知反应Fe2O33Na2O2=2Na2FeO4Na2O，下列说法正确的是()ANa2O2既是氧化剂又是还原剂 BFe2O3在反应中得到电子C3 mol Na2O2发生反应，有12 mole发生转移 DNa2FeO4能消毒杀菌是因其具有强氧化性11.储氢纳米碳管的成功研制体现了科技的进步。用电弧法合成的碳纳米管常伴有大量的杂质碳纳米颗粒。这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯。其反应中的反应物和生成物有C、CO2、H2SO4、K2Cr2O7、K2SO4、Cr2(SO4)3和H2O七种。(1)请用上述物质填空，并配平化学方程式：C_H2SO4_Cr2(SO4)3H2O(2)上述反应中氧化剂是_(填化学式)，被氧化的元素是_(填元素符号)。(3)H2SO4在上述反应中表现出来的性质是(填选项序号)_。A氧化性 B氧化性和酸性C酸性 D还原性和酸性(4)若反应中电子转移了0.8 mol，则产生的气体在标准状况下的体积为_。奋斗的路上自有坎坷、欢笑和泪水关键是回首时不因后悔而凄然泪下班级 姓名 6.【答案】D【考点定位】氧化还原反应7. 【答案】：B【解析】：设Cu和Cu2O的物质的量分别为xmol、ymol，根据题意，则有64x+144y=27.2 由CuCu(OH)2 Cu2O2Cu(OH)2得34x+68y-16y=39.2-27.2，解得x=0.2 y=0.1Cu与Cu2O的物质的量之比为0.20.1=21，A正确；硝酸的物质的量为硝酸铜中NaOH和NO的物质的量之和，1.0mol +（0.2 mol2+0.1 mol2）/3=1.2 mol，硝酸的物质的量浓度为1.2 mo