第一章化学反应及能量变化.doc

教育城：第一章：化学反应及能量变化第一课时：氧化还原反应高考说明掌握化学反应的四种基本反应类型：化合、分解、置换、复分解理解氧化还原反应，了解氧化剂和还原剂等概念掌握重要氧化剂、还原剂之间的常见反应熟练掌握氧化性和还原性强弱 能判断氧化还原反应中电子转移的方向和数目，并能配平反应方程式能运用元素守恒、电子守恒、电荷守恒，进行氧化还原反应计算考纲解读围绕考纲我们应掌握如下要点：氧化还原反应的基本概念；氧化剂、氧化产物、还原剂、还原产物的判断 氧化还原反应中电子得失情况的表示方法；氧化性、还原性强弱的比较；氧化还原反应方程式的配平；能根据质量守恒定律正确书写化学方程式，并能进行有关计算。命题预测氧化还原反应是高考的必考考点，近年来呈现如下命题趋势，以典型物质或社会实际问题为载体，考查学科内知识的综合运用能力。氧化还原反应涉及面广，解题规律性强，有一定的技巧，今后还会推出立意更为新颖的新题型，应特别关注氧化还原反应的规律在生产生活中的应用、在最新高科技成果中的应用、在新型材料和化学中的应用等解题时要灵活运用。另外氧化性、还原性强弱的判断方法高考题中可能加了一句信息，增加了题目难度。这提示大家读题要细致，千万不要只凭经验！氧化还原反应的计算是高考的重点也是高考的难点，做这种类型的题时，要抓住氧化还原反应的本质和特征；得失电子守恒，即得失电子总数相等或化合价升降总数相等。总之一句话：哪儿有氧(化)还(原 )反应，哪儿有得失(电子)守恒。一、 了解五对概念：在氧化还原反应中，有五对既相对立又相联系的概念 它们的名称和相互关系是：二、 熟记五条规律：1.表现性质规律同种元素具有多种价态时，一般处于最高价态时只具有氧化性、处于最低价态时只具有还原性、处于中间可变价时既具有氧化性又具有还原性。2. 性质强弱规律3.反应先后规律在浓度相差不大的溶液中，同时含有几种还原剂时，若加入氧化剂，则它首先与溶液中最强的还原剂作用；同理，在浓度相差不大的溶液中，同时含有几种氧化剂时，若加入还原剂，则它首先与溶液中最强的氧化剂作用。例如，向含有FeBr2溶液中通入Cl2，首先被氧化的是Fe2+ 4.价态归中规律含不同价态同种元素的物质间发生氧化还原反应时，该元素价态的变化一定遵循“高价低价中间价”的规律。5.电子守恒规律在任何氧化还原反应中，氧化剂得电子（或共用电子对偏向）总数与还原剂失电子（或共用电子对偏离）总数一定相等。三、掌握物质氧化性或还原性强弱的比较（1）由元素的金属性或非金属性比较金属阳离子的氧化性随其单质还原性的增强而减弱非金属阴离子的还原性随其单质的氧化性增强而减弱（2）由反应条件的难易比较不同的氧化剂与同一还原剂反应时，反应条件越易，其氧化剂的氧化性越强。如： 前者比后者容易发生反应，可判断氧化性： 同理，不同的还原剂与同一氧化剂反应时，反应条件越易，其还原剂的还原性越强。（3）根据被氧化或被还原的程度不同进行比较当不同的氧化剂与同一还原剂反应时，还原剂被氧化的程度越大，氧化剂的氧化性就越强。如 ，根据铁被氧化程度的不同 ，可判断氧化性： 。同理，当不同的还原剂与同一氧化剂反应时，氧化剂被还原的程度越大，还原剂的还原性就越强。（4）根据反应方程式进行比较氧化剂+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）根据元素周期律进行比较一般地，氧化性：上下，右左；还原性：下上，左右。（6）某些氧化剂的氧化性或还原剂的还原性与下列因素有关：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：如中性环境中 不显氧化性，酸性环境中 显氧化性；又如 溶液的氧化性随溶液的酸性增强而增强。注意：物质的氧化性或还原性的强弱只决定于得到或失去电子的难易，与得失电子的多少无关。如还原性： ，氧化性：。击破考点一：化学反应的四种基本反应类型例1：请把符合要求的化学反应方程式的编号填入直线上。(1)既属于分解反应又是氧化还原反应的是_。(2)属于化合反应，但不是氧化还原反应的是_。(3)既属于化合反应，又是氧化还原反应的是_。(4)属于分解反应，但不是氧化还原反应的是_(5)不属于四种基本反应类型的氧化还原反应的是_。A. B. C. D E. F 答案 (1)D (2)E (3)B (4)A (5)F解析：四种基本反应类型与氧化还原反应的关系：置换反应一定是氧化还原反应、复分解反应一定不是氧化还原反应、分解反应和化合反应有可能是氧化还原反应也有可能不是氧化还原反应。【变式训练1】氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如右图所示，则下列化学反应属于阴影3区域的是（ ）分解反应A.B. C.D. 答案：D解析：阴影3所表示的反应类型为氧化还原反应，但不属于四大基本反应类型范畴。A为置换反应；B为分解反应，但该反应不是氧化还原反应，排除；C项为有单质参加的化合反应，是氧化还原反应；D项不属于四大基本反应类型，但有化合价的变化，为氧化还原反应，符合题意。击破考点二：氧化还原反应的概念例2 (2006年北京高考理综，8) 已知：向KMnO4晶体滴加浓盐酸，产生黄绿色气体；向FeCl2溶液中通入少量实验产生的气体，溶液变黄色；取实验生成的溶液滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝色。下列判断正确的是 ( )A.上述实验证明氧化性：Cl2Fe3+I2B.上述实验中，共有两个氧化还原反应C.实验生成的气体不能使湿润的淀粉KI试纸变蓝D.实验证明Fe2+既有氧化性又有还原性答案：A解析：题中的有关反应为2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O(生成的黄绿色气体为Cl2)；Cl2+2FeCl2=2FeCl3(FeCl3溶液为黄色)；2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2(I2遇淀粉变蓝色)。以上三个反应都属于氧化还原反应，根据氧化性：氧化剂氧化产物的规律，可知A正确、B错误、C错误。实验只能证明Fe2+具有还原性，D错误。【变式训练2】下列叙述正确的是 ( )A.发生化学反应时失去电子越多的金属原子，还原能力越强B.金属阳离子被还原后，一定得到该元素的单质C.核外电子总数相同的原子，一定是同种元素的原子D.能与酸反应的氧化物，一定是碱性氧化物答案：C解析：本题属于易混淆基本概念的记忆题。A中氧化性、还原性的强弱是指得失电子的难易，而非得失电子多少，例Na、Mg、Al的还原性依次减弱；金属阳离子可能有多种价态，被还原后可能生成该元素的低价阳离子，例：Fe3+Fe2+Fe；C中根据原子结构的有关知识，原子的核外电子总数=质子数，相同的核外电子总数说明其质子数相同，元素种类相同，属于同种元素的原子，C正确；D中能与酸反应的氧化物，可能是两性氧化物或碱性氧化物。【变式训练3】从矿物学资料查得，一定条件下自然界存在如下反应：。下列说法正确的是( )A.既是氧化产物又是还原产物B.5 mol 发生反应，有10 mol电子转移C.产物中有一部分是氧化产物D.FeS2只作还原剂答案：C本题重点考查学生对氧化还原相关概念的辨析和计算能力。分析反应 可知，FeS2中S的化合价降低生成Cu2S，升高生成FeSO4，故FeS2既是氧化剂又是还原剂，D错误；CuSO4中Cu的化合价降低生成Cu2S，FeS2中S的化合价也降低生成Cu2S，故Cu2S只是还原产物，非氧化产物，A错误；5 mol FeS2发生反应，有21 mol 电子转移，B错误；产物中有一部分是氧化产物，另一部分由CuSO4提供，C正确。击破考点三:电子守恒的应用例3 (2006全国高考理综，10) 已知下列分子或离子在酸性条件下都能氧化KI，自身发生如下变化：H2O2H2O I2 Mn2+ HNO2NO如果分别用等物质的量的这些物质氧化足量的KI，得到I2最多的是( )A.H2O2 B. C. D.HNO2答案：B解析：根据“得失电子总数相等”原则，1 mol H2O2、HNO2分别得2 mol 、5 mol、5 mol、1 mol 电子，分别能氧化得到的I2为1 mol、2.5 mol、2.5 mol、0.5 mol，而本身被还原还能产生0.5 mol I2，即分别得到I21 mol、3 mol、2.5 mol、0.5 mol。【变式训练4】.(2009北京东城一模) 一定条件下，氨气与一氧化氮发生反应：NH3+NON2+H2O(未配平)。该反应中，被氧化与被还原的氮原子数之比为( )A.23 B.32 C.45 D.56答案：A解析：本题重点考查得失电子守恒的应用。每个氨气分子中的氮元素由-3价升高到0价，每个一氧化氮分子中的氮元素由+2价降到0价得到2个电子，由得失电子守恒可确定答案为23。【变式训练5】a mol FeS与b mol FeO投入到V L、c molL-1的硝酸溶液中充分反应，产生NO气体，所得澄清溶液成分可看作是Fe(NO3)3、H2SO4的混合液，则反应中未被还原的硝酸可能为 ( ) (a+b)63 g (a+b)189 g (a+b)mol (Vc-)molA. B.C. D.答案：D解析：本题以元素化合物知识为载体，考查守恒法技巧。由元素守恒知：未被还原的硝酸将转化为Fe(NO3)3中的，所以显酸性的硝酸的物质的量等于Fe(NO3)3的物质的量的3倍，由元素守恒知，nFe(NO3)3=n(Fe)=(a+b) mol，所以未被还原的硝酸的质量=3 (a+b) mol63 gmol-1=(a+b)189 g，正确；又根据化合价升降守恒知a mol a mol (NO3)3+a mol 升高(3-2)a+(6+2)a=9a molb mol b mol (NO3)3 升高(3-2)b=b molx mol H x mol 降低(5-2)x mol=3x mol得9a mol+b mol=3x mol，即显氧化性的硝酸的物质的量x=(9a+b)/3 mol，所以未被还原的硝酸为(Vc-)mol，正确。击破考点四: 氧化性、还原性强弱的比较例4在常温下，发生下列几种反应：16H+10Z-+2=2X2+5Z2+8H2O 2A2+B2=2A3+2B- 2B-+Z2=B2+2Z-根据上述反应，判断下列结论错误的是( )A. 溶液中可发生：Z2+2A2+=2A3+2Z-B. Z2在反应中为还原剂C. 氧化性强弱的顺序为：Z2B2A3+D.X2+是的还原产物答案：B解析：本题考查氧化还原反应中氧化性、还原性比较及应用氧化性、还原性判断反应能否进行。据“强氧化剂+强还原剂弱氧化产物+弱还原产物”，反应中，X由的化合价+7降为X2+的+2，体现氧化性，还原产物为X2+，D正确；同样Z-升高至Z2中的0价，体现还原性，Z2为氧化产物，结论是的氧化性强于Z2，以此类推，得氧化性B2A3+，中氧化性 Z2 B2，且Z2是氧化剂，B错误；综上所述氧化性顺序是Z2B2A3+，C正确；A中由于氧化性Z2A3+，故反应Z2+2A2+=2A3+2Z-能发生。D.X2+是的还原产物【变式训练6】 已知：向KMnO4晶体滴加浓盐酸，产生黄绿色气体；向FeCl2溶液中通入少量实验产生的气体，溶液变黄色；取实验生成的溶液滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝色。下列判断正确的是( )A.上述实验证明氧化性：Cl2Fe3+I2B.上述实验中，共有两个氧化还原反应C.实验生成的气体不能使湿润的淀粉KI试纸变蓝D.实验证明Fe2+既有氧化性又有还原性答案：A解析：题中的有关反应为2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O(生成的黄绿色气体为Cl2)；Cl2+2FeCl2=2FeCl3(FeCl3溶液为黄色)；2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2(I2遇淀粉变蓝色)。以上三个反应都属于氧化还原反应，根据氧化性：氧化剂氧化产物的规律，可知A正确、B错误、C错误。实验只能证明Fe2+具有还原性，D错误。【变式训练7】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.B.CD.答案：A解析：本题主要考查有关氧化剂氧化性强弱的比较。一般地，氧化性强的物质可将氧化性弱的物质的对应离子(物质)氧化而生成氧化性弱的该物质，如本题中的B、C、D三个选项皆有可能发生；由于Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱，故Cl2可氧化Fe2+、I-生成Fe3+和I2，Fe3+亦可氧化I-而生成I2，故选项A不正确。击破考点五: 氧化还原反应的配平例5. 2 g Cu2S和CuS的混合物在酸性溶液中用400 mL 0.075 molL-1 KMnO4溶液处理，发生反应如下：8+5Cu2S+44H+=10Cu2+5SO2+8Mn2+22H2O6+5CuS+28H+=5Cu2+5SO2+6Mn2+14H2O反应后煮沸溶液，赶尽SO2，剩余的KMnO4恰好与350 mL 0.1 molL-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液完全反应。(1)配平KMnO4与(NH4)2Fe(SO4)2反应的离子方程式：+Fe2+H+Mn2+Fe3+H2O(2)KMnO4溶液与混合物反应后，剩余KMnO4的物质的量为_mol。(3)欲配制500 mL 0.1 molL-1 Fe2+溶液，需称取(NH4)2Fe(SO4)26H2O(M=392 gmol-1)的质量为_ g。(4)混合物中Cu2S的质量分数为_。答案：(1)1 5 8 1 5 4 (2)0.007 (3)19.6 (4)40解析：根据配平后的离子方程式，KMnO45(NH4)2Fe(SO4)2，则剩余KMnO4的物质的量为：=0.07 mol。需称量固体的质量为：0.5 L0.1 molL-1392 gmol-1=19.6 g。假设混合物中Cu2S的物质的量为x，CuS的物质的量为y，结合以上数据列出方程组：，解得结果，则混合物中Cu2S的质量分数为：100%=40%。【变式训练8】 有时候，将氧化还原方程式拆开写成两个“半反应”。下面是一个“半反应”式：( )+( )H+( )e-=( )NO+( )H2O，该式的配平系数是( )A.1，3，4，2，1 B.2，4，3，2，1C.1，6，5，1，3 D.1，4，3，1，2答案：D解析：本题灵活考查了氧化还原反应中的守恒观。氧化还原反应中遵循质量守恒，得失电子守恒。半反应也不例外。中的N元素由+5价降至+2价，需得到3个电子，再由O元素守恒可确定答案为D。做好此题可为以后书写电化学中的半极反应打好基础。【变式训练9】某一反应体系有反应物和生成物共五种物质：O2、H2CrO4、Cr(OH)3、H2O、H2O2。已知该反应中H2O2只发生如下过程：H2O2O2(1)该反应中的还原剂是。(2)该反应中，发生还原反应的过程是。(3)写出该反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目_。(4)如反应转移了0.3 mol电子，则产生的气体在标准状况下体积为_。答案：(1)H2O2 (2)H2CrO4 Cr(OH)3(3)=2Cr(OH)3+3O2+2H2O(4)3.36 L解析：本题综合考查氧化还原反应的概念、氧化还原反应方程式的书写及相关运算等。由，氧元素化合价升高，H2O2作还原剂，则所给物质中化合价降低的H2CrO4必定作氧化剂，发生还原反应H2CrO4Cr(OH)3。根据氧化还原后质量守恒的原则可得如下的化学反应方程式：=2Cr(OH)3+3O2+2H2O 由上述反应可知每转移6 mol电子可生成322.4 L的O2，故转移0.3 mol电子时所得气体的体积为322.4 L=3.36 L。击破考点六：氧化还原反应有关的计算例6. 硫代硫酸钠可作为脱氯剂，已知25.0mL 0.100 molL-1 Na2S2O3溶液恰好把224mL（标准状况下）Cl2完全转化为Cl离子，则S2O32将转化成AS2 BS CSO32 DSO42解析：设硫代硫酸钠中的硫元素的化合价升高X价，根据氧化还原守恒规律得：2510-30.12X = 110-221，解得：X =4 。答案 D .命题意图 ：考察学生运用氧化还原守恒原理解决氧化还原产物判断问题的能力。【变式训练10】 38.4 毫克铜跟适量的浓硝酸反应 ,铜全部作用后共收集到气体22.4毫升(标准状况),反应消耗的HNO3的物质的量可能是A. 1.010-3mol B. 1.610-3mol C. 2.210-3mol D. 2.010-3mol解析 浓硝酸与铜反应，HNO3被还原产物可能是NO2和NO的混合物，其物质的量为110-3摩，另外生成的Cu(NO3)2的物质的量可根据铜原子守恒求出，为0.610-3摩，即未被还原的HNO3的物质的量为20.610-3摩。所以消耗的HNO3可以通过N原子守恒来求得，即1.210-3+110-3=2.210-3摩。答案 C 。命题意图 考察学生对部分氧化还原的反应中运用守恒规律进行计算的能力【变式训练11】 在反应As2S3 + ClO3- +H2O H3AsO4 + SO42- +Cl- 中，氧化1mol As2S3 中的As所需的ClO3-的物质的量的数目为A. 28/5 B. 14/3 C. 2/3 D.19/2 解析： 本题中As在反应物As2S3中的化合价为+3,在生成物H3AsO4中的化合价为+5，氧化1 mol As2S3 中的As其失去的电子为2（5-3）=4mol，Cl在反应物ClO3-中的化合价为+5，在生成物中的化合价为-1，每1molCl得到电子6mol，则其物质的量的数目为4/6=2/3mol。答案 C 。命题意图 本题与一般氧化还原计算的要求不同，有两种元素被氧化，但命题人只要求考虑其中一种As元素被氧化的情况。意在考察学生按要求完成任务的习惯和和克服思维定势的能力。击破考点七：氧化还原反应的应用例7. 某酒精厂由于管理不善，酒精滴漏到某种化学品上而酿成火灾。该化学品可能是( )A.KMnO4 B.NaCl C.(NH4)2SO4 D.CH3COOH答案：A解析：KMnO4是一种强氧化剂，能氧化CH3CH2OH并放出热量，如热量逐渐积累而不能散去，就有可能引燃酒精，酿成火灾【变式训练12】氮化铝(AlN)具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质，被广泛用于电子工业、陶瓷工业等领域。在一定条件下，氮化铝可通过如下反应合成：Al2O3+N2+3C2AlN+3CO下列叙述正确的是( )A. 在氮化铝的合成反应中，N2是还原剂，Al2O3是氧化剂B. 上述反应中每生成2 mol AlN，N2得到3 mol电子C. 氮化铝中氮元素的化合价为-3D. 氮化铝晶体属于分子晶体答案：C解析：本题主要考查有关氧化还原反应的相关概念。在Al2O3+N2+3C2AlN+3CO中，由,化合价降低，N2作氧化剂；Al2O3中Al与O的价态都没有变化，Al2O3不是氧化剂和还原剂。反应中每个氮原子得到3个电子，显然生成2 mol AlN时，1 mol N2得到6 mol电子。由题给信息AlN具有耐高温、抗冲击等性质可知AlN应为原子晶体。【变式训练13】在下列生成二氧化硫的反应中，反应物中的含硫物质被氧化的是( )A.硫在空气中燃烧 B.铜片与浓硫酸共热C.红热的木炭与浓硫酸反应 D.亚硫酸钠与稀硫酸反应答案：A解析：本题主要考查有关氧化还原反应的基本概念，应从化合价升降入手。反应物中的含硫物质被氧化即S元素的化合价升高。S元素的化合价升高的只有A；B、C中S元素的化合价降低，被还原；D中S元素的化合价无变化击破考点八 氧化还原反应的滴定例8.六价的铬有剧毒，所以要对含Cr()(罗马数字表示元素的价态，下同)废水进行化学处理，最常见的是铁氧磁体法，即FeSO47H2O加入含Cr()的废水中，在pH Fe2+ B氧化性 Fe3+ Cu2 + C还原性 Cu Fe2+ D还原性 Fe Cu9. 能正确表示四种基本类型反应与氧化还原反应关系的示意图是 （ ） 10. 下列叙述正确的是 （ ）A.在氧化还原反应中，非金属单质一定是氧化剂B.氧化还原反应的本质是电子的转移C.还原剂在反应中发生还原反应D.有单质生成的反应一定是氧化还原反应11. 某元素在化学反应中，由化合态变为游离态，则该元素 （ ）A.一定被氧化 B.一定被还原C.可能被氧化，也可能被还原 D.化合价降低为012. 下列反应不属于氧化还原反应的是 （ ） A.3Cl2+6KOH=5KCl+KClO3+3H2OB.2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2OC.Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3D.3CCl4+K2Cr2O7=2CrO2Cl2+3COCl2+2KCl13. 下列基本类型的化学反应中，一定属于氧化还原反应的是 （ ）A.化合反应 B.分解反应 C.置换反应 D.复分解反应14. 【江苏省启东中学2009届高三第一学期第二次月考】高铁酸钾K2FeO4是一种新型、高效、氧化性比Cl2更强的水处理剂，工业上通常用下列反应先制得高铁酸钠：2FeSO46Na2O2=2Na2FeO42Na2O2Na2SO4O2，然后在某低温下，在高铁酸钠溶液中加KOH固体至饱和就可析出高铁酸钾，下列有关说法不正确的是 （ ）ANa2O2在反应中既作氧化剂，又作还原剂 B制取高铁酸钠时，每生成lmolNa2FeO4反应中共有4mol电子转移 C高铁酸钾在该温度下的溶解度比高铁酸钠的溶解度小 DK2FeO4能消毒杀菌，其还原产物水解生成的Fe(OH)3胶体能吸附水中的悬浮杂质15. 【江苏省口岸中学2008-2009学年度高三年级第一学期第四次调研测试】工业上以铬铁矿（主要成分为FeOCr2O3）、碳酸钠、氧气和硫酸为原料生产重铬酸钠(Na2Cr2O72H2O)，其 主要反应为： （ ）4FeOCr2O38Na2CO37O2高温8Na2CrO42Fe2O38CO22Na2CrO4H2SO4Na2SO4Na2Cr2O7H2O下列说法中正确的是A反应和均为氧化还原反应B反应的氧化剂是O2，还原剂是FeOCr2O3C高温下，O2的氧化性大于Fe2O3小于Na2CrO4D生成1mol的Na2Cr2O7时共转移7mol电子16.【江苏海州高级中学2009届高三化学第三次综合测试】（1）某一反应体系中有反应物和生成物共5种物质：S、H2S、HNO3、NO、H2O。 该反应中还原产物是_；若反应过程中转移了0.3电子，则氧化产物的质量是_。（2）将a mol Cl2 通入含b mol FeBr2的溶液中，当0 a / b1/2 时，反应的离子方程式为：2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl- ，写出另2个可能发生的离子方程式。当 a / b =1时_;当a / b3/2时_反馈“小练习”参考答案1. B 2. C 3. A 4. D 5. B 6. D 7. D 8. BC 9. D 10. B 11. C 12. D 13. C 14. B 15. B16. （1）NO 4.8g （2） 2Cl2 + 2Fe2+ + 2Br- = 4Cl- + 2Fe3+ + Br2 3Cl2 + 2Fe2+ + 4Br- =2Fe3+ + 2Br2 + 6Cl- 第二课时：离子反应高考说明了解电解质的概念，了解强电解质和弱电解质的概念。了解离子反应的概念、离子反应发生的条件，了解常见离子的检验方法。能正确书写化学方程式和离子方程式，并能进行有关计算