氧化剂和还原剂.doc

氧化剂和还原剂 凡有元素化合价升降的化学反应就是氧化还原反应，氧化还原反应中元素化合价变化的实质是反应物中电子的得失或共用电子对的偏移。 【重点难点】 1、氧化还原反应的概念、实质。2、氧化剂和还原剂的概念。3、铁及其化合物的氧化性、还原性。 【知识讲解】 一、氧化还原反应 1、根据化合价的变化分析氧化还原反应 初中我们学习了四种基本反应类型，它们分别为：分解反应、化合反应、置换反应、复分解反应，下面分别分析这几类反应中的部分反应。 研究探讨 观察下列几组反应，并标出这些物质中元素的化合价。 总结：从化合价角度分析，(1)(2)(4)(5)(7)(8)(9)中都存在元素化合价的改变，(3)(6)(10)(11)(12)中元素的化合价都未发生变化。根据反应过程中元素化合价有无变化，可以将化学反应分为两类：氧化还原反应和非氧化还原反应。(1)概念 氧化还原反应：在反应过程中有元素化合价变化的化学反应。例如上述反应中的(1)(2)(4)(5)(7)(8)(9)。 非氧化还原反应：在反应过程中无元素化合价变化的化学反应。例如上述反应中的(3)(6)(10)(11)(12)。 (2)氧化还原反应与四种基本反应类型之间的关系 由上述例子可看出：化合反应、分解反应中有的属于氧化还原反应，有的不是；置换反应中因为有单质参加反应、同时有单质生成，必然伴随有元素化合价的升降，所以都是氧化还原反应；复分解反应只是成分的互换，不伴随有元素化合价的升降，所以都是非氧化还原反应。它们的关系可用下图表示：(3)氧化反应和还原反应 氧化反应：反应物所含元素化合价升高的反应。 还原反应：反应物所含元素化合价降低的反应。 如反应：H2CuOCuH2O中，H2中H元素从0价升高到1价，H2被氧化，发生氧化反应。CuO中Cu元素从+2价降低到0价，CuO被还原，发生还原反应。 氧化反应、还原反应不是完整的反应，二者共同组成氧化还原反应。 2、从电子转移（得失或偏移）角度分析氧化还原反应 (1)电子得失的情况： 2NaCl22NaCl Na与Cl2反应时，Cl2分子首先变成Cl原子，Cl原子最外电子层上有7个电子，得到1个电子变为Cl-，Cl元素的化合价从0价变为1价。 Na原子最外电子层上有1个电子，反应时最外层1个电子失去，Na原子变为Na+，Na元素的化合价从0价变为1价。(2)电子偏移的情况： H2Cl22HCl 该反应中，不存在电子的得失，在HCl分子中H、Cl原子间存在共用电子对，电子对偏向Cl原子，使Cl原子相对显负电性，即化合价为1价，Cl元素化合价降低。电子对偏高H原子，使H原子相对显正电性，即化合价为1价，H元素化合价升高。 总结：电子的转移（得失或偏移）引起元素化合价的升降，化合价升降为电子转移（得失或偏移）的外观表现。氧化还原反应的实质为电子的转移（得失或偏移)，化合价升降为氧化还原反应的特征。二、氧化剂、还原剂与氧化产物、还原产物 1、氧化剂和还原剂 氧化剂：氧化还原反应中所含元素化合价降低的反应物。 还原剂：氧化还原反应中所含元素化合价升高的反应物。 在氧化还原反应中，氧化剂能氧化还原剂，自身同时发生还原反应，氧化剂具有氧化性，还原剂能还原氧化剂，自身同时发生氧化反应，还原剂具有还原性。 2、氧化产物和还原产物 氧化产物：还原剂被氧化所生成的物质。 还原产物：氧化剂被还原所生成的物质。 氧化还原反应中反应物、生成物及反应过程的关系 3、氧化还原反应的表示方法(1)双线桥法 a、用带箭头的线由反应物指向生成物，且对准同种元素。 b、要标明“得”“失”电子，且得失电子总数相等。 c、箭头不代表电子转移的方向，而是指某元素从反应物到产物时价态的变化。例如： 该表示法能体现出氧化还原反应的实质及过程，同时清楚地表示出了得失电子的情况，上述反应中，CuO中Cu元素的原子得电子数为“22e-”，前一个“2”表示有2个Cu得电子，后一个“2e-”，表示一个Cu得2个电子，共得4个电子。 (2)单线桥法： 该表示法能直观地表示出电子转移的方向和数目。 三、氧化还原反应的规律1、守恒规律化合价有升必有降，电子有得必有失，氧化和还原总是同时发生同时进行同时结束，不可分割。因此，化合价升高总数和降低总数必然相等；失电子总数和得电子总数必然相等。 2、强弱规律较强氧化性的氧化剂和较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。也就是说，在氧化还原反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物，还原剂的还原性大于还原产物。例如： FeCuSO4FeSO4Cu 该反应中，Fe为还原剂，CuSO4为氧化剂(起作用的为Cu2+)；FeSO4为氧化产物，Cu为还原产物。则氧化性强弱为CuSO4FeSO4，即Cu2+Fe2+，还原性强弱为FeCu，与金属活动性顺序表一致。 3、性质规律 某元素处于最高价态时，在化学反应中，该元素化合价只能降低，不可升高，则含有该元素的物质只具有氧化性。例:、等。 某元素处于最低价态时，在化学反应中，该元素的化合价只能升高，不能降低，则含有该元素的物质只具有还原性。例：、等。 某元素处于中间价态时，在化学反应中，该元素的化合价可能升高，也可能降低，则含有该元素的物质既有氧化性，又有还原性。例：、等。 金属单质只有还原性，非金属单质多数既具有氧化性，又具有还原性，少数只具有氧化性(如F2)。4、先后规律一种氧化剂(或还原剂)与多种还原剂(或氧化剂)相遇时，总是依还原性(或氧化性)强弱顺序先后去氧化还原剂（或去还原氧化剂)。 例如： 把Cl2通入FeBr2溶液中，Cl2的强氧化性可将Fe2+、Br-氧化。由于还原性 Fe2+Br-，所以，当通入少量的Cl2 时，根据先后规律，Cl2首先将 Fe2+氧化。当Cl2足量时，方可把 Fe2+、Br-并氧化。2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-(Cl2不足） 2Fe2+4Br-+3Cl22Fe3+2Br26Cl-(Cl2足量)5、归中规律同一元素不同价态原子间发生氧化还原反应时：。若中间有多种价态，则原高价物质对应的还原产物价态仍高，原低价态的物质对应的氧化产物的价态仍低。例如： 此反应中H2S不可能变为SO2，同样，H2SO4也不可能变为生成物中S。 6、相邻价态规律含同种元素相邻价态的两种物质之间不发生氧化还原反应。例如：浓硫酸和二氧化硫之间就不会发生氧化还原反应。 三、探究铁及其化合物的氧化性和还原性 自然界中单质铁很少，铁元素主要以化合态存在，并且化合价有2价、3价，常见的铁的化合物有： 2价的亚铁化合物：FeSO47H2O(或其它亚铁盐)、FeO、Fe(OH)2、FeCO3(菱铁矿)，FeS2(黄铁矿，其中S元素化合价为1)等。 3价铁化合物：Fe2O3(赤铁矿)、FeCl36H2O、Fe(OH)3等。 另外，磁铁矿的成分为 Fe3O4，可看成 Fe2O3与 FeO的组合，即：Fe2O3FeO，该物质中铁元素的化合价表现为3价和2价。从化合价角度预测铁的单质及化合物具有的性质。预测1、Fe单质中铁元素化合价为0价，Fe单质具有还原性。 实验方案：取两铁片分别投入CuSO4溶液、稀H2SO4中，观察现象。实验现象：投入CuSO4溶液中的铁片表面有亮红色的物质析出，溶液颜色变浅，投入H2SO4中的铁片表面有大量气泡冒出，溶液变成为浅绿色。 现象分析：Fe与CuSO4溶液混合出现的亮红色物质为金属铜，溶液颜色变浅是蓝色的CuSO4溶液变成浅绿色的FeSO4溶液，说明Fe与CuSO4溶液反应，方程式为：FeCuSO4FeSO4Cu。 Fe投入H2SO4中，有气泡冒出，产生了H2，溶液颜色变成浅绿色，生成了FeSO4溶液，反应的方程式为：FeH2SO4 FeSO4H2 结论：Fe与CuSO4、H2SO4的反应中都为还原剂，证明Fe具有还原性。 预测2、2价铁的化合物既有氧化性，又有还原性(提示：Fe3+与SCN-混合得血红色溶液)。实验方案：FeCl2溶液中滴加氯水(强氧化剂)验证其有还原性；FeCl2溶液中加入Zn(强还原剂)，验证其有氧化性。实验现象记录和分析 实验结论：FeCl2既有氧化性，又有还原性。 预测3、3价铁的化合物具有氧化性 实验方案：FeCl3溶液与还原性的Cu、H2S(氢硫酸)混合。实验现象：FeCl3溶液与Cu混合，Cu逐渐溶解，溶液由棕黄色逐渐变为蓝绿色。FeCl3溶液滴入氢硫酸中，溶液出现浑浊现象，棕黄色溶液变为浅绿色。 现象分析：FeCl3溶液与Cu混合时，Cu被氧化成CuCl2,溶液变为蓝绿色,反应为：2FeCl3Cu2FeCl2CuCl2。FeCl3溶液与氢硫酸混合，H2S被氧化成S单质使溶液变浑浊，反应为：2FeCl3H2S2FeCl2S2HCl 结论：3价铁化合物具有氧化性。从以上可归纳出铁及其化合物的主要性质。 1、单质Fe的还原性Fe可被氧化为2价，也可被氧化为3价，常见反应有：(1)Fe2H+Fe2+H2 (2)FeCu2+Fe2+Cu (3)2Fe3Cl22FeCl3 (4)3Fe2O2Fe3O4 2、2价亚铁化合物既有氧化性又有还原性，以还原性为主。 (1)2价亚铁化合物的弱氧化性： Fe2+ZnFeZn2+ FeOH2FeH2O (2)2价亚铁化合物的还原性，被氧化为3价。 2Fe2+Cl22Fe3+2Cl- 3Fe2+NO3-4H+3Fe3+NO2H2O 4Fe(OH)2O22H2O4Fe(OH)33、3价铁化合物的氧化性2Fe3+2I-2Fe2+I2 2Fe3+SO22H2O2Fe2+SO42-4H+ Fe2O33CO2Fe3CO2以上为Fe的单质及化合物的常见反应，有些反应未见过，但可从化合价变化的角度分析出产物。【例题及解析】例1、下列反应属于氧化还原反应的是（ ） A、H2SO4+BaCl2BaSO4+2HCl B、2KMnO4K2MnO4+MnO2O2 C、CaOH2OCa(OH)2D、3CO+Fe2O32Fe+3CO2解析：本题重点考查氧化还原反应与化学反应基本类型的关系，以及氧化还原反应的实质。 A是复分解反应； B是有单质生成的分解反应，反应前后有化合价的升降； C是化合反应，反应前后化合价没有改变； D不是置换反应，但存在元素化合价的改变(C由+2+4，Fe由+30)。答案：BD例2、有三个氧化还原反应： (1)2FeCl32KI2FeCl2+2KCl+I2(2)2FeCl2Cl22FeCl3(3)2KMnO416HCl2KCl+2MnCl25Cl28H2O 若某溶液中有Fe2+和I-共存，要氧化除去I-离子而又不影响Fe2+和Cl-可加入的试剂是（ ） A、Cl2 B、KMnO4 C、FeCl3 D、HCl 解析：本题主要考查根据化学方程式进行判断物质氧化性的强弱。 由(1)知：FeCl3具有氧化性，可以氧化I-； 由(2)知：Cl2具有氧化性，且氧化性 Cl2FeCl3，Cl2可以氧化FeCl2； 由(3)知：KMnO4具有氧化性，且氧化性 KMnO4Cl2，KMnO4可以氧化 Cl-，故本题应加入的试剂应为FeCl3，可以将I-氧化，但不与Fe2+反应。答案：C 例3、在 Cl2SO22H2OH2SO42HCl的反应中，_是氧化剂，_是还原剂；_元素被氧化，_元素被还原；_有氧化性，_有还原性；_是氧化产物，_ 是还原产物。 解析：本题重点考查学生对氧化还原基本概念的理解，应从化合价入手，找出电子转移方向。再根据“氧化还原反应概念间的关系”作出判断： Cl2是反应物，在反应中得电子，化合价降低，是氧化剂；其被还原后生成的物质HCl是还原产物；SO2是反应物，在反应中失电子，是还原剂；其被氧化后对应的生成物H2SO4是氧化产物。SO2中的被氧化，Cl2中的被还原；Cl2有氧化性，SO2有还原性。例4、一定量的氯酸钾加到浓盐酸中发生如下反应： KClO36HCl(浓)KCl3Cl23H2O，其中被还原的元素和被氧化的元素之间质量比是（ ） A、16 B、61 C、11 D、15 解析：首先分析价态：KO36H(浓) K323H2O，反应前后，化合价变化的全是Cl元素，且反应前后均有-1价的Cl，我们可以将化合价分析所得信息归纳：表示成66，根据氧化还原反应规律，可以将前后相同价态的原子约去，即可分析出该反应的本质：56，故被还原的元素原子个数和被氧化的元素原子个数比为15，即它的质量比为15。答案：D 【参考练习】 1、氧化还原反应的实质是（ ） (A)元素有电子转移 (B)同一元素的化合价在反应前后有变化 (C)有氧元素参加 (D)是化合反应或分解反应2、从反应2Fe3+2I-2Fe2+I2Cl22Fe2+2Fe3+2Cl-判断，还原性由强到弱排列顺序正确的是（）(A)Cl2Fe3+I2(B)I-Fe2+Cl-(C)Fe3+Cl2I2(D)Cl-I-Fe2+3、下列反应中氯元素只被氧化的是（ ）(A)Cl2H2OHCl+HClO (B)MnO24HClMnCl22H2OCl2 (C)HClNaOHNaClH2O (D)2HClO2HClO24、有下列反应（其中A、B、C、D各代表一种元素） 2A-B22B-A22A-C22C-A22B-C22C-B2 2C-D22D-C2其中氧化性最强的物质是（ ） (A)A2 (B)B2 (C)C2 (D)D25、在下列各氧化还原反应中，水既不作氧化剂又不作还原剂的是（ ）(A)2Na2H2O2NaOHH2 (B)2F2H2O4HFO2 (C)CaOH2OCa(OH)2(D)Cl2H2OHClHClO 6、在氧化还原反应3S6KOHK2SO32K2S3H2O中，被氧化与被还原的硫原子数之比为（ ）(A)11 (B)21 (C)12 (D)327、下列各组物质中，氯元素既能被氧化又能被还原的是（ ） (A)HCl (B)Cl2 (C)FeCl2 (D)NaClO48、有如下两个反应：Cu2Ag+Cu2+2Ag；Fe+Cu2+Fe2+Cu。根据上述反应，判断Ag+、Cu2+、Fe2+氧化性强弱顺序排列正确的是（ ）(A)Ag+Cu2+Fe2+(B)Cu2+Ag+Fe2+(C)Ag+Fe2+Cu2+(D)Fe2+Cu2+Ag+9、下列变化中，需要加入氧化剂方能实现的是（ ） (A)Cl-Cl2(B)MnO4-Mn2+(C)NaClHCl (D)CO2CO 10、A2、B2、C23种单质和它们离子间能发生下列反应2A-C22C-A2，2C-B2 2B-C2，若X-能与C2发生反应2X-C22C-X2，有关说法中不正确的是（ ）(A)氧化性B2C2A2(B)还原性X-C-B-(C)X2与B-能发生反应 (D)X2与B-不能发生反应 【答案与解析】 1、答案：A分析： 氧化还原反应在高中阶段延伸加强了，其实质是电子转移，而化合价变化只是元素电子转移的外在体现，是氧化还原反应的特征，是我们判断是否发生氧化还原反应的手段。故B错误。有氧参加的反应，若化合价有变化，则是氧化还原反应，否则不是；且不论有没有氧参加反应，只要有电子转移就是氧化还原反应。所以C错。有些化合反应属于氧化还原反应(有单质参加反应)，也有一些是非氧化还原反应(没有单质参加反应)，分解反应情况也是如此，故D错误。2、答案：B分析： 本题考查判断氧化性或还原性强弱方法应用，我们知道在氧化还原反应中，氧化性：氧化剂氧化产物，还原性：还原剂还原产物。所以由，还原性I-Fe2+，由，还原性Fe2+Cl-，故选B。3、答案：B分析： 此题主要是判断各反应中氯元素化合价变化，其中氯元素化合价只升高的满足要求， A、氯元素价态由0降低到1 ，被还原，同时由0价升高到1价，被氧化。B、氯元素价态由1升高到0，被氧化 C、氯元素价态不变 D、氯元素价态由1降低到1，被还原。4、答案：D分析： 此题考查判断氧化性或还原性强弱方法应用，在4个反应中氧化性关系分别为： B2A2