2-3 第三讲 氧化还原反应.ppt

第三讲氧化还原反应 1 了解氧化还原反应的本质是电子的转移 2 了解常见氧化剂 还原剂及氧化还原反应 氧化还原反应基本概念有关概念及相互关系 一 1 氧化还原反应与四大基本反应类型间的关系 1 置换反应 是氧化还原反应 2 复分解反应 是氧化还原反应 3 有 生成的分解反应是氧化还原反应 4 有 参加的化合反应是氧化还原反应 氧化还原反应的本质和判断依据 1 氧化还原反应的本质 电子 包括电子 和电子对 2 判断依据 元素化合价 和 2 3 都 都不 单质 单质 转移 偏移 得失 升高 降低 有单质参加或有单质生成的反应 一定是氧化还原反应吗 提示有单质参加或有单质生成的反应 不一定是氧化还原反应 如 同素异形体之间的转化 氧化还原反应中电子转移的表示方法双线桥法表示元素的原子在化学反应前后电子得失的情况和数目 注意 线桥的箭尾必须指在反应物中发生变化的原子上 箭头指向生成物中的该原子上 在线上标出得到或失去电子的数目 数目后面写上电子的标识e 二 1 单线桥法表示反应物中元素原子发生电子转移的数目和情况 注意 线桥的箭尾指向失电子元素的原子 箭头指向得电子元素的原子 在线上只需标出电子转移总数及电子的标识e 不需注明 得到 或 失去 的字样 2 常见氧化剂和还原剂常见的氧化剂 1 非金属单质 如 Br2等 2 含有高价态元素的化合物 等 3 某些金属性较弱的金属的高价态离子 等 4 过氧化物 等 常见的还原剂 1 活泼金属 等 2 非金属离子及低价态化合物 等 3 低价阳离子 等 4 非金属单质及其氢化物 等 三 1 2 O2 Cl2 浓H2SO4 HNO3 KMnO4 MnO2 KClO3 K2Cr2O7 HClO NaClO Fe3 Ag Cu2 Pb4 Na2O2 H2O2 K Na Mg Al S2 H2S I SO2 H2SO3 Na2SO3 Fe2 Cu H2 C NH3 氧化性和还原性的强弱 1 氧化性是指 电子的性质 或能力 还原性是指 电子的性质 或能力 2 氧化性 还原性的强弱取决于 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 从元素的价态考虑 最高价态 只有 如Fe3 H2SO4 KMnO4等 最低价态 只有 如金属单质 Cl S2 等 中间价态 既有 又有 如Fe2 S Cl2等 3 得 失 得 失 强 氧化性 还原性 氧化性 还原性 在氧化还原反应中 氧化剂和还原剂 氧化产物和还原产物一定不同吗 提示不一定 同一个氧化还原反应中 氧化剂和还原剂可能是同种物质 也可能是不同的物质 氧化产物和还原产物也有可能是同一种物质或不同的物质 例如 Cl2 H2O HCl HClO Cl2既是氧化剂 又是还原剂 6HCl KClO3 3Cl2 KCl 3H2O中Cl2既是氧化产物又是还原产物 三个误区 认为氧化性和还原性的强弱取决于得失电子的多少氧化性和还原性的强弱只取决于电子得失的难易 而与电子得失的多少无关 如 每摩尔浓硝酸还原为NO2时得到1mol电子 每摩尔稀硝酸还原为NO时得到3mol电子 但浓硝酸的氧化性却比稀硝酸强 认为只要元素化合价存在差异就可发生氧化还原反应同种元素不同价态的化合物间的氧化还原反应遵循以下规律 1 相邻价态之间不发生氧化还原反应 如SO2和浓硫酸不反应 2 相间价态 在一定条件下能发生反应 如2FeCl3 Fe 3FeCl2 2 1 认为同种元素不同价态的化合物的氧化性 还原性 强弱只与元素化合价的高低有关实际上 除此之外还与化合物的稳定性有关 如次氯酸 HClO 中氯的价态比高氯酸 HClO4 中氯的价态低 但次氯酸不稳定 氧化性却比高氯酸强 3 三个误 口诀记忆 分析氧化还原反应的基本概念时 关键要熟记以下口诀 氧 得 降 还 即氧化剂 得电子 元素化合价降低 被还原 发生还原反应 生成还原产物 还 失 升 氧 即还原剂 失电子 元素化合价升高 被氧化 发生氧化反应 生成氧化产物 形象记忆 氧化还原反应与四种基本类型的关系 氧化还原反应的有关概念是互相对立 又互相依存的 从元素原子得失电子的观点 可将氧化还原反应有关概念的联系和区别用如下表示 氧化还原反应中的对立统一思想 注意 氧化还原反应的有关概念较多 因对概念的内涵理解不透 外延掌握不全面 很容易发生错误判断 应注意加深对概念的理解 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 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 制备氰氨基化钙的化学方程式为CaCO3 2HCN CaCN2 CO H2 CO2 在反应中 A 氢元素被氧化 碳元素被还原B HCN是氧化剂 CaCO3是还原剂C CaCN2是氧化产物 H2是还原产物D CO为氧化产物 H2为还原产物思路点拨该题的最关键一点是分析各元素的化合价 难点是碳元素在HCN和CaCN2中的化合价 利用元素常见化合价及化合物正负化合价为0 可得碳元素的化合价 典例1 解析从反应物CaCO3到生成物CO2 碳的化合价均为 4价 没有改变 再从生成物H2分析发现氢的化合价降低 显然HCN中氢得电子 HCN是氧化剂 而CaCO3中的各元素均无化合价变化 而还原剂也必是HCN 其中的碳元素也一定被氧化 在HCN中碳为 2价 CO中的碳也为 2价 则CaCN2中碳为 4价 故CaCN2为氧化产物 答案C 2011 淄博月考 被称为万能还原剂的NaBH4溶于水并和水反应 NaBH4 2H2O NaBO2 4H2 下列说法中正确的是 NaBH4中H为 1价 A NaBH4既是氧化剂又是还原剂B NaBH4是氧化剂 H2O是还原剂C 硼元素被氧化 氢元素被还原D 被氧化的元素与被还原的元素质量之比为1 1答案D 应用1 利用比较的思想 结合物质在化学反应中的性质表现 比较物质氧化性和还原性的相对强弱 通常有以下一些方法 根据元素在周期表中的位置判断 比较法的应用 物质氧化性和还原性强弱的判断 1 2 同周期主族元素 从左到右 阳离子氧化性逐渐增强 阴离子还原性逐渐减弱根据金属活动性顺序判断 1 根据金属活动性顺序判断 2 根据非金属活动性顺序判断 2 根据氧化还原反应方程式进行判断在 氧化剂 还原剂 还原产物 氧化产物 反应中氧化性 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 3 根据与同一物质反应的情况 反应条件 剧烈程度等 判断当不同的氧化剂作用于同一还原剂时 若氧化产物价态相同 则反应条件要求越低 氧化剂的氧化性越强 若氧化产物的价态不同 则其价态越高 氧化剂的氧化性越强 4 根据原电池或电解池的电极反应判断 1 以非氧化性酸或盐溶液做电解质溶液 两种不同的金属构成原电池的两极 负极是电子流出的极 正极是电子流入的极 一般情况下 其还原性 负极金属 正极金属 2 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 在阳极先放电的阴离子的还原性较强 5 根据微粒反应过程中能量变化判断 1 当H2 X2 2HX 放出热量Q1 H2 Y2 2HY 放出热量Q2 若Q1 Q2 则X2的氧化性比Y2的氧化性强 X 的还原性比Y 的还原性弱 2 当同主族元素的原子获得相同数目的电子形成具有稳定结构的阴离子时 放出的能量越多 或形成的离子稳定性越强 则该原子的氧化性越强 反之越弱 3 当同主族元素的原子失去相同数目的电子形成阳离子时 吸收的能量越少 说明失电子越容易 其还原性越强 6 7 温度同一种物质 温度越高其氧化性越强 如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强 8 在常温下 发生下列几种反应 2A2 B2 2A3 2B 2B Z2 B2 2Z 根据上述反应 下列结论判断错误的是 典例2 答案B 氧化性 还原性强弱的比较是一种常见题型 做题时要根据题设条件 选择合适的方法进行比较 具体问题具体分析 2012 临沂模拟 1 已知下列反应 2FeCl3 2KI 2FeCl2 2KCl I2 2FeCl2 Cl2 2FeCl3 I2 SO2 2H2O H2SO4 2HI 判断下列物质的还原能力由强到弱的顺序是 A I Fe2 Cl SO2B Cl Fe2 SO2 I C Fe2 I Cl SO2D SO2 I Fe2 Cl 应用2 2 已知 X2 Y2 Z2 W2四种物质的氧化能力W2 Z2 X2 Y2 下列氧化还原反应能发生的是 A 2NaW Z2 2NaZ W2B 2NaX Z2 2NaZ X2C 2NaY W2 2NaW Y2D 2NaZ X2 2NaX Z2思路点拨解决此类问题 首先根据题意和氧化性 还原性强弱比较方法 排出氧化剂的氧化性顺序或还原剂的还原性顺序 然后再根据如下规律判断氧化还原反应能否发生或者发生的顺序 规律如下 当一种氧化剂 或还原剂 同时遇到几种还原剂 或氧化剂 按还原性 氧化性 强弱的顺序依次发生反应 氧化剂 或还原剂 的氧化性 或还原性 强于氧化产物 或还原产物 的氧化性 或还原性 时氧化还原反应才能发生 解析 1 根据反应方程式可以判断还原能力强弱 中I Fe2 中Fe2 Cl 中SO2 I 综合分析知 SO2 I Fe2 Cl 2 氧化能力强的单质可以氧化其后的阴离子生成相应单质 由四种物质氧化能力可知 W2可氧化Z X 和Y Z2可氧化X 和Y X2可氧化Y 故B C项正确 答案 1 D 2 BC 守恒律 对于一个氧化还原反应 元素化合价升高总数与降低总数相等 还原剂失电子总数与氧化剂得电子总数相等 反应前后电荷总数相等 离子反应 守恒律应用于有关氧化还原反应的计算 氧化还原反应应用中的五个重要规律 2 1 强弱律 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 氧化剂 还原剂 还原产物 氧化产物强氧化性强还原性弱还原性弱氧化性强弱律应用于在适宜条件下 用氧化性强的物质制备氧化性弱的物质 用还原性强的物质制备还原性弱的物质 用于比较物质间氧化性或还原性的强弱 转化律 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 元素的化合价变化只靠近而不交叉 同种元素相邻价态之间不发生氧化还原反应 转化律应用于判断氧化还原反应能否发生 氧化产物 还原产物的判断及标明电子转移情况 3 4 例如 难易律 越易失电子的物质 失去电子后的阳离子就越难得电子 越易得电子的物质 得到电子后阴离子就越难失去电子 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 一种还原剂遇多种氧化剂时 氧化性最强的优先发生反应 难易律应用于判断物质的稳定性及反应顺序 5 L M R P Q分别代表五种含不同化合价的氮元素的物质 A B分别代表两种含不同化合价的氯元素的物质 每种物质中氮或氯元素的化合价只有一种 又知物质M中的氮元素的化合价要比物质Q中氮元素的化合价低 在一定条件下 它们会发生如下的转化 关系式未配平 P A Q B L O2 M H2O L M R H2O B H2O A O2 1 若五种含氮元素的物质中 有一种是硝酸 则硝酸是 理由是 典例3 2 反应 必须在催化剂 铂 氧化铁等 作用下 加热到一定温度时方能发生 此反应在化工生产上有重要用途 据此推断在同温同压下 若物质R的密度比空气的密度小 则R的化学式为 3 某学生写出下面三个含氮的物质相互转化的关系式 M P N2O3 H2O N2O4 H2O P Q M L Q H2O其中一定不可能实现的是 理由是 解析解答本题首先要认真分析各反应中元素的价态变化情况 突破口是先确定A B物质中氯元素的化合价谁高 由反应 B H2O A O2可知 反应后氧元素化合价升高 则反应后氯元素化合价必定降低 故化合价B A 再由 可知 反应后氯元素化合价升高 则氮元素化合价反应后必降低 故氮元素化合价P Q 由反应 可知 反应后氧元素化合价降低 则氮元素化合价反应后必升高 故氮元素化合价M L 由反应 可知 该反应为氮元素化合价的 归中 反应 由于化合价M L R处于M L之间 则M R L 又因为已知氮的化合价MQ M R L 由于其中一种物质是硝酸 硝酸中氮的化合价是最高价态 则在上述物质中P是硝酸 根据题给的信息及有关元素化合物知识 且L中氮元素是其中氮元素最低价态 由反应 可知 L分子中含有氢元素 因此 反应是氨气的催化氧化反应 L是NH3 M是NO 又因为R的氮元素价态在L M之间 R的密度又比空气小 故R为N2 对于题 3 判断三个反应是否能够进行的问题 也得从氮元素化合价相对高低去分析 由于氮元素的化合价P Q M R L 反应 是歧化反应 一种反应产物中氮的化合价大于 4 另一种反应物中氮的化合价小于 4 故Q中氮的化合价小于 4 但应比M的化合价高 由于氮化合价Q M L 因此反应 不可能实现 答案 1 P其中P中氮元素的化合价最高 2 N2 3 根据氧化还原反应规律 M L这两种物质反应 不可能生成氮元素价态比M L都高的物质 2011 济南模拟 已知G Q X Y Z均为含氯元素的化合物 在一定条件下有下列转化关系 未配平 这五种化合物中Cl元素化合价由低到高的顺序是 A G Y Q Z XB X Z Q G YC X Z Q Y GD G Q Y Z X解析由 可知 因生成NaCl中Cl元素的化合价为 1价 最低价 低于G中Cl元素的化合价 所以Q中Cl的化合价必高于G中Cl的化合价 同理 由 可知 X中Cl元素化合价高于Q 由 可知 Y中Cl元素化合价介于G和Q之间 由 可知 Z中Cl元素化合价介于Q与X之间 且比Q中Cl元素化合价高 比X中Cl元素化合价低 答案A 应用3 氧化还原反应方程式配平的一般方法与步骤1 一般方法 从左向右配 2 步骤 标变价 找变化 求总数 配系数 1 标出元素化合价变化的始态和终态 2 求升价元素或降价元素化合价的变化数 3 求化合价变化的最小公倍数 先确定氧化剂与还原剂或氧化产物与还原产物的系数 4 用观察法配平其他元素 5 检查配平后的方程式是否符合质量守恒定律 离子方程式还要看是否符合电荷守恒 氧化还原反应的综合应用 配平和计算 一 氧化还原反应配平的特殊技巧配平时若同一物质内既有元素的化合价上升又有元素的化合价下降 若从左向右配平较困难 可以采用从右向左配平 称为逆向配平法 电子守恒 氧化还原反应计算的核心思想得失电子守恒是指在发生氧化还原反应时 氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数 得失电子守恒法常用于氧化还原反应中氧化剂 还原剂 氧化产物 还原产物的有关计算及电解过程中电极产物的有关计算等 电子守恒法解题的步骤是 首先找出氧化剂 还原剂及其物质的量以及每摩尔氧化剂 还原剂得失电子的量 然后根据电子守恒列出等式 计算公式如下 3 二 n 氧化剂 分子内得电子原子数 原子降价数 n 还原剂 分子内失电子原子数 原子升价数利用这一等式 解氧化还原反应计算题 可化难为易 化繁为简 已知 1 将含铬废水进行如下处理 在废水中加入的混凝剂是一种复盐 将其配成溶液后加入过量的NaOH溶液 产生先有白色沉淀 后沉淀溶解的现象 用离子方程式表示该盐产生上述现象的反应原理是 向转化后的废水中加入NaOH溶液 此过程中发生主要反应的离子方程式是 证明Cr3 沉淀完全的方法是 答案 1 610183106 2 AlN210mol 3 13 5 氧化还原反应是高考的必考高频知识点 在选择题和笔答题中都有出现 试题联系元素化合物性质 以实验为手段 对氧化还原反应的基本原理和规律进行考查 突显对能力的要求 2013年应关注社会热点 特别关注能源的开发和利用与氧化还原反应的结合点 单击此处进入高考揭秘 常见考点 实验题和推断题中涉及的有关氧化还原反应的计算 结合电化学知识考查氧化还原反应计算 氧化还原反应中转移电子数的计算 常考题型 有关氧化还原反应与计算的知识每年在高考中都有所涉及 以选择题和非选择题的形式考查 2010 上海 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 如果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 完成下列填空 1 写出并配平CCl4层由紫色变成无色的化学反应方程式 如果系数是1 不用填写 实验题和推断题中涉及的有关氧化还原反应的计算 例1 2 整个过程中的还原剂是 3 把KI换成KBr 则CCl4层变为 色 继续滴加氯水 CCl4层的颜色没有变化 Cl2 HIO3 H