2011届高考化学一轮复习课件第7讲 氧化还原反应.ppt

第7讲氧化还原反应 高考大纲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 能判断反应中的氧化剂 氧化产物 还原剂 还原产物 3 能判断氧化还原反应中电子转移的方向和数目 4 掌握物质氧化性 还原性强弱的比较方法 5 能运用质量守恒 电子守恒 电荷守恒进行氧化还原反应的有关计算 考向预测1 以社会实际问题或典型实例为载体 考查氧化还原反应的基本概念 物质氧化性 还原性的强弱判断 2 将氧化还原反应方程式的配平与物质推断结合起来考查 一 氧化还原反应氧化还原反应概念 某些物质被氧化 同时某些物质被还原的反应特征 有元素化合价升降 判断依据 本质 电子转移 包括得失与偏移 体验热身1 2009 福建理综 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 复分解反应答案 C 2 2009 上海单科 在下列变化 大气固氮 硝酸银分解 实验室制取氮气中 按氮元素被氧化 被还原 既不被氧化又不被还原的顺序排列 正确的是 A B C D 答案 A 答案 B N2做氧化剂 Al2O3没有参与氧化还原反应 A错 生成2molAlN转移6mol电子 则生成1molAlN转移3mol电子 B正确 AlN中氮元素显 3价 C错 摩尔质量的单位是g mol D错误 4 2008 海南 锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌 硝酸铵和水 当生成1mol硝酸锌时 被还原的硝酸的物质的量为 A 2molB 1molC 0 5molD 0 25mol答案 D解析 氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数 锌和很稀的硝酸反应 锌被氧化成硝酸锌 而硝酸被还原为硝酸铵 硝酸中氮元素的化合价由 5降到了 3 每生成1mol硝酸锌时 锌失去2mol电子 而每还原1molHNO3生成硝酸铵需要得到8mol电子 由题意可知 当生成1mol硝酸锌时 被还原的硝酸的物质的量应为0 25mol 5 2008 上海 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 HClB Cl2 Al H2C NO2 Na Br2D O2 SO2 H2O答案 A 解析 F2只有氧化性 K只有还原性 HCl既有氧化性又有还原性 A正确 Cl2既有氧化性又有还原性 Al只有还原性 H2既有氧化性又有还原性 B错 NO2既有氧化性又有还原性 Na只有还原性 Br2既有氧化性又有还原性 C错 O2 SO2 H2O都是既有氧化性又有还原性 D错 6 请写出一个符合条件的有水参加反应的化学方程式 1 水只做氧化剂 2 水只做还原剂 3 水既做氧化剂也做还原剂 4 水既不是氧化剂也不是还原剂 但属于氧化还原反应 5 水既不是氧化剂也不是还原剂 也不属于氧化还原反应 解析 根据常见水参与的反应 考虑元素价态变化 写出符合条件的方程式 重点探究氧化性 还原性的强弱判断氧化性 还原性的强弱主要取决于物质得失电子的难易 与得失电子的数目无关 另外还跟反应的条件 如溶液的酸碱性 浓度 温度等因素有关 可依据以下几个方面判断 1 依据元素周期表 1 同周期从左到右 金属元素的还原性逐渐减弱 对应阳离子的氧化性逐渐增强 非金属元素的氧化性逐渐增强 对应阴离子的还原性逐渐减弱 2 同主族从上到下 金属元素的还原性逐渐增强 对应阳离子的氧化性逐渐减弱 非金属元素的氧化性逐渐减弱 对应阴离子的还原性逐渐增强 2 依据金属 非金属活动性顺序 6 依据电化学原理原电池中 负极物质的还原性一般强于正极物质 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强 在阳极先放电的阴离子的还原性强 7 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KMnO4溶液的氧化性随溶液酸性的增强而增强 解析 依据用还原性较强的物质可以通过氧化还原反应获得还原性较弱的物质 即用还原剂制取氧化产物 分析选项不难发现选项B C符合上述规律可以发生反应 选项A D则不能发生反应 方法归纳 此类题目是考查热点 主要考查的是氧化还原反应中的一条普遍规律 即氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性 还原剂的还原性大于还原产物的还原性 因此当判断反应能否发生时 必须符合强还原性物质制弱还原性物质 强氧化性物质制弱氧化性物质规律 反应才能发生 即 两强变两弱 两强两弱规律不仅可以判断同一反应中物质的氧化性强弱 还可以逆向运用判断一个氧化还原反应能否发生 类比迁移 解析 根据氧化性 氧化剂 氧化产物 A正确 三个反应都是氧化还原反应 B错误 中生成的是Cl2 能使湿润的淀粉KI试纸变蓝 C错误 实验 只证明了Fe2 有还原性 无法证明Fe2 的氧化性 D错误 难点探究氧化还原反应的规律和计算1 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 2 强弱规律较强氧化性的氧化剂跟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 应用 在适宜条件下 用氧化性较强的物质制备还原性较弱的物质 还能比较物质间的氧化性或还原性的强弱 3 价态规律元素处于最高价态 只有氧化性 元素处于最低价态 只有还原性 元素处于中间价态 既有氧化性又有还原性 但主要呈现一种性质 4 转化规律氧化还原反应中 以元素相邻价态间的转化最易 同种元素不同价态之间若发生反应 元素的化合价只靠近而不交叉 同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应 应用 分析判断氧化还原反应中的物质变化及推测变化产物 5 难易规律越易失电子的物质 失电子后其阳离子就越难得电子 越易得电子的物质 得电子后其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 优先与还原性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 6 氧化还原反应比较典型的计算求氧化剂与还原剂的物质的量之比或质量比 计算参加反应的氧化剂或还原剂的量 确定反应前后某一元素价态的变化值等 计算的关键是依据氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等 列出守恒关系式求解 计算公式如下 氧化剂物质的量 变价元素的原子个数 化合价的变化值 还原剂物质的量 变价元素的原子个数 化合价的变化值 例2 已知在热的碱性溶液中 NaClO发生如下反应 3NaClO 2NaCl NaClO3 在相同条件下NaClO2也能发生类似的反应 其最终产物是 A NaCl NaClOB NaCl NaClO3C NaClO NaClO3C NaClO3 NaClO4 答案 B 方法归纳 在同一个氧化还原反应中既有元素化合价升高又有元素化合价降低 类比迁移 解析 观察离子方程式 Fe2 和Fe3 是氧化产物 NO和NO2是还原产物 根据氧化还原反应中得失电子数相等 可得2d 3f 3g h 选项A正确 选项B可采用极值法计算 若5 6g金属铁的氧化产物全为Fe2 失去电子的数目为0 2mol 若5 6g金属铁的氧化产物全为Fe3 失去电子的数目为0 3mol 因此反应中转移的电子的物质的量的范围为0 2 0 3mol 选项B正确 由得失电子守恒得2d 3f 3g h 由反应前后铁原子守恒得a d f 即2d 3f 3a d 由反应前后氮原子守恒得b g h 即3g h 3b 2h 由此可得3a d 3b 2h d 3a 3b 2h 由此可知当a不变时 d不仅与b有关 还与h有关 因此选项D错 例3 2008 上海 某反应体系中的物质有NaOH Au2O3 Na2S4O6 Na2S2O3 Au2O H2O 1 请将Au2O2之外的反应物与生成物分别填入以下空格内 Na2S2O3 H2O Na2S4O6 Au2O NaOH 2 反应中 被还原的元素是 还原剂是 3 将氧化剂与还原剂填入下列空格中 并标出电子转移的方向和数目 Au Na2S2O3 Au2O3 4 纺织工业中常用氯气做漂白剂 Na2S2O3可作为漂白后布匹的 脱氯剂 Na2S2O3和Cl2反应的产物是H2SO4 NaCl和HCl 则还原剂与氧化剂的物质的量之比为 1 4 解析 Au2O3转化为Au2O时 Au元素的化合价降低 说明在反应中Au2O3是氧化剂 在Na2S4O6中硫元素的平均化合物为 2 5价 Na2S2O3中硫元素的平均化合价为 2价 所以Na2S2O3应是还原剂 Na2S4O6是氧化产物 在 4 中 1molNa2S2O3转化为H2SO4时失去8mole 而1molCl2转化为Cl 时得到2mole 所以还原剂与氧化剂的物质的量之比为1 4 方法归纳 该题考查了氧化还原反应的基本概念 电子转移的表示方法及有关计算 解答该题时关键是利用氧化还原反应的特征 元素化合价的升降 从而准确判断出氧化剂 还原剂 氧化产物 还原产物 进行有关计算时 要利用得失电子守恒来求解 类比迁移4 2008 全国卷 实验室可由软锰矿 主要成分为MnO2 制备KMnO4 方法如下 软锰矿与过量固体KOH和KClO3在高温下反应 生成锰酸钾 K2MnO4 KCl和水 用水溶解 滤去残渣 滤液酸化后 K2MnO4转变为紫色的针状KMnO4 请回答 1 软锰矿制备K2MnO4的化学方程式是 2 K2MnO4制备KMnO4的离子方程式是 3 若用2 5g软锰矿 含MnO280 进行上述实验 计算KMnO4的理论产量 4 KMnO4能与热的经硫酸酸化的Na2C2O4反应生成Mn2 和CO2 该反应的化学方程式是 2 4g 5 上述制得的KMnO4产品0 165g 恰好与0 335g纯Na2C2O4反应完全 计算KMnO4的纯度 95 8 实验探究关于物质的氧化性 还原性的实验设计在近几年的高考实验题中 考查氧化还原反应的知识比较多 在综合考试的背景下 把氧化还原反应的知识 元素化合物的知识及相关实验知识综合在一起考查学生的综合应用能力是必然的发展方向 氧化还原反应的知识在实验中的应用主要有如下三个方面 1 利用某些实验手段证明物质具有氧化性或还原性 2 利用某些实验手段比较物质氧化性与还原性的强弱 3 物质的氧化性和还原性对化学实验的影响 如空气中的氧气具有一定的氧化性 易被氧化的物质在空气中进行实验时 要防止被氧气氧化 如NO的收集 Fe OH 2的制备 有关Na2SO3的实验等 2008 海淀质检 某校同学为探究Br2 I2和Fe3 的氧化性强弱 进行了如下实验 取少量KI溶液于试管中 先加入溴水 振荡 再加入CCl4 振荡后静置 观察到下层液体呈紫红色 取少量FeSO4溶液于试管中 先加入溴水 振荡 再继续滴加两滴KSCN溶液 溶液呈血红色 1 写出实验 中发生氧化还原反应的离子方程式 2 由上述两个实验 对物质的氧化性可以得出的正确结论是 填序号 A Br2 I2B Fe3 Br2C Br2 Fe3 D I Br AC 3 已知Fe3 的氧化性强于I2 请你从所给试剂中选择所需试剂 设计一个实验加以证明 FeCl3溶液 碘水 KI溶液 稀H2SO4 淀粉溶液 提示 请写出实验步骤 现象及结论 答案 3 取少量FeCl3溶液于试管中 依次加入KI溶液和淀粉溶液 振荡 若淀粉溶液变蓝 证明Fe3 氧化性强于I2 走出误区 在解答氧化还原反应 包括电化学 的计算时 没有注意氧化还原反应的先后顺序 从而引起错解 错误原因是解决不当 没有运用相关物质的性质强弱顺序去分析问题解决此类问题 要注意根据氧化还原反应的 先后律 分析问题 即 同一体系中 当有多个氧化还原反应发生时 反应的先后原则遵循强者优先的规律 特别是混合液的电解问题 不能准确而迅速地再现 提取氧化与还原 氧化剂与还原剂 氧化产物与还原产物等一系列对立面统一概念 应用起来滞涩而不自如 因为化合价的判断 标注错误引起连锁错误 全盘皆错 特殊氧化还原如歧化 归中 部分氧化或还原反应的概念判定 规律应用方面的混淆 迷惑而致错 对潜在的氧化还原反应的忽视 譬如在酸性环境中亦能表现强氧化性 中性 碱性环境中则无 守恒理念的缺失或疏漏 因材施教守恒法的原理和应用守恒法是中学化学计算中一种很重要的方法与技巧 也是在高考试题中应用最多的方法之一 其特点是抓住有关变化的始态和终态 忽略中间过程 利用其中某种不变量建立关系式 从而简化思路 快速解题 守恒法解题依据 根据几个连续的化学方程式前后某微粒如原子 电子 离子的物质的量保持不变 或质量守恒等 1 质量守恒法 例1 已知Q与R的摩尔质量之比为9 22 在反应X 2Y 2Q R中 当1 6gX与Y完全反应后 生成4 4gR 则参与反应的Y和生成物Q的质量之比为 A 23 9B 32 9C 46 9D 16 9 答案 D 2 原子守恒法 例2 在空气中暴露过的KOH固体 经分析知其成分为 水7 62 K2CO32 38 KOH90 若将1g此样品加到46 00mL1mol L的盐酸中 过量的盐酸再用1 07mol L的KOH溶液中和 蒸发中和后的溶液可得固体多少克 答案 3 43g 解析 本题化学反应复杂 数字处理烦琐 但若根据Cl元素守恒 便可以看出 蒸发溶液所得KCl固体中的Cl 全部来自盐酸中的Cl 即生成的n KCl n HCl m KCl 1mol L 0 046L 74 5g mol 3 43g 答案 D 备用选题 1 2009 泰安一中模拟 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 硫单质在空气中燃烧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 反应物中的含硫物质被氧化即硫元素的化合价升高 硫元素的化合价升高的只有选项A 选项B C中硫元素的化合价降低 被还原 D选项中硫元素的化合价无变化 是非氧化还原反应 2 2009 南师附中模拟 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 答案 B 解析 反应 2 是非氧化还原反应 选项A错 由氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可得O2的氧化性大于Fe2O3 也大于Na2CrO4 选项C错 由于反应 2 是可逆反应 因此当生成1molNa2Cr2O7时消耗的Na2CrO4的物质的量必大于2mol 因此反应中转移的电子的物质的量必大于7mol 答案 BC 5 2009 北京海淀一模 用高铁酸钠 Na2FeO4 对河湖水消毒是城市饮水处理的新技术 已知反应Fe2O3 3Na2O2 2Na2FeO4 Na2O 下列说法正确的是 A Na2O2既是氧化剂又是还原剂B Na2FeO4既是氧化产物又是还原产物C 3molNa2O2参加反应 有12mol电子转移D 在Na2FeO4中Fe为 4价 具有强氧化性 能消毒杀菌 答案 B 解析 通过对题目中反应方程式的分析可知 Na2O2做氧化剂 氧元素由 1价变为 2价 选项A错 铁元素由Fe2O3中的 3价变为Na2FeO4中的 6价 Na2FeO4既是氧化产物又是还原产物 选项B正确 选项D错 选项C中3molNa2O2参加反应 有6mol电子转移 答案 B 解析 两个反应的原理是因钾的沸点低易挥发 可在高温下用焦炭 碳化物做还原剂还原钾的化合物 利用钾的挥发性使其与反应体系分离 从而达到制备的目的 A错 生成相同物质的量的K时 方法一中转移的电子数为4e 方法二中转移的电子数为2e C错 CaC2中阴 阳离子个数之比基为1 1 D错 7 1 航天飞机曾用铝粉和高氯酸铵的混合物做固体燃料 通过加热铝粉使其氧化 并放出大量的热 促使混合物中的另一种燃料分解 mmol高氯酸铵分解时除产生2mmol水蒸气和mmol氧气外 其他组成元素均以单质形式放出 因而产生巨大的推动力 写出其中涉及的化学方程式 2 高氯酸铵作为火箭燃料的重要氧载体 在高压 450 的条件下高氯酸铵迅速分解生成水蒸气 氮气 氯化氢和氧气 写出此反应的化学方程式 反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比是 分解1mol高氯酸铵 转移的电子数目是 7 4 解析 要以元素守恒为基础判断高氯酸铵分解的产物 可推出其他单质为氮气和氯气 根据原子个数守恒来配平反应方程式 分解1mol高氯酸铵转移的电子数 要根据氯元素得到的电子数或氮 氧两元素失去的电子总数来计算 高效作业 一 选择题 答案 D 2 2009 青岛联考 ClO2是一种广谱型的消毒剂 根据世界环保联盟的要求 ClO2将逐渐取代Cl2成为生产自来水的消毒剂 工业上ClO2常用NaClO3和Na2SO3溶液混合并加H2SO4酸化后反应制得 在以上反应中 NaClO3和Na2SO3的物质的量之比为 A 1 1B 2 1C 1 2D 2 3 答案 B 解析 由NaClO3生成ClO2 Cl元素化合价降低1价 Na2SO3作为还原剂 化合价将由 4价上升至 6价 升高2价 根据电子得失守恒规律 NaClO3与Na2SO3的物质的量之比为2 1 答案 A 答案 B 解析 根据 可知还原性M N 根据 可知还原性N E 而P能与冷水直接反应 故P的还原性最强 由此可得还原性P M N E 5 2009 原创卷 已知NH4CuSO3与足量的10mol L的硫酸混合微热 产生下列现象 有红色金属生成 有刺激性气味的气体产生 溶液呈蓝色 据此判断下列说法正确的是 A 反应中硫酸做氧化剂B NH4CuSO3中S元素被氧化C 有刺激性气味的气体是氨气D 1molNH4CuSO3完全反应转移0 5mol电子 答案 D 6 近代化学常用CaH2做生氢剂 其化学方程式为 CaH2 2H2O Ca OH 2 2H2 其中水的作用是 A 氧化剂B 还原剂C 溶剂D 既是氧化剂又是还原剂 答案 A 答案 A 答案 C 9 2009 济南模拟 氧化还原反应的实质是电子转移 下列关于氧化还原反应的叙述正确的是 A 在氧化还原反应中 有一种元素被氧化 肯定有另一种元素被还原B 11 2LCl2通入到足量的NaOH溶液中 转移的电子数为0 5NAC 难失电子的原子 得电子的能力一定强D 元素由化合态变为游离态时 它可能被氧化 也可能被还原 答案 D 解析 在氧化还原反应中 有被氧化的元素 同时也有被还原的元素 但被氧化被还原的可能是不同的元素也可能是同一种元素 A错误 B中11 2LCl2不知状态 无法计算 难失电子的原子 不一定得电子的能力强 如稀有气体 C错误 10 对于反应KMnO4 HCl KCl MnCl2 Cl2 H2O 未配平 若有0 1molKMnO4参加反应 下列说法正确的是 A 其转移电子0 5molB 生成Cl20 5molC 参加反应的HCl为16molD Cl2是还原产物 答案 A A 反应 不是氧化还原反应B 该生产过程不产生任何污染C 整个反应过程中 每有5 6gFe参加反应转移0 8mol电子D 反应 中的氧化剂是NaNO2 答案 D 答案 B 二 非选择题 1 方案a中 生成17gNH3同时生成 molFe OH 3 8 3 方案b的反应中 当有0 3mol电子转移时 产生的氮气在标准状况下的体积为 mL 672 解析 1 17gNH3即1molNH3 设生成xmolFe OH 3 据电子转移守恒得 1 5 3 x x 8 3 据 2 知 每转移30mol电子 产生3molN2当有0 3mol电子转移时 产生0 03molN2 即0 03 22 4 103 672 mL 14 2009 北京 黄冈高考四模 越来越多的食品问题所造成的危害有目共睹 给我们敲响了警钟 一些 毒奶粉 竟然顶着国家 免检产品 桂冠 某品牌奶粉被鉴定为所含亚硝酸盐残留量高出正常值7 8倍 长期食用可能致癌 NaNO2有像食盐一样的咸味 能发生如下反应 2NaNO2 4HI 2NO I2 2NaI 2H2O 1 上述反应中氧化剂是 若有0 75mol的还原剂被氧化 则被还原的氧化剂是 mol 2 根据上述反应 可以用试纸和生活中常见的物质进行实验 以鉴别NaNO2和NaCl 可选用的物质有 自来水 碘化钾淀粉试纸 淀粉 白糖 食醋 白酒 进行实验时 必须选用的物质有 填编号 NaNO2 0 75 3 某厂废切削液中 含2 5 的NaNO2 直接排放会造成污染 下列试剂 能使NaNO2转化为不引起二次污染的N2 填编号 NaCl NH4Cl H2O2 浓H2SO4反应的化学方程式为 NaNO2 NH4Cl N2 NaCl 2H2O 解析 1 在上述反应中 NaNO2中N元素从 3价降低到 2价 HI中I元素从 1价升高到0价 故氧化剂是NaNO2 还原剂是HI 由氧化还原反应中得失电子守恒知 0 75mol n NaNO2 3 2 故n NaNO2 0 75mol 2 由题目中的信息知需要选择碘化钾淀粉试纸 KI做还原剂 上述反应是在酸性条件下发生的 故还要选择食醋 通过观察试纸有没有变蓝色 判断是否有I2生成 从而确定是否含有NaNO2 3 NaNO2为氧化剂 选择的试剂应做还原剂 并且产物无污染 故选择NH4Cl 其反应为NaNO2 NH4Cl N2 NaCl 2H2O 15 某校文印室里有两台复印机长期工作着 使用和操作复印机的师傅 时常感到身体有不适的现象 一天 一位学生知道后 查阅了相关资料 了解到复印机工作时易产生臭氧 臭氧浓度过高时 对人体有害 臭氧具有强氧化性 可以使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝 其中臭氧部分转化为氧气 1 写出并配平发生反应的离子方程式 2 该反应的氧化剂是 还原产物是 3 该反应包含两种反应 氧化反应为 转化成 还原过程的反应式为 4 反应中1mol臭氧 填 得到 或 失去 mol电子 O3 2I H2O 2OH I2 O2 O3 OH 或KOH I I2 O3 H2O 2e 2OH O2 得到 2 解析 4 根据离子方程式O3 2I H2O 2OH I2 O2可知 1molO3参与反应转移的电子为2mol 1 写出该氧化还原反应的化学方程式 2 反应中氧化剂是 被氧化元素是 若有0 5molH2O2参加