高中化学氧化还原反应

氧化还原反应 1 准确理解氧化还原反应的概念 1 1 氧化还原反应各概念之间的关系 1 反应类型 氧化反应 物质所含元素化合价升高的反应 还原反应 物质所含元素化合价降低的反应 氧化还原反应 有元素化合价升高和降低的反应 2 反应物 氧化剂 在反应中得到电子的物质 还原剂 在反应中失去电子的物质 3 产物 氧化产物 失电子被氧化后得到的产物 还原产物 得电子被还原后得到的产物 4 物质性质 氧化性 氧化剂所表现出得电子的性质 还原性 还原剂所表现出失电子的性质 5 各个概念之间的关系如下图 例题 1 下列变化过程属于还原反应的是 D A HCl MgCl2 B Na Na C CO CO2 D Fe3 Fe 例题 2 下列化学反应不属于氧化还原反应的是 C A 3Cl2 6KOH 5KCl KClO3 3H2O B 2NO2 2NaOH NaNO3 NaNO2 H2O C SnCl4 2H2O SnO2 4HCl D 3CCl4 2K2Cr2O7 2CrO2Cl2 3COCl2 2KCl 1 2 常见的氧化剂与还原剂 1 物质在反应中是作为氧化剂还是作为还原剂 主要取决于元素的化合价 元素处于最高价时 它的原子只能得到电子 因此该元素只能作氧化剂 如 7 价的 Mn 和 6 价的 S 元素处于中间价态时 它的原子随反应条件不同 既能得电子 又能失电子 因此该元素既能作氧化剂 又能 作还原剂 如 0 价的 S 和 4 价的 S 元素处于最低价时 它的原子则只能失去电子 因此该元素只能作还原剂 如 2 价的 S 2 重要的氧化剂 活泼非金属单质 如 F2 Cl2 Br2 O2等 元素处于高价时的氧化物 高价含氧酸及高价含氧化酸盐等 如 MnO2 NO2 浓 H2SO4 HNO3 KMnO4 KClO3 FeCl3等 过氧化物 如 Na2O2 H2O2等 3 重要的还原剂 金属单质 如 Na K Zn Fe 等 某些非金属单质 如 H2 C Si 等 元素处于低化合价时的氧化物 如 CO SO2 等 元素处于低化合价时的酸 如 HCl 浓 HBr HI H2S 等 元素处于低化合价时的盐 如 Na2SO3 FeSO4 等 1 3 电子转移的表示方法 电子转移的表示方法有双线桥法和单线桥法 1 双线桥法 要点 a 箭头由反应物中化合价变化元素指向生成物中化合价已经变化了的同一元素 升高 降低各一根箭头 越过 方程式中间的等号 b 电子转移数目 化合价升高 失电子 化合价降低 得电子 化合价改变元素的原子个数 m 每个原子得到 或失去 电子的个数 ne 即 m ne 如 2 单线桥法 要点 a 线桥从反应物中化合价升高的元素出发 指向反应物中化合价降低的元素 箭头对准氧化剂中化合价降低的 元素 箭头不过 b 在线桥上标明转移电子总数 不写得到或失去 如 2 氧化还原反应的基本规律 2 1 氧化还原反应的反应规律 2 1 1 价态规律 同种元素 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 处于中间价态时既有氧化性又有还原 性 例题 下列微粒不具有还原性的是 A K B Fe2 C S2 D Na 2 1 2 歧化和归中规律 价态归中规律 同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时 价态的变化 只靠拢 可相交 不相叉 例题 下 列反应能否发生 能发生的 请预测有关产物 A C CO2 B Fe FeCl3 C SO2 H2SO4 浓 D H2S H2SO4 浓 2 1 3 反应先后规律 在浓度相差不大的溶液中 1 同时含有集中还原剂时 加入氧化剂后 还原性强的优先被氧化 2 同时含有集中氧化剂时 加入还原剂后 氧化性强的优先被还原 2 1 4 守恒规律 在任何氧化还原反应中 化合价升高总数 化合价降低总数 还原剂失电子总数 氧化剂得电子总数 并且反 应前后电荷数相等 例题 1 已知 3 个 SO32 恰好将 2 个 ClO4 还原 而 SO32 被氧化为 SO42 则 X 元素在还原产物中的化合价是 A 1 B 2 C 3 D 4 2 2 氧化性与还原性的强弱判断规律 自己总结 1 根据氧化还原反应方程式的判断 氧化性 氧化剂 氧化产物 还原性 还原剂 还原产物 可总结为 比什么性 找什么剂 产物之性弱于剂 2 根据金属活动性顺序判断 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au 从左向右还原性逐渐减弱 对应离子的氧化性逐渐增强 3 根据反应条件和反应的剧烈程度 反应条件要求越低 反应越剧烈 对应物质的氧化性或还原性越强 4 根据氧化性还原反应的程度 相同条件下 a 不同氧化剂作用于同一种还原剂 氧化产物价态高的氧化性强 b 不同还原剂作用于同一种氧化剂 还原产物价态低的还原性强 3 氧化还原概念及规律的应用 3 1 氧化还原反应方程式的配平 3 1 1 三个原则 得失电子守恒原则 原子守恒原则 电荷守恒原则 3 1 2 一般方法 化合价升降法联合最小公倍数法 3 1 3 配平技巧 3 1 3 1 正向配平法 先从氧化剂和还原剂开始配平 适用范围 分子间的氧化还原反应 所有元素参与的氧化还原反应 生成物中物质即是氧化物又是还原产物 3 1 3 2 逆向配平法 先从氧化还原产物开始配平 例题 S Ca OH 2 CaS2 CaS2O3 H2O 适用范围 自身氧化还原反应 反应物中某一部分被氧化或被还原 3 1 3 3 整体配平发 当某一元素的原子或原子团 多见于有机反应配平 在某化合物中有数个时 可将它作为一个整体对待 根据化 合物中元素化合价代数和为零的原则予以整体标价 NH4NO3 HNO3 N2 H2O 3 1 3 4 缺项配平法 如果所给的化学方程式中有反应物或生成物没有写出来 在配平时 如果所空缺的物质不发生电子的得失 仅仅 是提供一种发生反应的酸 碱 中性的环境 可先把有化合价升降的元素配平 最后根据电荷守恒和原子守恒确定缺 项物质 配平 例题 BiO3 Mn2 Bi3 MnO4 H2O 3 1 3 5 其他配平法 自己总结 1 奇偶配平法 这种方法适用于化学方程式两边某一元素多次出现 并且两边的该元素原子总数有一奇一偶 例如 C2H2 O2 CO2 H2O 此方程式配平从先出现次数最多的氧原子配起 O2内有 2 个氧原子 无论化学式前系数为几 氧原子总数应为偶数 故右边 H2O 的系数应配 2 若推出其它的分子系数出现分数则可配 4 由此推知 C2H2前 2 式子变为 2C2H2 O2 CO2 2H2O 由此可知 CO2前系数应为 4 最后配单质 O2 为 5 把短线改为等号 写明条件即 可 2C2H2 5O2 4CO2 2H2O 2 观察法配平 有时方程式中会出现一种化学式比较复杂的物质 我们可通过这个复杂的分子去推其他化学式的系数 例如 Fe H2O Fe3O4 H2 Fe3O4化学式较复杂 显然 Fe3O4中 Fe 来源于单质 Fe O 来自于 H2O 则 Fe 前配 3 H2O 前配 4 则式子为 3Fe 4H2O Fe3O4 H2由此推出 H2系数为 4 写明条件 短线改为等号即可 3Fe 4H2O Fe3O4 4H2 3 归一法 找到化学方程式中关键的化学式 定其化学式前计量数为 1 然后根据关键化学式去配平其他化学式前的化学计 量数 若出现计量数为分数 再将各计量数同乘以同一整数 化分数为整数 这种先定关键化学式计量数为 1 的配平 方法 称为归一法 做法 选择化学方程式中组成最复杂的化学式 设它的系数为 1 再依次推断 3 2氧化还原反应的相关计算 举例说明 不少于 2 个例子 1 计算依据 氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数 2 计算公式 氧化剂的物质的量 变价元素原子的个数 化合价的变化值等 还原剂的物质的量 变价元素原 子的个数 化合价的变化值 例题 1 ClO2 是一种消毒杀菌效率高 二次污染小的水处理剂 实验室可以通过以下反应制得 ClO2 反应方 程式为 2KClO3 H2C2O4 H2SO4 加热 2ClO2 K2SO4 2CO2 2H2O 下列说法正确的是 A KClO3 在反应中得到电子 B ClO2 是氧化产物 C H2C2O4 在反应中被还原 D 1molKClO3 参加反应有 2mol 电子转移 例题2 将11 2g 的 Mg 和 Cu 的混合物完全溶解于足量的硝酸中 收集反应产生的气体 X 再向所得溶液中加入 适量的 NaOH 溶液 产生21 4g 沉淀 根据题意推断气体 X 的成分可能是 A 0 3mol NO2和0 3mol NO B 0 2mol NO2和0 1mol N2O4 C 0 1mol NO 0 2mol NO2和0 05mol N2O4 D 0 6mol NO 例题3 足量铜与一定量浓硝酸反应得到硝酸铜溶液和 NO2 N2O4 NO 的混合气体 这些气体与1 68LO2 标准 状况 混合后通入水中 所有气体完全被水吸收生成硝酸 若向所得硝酸铜溶液中加入5mol LNaOH 溶液至 Cu2 恰好 完全沉淀 则消耗 NaOH 溶液的体积是 A 60mL B 45mL C 30mL D 15mL 练习 1 需加入还原剂才能实现的是 A MnO2 MnO4 B AlO2 Al OH 3 C AsO43 AsO33 D S2O32 SO32 2 已知 2BrO3 Cl2 Br2 2ClO3 5Cl2 I2 6H2O 2HIO3 10HCl ClO3 5Cl 6H 3Cl2 3H2O 下列离子氧化性正确的是 A ClO3 BrO3 IO3 Cl2 B IO3 ClO3 BrO3 Cl2 C IO3 BrO3 Cl2 ClO3 D BrO3 ClO3 Cl2 IO3 3 已知 IO3 在通常情况下是比较稳定的 而在酸性溶液中则具有较强的氧化性 遇到某些具有还原性的物质时 5 价的碘可被还原为零价的碘 下列离子在酸性条件下可被其氧化的是 A Fe3 B F C NO3 D I 4 已知下列两个反应 Cl2 2KI I2 2KCl I2 2KClO3 Cl2 2KIO3 下列说法中不正确的是 A 均属于置换反应 B 中的 I2 是氧化产物 中的 Cl2 是还原产物 C 反应 说明 KI 的氧化性比 KCl 强 D 反应 说明 I2 的还原性比 Cl2 强 5 下列叙述中正确的是 A 化合反应不一定都属于非氧化还原反应 B 阳离子只有氧化性 阴离子只有还原性 C 在氧化还原反应中 肯定有一种元素被氧化 另一种元素被还原 D 含氧酸能起氧化作用 无氧酸则不能 6 在一定条件下 分别以高锰酸钾 氯酸钾 过氧化氢 已知 2H2O2 2H2O O2 为原料制取氧气 当均制 得等质量的氧气时 三个反应中转移的电子数之比是 A 1 1 1 B 2 2 1 C 2 3 1 D 4 3 2 7 在反应 11P 15CuSO4 24H2O 5Cu3P 6H3PO4 15H2SO4 中 铜元素由反应前的 2 价变为反应后的 1 价 表现出氧化性 而 P 在反应中表现出 A 只有还原性 B 只有氧化性 C 既无氧化性又无还原性 D 既有氧化性又有还原性 8 已知锌与稀硝酸反应的化学方程式为 4Zn 10HNO3 a Zn NO3 2 b NH4NO3 c H2O 则 a b c 分别是 A 4 1 5 B 4 2 4 C 4 1 3 D 4 3 5 9 下列反应 8NH3 3Cl2 6NH4Cl N2 被氧化的氨气和未被氧化的氨气的质量比为 A 3 1 B 1 3 C 1 1 D 3 8 10 2 分 M2O7x 离子和 S2 在酸性条件下发生如下反应 M2O7x 3 S2 14H 2M3 3S 7H2O 则 M2O7x 离子中 M 的化合价是 11 6 分 赤铜矿的成分是 Cu2O 辉铜矿的成分是 Cu2S 将赤铜矿与辉铜矿混合加热有以下反应发生 Cu2S 2Cu2O 6Cu SO2 请填写下列空白 在该反应中 氧化剂是 还原剂是 氧化产物与还原产物的质量比 MnO2 12 将 6 4 g Cu 与 8 0 mol L 60 mL 的硝酸充分反应 铜完全溶解 反应后溶液中的 H 的物质的量为 a mol 假设反应中 只产生 NO 或 NO2 此时溶液中所含 NO3 的物质的量为 A 0 28 mol B 0 31 mol C a 0 2 mol D a 0 4 mol 13 向一定量的 Fe FeO 和 Fe2O3 的混合物投入 100 ml 1 mol L 的盐酸 恰好使混合物完全溶解 放出 224 ml 标准 状况 的气体 所得溶液中 加入 KSCN 溶液无血红色出现 若用过量的 CO 在高温下还原相同质量的混合物 能得 铁的质量为 A 11 2 g B 5 6 g C 2 8 g D 无法计算 14 1 铜和镁的合金 4 6 g 完全溶于浓硝酸 若反应中硝酸被还原只产生 4480 mL 的 NO2 气体和 336 mL N2O4 气体 都已折算到标准状况 在反应后的溶液中 加入足量的氢氧化钠溶液 生成沉淀的质量为 A 9 02 g B 8 51 g C 8 26 g D 7 04 g 15 1 14gCu Ag 合金与足量的某浓度的硝酸反应 将放出的气体与 1 12 L 标况 O2 混合 通入水中恰好全部被吸 收 则合金中 Cu 的质量是 g A 9 6 B 6 4 C 3 2 D 无法计算 2 1 92