高二化学氧化剂、还原剂知识精讲 鲁教版

高二化学氧化剂、还原剂知识精讲 鲁教版一. 本周教学内容： 高考第一轮复习：化学必修1第2章 元素与物质世界 第3节：氧化剂、还原剂二. 教学目的 1、理解氧化还原反应的概念及氧化剂还原剂的概念2、掌握物质氧化性、还原性的判断方法3、能运用氧化还原反应的基本规律进行推理、判断、计算三. 教学重点、难点 氧化还原反应规律的运用四. 知识分析（一）氧化还原反应 1. 基本概念 （1）氧化反应和还原反应：在氧化还原反应中,反应物所含元素化合价升高(或者说是物质失去电子)的反应称为氧化反应；反应物所含元素化合价降低(或者说是物质得到电子)的反应称为还原反应。 （2）氧化还原反应：凡是反应过程中有元素化合价变化(或电子转移)的化学反应叫做氧化还原反应 说明：氧化反应和还原反应是一对对立的反应,而又统一存在于一个反应中,不能分割,所以人们把这两种同时存在的一个化学反应叫做氧化还原反应。 （3）氧化剂和还原剂：在氧化还原反应中,所含元素的化合价降低(或说得到电子)的反应物叫做氧化剂；所含元素的化合价升高(或说失去电子)的反应物叫做还原剂。 （4）氧化产物和还原产物：还原剂失去电子被氧化所得的产物叫氧化产物，氧化剂得到电子被还原所得的产物叫还原产物。 2. 氧化还原反应与四种基本反应类型的关系，如下图所示： 3. 氧化还原反应的类型： （1）还原剂+ 氧化剂 氧化产物+ 还原产物 此类反应的特点是还原剂和氧化剂分别是不同的物质，参加反应的氧化剂(或还原剂)全部被还原(或被氧化)，有关元素的化合价全部发生变化。例如： 4NH3 + 5O2 4NO+ 6H2O （2）部分氧化还原反应 此类反应的特点是还原剂（或氧化剂）只有部分被氧化（或还原）， 有关元素的化合价只有部分发生变化除氧化还原反应外，还伴随有非氧化还原反应.例如： MnO2 + 4HCl（浓） MnCl2+ Cl2+ 2H2O （3）自身氧化还原反应 自身氧化还原反应可以发生在同一物质的不同元素之间，即同一种物质中的一种元素被氧化，另一种元素被还原，该物质既是氧化剂也是还原剂； 可以发生在同一物质的同种元素之间，即同一种物质中的同一种元素既被氧化又被还原。例如： 2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 +O2 3S + 6KOH 2K2S + K2SO3 +3H2O （4）归中反应 此类反应的特点是同一种元素在不同的反应物中有两种不同的价态（高价、低价），反应后转化成中间价态。但应注意的是同一种元素反应时，其化合价只是靠拢不交错。例如： 4. 氧化剂、还原剂的判断方法： （1）根据反应式判断 氧化性：氧化剂 氧化产物 还原性：还原剂还原产物 （2）根据物质活动性顺序比较 金属活动性顺序（常见元素） 非金属活动性顺序（常见元素） （3）根据反应条件判断 当不同的氧化剂作用于同一还原剂时，如氧化产物价态相同，可根据反应条件的高低来进行判断。例如： 16HCl（浓）+ 2KMnO4= 2KCl+2MnCl2 +8H2O+ 5Cl2 MnO2 + 4HCl（浓） MnCl2+ Cl2+ 2H2O 4HCl+ O2 2Cl2+ 2H2O 上述三个反应中，还原剂都是浓盐酸，氧化产物都是氯气，而氧化剂分别是KMnO4、MnO2、O2。式中KMnO4常温时可以将浓盐酸中的氯离子氧化成氯原子。式中MnO2需要在加热条件下才能完成。式中O2不仅需要加热，而且还需要CuCl2 做催化剂才能完成。由此我们可以得出结论： 氧化性：KMnO4 MnO2 O2 （4）根据氧化产物的价态高低判断 当变价的还原剂在相似的条件下作用于不同的氧化剂时，可根据氧化产物价态高低来判断氧化剂氧化性的强弱。 如：2Fe + 3Cl2 2FeCl3 Fe+ S FeS 可以判断氧化性：Cl2 S （5）根据元素周期表来判断 同主族元素（从上到下）如： 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（6）根据原电池，电解池的电极反应比较 两种不同的金属构成原电池的两极。负极金属是电子流出的极，正极金属是电子流入的极。其还原性：负极 正极。 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。 （7）根据物质浓度的大小比较 具有氧化性（或还原性）的物质的浓度越大，其氧化性（或还原性）越强； 反之，其氧化性（或还原性）越弱。如： 氧化性：HNO3（浓） HNO3（稀） 还原性：HCl（浓） HCl（稀） （8）根据氧化剂、还原剂性质影响因素比较 温度：如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强/ 酸碱性：如KMnO4溶液的氧化性随溶液酸性的增强而增强. 5. 氧化还原反应的基本规律及应用 （1）守恒定律（四大守恒） 氧化剂获得电子总数必等于还原剂失去电子总数，即得失电子守恒。 氧化剂中元素化合价降低总数等于还原剂中元素化合价升高总数，即化合价升降守恒。化合价升降总数也等于电子转移总数。 反应前后各元素种类不变， 各元素的原子数目不变，即质量守恒. 在有离子参加的氧化还原反应中，反应前后离子所带电荷总数相等，即电荷守恒. （2）价态规律（氧化还原规律） 元素的最高价态在反应中只能得电子而不能失电子，所以元素处于最高价态时只有氧化性而没有还原性，即只能做氧化剂，不能做还原剂。如： Fe3+、H+、Al3+、浓H2SO4中、HNO3中的 等。 元素的最低价态在反应中只能失去电子而不能得到电子，所以元素处于最低价态时只有还原性而没有氧化性，即只能做还原剂，不能做氧化剂。如： Fe、Cu、S2、I、Br等。 元素的最高价态与它的最低价态之间的中间价态，在反应中既能失电子，本身被氧化，又能得电子，本身被还原.所以处于中间价态的元素既有氧化性又有还原性。它跟强氧化剂反应表现还原性，跟强还原剂反应表现氧化性。如： S、Fe2+、NO等 应用于判断物质氧化性.还原性及反应的可能性. （3）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氧化性较弱的物质，或用还原性较强的物质制备还原性较弱的物质.亦可用于比较物质间氧化性或还原性的强弱。 （4）转化规律 氧化还原反应中，以元素相邻价态间的转化最容易；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能否发生.例如浓硫酸与二氧化硫不会发生反应； KClO3+6HCl= KCl+3Cl2+ 3H2O反应中， KClO3中+5的氯元素不会转化为KCl中1价的氯元素。 （5）难易规律 越易失电子的物质，失电子后就越难得电子， 越易得电子的物质，得电子后就越难失电子；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。 应用：判断物质的稳定性及反应顺序。（注意：难失电子的物质不一定易得电子。例如稀有气体既难得电子又难失电子。）（二）铁及铁的化合物 1. 铁的化学性质 铁与非金属的反应 3Fe+2O2Fe3O4 3Fe+3Cl22FeCl3（棕黄色烟） Fe+ S FeS 铁与水的反应 3Fe+ 4H2O（g）Fe3O4 4H2 铁与酸的反应 铁在金属活动性顺序中位于氢的前面，活动性强，能置换出酸（如稀H2SO4）中的氢。 Fe+2H+ Fe2+ H2注意：在常温下，铁遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。 铁与盐溶液起反应 在溶液中能置换出还原能力比它弱的金属，如： Fe+Cu2+ Fe2+ Cu 2.铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的化合价+2+3+2，+3稳定性不稳定稳定稳定与H+作用FeO+2H+ Fe2+H2OFe2O3+6H+=2Fe3+3H2OFe3O4 8H+= 2Fe3+ Fe2+4H2O 3. 铁的氢氧化物 化学式Fe（OH）2Fe（OH）3颜色状态白色固体红褐色固体溶解性难溶于水难溶于水稳定性很不稳定，易被氧化稳定与H+的反应Fe（OH）2+2H+ Fe2+2H2OFe（OH）3+3H+ Fe3+3H2O转化关系4Fe（OH）2+O2+2H2O= 4 Fe（OH）3 注意：Fe（OH）2在空气中很容易被氧化成Fe（OH）3，现象是白色沉淀迅速变灰绿色最终变为红褐色。 4. Fe2+与Fe3+之间的相互转化 铁的变价特征是这部分的重点和难点，由于铁的化合价有0.+2.+3价，所以Fe具有还原性，Fe2+具有还原性和氧化性， Fe3+只有氧化性。 不仅Fe2+ 、Fe3+之间可转化，Fe单质和它们之间都可以相互转化，我们称为“铁三角”。 5. Fe2+与Fe3+的检验溶液Fe2+（浅绿色）Fe3+（黄色）加碱溶液1. 现象：白色沉淀灰绿色红褐色2. 反应：Fe2+2OH= Fe（OH）2 4 Fe（OH）2+ O2+2H2O= 4 Fe（OH）3 1. 现象：红褐色沉淀2. 反应：Fe3+3OH= Fe（OH）3加KSCN溶液或NH4SCN溶液1. 现象：无明显现象，若通Cl2，则溶液变血红色2. 反应：2Fe2+ Cl2= 2Fe3+2Cl Fe3+ SCN= Fe（SCN）2+1.现象：溶液变血红色2.反应：Fe3+ SCN= Fe（SCN）2+【典型例题】例1. 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，一定是碱性氧化物解析：金属越溶液失去电子，其还原性越强，A错；而Fe3+得到电子可以生成Fe2+，B错；对于原子，核外电子数相同，其核内质子数必相同，一定是同种元素的原子，C正确；两性氧化物既能与酸反应，又能与碱反应，故能与酸反应的氧化物，不一定是碱性氧化物，D错。答案：C点评：本题考查金属还原性强弱比较、金属离子的还原产物、元素的概念以及氧化物的酸碱性。例2. 已知：2NaA + B2=2NaB+A2 2NaA+C2=2NaC+A2 2NaB +C2=2NaC+B22NaC + D2= 2NaD+C2则氧化性由强到弱的顺序是（ ） A. A2、B2、C2、D2B. B2、A2、C2、D2 C. C2、B2、A2、D2D. D2、C2、B2、A2 解析：利用在同一氧化还原反应中“氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性”的规律可以分别得出下列结论：由2NaA + B2=2NaB+A2。得出氧化性：B2 A2 由2NaA +C2= 2NaC+A2。得出氧化性：C2 A2 由2NaB + C2= 2NaC+B2。得出氧化性：C2 B2 由2NaC + D2=2NaD+C2。得出氧化性：D2 C2 可以推出：D2C2 B2 A2 答案：D 点评：本题是利用氧化还原反应方程式来判断物质氧化性还原性强弱的。 例3. 在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合液中加入铁粉，充分反应后，过滤出的剩余的固体能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是 （ ） A. Cu2+B. Fe3+C. Fe2+D. H+ 解析：因所剩固体能被磁铁吸引，说明Fe有剩余，又2Fe3+ + Fe =3Fe2+ ；Fe + Cu2+ =Fe2+ + Cu ； Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ，故Fe3+ 、Cu2+、H+等可与Fe反应，不可能存在较多。答案：C点评：本题考查铁及其盐的性质。 例4. （1）请将5种物质：N2O、FeSO4、Fe（NO3）3、HNO3和Fe2（SO4）3分别填入下面的横线上，组成一个未配平的化学方程式。 _+ _ _+_+_+H2O （2）反应物中发生氧化反应的物质是_，被还原的元素是_ （3）反应物中1mol 氧化剂_（填“得到”或“失去”）_mol电子。 （4）请将反应物的化学式及配平后的系数填入下列相应的位置中： （ ）_+ （ ） _ 解析：由常见的氧化剂与还原剂不难推断FeSO4为还原剂， HNO3为氧化剂，氧化产物为Fe2（SO4）3和Fe（NO3）3， 还原产物为N2O. 根据化合价升降守恒的原则及元素守恒可配平该方程式。 答案：（1） FeSO4 + HNO3Fe2（SO4）3 + Fe（NO3）3+ N2O+ H2O （2）FeSO4；N （3）得到；4 （4）24FeSO4 + 30HNO3 点评：本题考查氧化还原反应的原理及配平。【模拟试题】一、选择题1. 化学反应Na2SO3 + S= Na2S2O3中,没有发生的反应是（ ） A. 化合反应B. 氧化反应 C. 还原反应D. 置换反应 2. 下列粒子不具有氧化性的是（ ） A. ClB. Cl2C. H+D. O2 3. 下列有关化学反应的氧化还原反应的叙述正确的是（ ） A. 肯定有一种元素被氧化,另一种元素被还原 B. 在反应中不一定所有元素的化合价都发生变化 C. 分解反应一定是氧化还原反应 D. 强氧化剂与弱还原剂之间易发生氧化还原反应 4. 在KClO3 + 6HCl= KCl +3Cl2 + 3H2O的反应中,当有6mol电子发生转移后,被氧化的氯原子与被还原的氯原子的个数比为（ ） A. 6：1B. 1：6C. 5：1D. 1：5 5. 下列实验现象中与氧化还原反应有关的是（ ） A. 碳酸钠中加入氯化钙溶液产生白色沉淀 B. 硫酸铜溶液中插入铁片,铁片上出现红色沉淀物 C. 石灰石溶于盐酸并产生气泡 D. 铁在氧气中燃烧,剧烈反应火星四射 6. 下列叙述中正确的是（ ） A. 含氧酸能起氧化作用,无氧酸则不能 B. 阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性 C. 失电子难的原子获得电子的能力一定强 D. 由X变为X2+的反应是氧化反应 7. 下列试剂的浓溶液在空气中久置都会变质.在变质过程中既发生了氧化还原反应, 又发生了非氧化还原反应的是（ ） A. 氢氧化钠B. 硫化氢C. 次氯酸钙D. 硫酸亚铁 8. 过氧化氢与硫酸酸化的高锰酸钾溶液进行反应生成硫酸钾,硫酸锰.水和氧气. 如果过氧化氢中的氧原子是示踪原子（ 18O）,当反应完成后,含有示踪原子的物质是（ ） A. 硫酸钾B. 硫酸锰C. 氧气D. 水 9. 从海水中可以提取溴,主要反应为2Br + Cl2= Br2 + 2Cl, 下列说法正确的是（） A. 溴离子具有氧化性 B. 氧气是还原剂 C. 该反应属于复分解反应 D. 氯气的氧化性比溴单质强 10. R2O8n在一定条件下可以把Mn2+氧化成MnO4 ,若反应后R2O8n变为RO42, 又知反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为5:2,则n值是（ ） A. 1B. 2C. 3D. 4二、填空题 11. 已知氧化性BrO3 ClO3 Cl2 IO3 I2. 现将饱和氯水逐滴滴入KI淀粉溶液中至过量。 （1）可观察到的现象是： _. _. （2）写出有关的离子方程式： _. _. 12. （1）已知下列反应在一定条件下可以发生： H2O2 + 2Fe2+ + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O; H2O2 + 2Fe3+ = 2Fe2+ + 2H+ +O2 在以上反应中Fe2+实际起着_作用，总