2020年高考化学一轮总复习文档第二章第8讲氧化还原反应规律及应用Word版含答案

第8讲氧化还原反应规律及应用1.氧化性、还原性的判断(1)氧化性是指eq\o(□,\s\up1(01))物质得电子的性质(或能力)；还原性是指eq\o(□,\s\up1(02))物质失电子的性质(或能力)。(2)氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的eq\o(□,\s\up1(03))难易程度，与得、失电子数目的多少eq\o(□,\s\up1(04))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的还原性强。(3)氧化性、还原性强弱的比较方法氧化剂(氧化性)＋还原剂(还原性)=还原产物＋氧化产物氧化性：氧化剂eq\o(□,\s\up1(05))＞氧化产物；还原性：还原剂eq\o(□,\s\up1(06))＞还原产物。2．价态规律(1)升降规律：氧化还原反应中，化合价有升必有降，升降总值eq\o(□,\s\up1(07))相等。(2)价态归中规律含不同价态的同种元素的物质间发生氧化还原反应时，该元素价态的变化一定遵循“高价＋低价→eq\o(□,\s\up1(08))中间价”，而不会出现eq\o(□,\s\up1(09))交叉现象。简记为“两相靠，不相交”。例如，不同价态硫之间可以发生的氧化还原反应是注：⑤中不会出现H2S转化为SO2而H2SO4转化为S的情况。(3)歧化反应规律“中间价→高价＋低价”。具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应，如：Cl2＋2NaOH=eq\o(□,\s\up1(10))NaCl＋eq\o(□,\s\up1(11))NaClO＋H2O。3．强弱规律自发进行的氧化还原反应，一般遵循eq\o(□,\s\up1(12))强氧化剂制eq\o(□,\s\up1(13))弱氧化剂，eq\o(□,\s\up1(14))强还原剂制eq\o(□,\s\up1(15))弱还原剂，即“由eq\o(□,\s\up1(16))强制eq\o(□,\s\up1(17))弱”。4．先后规律(1)同时含有几种还原剂时eq\o(→,\s\up17(加入氧化剂))将按照还原性由eq\o(□,\s\up1(18))强到eq\o(□,\s\up1(19))弱的顺序依次反应。如：在FeBr2溶液中通入少量Cl2时，因为还原性Fe2＋eq\o(□,\s\up1(20))>Br－，所以eq\o(□,\s\up1(21))Fe2＋先与Cl2反应。(2)同时含有几种氧化剂时eq\o(→,\s\up17(加入还原剂))将按照氧化性由eq\o(□,\s\up1(22))强到eq\o(□,\s\up1(23))弱的顺序依次反应。如在含有Fe3＋、Cu2＋、H＋的溶液中加入铁粉，因为氧化性Fe3＋eq\o(□,\s\up1(24))>Cu2＋eq\o(□,\s\up1(25))>H＋，所以铁粉先与eq\o(□,\s\up1(26))Fe3＋反应，然后依次为eq\o(□,\s\up1(27))Cu2＋、eq\o(□,\s\up1(28))H＋。5．得失电子守恒规律(1)氧化还原反应中，氧化剂eq\o(□,\s\up1(29))得电子总数等于还原剂eq\o(□,\s\up1(30))失电子总数。(2)应用：运用“守恒规律”可进行氧化还原反应方程式的配平和相关计算。1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，并指明错因。(1)金属失去的电子数越多，金属的还原性越强。(×)错因：金属还原性强弱取决于其失电子的难易程度，与失电子多少无关。(2)SO2具有较强的还原性，浓H2SO4具有强氧化性，故二者能发生氧化还原反应。(×)错因：硫元素没有介于＋4价和＋6价之间的价态，不能发生反应。(3)同一元素不同价态的化合物中，元素的化合价越高，物质的氧化性越强。(×)错因：由反应3NO2＋H2O=2HNO3＋NO可知氧化性：NO2>HNO3。(4)含有最高价元素的化合物一定具有强氧化性。(×)错因：Na＋、CO2中的碳元素均处于最高价，但不具有强氧化性。(5)反应：KClO3＋6HCl=KCl＋3Cl2＋3H2O转移的电子数为6e－。(×)错因：转移的电子数为5e－。(6)强氧化剂与强还原剂混合一定能发生氧化还原反应。(×)错因：SO2是强还原剂，浓H2SO4是强氧化剂，但二者不反应。2．水热法制备纳米颗粒Y(化合物)的反应为3Fe2＋＋2S2Oeq\o\al(2－,3)＋O2＋aOH－=Y＋S4Oeq\o\al(2－,6)＋2H2O，下列有关说法不正确的是()A．a＝4B．Y的化学式为Fe2O3C．S2Oeq\o\al(2－,3)是还原剂D．每32gO2参加反应，转移电子的物质的量为4mol答案B解析由2S2Oeq\o\al(2－,3)→S4Oeq\o\al(2－,6)，失去2mol电子，O2→2O2－，得到4mol电子，由得失电子得失守恒知2Fe2＋→2Fe3＋，失去2mol电子，再由原子守恒知，Y为四氧化三铁，B项错误。考点eq\a\vs4\al(一)氧化性、还原性强弱的比较及应用[典例1](2018·延安质检)已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2＋，Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是()A．3Cl2＋6FeI2=2FeCl3＋4FeI3B．Cl2＋FeI2=FeCl2＋I2C．Co2O3＋6HCl(浓)=2CoCl2＋Cl2↑＋3H2OD．2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2解析根据氧化还原反应中，氧化性：氧化剂>氧化产物，可判断B中氧化性：Cl2>I2；C中氧化性：Co2O3>Cl2；D中氧化性：Fe3＋>I2，这些结论与题给信息一致。对于A，由于I－的还原性强于Fe2＋，所以Cl2应先氧化I－，而不应先氧化Fe2＋。答案A名师精讲1．物质氧化性、还原性强弱判断的常用方法(1)根据化学方程式氧化性：氧化剂＞氧化产物；还原性：还原剂＞还原产物。(2)依据反应条件来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，可依据反应条件的难易程度来判断氧化剂氧化性的相对强弱，一般来说反应条件越苛刻，说明反应越难发生(即氧化剂得电子越困难)，则对应氧化剂的氧化性越弱，例如：Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2OCu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up17(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O氧化性：浓硝酸＞浓硫酸。(3)根据元素周期表判断(4)根据金属活动性顺序表判断eq\o(→,\s\up17(KCaNaMgAlZnFeSnPbHCuHgAg),\s\do15(失电子的能力逐渐减弱，还原性逐渐减弱))eq\o(→,\s\up17(K＋Ca2＋Na＋Mg2＋Al3＋Zn2＋Fe2＋H＋Cu2＋Hg2＋Ag＋),\s\do15(得电子能力逐渐增强，氧化性逐渐增强))(5)根据非金属活动性判断eq\o(→,\s\up17(F2Cl2Br2I2S),\s\do15(得电子的能力逐渐减弱，氧化性逐渐减弱))eq\o(→,\s\up17(F－Cl－Br－I－S2－),\s\do15(失电子能力逐渐增强，还原性逐渐增强))2．根据影响因素判断氧化性、还原性强弱的方法(1)浓度：同一种物质浓度越大，氧化性(或还原性)越强。如氧化性：浓H2SO4＞稀H2SO4，浓HNO3＞稀HNO3，还原性：浓HCl＞稀HCl。(2)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。(3)酸碱性：同一种物质，所处环境酸(碱)性越强其氧化性(还原性)越强。如KMnO4在酸性条件下具有较强的氧化性，常温下即可和浓盐酸反应制取Cl2。拓展为了提高KMnO4的氧化性，需酸化处理，所加入的酸为稀H2SO4。1．已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应：①Ce4＋＋Fe2＋=Fe3＋＋Ce3＋②Sn2＋＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Sn4＋由此可以确定Fe2＋、Ce3＋、Sn2＋三种离子的还原性由强到弱的顺序是()A．Sn2＋、Fe2＋、Ce3＋ B．Sn2＋、Ce3＋、Fe2＋C．Ce3＋、Fe2＋、Sn2＋ D．Fe2＋、Sn2＋、Ce3＋答案A解析由方程式①知还原性Fe2＋＞Ce3＋；由方程式②知还原性Sn2＋＞Fe2＋；故还原性Sn2＋＞Fe2＋＞Ce3＋，所以选A。2．已知I－、Fe2＋、SO2和H2O2均有还原性，它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为Fe2＋＜H2O2＜I－＜SO2，则下列反应不能发生的是()A．2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋B．I2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HIC．H2O2＋H2SO4=SO2↑＋O2↑＋2H2OD．2Fe3＋＋H2O2=2Fe2＋＋O2↑＋2H＋答案C解析A项，还原性SO2＞Fe2＋，反应能发生；B项，还原性SO2＞I－，反应能发生；C项，还原性H2O2＞SO2，与已知矛盾，反应不能发生；D项，还原性H2O2＞Fe2＋，反应能发生。3．某校同学为探究Br2、I2和Fe3＋的氧化性强弱，进行了如下实验。实验①：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；实验②：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，振荡，观察到溶液呈红色。(1)写出实验②中发生的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_______。A．Br2＞I2 B．Fe3＋＞Br2C．Br2＞Fe3＋ D．I－＞Br－(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。(提示：请写出实验步骤、现象及结论)_______________________________________。①FeCl3溶液②碘水③KI溶液④稀硫酸⑤淀粉溶液答案(1)2Fe2＋＋Br2=2Fe3＋＋2Br－(2)AC(3)取少量FeCl3溶液于试管中，分别加入KI溶液和淀粉溶液，充分振荡，若溶液变蓝，说明有I2生成，进而证明Fe3＋的氧化性强于I2解析实验①下层溶液呈紫色，说明有I2生成，说明Br2的氧化性强于I2；实验②滴加KSCN溶液，溶液呈红色，说明有Fe3＋生成，也说明Br2的氧化性强于Fe3＋。(1)实验②中Fe2＋被氧化成Fe3＋的离子方程式为2Fe2＋＋Br2=2Fe3＋＋2Br－。(2)根据实验①可知氧化性Br2＞I2，根据实验②可知氧化性Br2＞Fe3＋，所以A、C正确。(3)要证明Fe3＋的氧化性强于I2，可用FeCl3氧化KI生成I2加以判断。考点eq\a\vs4\al(二)守恒规律及其应用[典例2]配平下列化学方程式(1)(2016·天津高考)配平下列反应的化学方程式：()MnO(OH)2＋()I－＋()H＋→()Mn2＋＋()I2＋()H2O(2)(2015·浙江高考)完成以下氧化还原反应的离子方程式：()MnOeq\o\al(－,4)＋()C2Oeq\o\al(2－,4)＋_______=()Mn2＋＋()CO2↑＋_______。解析(1)(2)答案(1)124113(2)2516H＋2108H2O名师精讲1．氧化还原反应方程式配平原则(1)“一般”配平原则(2)“缺项”配平原则对于化学反应方程式，所缺物质往往是酸、碱或水，补项的两原则2.氧化还原反应方程式配平流程(1)直接型氧化还原反应方程式的配平(2)缺项型氧化还原反应方程式的配平缺项方程式是指某些反应物或生成物的化学式没有写出来，一般为水、酸(H＋)或碱(OH－)，其配平流程为：[典例3](2018·河南省实验中学月考)现有24mL浓度为0.05mol·L－1的Na2SO3溶液恰好与20mL浓度为0.02mol·L－1的K2Cr2O7溶液完全反应。已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化为Na2SO4，则元素Cr在还原产物中的化合价为()A．＋2 B．＋3C．＋4 D．＋5解析题目中指出被还原的元素是Cr，则得电子的物质必是K2Cr2O7，失电子的物质一定是Na2SO3，其中S元素的化合价从＋4→＋6；而Cr元素的化合价将从＋6→＋n(设化合价为＋n)。根据氧化还原反应中得失电子守恒规律，有0.05mol·L－1×0.024L×(6－4)＝0.02mol·L－1×0.020L×2×(6－n)，解得n＝3。答案B[典例4](2018·伊犁质检)取xg铜镁合金完全溶于浓硝酸中，反应过程中硝酸被还原只产生8960mL的NO2气体和672mL的N2O4气体(都已折算到标准状态)，在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀质量为17.02g。则x等于()A．8.64 B．9.20C．9.00 D．9.44解析反应流程为eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(Mg,Cu))eq\o(→,\s\up17(浓HNO3))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Mg2＋、Cu2＋\o(→,\s\up17(NaOH))\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(MgOH2,CuOH2)),NO2、N2O4))xg＝17.02g－m(OH－)，而OH－的物质的量等于镁、铜失去电子的物质的量，等于浓HNO3得电子的物质的量，即：n(OH－)＝eq\f(8.96L,22.4L·mol－1)×1＋eq\f(0.672L,22.4L·mol－1)×2×1＝0.46mol所以xg＝17.02g－0.46mol×17g·mol－1＝9.20g。答案B名师精讲守恒法解题的“3步流程”说明多步连续进行的氧化还原反应，只要中间各反应过程中电子没有损耗，可直接找出起始物和最终产物，删去中间产物，建立二者之间的得失电子守恒关系，快速求解。4．配平下列方程式(1)________ClO－＋________Fe(OH)3＋________=________Cl－＋________FeOeq\o\al(2－,4)＋________H2O(2)________MnOeq\o\al(－,4)＋________H2O2＋________=________Mn2＋＋________O2↑＋________H2O(3)________FeS2＋________O2eq\o(=,\s\up17(高温))________Fe2O3＋________SO2(4)________NH4NO3eq\o(=,\s\up17(△))________HNO3＋________N2↑＋________H2O答案(1)324OH－325(2)256H＋258(3)41128(4)5249解析(1)依据电荷守恒，故缺项应为阴离子(因一个ClO－生成一个Cl－)，所以再依据原子守恒，缺项应为OH－。(2)同(1)的分析方法，缺项应为H＋。5．Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4，而NaClO被还原为NaCl，若反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16，则x的值为()A．2 B．3C．4 D．5答案D解析Na2eq\o(Sx,\s\up6(－2/x))→xNa2eq\o(S,\s\up6(＋6))O4Naeq\o(Cl,\s\up6(＋1))O→Naeq\o(Cl,\s\up6(－1))得关系式·x＝16×2，x＝5。考点eq\a\vs4\al(三)价态规律及其应用[典例5](2018·南京调研)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)：①G→Q＋NaCl②Q＋H2Oeq\o(→,\s\up17(电解))X＋H2③Y＋NaOH→G＋Q＋H2O④Z＋NaOH→Q＋X＋H2O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、X B．X、Z、Q、G、YC．X、Z、Q、Y、G D．G、Q、Y、Z、X解析由①得出Q中价态高于G，因为G必介于Q和－1价的Cl之间，－1价为氯元素的最低价；将该结论引用到③，Y介于Q与G之间，故有Q价态高于Y，Y价态高于G；分析②：H2O中的H化合价降低，则Q中的氯元素转变为X中的氯元素，化合价必升高，则得出X价态高于Q；最后分析④：Z介于Q、X之间，则X价态高于Z，Z价态高于Q。答案A名师精讲1．价态归中规律(1)含义：含不同价态的同种元素的物质间发生氧化还原反应时，该元素价态的变化遵循“高价＋低价→中间价”，而不会出现交叉现象。例如：H2S与浓硫酸的反应：(2)应用：根据化合价判断氧化还原反应体系中的氧化剂、还原剂和氧化产物、还原产物及电子转移的数目，判断同种元素不同价态的物质之间反应的可能性。2．歧化规律同一元素发生氧化还原反应生成不同