高三化学一轮复习教学案24氧化还原反应的基本概念和规律

第3讲氧化还原反应的基本概念和规律【探究活动】一、氧化还原反应的相关概念本质和特征特征：反应过程中元素的发生变化。实质：2．反应关系：“失、升、氧；得、降、还；若为剂，两相反”【例题】1、判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)Na2SO3与H2O2的反应为氧化还原反应。()(2)NO2溶于水时发生氧化还原反应。()(3)氧化还原反应中的反应物，不是氧化剂就是还原剂。()(4)有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应。()(5化合反应均为氧化还原反应。()(6)某元素从游离态变为化合态，该元素一定被氧化。()(7)非金属阴离子只具有还原性，金属阳离子只具有氧化性。()(8)金属阳离子一定只具有氧化性。()(9)氧化还原反应中有一种元素被氧化时，一定有另一种元素被还原。()(10)置换反应都是氧化还原反应，化合反应不都是氧化还原反应。()(11)NaHCO3＋H2=HCOONa＋H2O，该储氢过程中，NaHCO3被氧化。()【探究活动】二.电子转移的表示方法与计算1．氧化还原反应中电子转移的表示方法(1)单线桥法：表示氧化剂与还原剂之间电子转移的方向和总数。ne－还原剂＋氧化剂=氧化产物＋还原产物注意事项①箭头必须由还原剂中失电子的元素指向氧化剂中得电子的元素②箭头方向表示电子转移的方向③在“桥”上标明转移的是电子总数。(2)双线桥法：表示氧化剂及其还原产物、还原剂及其氧化产物之间电子转移情况。注意事项①箭头必须由反应物指向生成物，且两端对准同种元素。②箭头方向不代表电子转移方向，仅表示电子转移前后的变化。③电子的计算公式：转移电子书=变价原子个数×化合价变化数（3）分析氧化还原反应中电子转移数目的关键——标出元素化合价（一些特殊物质中元素的化合价）：CuFeS2：Ceq\o(u,\s\up6(＋2))、Feq\o(e,\s\up6(＋2))、eq\o(S,\s\up6(－2))；K2FeO4：Feq\o(e,\s\up6(＋6))；Li2NH、LiNH2、AlN：eq\o(N,\s\up6(－3))；Na2S2O3：eq\o(S,\s\up6(＋2))；MOeq\o\al(＋,2)：eq\o(M,\s\up6(＋5))；C2Oeq\o\al(2－,4)：eq\o(C,\s\up6(＋3))；HCN：eq\o(C,\s\up6(＋2))、eq\o(N,\s\up6(－3))；CuH：Ceq\o(u,\s\up6(＋1))、eq\o(H,\s\up6(－1))；FeOeq\o\al(n－,4)：Feq\o(e,\s\up6(＋8－n))；Si3N4：Seq\o(i,\s\up6(＋4))、eq\o(N,\s\up6(－3))。2、有关电子转移数目的计算关键是明确反应中元素的化合价变化，找出氧化剂或还原剂的物质的量，以及1mol氧化剂得电子的物质的量或者1mol还原剂失电子的物质的量。例如：【例题】2、判断下列化学方程式中电子转移方向、数目表示的正误。(1)()(2)()(3)()(4)()3、标明下列反应中电子转移的方向和数目，其中属于歧化反应的是，属于归中反应的是，属于部分氧化还原反应的是。(1)2KClO3eq\o(=,\s\up7(MnO2),\s\do5(△))2KCl＋3O2↑(2)Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O（3）KClO3＋6HCleq\o(=,\s\up7(△))KCl＋3Cl2↑＋3H2O(4)4HCl(浓)＋MnO2eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(5)Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O【探究活动】三、氧化还原反应与四种基本类型反应间的关系（下图，请将下面反应对号入座）。【例题】4、①A.CO＋CuOeq\o(=,\s\up7(高温),\s\do5())Cu＋CO2②B.CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温),\s\do5())CaO＋CO2↑③C.2FeCl2＋Cl2=2FeCl3④D.NH3＋HCl=NH4Cl⑤E.Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑⑥F.HCl＋NaOH=NaCl＋H2O⑦G.2KClO3eq\o(=,\s\up7(MnO2),\s\do5(△))2KCl＋3O2↑【巩固练习】1、下列有关物质性质和该性质的应用，均正确的是()A．二氧化锰具有强氧化性，可用作H2O2分解的氧化剂B．K2FeO4具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒C．Fe3＋具有氧化性，可溶解印刷线路板上的金属铜D．二氧化硫和氯水均具有漂白性，可将两者混合使用增强漂白效果2、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∶13.下列反应中的氨与反应4NH3+5O2→4NO+6H2O中的氨作用相同的是()（双选）A．2Na+2NH3→2NaNH2+H2↑ B．2NH3+3CuO→3Cu+N2+3H2OC．4NH3+6NO→5N2+6H2O D．3SiH4+4NH3→Si3N4+12H24.用高铁酸钠(Na2FeO4)对水消毒是城市饮用水处理的新技术。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发生反应，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5．从矿物学资料查得一定条件下自然界存在如下反应：14CuSO4＋5FeS2＋12H2O=7Cu2S＋5FeSO4＋12H2SO4，下列说法中正确的是()A．CuSO4是氧化剂，FeS2是还原剂B．产物中的SOeq\o\al(2－,4)有一部分是氧化产物C．Cu2S既是氧化产物又是还原产物D．5molFeS2发生反应，有10mole－转移6．分析以下反应：(1)在反应MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())MnCl2＋Cl2↑＋2H2O中，氧化剂是________，还原剂是HCl，氧化产物是________，生成1molCl2时转移电子数目为________，被氧化的HCl的物质的量是________，盐酸显示的性质是________。(2)在反应Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())CuSO4＋H2O＋SO2↑中，氧化剂是________，还原产物是________，生成1molSO2转移电子数目为________，浓H2SO4显示的性质是________。(3)在反应Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O中，氧化剂是________，还原剂是________，氧化产物是________，每有1molCl2参与反应转移电子数目为________，氧化剂与还原剂物质的量之比为________。(4)在反应5KI＋KIO3＋6HCl=6KCl＋3I2＋3H2O中，氧化剂是________，还原剂是________，氧化产物是________，还原产物是________，每生成3molI2转移的电子数目为________，氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。7.某一反应体系中有反应物和生成物共5种物质：S、H2S、HNO3、NO和H2O。已知水是反应产物之一。(1)该反应中的还原剂是________。(2)该反应中的还原产物是________。(3)写出该反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目：_____________________。(4)若反应过程中转移了0.3mol电子，则生成水的质量是________。【探究活动】四、氧化性、还原性的概念理解、判断及应用1．常见的氧化剂物质类型举例对应还原产物活泼的非金属单质X2(卤素)、O2元素处于高化合价时的化合物或离子氧化物MnO2含氧酸浓硫酸HNO3盐KMnO4Fe3＋、ClO-过氧化物Na2O2、H2O22．常见的还原剂(1)活泼的金属单质，如Na、Mg、Al、Fe等。(2)某些活泼的非金属单质，如H2、C、Si等。(3)元素处于低化合价时的物质，如CO、Fe2＋、S2－、I－等。写出下列还原剂对应的氧化产物：CO：，Zn：，SOeq\o\al(2－,3)：。具有中间价态的物质既有氧化性又有还原性还原产物中间价态氧化产物【例题】1、下列说法正确的是()A．强氧化剂与强还原剂不一定能发生氧化还原反应B．含最高价元素的化合物一定只表现强氧化性C．阳离子只有氧化性，阴离子只有还原性D．具有氧化性的物质一定是氧化剂5、物质的氧化性、还原性强弱比较的依据（1）．依据反应原理氧化性：还原性：（2）．依据金属、非金属的活动性顺序（3）．依据元素周期表（4）．依据电化学原理①原电池原理：一般情况下，两种不同的金属构成原电池的两极，其还原性：负极正极。②电解池原理：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）．依据相同条件下氧化还原反应的程度判断①不同氧化剂作用于同一种还原剂，氧化产物价态高的其氧化性强。例如：根据2Fe＋3Cl2点燃,2FeCl3，Fe＋S高温,FeS，可以推知氧化性：②不同还原剂作用于同一种氧化剂，还原产物价态低的其还原性强。例如：根据Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋，3Zn＋2Fe3＋=3Zn2＋＋2Fe，可以推知还原性：。[特别提醒](1)物质氧化性或还原性的强弱取决于其得失电子的难易，与得失电子的数目无关。如Aleq\o(→,\s\up7(－3e－),\s\do5())Al3＋，而Naeq\o(→,\s\up7(－e－),\s\do5())Na＋，但还原性Na＞Al。(2)对于一种物质既作氧化剂又作还原剂的反应，如Cl2＋H2O=HClO＋HCl，不能根据反应方程式判断物质氧化性、还原性的强弱。元素处于最高价态时只有氧化性，但不一定有强氧化性，如Na＋、SOeq\o\al(2－,4)；同理，元素处于最低价态时也不一定具有强还原性。【例题】2、在常温下发生下列反应：(1)16H＋＋10Z－＋2XOeq\o\al(－,4)=2X2＋＋5Z2＋8H2O(2)2A2＋＋B2=2A3＋＋2B－(3)2B－＋Z2=B2＋2Z－根据上述反应，判断下列结论中错误的是()A．溶液中可能发生反应：Z2＋2A2＋=2A3＋＋2Z－B．Z2在(1)、(3)反应中作还原剂C．氧化性强弱顺序为XOeq\o\al(－,4)>Z2>B2>A3＋D．X2＋是XOeq\o\al(－,4)的还原产物3、在一定条件下，下列微粒的还原性顺序为Cl－＜Br－＜Fe2＋＜I－＜SO2，由此判断以下各反应在溶液中不能发生的是()A．2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋B．2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－C．2Br－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)=SO2＋Br2＋2H2OD．I2＋SO2＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2I－【探究活动】五、氧化还原反应的基本规律及应用1．守恒规律(1)内容。①质量守恒：②电子守恒：氧化还原反应中，氧化剂得到的电子总数还原剂失去的电子总数，③电荷守恒：离子方程式中反应物中各离子的正负电荷总数与产物中各离子的正负电荷总数。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。【例题】1、已知离子方程式：As2S3＋H2O＋NOeq\o\al(－,3)→AsOeq\o\al(3－,4)＋SOeq\o\al(2－,4)＋NO↑＋________(未配平)，下列说法错误的是()A．配平后水的化学计量数为4B．反应后溶液呈酸性C．配平后氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶28D．氧化产物为AsOeq\o\al(3－,4)和SOeq\o\al(2－,4)2．强弱规律在浓度相差不大的溶液中：(1)同时含有几种还原剂时eq\o(→,\s\up7(加入氧化剂),\s\do5())将按照还原性由到的顺序依次反应。(2)同时含有几种氧化剂时eq\o(→,\s\up7(加入还原剂),\s\do5())将按照氧化性由到的顺序依次反应。【例题】2、在含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.01mol的酸性混合溶液中加入0.01mol铁粉，经搅拌后发生的变化应是()A．铁溶解，析出0.01molAg和0.005molCuB．铁溶解，析出0.01molAg并放出H2C．铁溶解，析出0.01molAg，溶液中不再有Fe3＋D．铁溶解，析出0.01molAg，溶液中不再有Cu2＋3．归中规律同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时可总结为：“归中不交叉”“价态相邻能共存，价态相间能归中，归中价态不交叉，价升价降只靠拢。”如以下两例：【例题】3．在KClO3＋6HCl(浓)=KCl＋3Cl2↑＋3H2O的反应中，被氧化的氯与被还原的氯的原子个数比为(A．1∶6B．6∶1C．1∶5D．5∶14．歧化反应规律思维模型“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【例题】4、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\up7(电解),\s\do5())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、XB．X、Z、Q、G、YC．X、Z、Q、Y、GD．G、Q、Y、Z、X【探究活动】六、守恒规律在化学方程式配平及相关计算中的应用一、氧化还原反应方程式的配平1、配平常用的方法：“最小公倍数法”（化合价升降法）2．配平四技巧(1)正向配平法：升降符号标在反应物下边。适合反应物分别是氧化剂、还原剂的反应，或是归中反应。例如：1、Fe(OH)3＋ClO－＋OH－→FeOeq\o\al(2－,4)＋Cl－＋H2O2、SO32-+S2-+H+→S↓+H2O(2)逆向配平法:适用歧化反应、分解反应中的氧化还原反应、酸中的元素部分化合价发生变化。升降符号标在生成物下边，先确定生成物的化学计量数，然后再确定反应物的化学计量数。如：3、S＋KOH(浓)eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())K2S＋K2SO3＋H2O。4、Al＋HNO3(稀)=Al(NO3)3＋NO↑＋H2O5、(NH4)2SO4eq\o(=,\s\up7(高温),\s\do5())SO2↑＋NH3↑＋N2↑＋H2O(3)奇数配偶法：适用于物质种类少且分子组成简单的氧化还原反应。如：6、S＋C＋KNO3——CO2↑＋N2↑＋K2S，（4）缺项配平：对于反应的化学方程式，所缺物质往往是酸、碱或水；如果是离子方程式，所缺物质往往是H＋、OH－或水。可以根据或先写出所缺物质，再用其他守恒法配平。如果无法确定所缺物质，可先依据元素化合价的升降相等原则将已知的物质配平，然后再根据质量守恒确定所缺物质的化学式及化学计量数。【例题】1、1．正向配平法。(1)___KI＋___KIO3＋___H2SO4=___I2＋___K2SO4＋___H2O（2）___MnOeq\o\al(－,4)＋___H＋＋___Cl－=___Mn2＋＋___Cl2↑＋___H2O（3）___MnOeq\o\al(－,4)＋___Fe2＋＋___H＋=___Mn2＋＋___Fe3＋＋___H2O（4）___P＋___CuSO4＋___H2O=___Cu＋___H3PO4＋___H2SO4（5）SO32－＋NO2＋OH－=SO42－＋NO2－＋H2O（6）SeO2＋KI＋HNO3→Se＋I2＋KNO3＋H2O2．逆向配平法。(1)___I2＋___NaOH=___NaI＋___NaIO3＋___H2O（2）___S＋___KOH=___K2S＋___K2SO3＋___H2O（3）___P4＋___KOH＋___H2O=___KH2PO2＋___PH3___(NH4)2Cr2O7=___N2＋___Cr2O3＋___H2O（5）____CuO＋____NH4Cleq\o(→,\s\up7(△))____Cu＋____CuCl2＋____N2↑＋____H2O。3．缺项配平法。(1)___ClO－＋___Fe(OH)3＋=___Cl－＋___FeOeq\o\al(2－,4)＋___H2O（2）___MnOeq\o\al(－,4)＋___H2O2＋=___Mn2＋＋___O2↑＋___H2O（3）___MnOeq\o\al(－,4)＋___NOeq\o\al(－,2)＋=___Mn2＋＋___NOeq\o\al(－,3)＋___H2O（4）MnO4－＋C2O42－+______＝Mn2+＋CO2↑＋________（5）ClO3-+Fe2＋+=Cl－+Fe3＋+.（6）____FeCl3＋____NaOH＋____NaClO=____Na2FeO4＋＋。二、电子守恒在氧化还原反应计算中的应用应用电子守恒法解题的一般步骤(1)“一找各物质”：找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。(2)“二定得失数”：确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中的原子个数)。(3)“三列关系式”：根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出关系式：n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值。【例题】2、已知下列分子或离子在酸性条件下都能氧化KI，自身发生如下变化：H2O2→H2OIOeq\o\al(－,3)→I2MnOeq\o\al(－,4)→Mn2＋HNO2→NO。如果分别用等物质的量的这些物质氧化足量的KI，得到I2最多的是()H2O2B．IOeq\o\al(－,3)C．MnOeq\o\al(－,4)D．HNO224mL浓度为0.05mol/L的Na2SO33、溶液恰好与20mL浓度为0.02mol/L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．＋2B．＋3C．＋4D．＋5【巩固练习】1．下列判断正确的是()①维生素C具有还原性，在人体内起抗氧化作用②NO2溶于水时发生氧化还原反应③1molCl2参加反应转移电子数一定为2NA④阴离子都只有还原性A．①②B．②③C．③④D．①④2、物质氧化性、还原性的强弱，不仅与物质的结构有关，还与物质的浓度和反应温度等有关。下列各组物质：①Cu与HNO3溶液②Cu与FeCl3溶液③Zn与H2SO4溶液④Fe与FeCl3溶液由于浓度不同而能发生不同氧化还原反应的是()A．①③B．③④C．①②D．①③④3、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=2CoCl2＋Cl2↑＋3H2OD．2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I24、己知在碱性溶液中可发生如下反应：2R(OH)3+3C1O-+4OH－=2RO4n-+3Cl－+5H2O。则RO4n-中R的化合价是（）A.+3 B． +4 C． +5 D．+65、已知在热的碱性溶液中，NaClO发生反应：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、NaClO3D．NaClO3、NaClO46、工业上将Na2CO3和Na2S以1:2的物质的量之比配成溶液，再通入SO2，可制取Na2S2O3，同时放出CO2。在该反应中（）A．硫元素既被氧化又被还原B．氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2C．每生成1molNa2S2O3，转移4mol电子D．相同条件下，每吸收10m3SO2就会放出2.5m3CO27、高铁酸钾(K2FeO4)是一种