《氧化还原反应的基本规律及配平》课件

《氧化还原反应的基本规律及配平》1.理解氧化还原反应的规律及应用,体会化学变化观念。2.学会配平氧化还原反应方程式,构建思维模型。目标素养一氧化还原反应中的四种规律知识讲解1.守恒规律。氧化还原反应中,原子得失电子总数相等,元素化合价升降总数相等,即有关系式:还原剂失电子的总数=氧化剂得电子的总数;元素化合价降低的总数=元素化合价升高的总数。2.价态规律。(1)高低规律。元素处于最高价态时,只有氧化性;元素处于中间价态时,既有氧化性又有还原性;元素处于最低价态时,只有还原性,即“高价氧,低价还,中间价态两边转”。(2)归中规律。同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时,高价态+低价态→中间价态,即“只靠拢,不交叉”“就近变价”。H2S中S元素为-2价,与生成物中单质S的0价近,所以H2S生成S。(3)歧化规律。氧化还原反应中,有元素化合价升高,必然有元素化合价降低。某物质发生歧化反应时,中间价态→高价态+低价态。(4)同种元素相邻价态不发生氧化还原反应规律。如Fe3+和Fe2+不反应,H2SO4和SO2不反应等。3.先后规律。(1)同一氧化剂与多种还原剂混合时,还原性强的先被氧化。例如,已知还原性:I->Fe2+>Br-,当把氯气通入FeBr2溶液时,因为还原性:Fe2+>Br-,所以氯气的量不足时首先氧化Fe2+;把氯气通入FeI2溶液时,因为还原性:I->Fe2+,所以氯气的量不足时首先氧化I-。(2)同一还原剂与多种氧化剂混合时,氧化性强的先被还原。例如,已知氧化性:Fe3+>Cu2+>H+,在含有Fe3+、Cu2+、H+的溶液中加入铁粉,铁粉先与Fe3+反应,然后依次与Cu2+、H+反应。4.强弱规律(见本书第一章第三节第2课时“课堂·重难突破”——二、氧化性、还原性及其强弱的比较)。典例剖析【例1】

含有氧化剂

的溶液与亚硫酸钠(Na2SO3)溶液恰好反应完全,Na2SO3被氧化为Na2SO4,已知

、Na2SO3的个数比为2∶3,则还原产物中元素X的化合价是

。答案:+2解析:Na2SO3被氧化为Na2SO4,S元素的化合价升高2价;设元素X被还原后的化合价为y价,则化合价降低总数为(5-y)价,由化合价升高总数等于降低总数:2×3=(5-y)×2,解得y=+2,所以还原产物中元素X是+2价。方法技巧氧化还原反应中化合价升降相等的相关计算。第一步:标变价元素的化合价,找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物;第二步:找准一个原子或离子的得失电子数(注意化学式中粒子的个数);第三步:根据氧化剂个数×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)=还原剂个数×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)进行计算。【例2】

G、Q、X、Y、Z均为含氯的化合物,它们在一定条件下具有如下转化关系(未配平):①G→Q+NaCl;②Q+H2O→X+H2;③Y+NaOH→G+Q+H2O;④Z+NaOH→Q+X+H2O。这五种化合物中氯元素的化合价由低到高的顺序为(

)。A.G<Q<Z<Y<XB.G<Y<Q<Z<XC.G<Y<Z<Q<XD.Z<X<G<Y<Q答案:B解析:分析可知氯元素的化合价关系:①Q>G>-1,②氢元素化合价降低,氯元素化合价升高,X>Q,③结合①可知Q>Y>G,④结合②可知X>Z>Q,则综合以上关系得X>Z>Q>Y>G。【例3】

向AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后,有金属析出,过滤、洗涤后往滤渣中加入稀盐酸,有无色气体放出,则滤液中一定存在(

)。A.Fe2+

B.Cu2+、Fe2+C.Ag+、Fe2+

D.Ag+、Cu2+、Fe2+答案:A解析:在金属活动性顺序中,活动性:Fe>H>Cu>Ag,往滤渣中加入稀盐酸,有无色气体放出,则说明滤渣中含有铁,铁能与硝酸银反应生成硝酸亚铁和银,能与硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜,当有铁剩余时,说明硝酸铜和硝酸银全部参加反应,滤液中无硝酸铜和硝酸银,只有生成的硝酸亚铁。学以致用1.在一定条件下,PbO2与Cr3+反应,产物是

和Pb2+,则Cr3+与PbO2反应的化学计量数之比为

。

答案:2∶3解析:根据化合物中各元素化合价的代数和为0可确定PbO2中铅元素为+4价,中铬元素为+6价,设Cr3+与PbO2反应的化学计量数之比为x∶y,根据氧化还原反应中电子得失守恒可得:y(4-2)=x(6-3),解得x∶y=2∶3。2.ClO2是一种安全、低毒的绿色消毒剂。用浓盐酸和KClO3在一定温度下反应会生成ClO2,其变化可表述为KClO3+HCl(浓)→KCl+ClO2↑+Cl2↑+H2O(未配平)。下列叙述正确的是(

)。A.浓盐酸在反应中只体现还原性B.氧化剂与还原剂的个数之比为1∶1C.氧化产物与还原产物的个数之比为2∶1D.每生成1个ClO2,转移2个电子答案:B解析:盐酸中部分氯元素化合价升高被氧化为氯气,盐酸中部分氯元素化合价没变生成氯化钾,浓盐酸在反应中体现还原性和酸性,A错误;KClO3中氯元素由+5价降低为+4价,KClO3是氧化剂,HCl中氯元素由-1价升高为0价,HCl是还原剂,根据得失电子守恒,氧化剂与还原剂的个数比为1∶1,B正确;KClO3中氯元素由+5价降低为+4价,ClO2是还原产物,HCl中氯元素由-1价升高为0价,Cl2是氧化产物,根据得失电子守恒,氧化产物与还原产物之比为1∶2,C错误;KClO3中氯元素由+5价降低为+4价,ClO2是还原产物,每生成1个ClO2,转移1个电子,D错误。3.若已知氧化性(得电子能力)Mg2+<H+<Cu2+<Ag+,在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2、AgNO3的溶液中加入适量锌粉,首先置换出的是(

)。A.H2 B.Ag C.Cu D.Mg答案:B解析:氧化性(得电子能力)Mg2+<H+<Cu2+<Ag+,在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2、AgNO3的溶液中存在Mg2+、Cu2+、Ag+,加入适量锌粉,锌失去电子,Ag+首先得到电子被置换出来。二氧化还原反应方程式的配平知识讲解1.氧化还原反应方程式配平的基本原则。(1)电子得失守恒:氧化剂和还原剂得失电子总数相等,化合价升高总数=化合价降低总数。(2)元素守恒:反应前后原子的种类和个数不变。(3)电荷守恒:离子反应前后,阴、阳离子所带电荷总数相等。2.氧化还原反应方程式配平的一般步骤。(1)标变价:写出反应物和生成物的化学式,标出反应前后变价元素的化合价。(2)列变化:标出反应前后元素化合价的变化值。

(3)求总数:通过求最小公倍数使化合价升降总数相等。

(4)配系数:确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数,观察法配平其他物质的化学计量数。C+4HNO3(浓)——4NO2↑+CO2↑+2H2O(5)查守恒:检查电荷是否守恒,原子个数是否守恒,配平后,把单线改成等号,标注反应条件。C+4HNO3(浓)4NO2↑+CO2↑+2H2O典例剖析【例4】

回答下列问题。(1)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源,以太阳能为热源,热化学硫碳循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示:反应Ⅰ的化学方程式:

。

(2)湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的反应体系中有六种粒子:Fe(OH)3、ClO-、OH-、

、Cl-、H2O。①写出并配平湿法制高铁酸钾反应的离子方程式:

。

②每生成1个

转移

个电子;若反应过程中转移了6个电子,则生成

个还原产物。

解析:(1)根据图示可知反应Ⅰ是SO2、I2、H2O发生氧化还原反应产生H2SO4、HI,根据元素守恒、电子得失守恒,可得该反应的化学方程式为SO2+I2+2H2O══H2SO4+2HI。学以致用4.实验室制备Cl2有三种常用方法:a.MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+Cl2↑b.□KMnO4+□HCl(浓)══□KCl+□MnCl2+□Cl2↑+□H2Oc.KClO3+6HCl(浓)══KCl+3Cl2↑+3H2O(1)写出反应a对应的离子方程式:

。

(2)配平反应b的化学方程式。□KMnO4+□HCl(浓)══□KCl+□MnCl2+□Cl2↑+□H2O答案:(1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++2H2O+Cl2↑(2)2KMnO4+16HCl(浓)══2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O解析:(1)HCl(浓)可拆分为H+和Cl-,MnCl2可拆分为Mn2+和Cl-,删去不参加反应的离子,则反应a对应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++2H2O+Cl2↑。三新情境下氧化还原反应方程式的书写知识讲解新情境下氧化还原反应方程式的书写关键是紧扣基本概念,根据反应中化合价升高和降低的总数相等进行书写。书写步骤如下:第一步—根据题干信息或流程图,判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物↓第二步—按“氧化剂+还原剂——还原产物+氧化产物”写出方程式,根据电子得失守恒配平上述四种物质↓第三步—根据电荷守恒和反应物的酸碱性,在方程式左边或右边补充H+、OH-或H2O等↓第四步—根据元素守恒配平反应方程式典例剖析【例5】

(1)银首饰在空气中容易发黄变黑,原因是与空气中的H2S和O2反应生成黑色的Ag2S,请写出该反应的化学方程式:

。

(2)二氧化氯(ClO2)是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂。可以用NaClO3、H2O2和H2SO4反应制备ClO2。写出该制备反应的化学方程式:

。

(3)人体血红蛋白分子中含有Fe2+,正是这些Fe2+使血红蛋白分子具有载氧功能。亚硝酸钠(NaNO2)可将人体血红蛋白中的Fe2+转化为Fe3+而被还原为+2价氧化物,试写出该反应的离子方程式:

。

答案:(1)4Ag+2H2S+O2══2Ag2S+2H2O(2)2NaClO3+H2O2+H2SO4══2ClO2↑+Na2SO4+O2↑+2H2O(3)Fe2+++2H+══Fe3++NO↑+H2O解析:(1)根据题中信息,反应中H2S中的H元素和S元素的化合价均未发生改变,Ag→Ag2S,Ag由0价升高到+1价,而O2中氧元素只能由0价降低为-2价生成水,可以写出Ag+H2S+O2→Ag2S+H2O,然后标出化合价并使化合价升降总数相等:配平得到4Ag+2H2S+O2══2Ag2S+2H2O。学以致用5.回答下列问题。(1)高铁酸钾K2FeO4是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂,且无二次污染。K2FeO4中Fe为

价,盐酸中加入少量K2FeO4固体,产生Cl2,K2FeO4被还原成FeCl3,该反应的化学方程式是

。

(2)Cl2是一种有毒气体,如果泄漏会造成严重的环境污染。化工厂可用浓氨水来检验Cl2是否泄漏,有关反应的化学方程式为3Cl2+8NH3══6NH4Cl+N2。反应中被氧化的NH3与未被氧化的NH3质量之比为

。

答案:(1)+6

2K2FeO4+16HCl══4KCl+2FeCl3+3Cl2↑+8H2O(2)1∶3解析:(1)高铁酸钾中钾元素为+1价,氧元素为-2价,依据化合物中元素正、负化合价代数和为零,可知铁元素为+6价;依据题意可知,高铁酸钾与盐酸发生氧化还原反应生成氯化铁和氯气,根据电子得失守恒和元素守恒可知,反应的化学方程式为2K2FeO4+16HCl══4KCl+2FeCl3+3Cl2↑+8H2O。(2)从化学方程式的化学计量数可看出,参与反应的NH3有8个,其中有2个NH3被氧化成N2,6个未被氧化生成NH4Cl。突破一离子方程式的书写与正误判断典例1下列化学反应的离子方程式正确的是(

)答案

A离子方程式正误判断审题要点

审清题意“三注意”注意反应环境注意操作顺序注意反应物之间量的关系化学式拆写“四原则”强酸、强碱、易溶盐可拆,弱酸、弱碱、水、难溶物不拆微溶物清拆浊不拆气体、单质、氧化物不拆浓硫酸不拆,浓盐酸、浓硝酸拆反应产物“三分析”分析量不同时的产物分析是否漏掉同步反应分析变价元素的产物方程式遵循“三守恒”原子守恒电荷守恒得失电子守恒对点训练1-1下列离子方程式正确的是(

)答案

D对点训练1-2写出下列反应的离子方程式:(1)Ba(OH)2溶液和H2SO4溶液反应

;

(2)KOH溶液和CH3COOH溶液反应

;

(3)Na2CO3溶液和HNO3溶液反应

;

(4)碳酸钙和HCl溶液反应

;

(5)氧化镁和H2SO4溶液反应

。

解析

初学离子方程式的书写,要严格按照“写、拆、删、查”四个步骤进行,在熟练之后,提倡直接写出离子方程式。在书写过程中,要特别注意:易溶、易电离的物质,如:HCl、H2SO4、HNO3、KOH、Ba(OH)2、NaOH、钠盐、钾盐、硝酸盐等,要用离子符号表示,而CH3COOH、H2O、BaSO4、CaCO3、CO2、MgO等要用化学式表示。突破二离子共存的判断典例2下列离子能大量共存的是(

)答案

A1.判断离子在溶液中能否大量共存的关键就是看离子间是否发生离子反应,若反应,则一般不能大量共存。(1)看离子间能否反应生成难溶物、微溶物。要熟练记忆常见酸、碱、盐的溶解性,特别是难溶性的盐类。(2)看离子间能否反应生成气体。气体又分酸性气体和碱性气体,具体表现为易挥发弱酸的酸根与H+不能大量共存,与OH-不能大量共存。(3)看离子间能否反应生成难电离的物质(弱酸、弱碱、水等)。酸中的盐酸、硫酸和硝酸易电离,其他的酸一般难电离;碱中的氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡易电离,其他的碱一般认为是难电离。(4)看离子间能否发生氧化还原反应等。2.注意题目中附加的限定条件(1)无色透明的溶液中,不能存在有色离子,如Cu2+(蓝色)、Fe3+(棕黄色)、Fe2+(浅绿色)、

(紫红色)等。(2)在强酸性溶液中,与H+发生反应的离子不能大量存在。(3)在强碱性溶液中,与OH-发生反应的离子不能大量存在。对点训练2-1对四组无色透明溶液进行离子检验,四位同学各鉴定一组,他们的实验结论如下,其中可能正确的是(

)答案

D解析

无色透明溶液中

不能大量存在,排除A;Mg2+和OH-会形成Mg(OH)2白色沉淀,排除B;H+和

反应会生成CO2气体,排除C;只有D项正确。对点训练2-2某种溶液可能含有下列阴离子中的一种或几种:(1)当溶液中有大量H+存在时,则

不可能大量存在。

(2)当溶液中有大量Ba2+存在时,溶液中

不可能大量存在。

(3)当溶液中有大量

和

等阳离子存在时,上述所有阴离子都不可能大量存在。

解析

溶液中离子不能大量共存,即离子之间会发生反应。氢离子可与碳酸根反应,二者不能大量共存;硫酸根、碳酸根可与钡离子反应,所以它们在含有大量钡离子的溶液中不能大量存在;银离子可与氯离子反应产生沉淀,所以有大量钡离子和银离子的溶液中,题干中所有阴离子都不能大量存在。突破三熟记氧化还原反应有关概念的方法典例3NaClO2可用作造纸的漂白剂,它可由反应H2O2+2ClO2+2NaOH===2NaClO2+2H2O+O2制得,关于该反应的下列说法正确的是(

)A.H2O2是氧化剂,H2O2中的氧元素被还原B.ClO2中氧元素化合价升高,被氧化C.ClO2中的氯元素被氧化D.ClO2是氧化剂,H2O2是还原剂答案

D解析

A项,反应中H2O2中氧元素的化合价从-1价升高到0价,H2O2做还原剂,错误;B项,ClO2中氧元素的化合价没有变化,错误;C项,ClO2中的氯元素化合价从+4价降低到+3价,氯元素被还原,错误。

氧化还原反应是有电子转移(电子得失或电子对偏移)的反应,其特征是元素的化合价发生变化,实质是有电子转移。相关氧化还原反应的概念较多,极易混淆。运用下列方法,可以快速准确地掌握氧化还原反应的有关概念。1.联想记忆关键词(1)记忆口诀:“升失氧还还、降得还氧氧。”其含义:化合价升高→失去电子(电子对偏离)→被氧化→还原剂→具有还原性(失电子能力);化合价降低→得到电子(电子对偏向)→被还原→氧化剂→具有氧化性(得电子能力)。(2)记忆口诀:“剂性一致,其他相反。”其含义:“剂性一致”即氧化剂具有氧化性,还原剂具有还原性。“其他相反”即氧化剂被还原,发生还原反应,得还原产物;还原剂被氧化,发生氧化反应,得氧化产物。2.学会正确的分析方法分析元素化合价变化是解决氧化还原反应相关问题的前提和基础,正确标出各元素的化合价是分析氧化还原反应的关键和突破口。具体方法是找变价,判类型(是否为氧化还原反应);分升降,定其他(化合价升高,失去电子,发生氧化反应;化合价降低,得到电子,发生还原反应)。对点训练3-1国产航母001A等舰艇的船底都涂有含Cu2O的防污涂料,制备Cu2O的一种方法为Zn+2CuSO4+2NaO