拓展专题2　氧化还原反应的基本规律

1/2拓展专题2氧化还原反应的基本规律一、守恒规律及应用1.守恒规律氧化还原反应中，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。应用：氧化还原反应方程式的配平，氧化还原反应的相关计算。2.有关氧化还原反应计算的思维流程【典题示例1】一定条件下，当溶液中XO4－与H2O2的粒子个数之比恰好为2∶5时，溶液中XO4－被还原为较低价态，则XA.＋2价 B.＋3价C.＋4价 D.＋5价解析：AXO4－是氧化剂，H2O2是还原剂，H2O2将XO4－还原，反应中H2O2变成O2，O元素的化合价由－1价升高为0价，则X元素的化合价降低，设X元素在还原产物中的化合价为＋x价，由得失电子守恒可知，2×7－x＝5×2×[0－－1【典题示例2】（1）在一定条件下，PbO2与Cr3＋反应，生成物是Cr2O72－和Pb2＋，则Cr3＋与PbO2反应的化学计量数之比为2（2）已知Na2SO3溶液能与K2Cr2O7溶液发生氧化还原反应，且Na2SO3被氧化为Na2SO4，Na2SO3与K2Cr2O7反应的化学计量数之比为3∶1，则铬元素在还原产物中的化合价为＋3价。解析：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。二、价态规律及应用1.高低规律元素在物质中所处的价态决定该元素的氧化性或还原性，一般来说，元素处于最高价态时，只有氧化性（如KMnO4、HNO3等）；元素处于最低价态时，只有还原性（如S2－、Br－等）；元素处于中间价态时，既有氧化性又有还原性（如Fe2＋、SO2等）。应用：判断元素或物质的氧化性、还原性和反应产物。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”“就近变价如：同种元素相邻价态不会发生氧化还原反应，如H2SO4和SO2不反应等。应用：同种元素的物质间发生氧化还原反应时，氧化产物、还原产物的判断，电子转移总数的计算。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。同一物质中同一元素的原子发生歧化反应时，中间价态高价态＋低价态如：Cl2＋2NaOHNaCl＋NaClO＋H2O应用：判断反应物和产物中同种元素价态的高低；电子转移总数的计算。【典题示例3】（1）已知氯元素有－1、0、＋1、＋3、＋5、＋7价等多种常见化合价，氯气跟氢氧化钾溶液在一定条件下发生如下反应：①Cl2＋KOHKX＋KY＋H2O（未配平②KXKY＋KZ（氯元素发生歧化反应，未配平KX、KY、KZ均是含氯元素的钾盐，Cl元素在a.KX、b.KY、c.KZ中的价态由高到低的顺序是cab（填字母）。（2）已知氮元素有多种可变化合价，常见的有－3、0、＋2、＋3、＋4、＋5价等。某同学写出以下三个化学方程式（未配平）：①NO＋HNO3N2O3＋H2②NH3＋NOHNO2＋H2③N2O4＋H2OHNO3＋HNO根据价态规律，判断上述反应是否有可能实现，说明判断的理由。答案：①可能，反应物中的氮元素为＋2价、＋5价，生成物中为＋3价，符合归中规律。②不可能，反应物中的氮元素为－3价、＋2价，生成物中为＋3价，N元素的化合价只升不降。③可能，反应物中的氮元素为＋4价，生成物中为＋3价、＋5价，符合歧化规律。三、强弱规律及应用1.强弱规律还原剂＋氧化剂氧化产物＋还原性：还原剂＞还原产物；氧化性：氧化剂＞氧化产物。即“强制弱”。应用：物质间氧化性（或还原性）强弱的比较或判断氧化剂（或还原剂）和有还原性（或氧化性）的物质在一定条件下能否发生反应。【典题示例4】已知下列反应：①Cl2＋2NaBr2NaCl＋Br②2KI＋Br22KBr＋I③Na2S＋I22NaI＋S（1）Cl－、Br－、I－、S2－的还原性由强到弱的顺序是S2－＞I－＞Br－＞Cl－。解析：根据同一氧化还原反应中还原剂的还原性强于还原产物的还原性知，由反应①得还原性：Br－＞Cl－，由反应②得还原性：I－＞Br－，由反应③得还原性：S2－＞I－，即还原性：S2－＞I－＞Br－＞Cl－。（2）Cl2、Br2、I2、S的氧化性由强到弱的顺序是Cl2＞Br2＞I2＞S。解析：根据同一氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性知，由反应①得氧化性：Cl2＞Br2，由反应②得氧化性：Br2＞I2，由反应③得氧化性：I2＞S，故氧化性由强到弱的顺序为Cl2＞Br2＞I2＞S。（3）判断Cl2与Na2S能否反应？能（填“能”或“否”，下同）。解析：由（2）知氧化性：Cl2＞S，故Cl2与Na2S能发生反应：Cl2＋Na2S2NaCl＋S↓（4）判断I2与NaCl能否共存？能。解析：氧化性：Cl2＞I2，则I2与NaCl不能反应，故I2与NaCl可以共存。2.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，氯气的量不足时首先氧化Fe2＋；把氯气通入FeI2溶液时，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，在含有Fe3＋、Cu2＋、H＋的溶液中加入铁粉，因为氧化性：Fe3＋＞Cu2＋＞H＋，所以铁粉先与Fe3＋反应，然后再依次与Cu2＋、H＋反应。应用：判断物质的氧化性、还原性强弱或判断反应的先后顺序。【典题示例5】已知三个氧化还原反应：①2FeCl3＋2KI2FeCl2＋2KCl＋I2②2FeCl2＋Cl22FeCl3③2KMnO4＋16HCl浓2KCl＋2MnCl2＋8H2O＋5Cl2↑。若某溶液中含有Fe2＋、I－、Cl－，要将I－氧化除去而不氧化Fe2＋和Cl－，可加入的试剂是（A.Cl2 B.KMnO4C.FeCl3 D.HCl解析：C由题给信息可知，氧化性：MnO4－＞Cl2＞Fe3＋＞I2，还原性：I－＞Fe2＋＞Cl－＞Mn2＋。Cl2能将Fe2＋、I－氧化，A不符合题意；KMnO4能将Fe2＋、I－和Cl－氧化，B不符合题意；FeCl3能氧化I－而不氧化Fe2＋和Cl－，C符合题意；HCl与三种离子均不反应，1.反应3NO2＋H2O2HNO3＋NO中，当有2e－转移时，被氧化的物质与被还原的物质的个数比是（A.1∶1 B.2∶1C.1∶2 D.3∶1解析：B在反应3NO2＋H2O2HNO3＋NO中，NO2既作还原剂又作氧化剂，每3个NO2发生反应，有2个NO2失去电子被氧化为HNO3，有1个NO2得到电子被还原成NO，反应过程中转移2个电子，则当有2e－转移时，被氧化的物质与被还原的物质的个数比是2∶12.已知I－、Fe2＋、SO2、Cl－和H2O2均有还原性，它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为：Cl－＜Fe2＋＜H2O2＜I－＜SO2，则下列反应不能发生的是（）A.2Fe3＋＋SO2＋2H2O2Fe2＋＋SO42B.I2＋SO2＋2H2OH2SO4＋C.H2O2＋H2SO4SO2↑＋O2↑＋2H2D.2Fe2＋＋Cl22Fe3＋＋2Cl解析：CA项，该反应中SO2为还原剂，还原性强弱为SO2＞Fe2＋，与已知的还原性强弱一致，反应能发生；B项，该反应中SO2为还原剂，还原性强弱为SO2＞I－，与已知的还原性强弱一致，反应能发生；C项，若该反应发生，S元素的化合价降低，O元素的化合价升高，则H2O2为还原剂，还原性强弱为H2O2＞SO2，与已知的还原性强弱矛盾，反应不能发生；D项，反应中Fe2＋为还原剂，还原性强弱为Cl－＜Fe2＋，与已知的还原性强弱一致，反应能发生。3.已知在热的碱性溶液中，NaClO发生如下反应：3NaClO2NaCl＋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、NaClO B.NaCl、NaClO3C.NaClO、NaClO3 D.NaClO3、NaClO4解析：B已知反应中氯元素的化合价：＋1价升高到＋5价和降低到－1价，符合歧化规律。既然NaClO2也能发生类似的反应，则氯元素的化合价应既有升高，也有降低，A中氯元素化合价均降低，D中氯元素化合价均升高；B、C与题意相符，根据已知反应可知，C中NaClO不是最终产物，B正确。4.高铁酸钠（Na2FeO4）是一种新型绿色消毒剂，主要用于饮用水处理。工业上制备高铁酸钠有多种方法，其中一种方法的化学原理可用离子方程式表示为3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－2FeO42－＋3Cl－＋5H2O，A.氧化性：Fe3＋＞ClO－ B.还原性：ClO－＞Fe3＋C.氧化产物：FeO42－ D.还原产物：解析：C题给反应中，氯元素化合价由＋1价降低为－1价，ClO－作氧化剂，铁元素化合价由＋3价升高到＋6价，Fe3＋作还原剂，氧化剂的氧化性强于还原剂的氧化性，所以氧化性：ClO－＞Fe3＋，A错误；由A项分析可知，还原性：ClO－＜Fe3＋，B错误；铁元素化合价升高被氧化，生成的FeO42－为氧化产物，C正确；Fe3＋作还原剂5.（2025·辽宁大连高一月考）向含有X2＋、Y2＋、Z2＋三种金属离子的混合溶液中加入金属单质M，溶液金属离子个数随加入金属单质M个数的变化如图所示。下列说法正确的是（）A.氧化性：M2＋＞Z2＋＞X2＋＞Y2＋B.X、Y、Z、M四种金属中M的还原性最强C.反应Y＋Z2＋Y2＋＋ZD.反应X＋Y2＋X2＋＋Y解析：B由图可知，金属M加入到含有X2＋、Y2＋、Z2＋三种金属离子的混合溶液中，被还原的金属离子的顺序为Y2＋、X2＋、Z2＋，说明氧化性：Y2＋＞X2＋＞Z2＋＞M2＋，A错误；由于氧化性：Y2＋＞X2＋＞Z2＋＞M2＋，故还原性：Y＜X＜Z＜M，还原性最强的为M，B正确；根据氧化还原反应的发生规律：氧化剂的氧化性大于氧化产物、还原剂的还原性大于还原产物，可判断反应Y＋Z2＋Y2＋＋Z不能发生，反应X＋Y2＋X2＋＋Y能发生，C、6.（2025·湖北宜昌高一上月考）亚硝酸钠（NaNO2）是一种工业盐，在生产生活中用途广泛。Ⅰ.性质探究：（1）NaNO2中N元素的化合价是＋3价，根据N元素的化合价，推测NaNO2既有氧化性又有还原性。（2）某小组设计实验进行验证，操作如下表所示，请完善表格中的实验现象和结论。实验实验操作及现象或结果结论①取适量NaNO2溶液于试管中，加入少量FeCl2溶液，再加稀盐酸酸化，充分反应后，溶液变黄色NaNO2具有氧化性②取适量酸化的高锰酸钾溶液于试管中，滴加足量的NaNO2溶液，可观察到现象：溶液褪色NaNO2具有还原性由上述实验可知，Fe3＋、NaNO2、KMnO4的氧化性由强到弱的顺序为KMnO4＞NaNO2＞Fe3＋。Ⅱ.废水处理及含量测定（3）NaNO2直接排放会造成污染，下列试剂能使NaNO2转化为无毒无污染的N2的是C（填字母）。A.HNO3 B.N2OC.NH4Cl D.NO2（4）根据规定，某工厂排放的废水中NaNO2的含量应低于2mg·L－1。该小组采取如下操作进行测定：取排放的废水500mL，用淀粉-KI溶液等试剂进行含量测定，反应原理为NaNO2＋KI＋H2SO4I2＋Na2SO4＋K2SO4＋NO↑（方程式未配平），共消耗KI0.83mg。请计算该工厂排放的废水中NaNO2的含量为0.69mg·L－1，以此判断该工厂排放的废水中NaNO2的含量是（填“是”或“否”）达标解析：（1）NaNO2中Na元素为＋1价，O元素为－2价，根据化合物中元素化合价代数和为零可知N元素的化合价是＋3价。（2）实验①溶液变黄色，说明Fe2＋被NO2－氧化为Fe3＋，说明NaNO2具有氧化性；实验②验证酸化的高锰酸钾溶液被NO2－还原褪色，说明NaNO2具有还原性。由实验①②可知，KMnO4可以氧化NO2－，NO2－