1、第3讲 氧化还原反应 一、氧化还原反应中各概念之间的相互关系 1.各概念之间的相互关系 3.特征:反应前后元素的化合价有升降。 4.电子转移表示法 (1)双线桥法 基本形式: (2)单线桥法 2.本质:反应过程中有电子转移。 基本形式: 特别提醒: 1.理清知识线,即升(价)失(电子)氧(发生氧化反应) 还(是还原剂)或降(价)得(电子)还(发生还原反 应)氧(是氧化剂)。 2.注意表述准确。氧化剂、还原剂一般指反应物;还原 产物、氧化产物指生成物。被氧化、被还原的一般指 元素(注明价态);氧化反应、还原反应一般指由反应物 到生成物的过程。 互动探究1 (1)金属阳离子只有氧化性吗? (2)H
2、I只有还原性吗? 答案:(1)不一定,如Fe2+既有氧化性又有还原性。 (2)不是,H+表现氧化性,I-表现还原性。 1.常见的氧化剂和还原剂 氧化剂 二、物质的氧化性、还原性 1.图片对齐 在我们插入PPT图片或是输入文字的时候，为了整齐都需要将插入的文本框对齐 ，但是又不想一个一个的进行操作，这时按住Ctrl键将需要进行对齐的文本选中 ，点击开始排列对齐垂直居中即可； 2.巧用格式刷 在制作PPT的时候为了保证PPT风格的统一，很多任通常会使用复制粘贴来确保 每一页PPT格式相同，这样对于少页数来说可以进行操作，但是碎玉多页面的话 就有点麻烦了，其实我们可以巧用格式刷：首先，在开始菜单栏下
3、方有一个格式 刷，点击格式刷，很快就能看到效果； 3.去除所有动画效果 很多人在制作PPT的时候都是直接在模板库里下载模板进行使用的，但是下载的 模板大多数都是有幻灯片的，这样在演讲的时候很不方便，怎样将其进行去除呢 ？单击幻灯片放映选择设置幻灯片放映，放映类型选择演讲者放映；换片方式 选择手动即可； 4.PPT快键 PPT逼格提升技巧逼格提升技巧 还原剂 2 32 2 223 2 :NaMgAlFe :HCSi :NHH SHI :COSO : :Na SNa SO NaINaBrFeCl 活泼的金属单质 如、等 某些非金属单质 如、 、等 氢化物 如、等 氧化物 如、等 酸 如盐酸、亚硫酸
4、等 盐 如、 、等 2.物质的氧化性、还原性 氧化性、还原性强弱可根据氧化还原反应的化学方程 式进行判断,例如: 氧化剂+还原剂=氧化产物+还原产物 氧化性:氧化剂氧化产物 还原性:还原剂还原产物。 微粒氧化性、还原性的强弱还可根据以下几个方面来 判断: (1)根据金属活动顺序表比较判断: (2)根据元素非金属性强弱判断: (3)根据被氧化或被还原的程度来判断: 氧化剂不同还 原剂相同时,可根据还原剂被氧化的程度来判断氧化剂 的氧化性强弱。 (4)根据反应条件来判断:条件越苛刻,反应越难发生,其 性质便越弱。 (5)根据原电池的正负极来判断:在原电池中,作负极的 金属的还原性一般比作正极金属的
5、还原性强。 (6)根据电解池中溶液里阴、阳离子在两极放电的顺序 来判断:例如Cl-失去电子的能力强于OH-,还原性Cl-OH-。 (7)根据周期表中元素性质的递变规律来判断:例如,氧 化性:N2Mg等。 特别提醒: 氧化性、还原性强弱判断的常用方法是根据氧化还原 反应方程式进行判断,氧化性、还原性强弱的判断规律 主要用于比较粒子的氧化性、还原性的强弱以及氧化 还原反应能否发生的判断,还用于在适宜条件下用氧化 性强的物质制备氧化性弱的物质,或者用还原性强的物 质制备还原性弱的物质等。 互动探究2 物质本身得失电子数目越多,其对应的 氧化性、还原性就一定越强吗? 答案:物质氧化性、还原性的强弱主要
6、由其本身的性 质决定,而与其得失电子数目的多少没有关系。如反 应中1个钠原子失1个电子,1个铝原子失3个电子,但金 属的还原性NaAl。 1.价态规律 同种元素具有多种价态时,一般处于最高价态时只具有 氧化性,处于最低价态时只具有还原性,处于中间可变 价时既具有氧化性又具有还原性。 含不同价态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+低价中间价”的 规律。 应用:判断元素或物质的氧化性、还原性以及表明电子 转移情况。 三、氧化还原反应的基本规律及其应用 2.性质强弱规律 氧化性:氧化剂氧化产物 还原性:还原剂还原产物 应用:判断氧化还原反应能否发生。 3.反应先后规
7、律 在浓度相差不大的溶液中,同时含有几种还原剂时,若 加入氧化剂,则它首先与溶液中最强的还原剂作用;同 理,在浓度相差不大的溶液中,同时含有几种氧化剂时, 若加入还原剂,则它首先与溶液中最强的氧化剂作用。 例如:向含有FeBr2溶液中通入Cl2,首先被氧化的是Fe2+。 应用:判断物质的稳定性及其反应顺序。 4.电子守恒规律 在任何氧化还原反应中,氧化剂得电子(或共用电子对 偏向)总数与还原剂失电子(或共用电子对偏离)总数一 定相等。 应用:可进行氧化还原反应方程式的配平和有关计算。 特别提醒: 氧化还原反应比较典型的计算有:求氧化剂与还原剂物 质的量之比或质量比,计算参加反应的氧化剂或还原剂
8、 的量,确定反应前后某一元素的价态变化等。计算的关 键是依据氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数,列 出守恒关系式求解。在解题过程中,应从分析元素化合 价有无变化或升降这一氧化还原反应的特征入手。具 体方法思路:找变价,判类型;分升降,定其他;价相等,来 配平;做计算,用守恒。 互动探究3 配平: KMnO4+ HCl KCl+ MnCl2+ Cl2+ H2O。 答案:2、16、2、2、5、8 考点透析 考点1 有关氧化还原反应中的概念 典例1 铬能慢慢地溶于稀盐酸生成蓝色 溶液,若通入空气则溶液颜色变绿,发生的反应有:Cr +2HCl CrCl2+H2 4CrCl2+4HCl+O2 4CrC
9、l3 +2H2O,下列叙述中正确的是 ( ) B.HCl在反应、中均作氧化剂 C.反应中HCl被氧化 D.溶液颜色由蓝变绿是因为Cr2+发生氧化反应 A.反应、均属于置换反应 【解析】置换反应除了要有单质参加反应,还必须有 单质生成,反应不符合,A项错误;在反应中HCl的 两种元素无价态变化,既不是氧化剂,也不是还原剂,B 项错误;反应HCl中H元素价态降低,被还原,C项错 误;反应中Cr2+被O2氧化生成Cr3+,导致溶液颜色由蓝 变绿,D项正确。 【答案】D 1.理解概念抓实质,解题应靠特征。即从氧化还原反应 的实质电子转移去分析理解有关的概念,而在实际 解题过程中,应从分析元素化合价有无
10、变化这一氧化还 原反应的特征入手。 2.概念模糊时可记住一句话:“什么剂有什么性,其他都 是相反的”。即氧化剂有氧化性,其余的则往相反“还 原方向”考虑。如发生还原反应得还原产物,被还原等。还 原剂的分析亦然。 技能归纳 1.钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属,以TiO2制取 Ti的主要反应有 ( ) TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO TiCl4+2Mg 2MgCl2+Ti 下列叙述正确的是 ( ) A.反应是置换反应 B.反应是复分解反应 C.反应中TiO2是氧化剂 学以致用 D.反应中金属镁是还原剂 【解析】置换反应是指一种单质和一种化合物反应 生成另一种单质和另一种化合物
11、的反应,A项错误;反 应属于置换反应,B项错误;反应中Ti的化合价始 终为+4,C是还原剂(化合价0+2),Cl2是氧化剂(化合 价0-1),C项错误;反应中Mg的化合价从0+2,是 还原剂,D项正确。 【答案】D 考点2 氧化性、还原性强弱 典例2 下列实验均发生了化学反应:将 铁钉放入CuSO4溶液中;向FeSO4溶液中滴加浓HNO3; 将铜丝放入FeCl3溶液中。下列判断中,正确的是( ) A.上述实验证明了氧化性:Fe3+Fe2+Cu2+ B.上述实验证明了Fe2+既有氧化性又有还原性 C.实验、中的化学反应都是置换反应 D.向三个实验后的溶液中加入足量NaOH溶液,最终都 有Fe(O
12、H)3生成 【解析】上述实验证明了氧化性:Fe3+Cu2+Fe2+,且只 证明了Fe2+的还原性,实验中的化学反应不是置换 反应。 【答案】D 遇到几种还原剂(或氧化剂),按还原性(氧化性)强弱的 顺序依次发生反应;当氧化剂(或还原剂)的氧化性(或 还原性)强于氧化产物(或还原产物)的氧化性(或还原 性)时氧化还原反应才能发生。 技能归纳 解决此类问题,首先应根据题意和氧化性、还原性强 弱比较方法,排出氧化剂的氧化性顺序或还原剂的还 原性顺序,然后再判断氧化还原反应能否发生或者发 生的顺序。规律如下:当一种氧化剂(或还原剂)同时 特别提醒: 利用物质的氧化性(还原性)相对强弱,可以确定一个氧
13、化还原反应能否发生。符合强还原性物质制弱还原性 物质,强氧化性物质制弱氧化性物质的反应规律,即 “两强制两弱”。“两强制两弱”规律不仅可以判断 同一反应中物质的氧化性强弱,还可以逆向运用判断一 个氧化还原反应能否发生。 确的是 ( ) 学以致用 2.依据表中所给信息,结合已学知识所作出的判断中正 序号 氧化剂 还原剂 其他反应物 氧化产物 还原产物 Cl2 FeBr2 FeCl3 KMnO4 H2O2 H2SO4 O2 MnSO4 KMnO4 HCl(浓) Cl2 MnCl2 A.反应中的氧化产物一定只有一种 B.MnSO4可被O2氧化生成KMnO4 C.氧化性:KMnO4Cl2Fe3+ D.
14、还原性:H2O2Mn2+Cl- 【解析】反应中若Cl2足量,可先后生成FeCl3、Br2 两种氧化产物,A项错误;根据反应可知,KMnO4的氧 化性强于O2,故MnSO4不能被O2氧化生成KMnO4,B项 错误;综合多个反应,根据氧化剂的氧化性强于氧化产 物的氧化性可知氧化性:KMnO4Cl2Fe3+,C项正确;根 据还原剂的还原性强于还原产物的还原性可知还原 性:H2O2Mn2+且Cl-Mn2+,D项错误。 【答案】C 考点3 氧化还原反应方程式的配平及书写 典例3 已知硫酸锰(MnSO4)和过硫酸钾(K2S2O8) 两种盐溶液在银离子催化下可发生氧化还原反 应,生成高锰酸钾、硫酸钾和硫酸。
15、 (1)请写出并配平上述反应的化学方程式: 。 (2)此反应的还原剂是 ,它的氧化产物是 。 (3)此反应的离子方程式可表示为 。 (4)若该反应所用的硫酸锰改为氯化锰,当它跟过量的 过硫酸钾反应时,除有高锰酸钾、硫酸钾、硫酸生成 外,其他的生成物还有 。 【解析】此题考查了氧化还原方程式的配平及氧化 还原反应的基本概念。在反应过程中MnSO4中的Mn 元素由+2价变为+7价生成Mn ,故MnSO4为还原剂, 其氧化产物为KMnO4。如把MnSO4改为MnCl2,因Mn2+ 的还原性比Cl-弱,所以K2S2O8首先氧化Cl-生成Cl2,接 着过量的K2S2O8再氧化Mn2+生成KMnO4。 4
16、 O 【答案】(1)2MnSO4+5K2S2O8+8H2O 2KMnO4+4K2 SO4+8H2SO4 (2)MnSO4;KMnO4 (3)2Mn2+5S2 +8H2O 2Mn +10S +16H+ (4)Cl2(答HClO或HClO3也可) 2 8 O 4 O 2 4 O 技能归纳 1.配平的基本技能 全变从左边配:氧化剂、还原剂中某元素化合价全变 的,一般从左边反应物着手配平。 自变从右边配:自身氧化还原反应(包括分解、歧化)一 般从右边着手配平。 部分变两边配:一部分发生氧化还原反应的物质计量数 应为变与不变之和。 2.配平的一些特殊方法 整体配平法:有些复杂的氧化还原反应中同时有两种元
17、 素化合价升高或降低,或者一种反应物中有两种元素化 合价发生变化,这时要进行整体配平。 零价配平法:一些无法用常规方法确定化合价的物质发 生了氧化还原反应,可令各元素化合价均为零价,然后 计算出各元素化合价的升降值。 缺项配平法:所缺物质一般为水或酸、碱等介质,它们 与化合价的升降变化无关。 有机配平法:在有机化学反应中,一般先假设H元素化合 价为+1价,O元素化合价为-2价,然后再根据化合价的实 质确定有机物中C元素的化合价(根据化合价代数和为 零)。 每分子还原剂(或氧化剂)的化合价升高(或降低)总数, 这就必须弄清还原剂或氧化剂分子中有几种元素变价, 每一种元素有几个变价原子。依据是电子
18、得失守恒、 质量守恒、电荷守恒。步骤为“一标、二找、三定、 四平、五查”。 2.氧化还原反应的电子转移的表示方法,要注意箭头和 箭尾要对准化合价发生变化的元素,而且要注意还原剂 失去电子总数和氧化剂得到电子总数相等。 特别提醒: 1.配平氧化还原反应方程式的关键是确定有关物质和 3.高锰酸钾和氢溴酸溶液可以发生如下反应:KMnO4+ HBr Br2+MnBr2+KBr+H2O(未配平) (1)其中还原剂是 (填化学式)。 (2)若消耗0.1 mol氧化剂,则被氧化的还原剂的物质的 量为 mol。 学以致用 【答案】(1)HBr (2)0.5 考点4 氧化还原反应的应用 典例4 某含铬(Cr2
19、)废水用硫酸亚铁铵 FeSO4 (NH4)2SO4 6H2O处理,反应中铁元素和铬元素完 全转化为沉淀。该沉淀干燥后得到n mol FeO FeyCrxO3。不 考虑处理过程中的实际损耗,下列叙述错误的是 ( ) 2 7 O A.消耗硫酸亚铁铵的物质的量为n(2-x) mol B.处理废水中Cr2 的物质的量为 mol C.反应中发生转移的电子数为3nx mol D.在FeO FeyCrxO3中,3x=y 2 7 O 2 nx 【解析】由铬元素守恒知废水中Cr2 的物质的量为 mol,反应中发生转移的电子数为6 mol=3nx mol。 由得失电子守恒知y=3x,而由铁元素守恒知消耗硫 酸亚铁
20、铵的物质的量为n(1+y)mol=n(3x+1)mol,因此 A项是错误的。 【答案】A 2 7 O 2 nx 2 nx 发进行的氧化还原反应还是电解池中均如此。得失 电子守恒法常用于氧化还原反应中氧化剂、还原剂、 氧化产物、还原产物的有关计算及电解过程中电 极产物的有关计算等。用电子守恒法解题的步骤:首 先找出氧化剂、还原剂及其物质的量以及每摩尔氧 化剂、还原剂得失电子的量,然后根据电子守恒列出 等式。 技能归纳 得失电子守恒是指在发生氧化还原反应时,氧化剂得 到的电子数一定等于还原剂失去的电子数,无论是自 合价的变化值=还原剂物质的量一个分子内被氧化 的原子个数化合价的变化值。 利用这一等
21、式,解氧化还原反应计算题可化难为易,化 繁为简。 计算公式如下: 氧化剂物质的量一个分子内被还原的原子个数化 特别提醒: 氧化还原反应的计算在高考中考查较多,但难度不大, 通常运用电子得失守恒来分析,应注意不要漏掉物质或 粒子的组成比。氧化还原反应计算的核心是守恒 原子个数、得失电子、正负电荷守恒。追踪元素变化, 把握守恒关系列等式是解题的一般思路。 用1 mol这些物质氧化足量的KI,得到I2为3 mol的是 ( ) A.只有ClO- B.只有I C.只有Cr2 D.有I 和Cr2 3 O 2 7 O 3 O 2 7 O 学以致用 4.已知下列离子在酸性条件下都能氧化KI,自身发生如 下变化
22、:ClO-Cl- I I2 Cr2 Cr3+如果分别 3 O 2 7 O 【解析】根据得失电子守恒,氧化剂得到的电子数越 多,KI被氧化得到的I2越多。1 mol ClO-、I 、Cr2 分别得到电子2 mol、5 mol、6 mol,氧化KI生成的I2 分别为1 mol、2.5 mol、3 mol,又由于I 本身还原生 成I2 0.5 mol,故用I 共得到的I2也为3 mol,所以D项正 确。此题易忽视I 自身还原产物为I2这一事实。 【答案】D 3 O 2 7 O 3 O 3 O 3 O 实验探究 Fe2+和I-的还原性强弱 把氧化还原反应的知识、元素化合物知识及相关实验 知识综合在一起
23、考查是近几年高考的热点。氧化还原 反应知识的考查主要体现在利用实验手段证明物质具 有氧化性或还原性,比较物质氧化性与还原性的强弱, 物质的氧化性对实验的影响。如NO的收集、Fe(OH)2 的制备、有关Na2SO3的实验,都要考虑O2对实验的影响。 【示例】某研究性学习小组设想将少量Cl2通入Fe2+和I- 的混合溶液中,探究Fe2+和I-的还原性强弱。 【提出假设】 假设1:Fe2+的还原性比I-强。 假设2:I-的还原性比Fe2+强。 【验证假设】 (1)设计如下几种装置进行实验: (2)实验开始后,控制通入少量氯气,通过观察混合溶液 颜色的变化 (填“能”或“不能”)判断反 应的先后顺序。
24、 (3)请在下表中写出实验步骤及预期现象和结论。 实验步骤 预期现象和结论 取少量反应后的混合溶液分置于A、B两 试管中; 往A中滴加 溶液; 往B中滴加 溶液。 若 ,则 假设1成立。 若 ,则 假设2成立。 (4)为了实验成功,必须控制各物质的量。该小组称取1.52 g FeSO4,同时称取1.66 g KI固体溶于水中。为了验 证上述假设,通入的Cl2体积最多不能超过 (标准状况)L。 【思考与交流】 (5)有同学质疑,上述实验只能验证Cl2分别与Fe2+和I-反 应的速率大小,并不能证明Fe2+和I-还原性的强弱。于是 他提出另一方案:往KI溶液中滴入 溶液,如 果能发生反应,即可证明
25、I-的还原性强于Fe2+,该反应的 离子方程式是 。 【解析】(1)A中制取的Cl2不需要进行除杂,可直接通 入C中进行实验,最后要用碱液除去未反应的Cl2,以防 污染空气。(2)Cl2将I-氧化,得到的I2为棕色,可掩盖Fe3+ 的颜色,故不能判断是谁先反应。(3)Fe3+用KSCN检 验,颜色显红色。I2用淀粉检验,颜色显蓝色。若A变 红,B不变色,则说明有Fe3+,没有I2,即Fe2+先被氧化。若 A不变色,B变蓝色,则说明有I2生成,无Fe3+,即I-先被氧 化。(4)1.52 g FeSO4为0.01 mol,1.66 g KI也为0.01 mol。 Cl2与两者反应的化学方程式为2Fe2+Cl2 2Fe3+ 2Cl-、2I-+Cl2 I2+2Cl-。两种离子与Cl2的比值均为2 1,为了控制只让一种离子与Cl2的反应,则通入Cl2的 体积为 22.4=0.112 L。(5)Fe3+滴入KI中,可发生2 Fe3+2I- I2+2Fe2+,由此可说明还原性:I-Fe2+。 【答案】(1)CE 0.01 2 (2)不能 (3) 实验步骤 预期现象和结论 KSCN;淀粉 A变红色,B不变色; A不变色,B变蓝色 (4)0.112 (5)FeCl3; 2Fe3+2I- 2Fe2+I2
