备战2019年高考化学专项攻关高分秘籍专题05氧化还原反应学案.doc
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1、1专题 05 氧化还原反应【 高考要求 】1.了解氧化还原反应的本质。2.了解常见的氧化还原反应。3.掌握常见氧化还原反应方程式的配平。4.掌握常见氧化还原反应的相关计算。5.理解质量守恒定律。【 学霸笔记 】一、氧化还原反应的有关概念1氧化还原反应与四种基本反应类型的关系(1)根据反应中有无电子转移或元素化合价变化,可以把化学反应划分为氧化还原反应和非氧化还原反应。判断氧化还原反应的最佳判据是反应前后有无元素的化合价升降。(2)四种基本反应类型和氧化还原反应的关系可用下图表示。2.常见的氧化剂和还原剂(1)常见氧化剂常见氧化剂包括某些非金属单质、含有高价态元素的化合物、过氧化物等。如:(2)
2、常见还原剂常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属阴离子及含低价态元素的化合物、低价金属阳离子、某些非金属单质及其氢化物等。如:(3)元素化合价处于中间价态的物质既有氧化性,又有还原性2元素化合价处于中间价态的物质氧化产物 还原产物Fe2 Fe3 FeSO (H2SO3)23 SO24 SH2O2 O2 H2O其中 Fe2 、SO (H2SO3)主要表现还原性,H 2O2主要表现氧化性。233氧化性、还原性的判断(1)氧化性是指得电子的性质(或能力);还原性是指失电子的性质(或能力)。(2)氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的难易程度,与得、失电子数目的多少无关。如:Nae =Na ,Al3e
3、=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。从元素的价态考虑:最高价态只有氧化性,如:Fe 3 、H 2SO4、KMnO 4等;最低价态只有还原性,如:金属单质、Cl 、S 2 等;中间价态既有氧化性又有还原性,如:Fe 2 、S、Cl 2等。4氧化性、还原性强弱的比较方法(1)根据化学方程式判断氧化剂(氧化性)还原剂(还原性)= =还原产物氧化产物氧化性:氧化剂氧化产物;还原性:还原剂还原产物。(2)根据反应条件和产物价态高低进行判断与同一物质反应,一般越易进行,则其氧化性或还原性就越强。如 Na 与冷水剧烈反应,Mg 与热水反应,
4、Al 与水加热反应也不明显,所以还原性:NaMgAl;非金属单质 F2、Cl 2、Br 2、I 2与 H2反应,F 2与 H2暗处剧烈反应并爆炸,Cl 2与 H2光照剧烈反应并爆炸,Br 2与 H2加热到 500 才能发生反应,I 2与 H2在不断加热的条件下才缓慢发生反应,且为可逆反应,故氧化性:F 2Cl2Br2I2。当不同的氧化剂作用于同一还原剂时,如果氧化产物价态相同,可根据反应条件的高低进行判断:一般条件越低,氧化剂的氧化性越强,如:MnO 24HCl(浓)MnCl2Cl 22H 2O,2KMnO416HCl(浓)= =2KCl2MnCl 25Cl 28H 2O,由上述反应条= =
5、= = = 件的不同,可判断氧化性:KMnO 4MnO2。当不同氧化剂作用于同一还原剂时,如果氧化产物价态不相同,可根据氧化产物的价态高低进行判断:氧化产物的价态越高,则氧化剂的氧化性越强,如:2Fe3Cl 2 2FeCl3,FeS= = = = =点 燃 FeS,则氧化性:Cl 2S。= = = = = 2、 氧化还原反应的有关规律1价态规律3(1)升降规律:氧化还原反应中,化合价有升必有降,升降总值相等。(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 中间价” ,而不会出现交叉现象。简记为“两相靠,不相交” 。例如,不同价态硫之间可以发
6、生的氧化还原反应是(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:Cl22NaOH= =NaClNaClOH 2O。2强弱规律自发进行的氧化还原反应,一般遵循强氧化剂制弱氧化剂,强还原剂制弱还原剂,即“由强制弱” 。3先后规律(1)同时含有几种还原剂时 将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。如:在 FeBr2溶液中通入 加 入 氧 化 剂 少量 Cl2时,因为还原性 Fe2 Br ,所以 Fe2 先与 Cl2反应。(2)同时含有几种氧化剂时 将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。如在含有 加 入 还 原 剂 Fe3 、Cu 2 、H 的溶
7、液中加入铁粉,因为氧化性 Fe3 Cu 2 H ,所以铁粉先与 Fe3 反应,然后依次为Cu2 、H 。4电子守恒规律氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等,即得失电子守恒。利用守恒思想,可以抛开繁琐的反应过程,可不写化学方程式,不追究中间反应过程,只要把物质分为初态和终态,从得电子与失电子两个方面进行整体思维,便可迅速获得正确结果。 n(氧化剂)变价原子个数化合价变化值(高价低价) n(还原剂)变价原子个数化合价变化值(高价低价)。三、氧化还原反应的配平1氧化还原方程式配平的基本原则2氧化还原方程式配平的一般步骤4【 考向精析 】考向一 、 氧化还原反应及基本概念判断【典例 1】 (
8、2018 徐州模拟)新型纳米材料氧缺位铁酸盐(MFe 2Ox)(3 x4;M 表示 Mn、Co、Zn 或 Ni 的二价离子),常温下,它能使工业废气中的 SO2、NO 2等氧化物转化为单质,转化流程如图所示:有关上述转化过程的下列叙述正确的是( )AMFe 2O4表现了还原性BMFe 2Ox表现还原性CSO 2和 NO2表现了还原性DSO 2和 NO2发生了分解反应【答案】 B【跟踪强化】 (2017威海模拟)某种飞船以 N2H4和 N2O4为动力源,发生反应:2N 2H4N 2O4=3N24H 2O,反应温度可高达 2 700 ,对于该反应,下列说法中正确的是( )A该反应属于置换反应BN
9、2H4 是氧化剂CN 2O4是还原剂DN 2既是氧化产物又是还原产物【答案】 D5【方法技巧】确定元素化合价的方法(1)代数和法先标出熟悉元素的化合价,再根据化合物中正负化合价的代数和为零的原则求解其他元素的化合价。如有机物中碳元素化合价(设为 x)的确定方法:有机物中氧元素的化合价为2,氢元素的化合价为1。利用元素化合价代数和为零的规则确定碳元素的化合价。乙酸(C 2H4O2)中满足 2x(1)4(2)20,则x0。(2)记忆法常见元素的化合价可以借助化合价口诀来记忆:一价氢、氯、钾、钠、银;二价氧、钙、镁、钡、锌;三铝、四硅、五价磷;说变价也不难,二三铁、二四碳、二四六硫都齐全;铜汞二价最
10、常见。(3)近几年高考中一些特殊物质中元素化合价判断:、 、 、Al 、 、 2O 、H 、 。Cu 2 Fe 2 S2 2 K2FeO4 6 Li2NH 3 N 3 Na2S2O3 2 C 3 24 C 2 N 3 Cu 1 H 1 考向二 氧化性、还原性强弱的比较【典例 2】 (2018 潍坊月考) 铊(Tl)盐与氰化钾(KCN)被列为 A 级危险品。已知下列反应在一定条件下能够发生:Tl 3 2Ag= =Tl 2Ag ,Ag Fe 2 =AgFe 3 ,Fe2Fe 3 =3Fe2 ,下列离子氧化性比较顺序正确的是( )ATl 3 Fe3 Ag BFe 3 Ag Tl3CTl Ag Fe2
11、 DTl 3 Ag Fe3【答案】 D【解析】在氧化还原反应中,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性。【跟踪强化】 已知 Co2O3在酸性溶液中易被还原成 Co2 ,Co 2O3、Cl 2、FeCl 3、I 2的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是( )A3Cl 26FeI 2=2FeCl34FeI 3BCl 2FeI 2=FeCl2I 2CCo 2O36HCl(浓)= =2CoCl2Cl 23H 2OD2Fe 3 2I =2Fe2 I 2【答案】 A【方法规律】根据影响因素判断氧化性、还原性强弱的方法6(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
12、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。考向三、 氧化还原反应的基本规律【典例 3】 (2018 南昌模拟)ClO 2遇浓盐酸会生成 Cl2,反应方程式为 2ClO28HCl= =5Cl24H 2O,该反应中若转移电子的数目为 9.6321023,则产生的 Cl2在标况下的体积为( )A11.2 L B33.6 LC22.4 L D44.8 L【答案】C 【解析】2ClO 28HCl= =5Cl24H
13、2O 中,ClO 2中 Cl 由4 价降低为 0,HCl 中 Cl 由1 价升高为 0,则生成 5 mol Cl2转移 86.021023个电子,若转移电子的数目为 9.6321023,则生成氯气为 1 mol,59.632102386.021023所以产生的 Cl2在标况下的体积为 1 mol22.4 Lmol1 22.4 L。【跟踪强化】氯气跟氢氧化钾溶液在一定条件下发生如下反应:Cl 2KOH KXKY(未配平),KX 在一定条件下能自身反应:KX KYKZ(未配平,KY 与 KZ 关系比为 13),以上 KX、KY、KZ 均是一元酸的钾盐,由以上条件推知在 KX 中氯的化合价是( )A
14、1 B3 C5 D7【答案】 C【解析】反应:Cl 2KOH KXKY 是 Cl2的歧化反应,KX、KY 中的氯元素分别显正价和1 价;由于 KX也发生歧化反应:KX KYKZ,可断定 KY 为 KCl,化合价高低是 Z 中 ClX 中 Cl(均为正价)。假设 KX中 Cl 为 a 价,KZ 中 Cl 的化合价为 b 价,依据化合价守恒原理及 KX KY3KZ,有 a13( b a),把 a1、 a3、 a5 代入上式讨论,可知 a5 时, b7 符合题意。则 KX 中 Cl 的化合价为5。考向四、守恒思想的应用【典例 4】 现有 24 mL 浓度为 0.05 molL1 的 Na2SO3溶液
15、恰好与 20 mL 浓度为 0.02 molL1 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( )A2 B3 C4 D5【答案】 B7【跟踪强化】在 PCuSO 4H 2O Cu 3PH 3PO4H 2SO4(未配平)的反应中,7.5 mol CuSO4可氧化 P 的物质的量为_mol。生成 1 mol Cu3P 时,参加反应的 P 的物质的量为_mol。【答案】 1.5 2.2【解析】 设 7.5 mol CuSO4氧化 P 的物质的量为 x;生成 1 mol Cu3P 时,被氧化的 P 的物质的量为 y根据
16、得失电子守恒得:75 mol(21) x(50)x1.5 mol1 mol3(21)1 mol0(3) y(50)y1.2 mol考向五、多步反应得失电子守恒问题【典例 5】取 x g 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 8 960 mL 的 NO2气体和 672 mL 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17.02 g。则 x 等于( )A8.64 B9.20 C9.00 D9.44【答案】 B【解析】反应流程为Error! Error! 浓 HNO3 x g17.02 gm(OH),而 OH的物质的量等于镁、铜失去
17、电子的物质的量,等于浓 HNO3 得电子的物质的量,即:n(OH) 1 210.46 mol8.96 L22.4 Lmol 1 0.672 L22.4 Lmol 1所以 x g17.02 g0.46 mol17 gmol19.20 g。【跟踪强化】足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和 NO2、N 2O4、NO 的混合气体,将这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入 5 molL1 NaOH 溶液至 Cu2 恰好完全沉淀,则消耗 NaOH 溶液的体积是( )A60 mL B45 mLC30 mL D15 mL8【答案】
18、A考向六、氧化还原反应方程式的书写与配平【典例 6】按要求完成下列方程式。(1)已知在酸性介质中 FeSO4能将6 价铬还原成3 价铬。写出 Cr2O 与 FeSO4溶液在酸性条件下反应的27离子方程式:_。(2)用 NaClONaOH 溶液氧化 AgNO3,制得高纯度的纳米级 Ag2O2。写出该反应的离子方程式:_。(3)KMnO4氧化废水中 Mn2 生成 MnO2的离子方程式为_。(4)温度高于 200 时,硝酸铝完全分解成氧化铝和两种气体(其体积比为 41),该反应的化学方程式:_。(5)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含 NO、NO 2)反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的 Ca(NO2
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