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氧化还原反应的概念及规律1
氧化还原反应的概念及规律
一、基本概念:
1.氧化还原反应判断
【例1】下列各化学反应属氧化还原反应的是()
①4HF+SiO2=SiF4+2H2O②3H2O2+2KCrO2+2KOH=2K2CrO4+4H2O
③IBr+H2O=HBr+HIO④3CCl4+K2Cr2O7=2CrO2Cl2+2KCl+3COCl2
⑤Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O⑥SiH4+SiO2=2Si+2H2O
[练1].(2001年春,2)下列化工生产过程所发生的反应不属于氧化还原反应的是()
A.用油脂制肥皂B.用铝土矿制金属铝
C.用氯气和消石灰制漂白粉D.用氢气和氮气合成氨
2.氧化剂还原剂氧化产物还原产物概念及判断
【例2】过氧化氢在一定条件下具有氧化性、还原性、不稳定性,在下列各反应中,把过氧化氢所表现的性质填入各式括号内。
1H2O2+2FeCl2+2HCl=2FeCl3+2H2O();
②5H2O2+2KMnO4+3H2SO4=2MnSO4+5O2+K2SO4+8H2O()
③H2O2+2KI+H2SO4=I2+K2SO4+2H2O()
④H2O2+H2SO3=H2SO4+H2O();
⑤2H2O2=2H2O+O2↑()
[练2].(2003年上海春季,18)苹果汁是人们喜爱的饮料。
由于此饮料中含有Fe2+,现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色。
若榨汁时加入维生素C,可有效防止这种现象发生。
这说明维生素C具有()A
A.氧化性;B.还原性;C.碱性;D.酸性
[练3].(2000年理科综合,34)对于司机酒后驾车,可对其呼出的气体进行检验而查出,所利用的化学反应如下:
2CrO3(红色)+3C2H5OH+3H2SO4===Cr2(SO4)3(绿色)+3CH3CHO+6H2O。
被检测的气体成分是__,上述反应中的氧化剂是___,还原剂是___。
[练4]、在氧化还原反应3CO+Fe2O3==2Fe+3CO2中,C元素的化合价升高,该元素失电子,被,是还原剂,有还原性,发生了氧化反应,氧化产物是;
元素的化合价降低,该元素得电子,被,是氧化剂,具有氧化性,发生了还原反应,其还原产物是。
二、表示方法:
1、双线桥法步骤:
划好价→画双桥(对准价态变化元素)→析变化→写四物
【例3】用双线桥法标明两式的电子转移情况。
23NO2+H2O=2HNO3+NO答:
氧化产物是,还原产物是,
⑵SO2+2H2S=3S+2H2O 答:
氧化剂是,还原剂是,
32KOCN+4KOH+3Cl2=2CO2+1N2+6KCl+2H2O[注意:
碳的化合价没变]
练:
用双线桥法表示下列反应的电子转移情况,并指出氧化剂及对应还原产物,还原剂及对应氧化产物。
①Na2S+2H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+S↓2H2O
②KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O
2、单线桥法
步骤:
划好价→画单桥(给起得止)→析电子转移数→写四物
【例4】并用单线桥法分别标明电子转移情况。
⑷2Fe+6H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O答:
被还原的元素是
⑸Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑答:
被还原的元素是
[说明]要掌握好“单线桥”和“双线桥”两种表示法。
要注意化合价变化的是什么元素。
三、氧化剂和还原剂及其强弱
1.常见氧化剂和还原剂
从结构上分析,在反应中,凡能得到电子的粒子都具有性,作剂;能失去电子的粒子都具有性,作剂。
从价态上分析,含有最高价态元素的物质可作剂,如HNO3;含有最低价态元素的物质可作剂,如H2S;含有中间价态元素的物质如:
SO2、Fe2+.或同时含高价态又含低价态的物质如HCl、H2O等,它们既又具有
性.常见几种氧化剂及其还原产物
类别
氧化剂
还原产物
实例
注
活泼非金属
X2(F2、Cl2Br2I2),O2
X-;含氧化合物
溶液
高价态氧化物
MnO2
Mn2+
高价态含氧酸
H2SO4(浓),HNO3(浓)
HNO3(稀)
SO2,NO2
NO
高价态盐
KMnO4(MnO4-―)
FeCl3(Fe3+)
Mn2+
Fe2+
酸性
过氧化物
Na2O2H2O2
O2
常见几种还原剂及其氧化产物
类别
还原剂
氧化产物
实例
注
活泼金属单质
Na、Al、Zn、Fe
金属阳离子
某些非金属单质
H2、C、Si
H2O、CO2、SiO2
高温
低价态氧化物
CO,SO2
CO2,SO42-―
高温,溶液
低价态无氧酸
HX、H2S
X2、,S
低价态盐
Na2SO3(SO32-―)
FeCl2(Fe2+)
SO42-―,Fe3+
[练5]下列粒子中只有氧化性的是有还原性是
①Cu2+;②H2S;③SO32-;④H+;⑤Cl-;⑥H2O2;⑦S2―
[练7]已知ICl有很强的化学活性。
ICl跟Zn、H2O分别发生如下反应:
2ICl+2Zn=ZnCl2+ZnI2;ICl+H2O=HCl+HIO
下列叙述正确的是(
A.在Zn跟ICl反应中,ZnI2既是氧化产物,又是还原产物
B.在Zn跟ICl反应中,ZnCl2既不是氧化产物,又不是还原产物
C.在H2O跟ICl反应中,ICl既是氧化剂,又是还原剂
D.在H2O跟ICl反应中,ICl既不是氧化剂,又不是还原剂
2.氧化剂还原剂强弱判断
氧化剂还原剂的强弱,指的是反应中得失电子的难易程度,而不是根据得失电子的数目多少来衡量。
常见判断方法有:
根据左强右弱规律判断
【例5】已知:
H2S+I2=S+2HI可自发进行,则可断定:
氧化性I2S;还原性H2SHI;(当然还原剂H2S的还原性比氧化剂I2强).
因此:
氧化性:
(左)氧化剂>氧化产物(右);还原性:
(左)还原剂>还原产物(右)
[练7]:
下列三个反应,在常温下都能发生:
(1)2FeCl3+2KI=2KCl+2FeCl2+I2
(2)2FeCl2+Cl2=2FeCl3
(3)2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
根据左强右弱,有关物质(粒子)的氧化性由强到弱次序为:
有关物质(粒子)的还原性由强到弱次序为:
[练8]常温下,下列三个反应均可自发向右进行
12W-+X2=2X-+W2;②2Y-+W2=2W-+Y2;③2X-+Z2=2Z-+X2
由此可得出的正确结论是()
A、X-、Y-、Z-、W-中Z-的还原性最强B、还原性:
X->Y-
C、2Z-+Y2=2Y-+Z2不能向右进行D、氧化性:
Z2>Y2
.根据元素周期律判断
①如同周期从左到右:
NaMgAlSiPSCl还原性减弱,氧化性增强。
同主族从上到下:
FClBrI氧化性减弱,还原性增强
②可比较氢化物还原性:
HF
如:
下列粒子按还原性从强到弱排为①PH3,>H2S>HCl;②HI>HBr>HCI
[练9]已知Na、Mg、Al处于同周期,则它们的还原性由强到弱的顺序为Na、Mg、Al。
已知F2、Cl2、Br2处于同周期,则它们的氧化性由强到弱的顺序为F2、Cl2、Br2。
反应难易比较法
从反应所需条件来比较。
一般来讲,一组反应中,反应条件越简单,对应反应物的氧化性或还原性越强。
【例6】实验室用二氧化锰和浓盐酸加热反应来制取氯气;用高锰酸钾跟浓盐酸在室温下也可以制氯气;历史上还曾用“地康法”制氯气,这一方法是用CuCl2作催化剂,在450℃利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气。
比较以上三个反应,可以认为氧化剂的氧化能力从强到弱的顺序为.
活动顺序表比较法
应用来比较金属单质还原性强弱,金属阳离子的氧化性
-------------------→金属原子还原性逐渐减弱
KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg
K+Ca2+Na+Mg2+Al2+Zn2+Fe2+Sn2+Pb2+(H)Cu2+Hg+Ag+
--------------------→金属离子氧化性逐渐增加
还原性S2->I->(Fe2+)>Br->Cl->OH-
金属单质的还原性>阴离子的还原性
【例7】下列说法中正确的是[]
A、还原性强弱:
Fe>Cu>H2B、氧化性强弱:
Cu2+>H+>Fe3+
C、得电子越多的物质,氧化性越强D、夺电子越强的物质,氧化性越强
[练10]下列说法中,正确的是[]
A、只有单质才有还原性B、只有最低价的离子才有还原性
C、还原性强弱:
S2->Fe2+D、还原性强弱:
S2->Fe
电极反应比较法
原电池还原性:
负极>正极
电解池(以惰性电极电解为例)
阳极:
易失电子的先放电,还原性强:
如S2->I->Br->Cl->OH-
阴极:
易得电子的先放电,氧化性强:
如Ag+>Fe3+>Hg2+>Cu2+>H+
【例8】X、Y、Z、M代表四种金属元素。
金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时,X溶解,Z极上有氢气放出;若电解Y2+离子和Z2+离子共存的溶液时,Y先析出;又知M2+离子的氧化性强于Y2+离子。
则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为
A.X>Z>Y>MB.X>Y>Z>MC.M>Z>X>YD.X>Z>M>Y
[说明]:
①物质氧化性和还原性强弱是由实验事实归纳得出的。
同一物质在不同场合所表现的性质可以不同。
如水遇钠作氧化剂,遇氟则为还原剂。
②物质氧化性和还原性强弱受反应的条件(浓度、温度)影响。
如硫酸中+6价硫的氧化性。
③物质的稳定性会影响物质氧化性和还原性强弱。
如一般说同一元素高价态氧化性强于低价态。
如氧化性HClO4>HClO3而因HClO不稳定氧化性却比HClO4强。
④准确记牢几组氧化还原强弱序:
还原性:
F- 氧化性: F2>Cl2>Br2>Fe3+>I2>SO2>S 还原性: Zn>Fe>Cu>Fe2+ 氧化性: Zn2+ 四、氧化还原反应规律 1、强强生弱规律(强制弱) 氧化剂与还原剂在一定条件下若能反应,一般是生成相对弱的还原剂和相对弱的氧化剂,即可用氧化性强的物质制取氧化性弱的物质,或用还原性强的物质制取还原性弱的物质。 2、优先规律 一种氧化剂同时遇几种还原剂,则优先与最强的还原剂反应,反之亦然。 如溴化亚铁与氯水的反应中,氯优先氧化,Fe2+,而后才氧化Br。 【例9】现有下列三个氧化还原反应: ①2FeCl3+2KI=2FeCl2+I2+2KCl②2FeCl2+Cl2=2FeCl3 ③2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2 (1)若某溶液中有Fe2+、I―、Cl―共存,要除去I―而不影响其它离子的存在,可加上述反应物中的试剂是 (2)在强酸溶液中,将MnO4―、Fe2+、Fe3+、I―四种离子混在一起,充分反应后: 若溶液中有I―余,则溶液中一定无;一定还有; 练: 已知: Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2Br2+2KI=2KBr+I2反应中微粒还原性由强到弱的顺序是: _______________,现把少量Cl2通入含NaBr和KI的混和溶液中,写出首先发生的反应方程式是____________________。 3.价态归中规律. 同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时,产物价态居于二者之间,且高价对高价,低价对低价。 不同价态的同种元素之间若不存在中间价态,则不可能发生氧化原还反应。 如SO2与浓H2SO4不会反应。 因此,浓H2SO4是可以用来干燥SO2的. [练11]X、Y、Z、W、Q均为含氮的化合物,我们不了解它们的化学式,但知道它们在一定条件下有如下转换关系(未配平): (1)X→W+O2; (2)Z+Y+NaOH→H2O+W(3)Y+SO2→Z+SO3(4)Q+Y→Z+H2O (5)X+Cu+H2SO4(浓)→Cu2++Y+SO42- 则这五种化合物中氮的化合价由高到低的顺序为 A.XYZWQB.XZYQWC.XYWZQD.WXZQY 4、电子守恒规律 在同一个氧化还原反应中,化合价升高总数=化合价降低总数;得电子总数=失电子总数。 应用该规律巧解氧化还原反应计算题、配平氧化还原反应方程式。 【例11】120个Na2SO3分子恰好与40个K2Cr2O7分子完全反应,则元素Cr在被还原的产物中的化合价为_____价。 [练12]R2O8n-离子在一定条件下能把Mn2+氧化为MnO4-,若反应后R2O8n-转化为RO42-。 又知反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为5: 2,有关叙述正确的是() A.n值为2B.n值为3 C.氧化剂与氧化产物的物质的量之比为2: 1 D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1: 5 [练13]、0.1mol/L的Na2SO3溶液30ml,恰好把0.002mol的XO4-还原,则X在产物中的化合价为() A、+1B、+2C、+3D、+4 氧化还原反应方程式的配平 氧化还原反应的实质: 得失电子守恒 方程式配平原则: 质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒(离子方程式) 配平方法: 化合价升降法(电子得失法) 配平步骤: 1、标价态: 列出发生氧化和还原反应的元素的化合价; 2、列变化: 列出元素得失电子数(元素的化合价的变化);。 3、定系数: 使得失电子总数(化合价的升高和降低)相等; 4、配其他: 利用观察法,配平其它物质的系数,把单线改成等号。 【例1】: C+HNO3——CO2↑+NO2↑+H2O 【例2】: NH3+O2——NO+H2O 【例3】: H2S+HNO3——H2SO4+NO2+H2O 配平技法: 1、全变左边配: 某元素化合价完全变化,先配氧化剂或还原剂的系数 ①KNO3+FeCl2+HCl——KCl+FeCl3+NO↑+H2O ②Pt+HNO3+HCl——H2PtCl4+NO2↑+H2O 2、部分变两边配: 某元素化合部分变,含该元素的物质先配生成物。 ①Mg+HNO3——Mg(NO3)2+NH4NO3+H2O ②KMnO4+HCl——MnCl2+Cl2↑+KCl+H2O 3、自变右边配: 自身的氧化还原反应(包括歧化反应)先配氧化产物和还原产物 ①NO2+H2O——HNO3+NO ②Cl2+NaOH——NaCl+NaClO3+H2O ③AgNO3——Ag+NO2↑+O2↑ 4、多变整体配: 某物质所含元素化合价同时升高或同时降低时,将这种物质当作一个整体来计算化合价变化数 【例4】: FeS2+O2——Fe2O3+SO2 ①Cu2S+HNO3——Cu(NO3)2+NO↑+H2SO4+H2O ②P4+CuSO4+H2O——Cu3P+H3PO4+H2SO4 5、零价法: 将某物质中价态难确定时,可假设其中各元素化合价均为零价。 【例5】: FeSi+HNO3——H4SiO4+Fe(NO3)3+NO↑+H2O ①Fe3C+HNO3——CO2↑+Fe(NO3)3+NO2↑+H2O ②Fe3P+HNO3——Fe(NO3)3+NO↑+H3PO4+H2O 6、离子方程式的配平(可利用电荷守恒进行配平) ①Cr(OH)4-+OH-+ClO-——CrO42-+Cl-+H2O ②MnO4-+Cl-+H+——Mn2++Cl2↑+H2O ③MnO4-+H2O2+H+——Mn2++O2↑+H2O 7.关于有缺项的方程式的配平: (缺项一般是酸、碱或水) 【例6】: KMnO4+KNO2+_______——MnSO4+K2SO4+KNO3+H2O ①Mn2++S2O82-+H2O——SO42-+MnO4-+________ ② Zn+ H++ NO3-——Zn2++NH4++_________ ③KMnO4+K2SO3+________——K2MnO4+K2SO4+H2O 8.关于字母型方程式的配平 ①Clm+OH-——Cl-+ClOn-+H2O ②NaSx+NaClO+NaOH——Na2SO4+NaCl+H2O 氧化还原反应方程式的配平练习 ① KI+KMnO4+H2SO4——I2+K2SO4+MnSO4+H2O ② As2S3+H2O2+NH3.H2O——(NH4)2AsO4+(NH4)2SO4+H2O ③ Fe2O3+KClO3+KOH——K2FeO4+KCl+H2O ④ MnO4-+Cl-+H+——Mn2++Cl2↑+H2O ⑤ FeS+HNO3——Fe(NO3)3+H2SO4+NO↑+H2O ⑥ K2Cr2O4+SO2+H2SO4——Cr2(SO4)3+K2SO4+H2O ⑦ P+HClO3+H2O——HCl+H3PO4 ⑧ BrO3-+Br-+ ______——Br2+H2O ⑨ Cr2(OH)4+ClO-+OH-——CrO42-+Cl-+H2O ⑩ CrI3+Cl2+ ______—— K2CrO4+KIO4+KCl+H2O 【链接高考】 1.若 在强热时分解的产物是 、 、 和 ,则该反应中化合价发生变化和未发生变化的N原子数之比为 A.1: 4B.1: 2C.2: 1D.4: 1 2(山东卷13)下列推断合理的是 w.w.w.k.s.5.u.c.o.m A.明矾[KAl(SO4)2·12H2O]在水中能形成Al(OH)3胶体,可用作净水剂 B.金刚石是自然界中硬度最大的物质,不可能与氧气发生反应 C.浓H2SO4有强氧化性,不能与Cu发生剧烈反应 D.将SO2通入品红溶液,溶液褪色后加热恢复原色;将SO2通入溴水,溴水褪色后加热也能恢复原色 3.(09全国卷Ⅰ8)下列表示溶液中发生反应的化学方程式错误的是 A. B. C D. 4. (09全国卷Ⅱ6)物质的量之比为2: 5的锌与稀硝酸反应,若硝酸被还原的产物为N2O,反应结束后锌没有剩余,则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是 A.1: 4B.1: 5C.2: 3D.2: 5 5.(09全国卷Ⅱ13)含有amolFeBr2的溶液中,通入xmolCl2。 下列各项为通Cl2过程中,溶液内发生反应的离子方程式,其中不正确的是 A.x=0.4a,2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- B.x=0.6a,2Br-+Cl2=Br2+2Cl- C.x=a,2Fe2++2Br-+2Cl2=Br2+2Fe3++4Cl- D.x=1.5a,2Fe2++4Br-+3Cl2=2Br2+2Fe3++6Cl- 6.(16分) 实验室可由软锰矿(主要成分为MnO2)制备KMnO4,方法如下: 软锰矿和过量的固体KOH和KClO3在高温下反应,生成锰酸钾(K2MnO4)和KCl;用水溶解,滤去残渣,滤液酸化后,K2MnO4转变为MnO2和KMnO4;滤去MnO2沉淀,浓缩溶液,结晶得到深紫色的针状KMnO4。 试回答: (1)软锰矿制备K2MnO4的化学方程式是 ; (2)K2MnO4制备KMnO4的离子方程式是 ; 7.(NH4)2SO4在高温下分解,产物是SO2、H2O、N2和NH3,在该反应的化学方程式中,化学计量数由小到大的产物分子依次是 A.SO2、H2O、N2、NH3B.N2、SO2、H2O、NH3 C.N2、SO2、NH3、H2OD.H2O、NH3、SO2、N2 8.(09上海卷24)某反应中反应物与生成物有: AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O和一种未知物质X。 (1)已知KBrO3在反应中得到电子,则该反应的还原剂是。 (2)已知0.2molKBrO3在反应中得到1mol电子生成X,则X的化学式为。 (3)根据上述反应可推知。 a.氧化性: KBrO3>H3AsO4b.氧化性: H3AsO4>KBrO3 c.还原性: AsH3>Xd.还原性: X>AsH3 (4)将氧化剂和还原剂的化学式及其配平后的系数填入下列方框中,并标出电子转移的方向和数目: 9.(08天津卷) (1)配平氧化还原反应方程式: __C2O42-+__MnO4-+__H+=__CO2+__Mn2++__H2O 10、配平下面的化学方程式(将有关的化学计量数填入答题卡的横线上): □KMnO4+□FeSO4+□H2SO4=□Fe2(SO4)3+□MnSO4+□K2SO4+□H2O 11(08上海卷)某反应体系的物质有: NaOH、Au2O3、Na2S4O6、Na2S2O3、Au2O、H2O。 (1)请将Au2O3之外谁反应物与生成物分别填入以下空格内。 (2)反应中,被还原的元素是_______,还原剂是____________。 (3)将氧化剂与还原剂填入空格中,并标出电子转移的方向和数目。 (4)纺织工业中常用氯气作漂
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