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专题4氧化还原反应
第四部分氧化还原反应
一.氧化还原反应
1.实质:
电子的得失和偏移。
总称为电子转移
2.特征:
从化合价角度看,反应前后有元素化合价的变化(即化合价升降)
3.口诀:
升(化合价升高)失(失电子)氧化(发生氧化反应、被氧化、得到氧化产物)还原剂
降(化合价降低)得(得电子)还原(发生还原反应、被还原、得到还原产物)氧化剂
4.氧化性:
氧化剂具有氧化性
5.还原性:
还原剂具有还原性
名师指点:
在氧化还原反应中,有化合价升高,必然有化合价降低,有得电子,必然有失电子,他们是同时发生的
二.用双线桥法或单线桥法表示电子转移情况并配平
1.双线桥:
从反应物变价元素指向生成物变元素,箭头的起始和末端为同一元素,化合价升高的线桥在上,化合价降低的线桥在下,在线桥上标明得失情况及电子转移数目
名师提醒:
(1)必须注明“得到”或“失去”
(2)箭头方向指的是得失电子后化合价变化,而不是电子转移的方向
2.单线桥:
由失去电子元素的原子指向得电子元素的原子,在线桥上标明转移电子数目
3.氧化还原方程式的配平步骤
①标价态:
写出反应物和生成物的化学式,标出变价元素的正负化合价。
②列变化:
标出反应前后元素化合价的变化。
③求总数:
依据电子守恒,使化合价升高和降低的总数相等(即求最小公倍数)。
④配系数:
用观察法配平其他物质的化学计量数,配平后,把单线改成等号。
名师支招:
一般情况下先配变价元素,最后配氢元素,用氧元素检验是否配平,若H、O系数难以确定时可设其中一个系数为X,再用另一种原子守恒列等式求X
4.几种特殊情况
(1)对于被氧化、被还原的元素分别在不同物质中的氧化还原反应,一般从左边反应物着手配平。
例1:
配平Cu2S+HNO3——Cu(NO3)2+H2SO4+NO+H2O
名师指点:
这是一道有三种元素化合价变化的氧化还原方程式配平题。
从方程式分析Cu由+1价升高为+2价,S由-2价升高为+6价,N由+5价降低为+2,其中Cu2S只做还原剂,HNO3做氧化剂的同时还起酸的作用,配平过程同上述相同,只是将不同元素升高化合价合并计算。
(2)反应物中某一物质部分被氧化(或被还原)的氧化还原反应,自身氧化还原反应(包括分解、歧化反应),一般从右边生成物着手配平(即从逆向配平)。
例2:
配平P+CuSO4+H2O——Cu3P+H3PO4+H2SO4
解答:
此反应既有CuSO4氧化P的氧化还原反应,又有P的自身氧化还原反应,若先配平氧化剂、还原剂的计量数(系数),对于本题较为困难。
如果从P发生自身氧化还原反应这一方面,采用逆向配平法,较为简单。
(3)配平KClO3+HCl—→Cl2+KCl+H2O:
首先看反应中发生化合价的元素有哪些:
此反应中只有Cl发生了变化,KClO3和HCl都变成了Cl2。
KClO3降(+5)-0=5价,HCl升0-(-1)=1价。
于是有:
我们已经知道一共有6个Cl变成了Cl2,则Cl2前配3,考虑到KCl中有一个Cl来自HCl(不是来自KClO3,因为归中反应规律),而由K前后一样多在KCl前配1,共用掉了6个HCl,则把HCl前的5改为6。
此时,方程式为:
再配H,前面有6个,则在H2O前配3。
这样就配完了:
KClO3+6HCl=3Cl2+KCl+3H2O。
若还不肯定,可以用O来检验:
前3后3,正好一样。
那一定是对了。
三.四种基本反应类型与氧化还原反应之间的关系
4.氧化还原反应中的规律
1.守恒规律
得失电子守恒(化合价升降总数相等)
质量守恒(原子守恒)
离子反应中电荷守恒
2.价态规律
(1)元素处于最高价态时,在反应中只能得电子而不能失电子,只具有氧化性,而不具有还原性
如:
Fe3+、Al3+、H+,MnO4-中的+7价Mn,HNO3中的+5价N
(2)元素处于最低价态时,在反应中只能失电子而不能得电子,只具有还原性而不具有氧化性
如:
Fe、Cu、S2-、I-、Br-
(3)元素处于中间价态时,在反应中既能得电子又能失电子,既有氧化性又有还原性
如:
Fe2+、S、SO2、N2
3.临位转化规律
氧化还原反应中,同种元素不同价态之间若发生反应,元素的化合价只靠近而不交叉,相邻价态之间的转化最容易;但如果其中氧化剂、还原剂过量或有加热、催化剂等特殊条件化合价则会跳位转化;同种元素相邻价态之间不发生氧化还原反应
化合价归中反应
歧化反应
跳位转化
得到2e-
失去2e-
H2SO4(浓) +H2S=SO2 ↑+S ↓+2H2O
只靠近不交叉
失去5e-
得到5e-
6HCl +KClO3 = KCl +3Cl2↑+3H2O
点燃
H2S+O2=SO2+H2O
跳位转化
浓硫酸过量时:
H2S+3H2SO4=4SO2↑+4H2O
硫化氢过量时:
3H2S+H2SO4=4H2O+4S↓
硫化氢和浓硫酸浓度差不多时:
H2S+H2SO4=S↓+SO2↑+2H2O
4.先后规律(强弱规律)
一种氧化剂与多种还原剂相遇时,还原性强的还原剂先反应
一种还原剂与多种氧化剂相遇时,氧化性强的氧化剂先反应
如:
3Cl2(少)+6FeBr2===2FeCl3+4FeBr3Cl2(少)+FeI2===FeCl2+I2
3Cl2(多)+2FeBr2===2FeCl3+2Br23Cl2(多)+2FeI2===2FeCl3+2I2
五.常见氧化剂与还原剂
氧化剂
对应还原产物
还原剂
对应氧化产物
活泼非金属单质:
F2、Cl2、Br2、I2、O2、S
F-、Cl-、Br-、I-、O2-、S2-
金属单质:
Na、Mg、Fe
非金属单质:
H2、C、S
Na+、Mg2+、Fe3+(Fe2+)
H+、CO(CO2)、SO2
高价金属阳离子:
Cu2+、Ag+、Fe3+
Cu、Ag、Fe2+
金属阳离子:
Fe2+
Fe3+
阴离子:
MnO4-、ClO-
Mn2+、Cl-
阴离子:
I-、Br-、Cl-、S2-、HS-、HSO3-、SO32-
I2、Br2、Cl2、S、SO42-
氧化性酸:
浓、稀HNO3,浓H2SO4、HClO
NO2、NO、SO2、Cl-
氢化物:
NH3、H2S
NO、S
含氧化合物:
Na2O2、H2O2、MnO2、
K2Cr2O7、KClO3
O2(O2-)、Mn2+、Cr3+、Cl2
氧化物:
Na2O2、H2O2、SO2、CO
O2、SO3(SO42-)、CO2
六.氧化性、还原性判断
(1)根据元素周期表判断
非金属性越强,对应单质的氧化性就越强
金属性越强,对应单质的还原性就越强
如:
F2>Cl2>Br2>I2>S
Na>Mg>Al
(2)根据金属活动顺序判断
金属单质的还原性越强,对应阳离子的氧化性就越弱
金属单质的还原性越弱,对应阳离子的氧化性就越强
如:
还原性:
K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Sn>Pb>H>Cu>Hg>Ag>Pt>Au
氧化性:
K+ (3)根据常见非金属性顺序判断 非金属单质的氧化性越强,对应简单阴离子的还原性就越弱 非金属单质的氧化性越弱,对应简单阴离子的还原性就越强 如: 氧化性: F2>Cl2>Br2>Fe3+>I2>S 还原性: F- (4)根据氧化还原反应方程式判断 氧化性: 氧化剂>氧化产物 还原性: 还原剂>还原产物 如: 3Cl2(少)+6FeBr2=2FeCl3+4FeBr3Cl2(少)+FeI2=FeCl2+I2 3Cl2(多)+2FeBr2=2FeCl3+2Br23Cl2(多)+2FeI2=2FeCl3+2I2 还原性: Cl- 氧化性: Cl2>Fe3+>I2 还原性: Cl- 氧化性: Cl2>Br2>Fe3+ Br2+2Fe2+=2Fe3++2Br-2I-+2Fe3+=2Fe2++I2 (5)根据原电池原理判断 两种不同的金属构成原电池的两极时,还原性: 负极>正极 (6)根据电解池原理判断 氧化性: K+ 还原性: S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子 (7)根据反应条件 △ 当不同的氧化剂(或还原剂)与同一还原剂(或氧化剂)反应时,反应越易进行,则对应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,反之越弱 氧化性: KMnO₄>MnO₂ 如: 4HCl(浓)+MnO? =MnCl? +Cl2↑+2H2O △ 16HCl+2KMnO? =2KCl+2MnCl? +8H2O+5Cl2↑ 另: KClO3+6HCl=KCl+3Cl2↑+3H2O (8)根据反应的剧烈程度判断 如: 金属单质与水反应的剧烈程度: Na、Mg、Al分别与水反应时,Na剧烈,Mg加热才明显,Al加热条件下也不明显。 还原性: Na>Mg>Al 如: 非金属单质与H2化合的难易程度: H2+F2=2HF 在暗处能剧烈化合并发生爆炸,生成的HF很稳定 光照或点燃 △ H2+Cl2=2HCl 光照或点燃发生反应,生成的HCl较稳定 △ H2+Br2=2HBr 加热至一定温度才能反应,生成的HBr不如HCl稳定 H2+I2? 2HI 不断加热才能缓慢反应,HI不稳定,在同一条件下同事分解为H2和I2,是可逆反应 氧化性: F2>Cl2>Br2>I2 名师指点: 氧化性: 实质是指得电子难易程度(即得电子能力),而不是得电子的多少,得电子能力越强氧化剂的氧化性就越强,反之越弱 还原性: 实质是指失电子难易程度(即失电子能力),而不是失电子的多少,失电子能力越强还原剂的还原性就越强 氧化还原反应 (时间: 45分钟 分值: 100分) 一、选择题(每小题4分,共40分) 1.[2013·重点中学冲刺卷]铁酸盐MFe2O4与H2高温下反应生成新型纳米材料氧缺位铁酸盐(MFe2Ox,3 已知铁酸盐(MFe2O4)被H2高温还原时,发生反应的MFe2O4与H2的物质的量之比为2¡Ã1。 则下列说法中不正确的是( ) A.MFe2Ox是还原产物 B.MFe2Ox中+2价铁与+3价铁的物质的量之比为1¡Ã3 C.x=3.5 D.若反应中消耗H2(标准状况下)33.6L,则转移电子3mol 2.已知常温下纳米级颗粒MFe2Ox可除去工业废气中的SO2,发生反应: MFe2Ox+SO2¨D¡úS+MFe2Oy(未配平),若反应中M的化合价没有变化,则关于x、y的相对大小正确的是( ) A.x>y B.x C.可能大于也可能小于 D.无法判断 3.[2013·山东实验中学检测]已知在热的碱性溶液中,NaClO发生如下反应: NaClO¨D¡úNaCl+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、NaClO3 C.NaClO、NaClO3 D.NaClO3、NaClO4 4.[2013·山东济南一模]已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2+,且Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。 下列叙述中,正确的是( ) A.Cl2通入FeI2溶液中,可存在反应3Cl2+6FeI2===2FeCl3+4FeI3 B.每1molCo2O3在酸性溶液中被氧化生成Co2+时转移2mole- C.FeCl3溶液能使淀粉-KI试纸变蓝 D.I2是¢÷A族元素单质,具有较强的氧化性,可以将Co2+氧化成Co2O3 5.[2013·浙江宁波]著名化学家徐光宪获得2008年度¡°国家最高科学技术奖¡±,以表彰他在稀土萃取理论方面作出的贡献。 稀土铈(Ce)元素主要存在于独居石中,金属铈在空气中易氧化变暗,受热时燃烧,遇水很快反应。 已知: 铈常见的化合价为+3和+4,氧化性: Ce4+>Fe3+。 下列说法正确的是( ) A.铈(Ce)元素在自然界中主要以单质形式存在 B.铈溶于氢碘酸的化学方程式可表示为: Ce+4HI===CeI4+2H2¡ü C.用Ce(SO4)2溶液滴定硫酸亚铁溶液,其离子方程式为: Ce4++2Fe2+===Ce3++2Fe3+ D.四种稳定的核素 58Ce、 58Ce、 58Ce、 58Ce,它们互称为同位素 6.[2013·成都玉林中学零诊]某一反应体系有反应物和生成物共五种物质: O2、H2CrO4、Cr(OH)3、H2O、H2O2。 已知该反应中H2O2只发生如下过程: H2O2¨D¡úO2,下列有关叙述正确的是( ) A.该反应中的氧化产物是H2CrO4 B.该反应中,发生还原反应的过程是Cr(OH)3¨D¡úH2CrO4 C.该反应配平后H2O的系数为3 D.如反应转移了0.3mol电子,则产生的气体在标准状况下体积为3.36L 7.[2013·平顶山模拟]做实验时不小心使皮肤上粘了一些高锰酸钾,形成的黑斑很久才能消除,如果用草酸(乙二酸)的稀溶液洗涤,黑斑可以迅速褪去,其离子方程式为: MnO +C2O +H+¨D¡úCO2¡ü+Mn2++ 。 下列有关叙述正确的是( ) A.发生还原反应的是C2O B.该离子方程式右侧方框内的产物是OH- C.10molH+参加反应时,电子转移5mol D.1mol草酸分子中含有9mol共用电子对 8.LiNi0.25Co0.75O2是锂离子电池的一种高性能的二元正极活性材料,其制备原理可表示为4Ni0.25Co0.75(OH)2+4LiOH+O2===4LiNi0.25Co0.75O2+6H2O(已知Ni与Co的化合价均有+2和+3)。 下列说法不正确的是( ) A.Ni0.25Co0.75(OH)2中Ni的化合价是+2 B.LiNi0.25Co0.75O2中Co的化合价是+3 C.该反应中LiOH是还原剂 D.该反应中O2是氧化剂 9.[2013·河南郑州三模]关于氧化还原反应10AgF+5Cl2+5H2O===9 +AgClO3+10HF+O2,下列说法不正确的是( ) A.每生成1molO2,该反应转移电子的物质的量是4NA B.该反应中Cl2既是氧化剂,又是还原剂 C. 中的物质是AgCl D.该反应消耗的水有 被氧化 10.[2013·安徽江南十校二模]Cl2是纺织工业常用的漂白剂,Na2S2O3可作为漂白布匹后的¡°脱氯剂¡±。 S2O 和Cl2反应的产物之一为SO 。 下列说法不正确的是( ) A.该反应中还原剂是S2O B.H2O参与该反应,且作氧化剂 C.根据该反应可判断氧化性: Cl2>SO D.上述反应中,每生成1molSO ,可脱去2molCl2 二、非选择题(共60分) 11.(15分)[2013·济宁模拟]某校化学实验兴趣小组在¡°探究卤素单质的氧化性¡±的系列实验中发现: 在足量的稀氯化亚铁溶液中,加入1~2滴溴水,振荡后溶液呈黄色。 (1)提出问题: Fe3+、Br2哪一个的氧化性更强? (2)猜想 ¢Ù甲同学认为氧化性: Fe3+>Br2,故上述实验现象不是发生化学反应所致,则溶液呈黄色是含________(填化学式,下同)所致。 ¢Ú乙同学认为氧化性: Br2>Fe3+,故上述实验现象是发生化学反应所致,则溶液呈黄色是含________所致。 (3)设计实验并验证 丙同学为验证乙同学的观点,选用下列某些试剂设计出两种方案进行实验,并通过观察实验现象,证明了乙同学的观点确实是正确的。 供选用的试剂: a.酚酞试液 b.CCl4 c.无水酒精 d.KSCN溶液 请你在下列表格中写出丙同学选用的试剂及实验中观察到的现象。 (试剂填序号) 选用试剂 实验现象 方案1 方案2 (4)应用与拓展 ¢Ù在足量的稀氯化亚铁溶液中加入1~2滴溴水,溶液呈黄色,所发生的离子反应方程式为________________________________________________________。 ¢Ú在100mLFeBr2溶液中通入2.24LCl2(标准状况),溶液中有1/3的Br-被氧化成单质Br2,则原FeBr2溶液中FeBr2的物质的量浓度为________________________。 12.(15分)[2013·宝鸡中学月考]已知: CuI是难溶于水的白色固体;氧化性Cu2+>I2>Cu+,还原性Cu>I->Cu+。 (1)在溶液中Cu2+和I-反应的产物是________。 (2)久置于空气中的HI溶液呈黄色,向其中加入一些铜粉,可使溶液的黄色消失,反应的化学方程式为________________。 (3)欲消除 (2)中HI溶液的黄色,也可向其中通入少量的H2S,这是因为当浓度接近时,还原性H2S________(填“>”、“<”或¡°=¡±)I-;与加入铜粉的方法相比,用此方法得到的HI溶液的浓度________(填¡°高¡±、¡°低¡±或¡°相等¡±);反应的离子方程式为________________。 (4)CuI可用于监测空气中是否含有汞蒸气,反应原理为: 4CuI(白色)+Hg===Cu2HgI4(亮黄色)+2Cu。 下列关于该化学方程式的说法中错误的是________。 a.该反应中铜、汞元素均只被氧化 b.该反应的氧化剂为CuI c.Cu2HgI4既是氧化产物又是还原产物 d.0.1molHg参与反应,反应过程中转移电子0.2mol 13.(14分)[2011·安徽卷,27]MnO2是一种重要的无机功能材料,粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。 某研究性学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2的实验,其流程如下: (1)第¢Ù步加稀H2SO4时,粗MnO2样品中的________(写化学式)转化为可溶性物质。 (2)第¢Ú步反应的离子方程式是 ____________+ ClO + ________=== MnO2¡ý+ Cl2¡ü+ ________。 (3)第¢Û步蒸发操作必需的仪器有铁架台(含铁圈)、________、________、________,已知蒸发得到的固体中有NaClO3和NaOH,则一定还含有________(写化学式)。 (4)若粗MnO2样品的质量为12.69g,第¢Ù步反应后,经过滤得到8.7gMnO2,并收集到0.224LCO2(标准状况下),则在第¢Ú步反应中至少需要________molNaClO3。 14.(16分)[2012·北京东城一模]卤化物和卤酸盐在工业生产中有着重要的作用。 某小组为探究其中一些盐的性质,查阅资料并进行实验。 查阅资料如下: ¢ÙBrO +6I-+6H+===3I2+Br-+3H2O ¢Ú2BrO +I2===2IO +Br2 ¢ÛIO +5I-+6H+===3I2+3H2O ¢Ü2IO +10Br-+12H+===I2+5Br2+6H2O 实验如下: 步骤 现象 ¢¡.向盛有30mL0.2mol·L-1KI溶液的锥形瓶中依次滴入几滴淀粉溶液和足量稀硫酸,再用滴定管逐滴加入KBrO3溶液 随着KBrO3溶液滴入,溶液由无色变为蓝色并逐渐加深,最终保持不变 ¢¢.继续向上述溶液中滴入KBrO3溶液 溶液的蓝色逐渐褪去 请回答: (1)步骤¢¡开始时发生的反应如资料¢Ù所示,溶液中I-完全被氧化时转移________mole-,该反应中硫酸表现出的化学性质是________。 (2)上述资料中的反应________(填序号)可表示步骤¢¢中的反应,通过该反应________(填¡°能¡±或¡°不能¡±)说明碘的非金属性强于溴,原因是___________________ ________________________________________________________________________。 (3)根据资料中的反应¢Ù~¢Ü并结合所学知识,判断IO 、BrO 、I2、Br2的氧化性由强到弱的顺序是________;KBrO3溶液与KBr溶液在酸性条件下反应的离子方程式是________________________________________________________________________。 (4)若用y表示锥形瓶中含碘物质的物质的量,用x表示所滴入KBrO3的物质的量,在下图中画出上述整个实验过程中y随x的变化曲线(要求: 在图中标出终点坐标)。
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