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氧化还原反应的基本概念和规律
第1讲 氧化还原反应的基本概念和规律
[考纲要求] 1.了解氧化还原反应的本质是电子转移。
2.了解常见的氧化还原反应。
考点一 用分类思想理解氧化还原反应
1.根据反应中有无________转移或元素____________是否发生变化,可以把化学反应划分为____________反应和____________反应。
判断氧化还原反应的最佳判据是______________________。
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:
1.下列反应属于氧化还原反应的是____________,属于化合反应的是______________,属于分解反应的是____________________________________________________________,
属于置换反应的是____________,属于复分解反应的是______________。
A.Cu2S+O2===2Cu+SO2 B.3O2===2O3
C.Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
D.2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
E.CaCO3
CaO+CO2↑
F.2H2O2===2H2O+O2↑
G.SO3+H2O===H2SO4
H.2Fe+3Cl2
2FeCl3
I.H2SO4+2NaOH===Na2SO4+2H2O
考点二 结合实例理解氧化还原反应的相关概念
实例:
在Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2的反应中________是氧化剂,________是还原剂;________元素被氧化,________元素被还原;Fe2O3具有氧化性,CO具有还原性;________是氧化产物,________是还原产物。
1.相关概念
还原剂在反应中表现为所含元素的化合价________,实质上____电子。
还原剂具有________,反应时本身被_____________________________________________________,
发生________反应,得到________产物。
氧化剂在反应中表现为所含元素的化合价__________,实质上______电子。
氧化剂具有________性,反应时本身被________,发生________反应,得到________产物。
2.常见氧化剂和还原剂
(1)常见氧化剂
①某些活泼的非金属单质:
如Cl2,一般被还原为________。
②元素处于高价态的物质:
如浓硫酸,一般被还原为________。
③过氧化物:
如H2O2,一般被还原为________。
(2)常见还原剂
①活泼的金属单质:
如Zn,一般被氧化为________。
②某些活泼的非金属单质:
如H2,一般被氧化为________。
③元素处于低价态的物质:
如CO,一般被氧化为________。
(3)具有中间价态的物质既有氧化性,又有还原性。
还原产物 中间价态 氧化产物
____
____SO
―→______
______H2O2―→ ,,
2.下列氧化还原反应中,水作为氧化剂的是( )
A.CO+H2O
CO2+H2
B.3NO2+H2O===2HNO3+NO
C.2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
D.2F2+2H2O===4HF+O2
3.被称为万能还原剂的NaBH4溶于水并和水反应:
NaBH4+2H2O===NaBO2+4H2↑,下列说法中正确的是(NaBH4中H为-1价)( )
A.NaBH4既是氧化剂又是还原剂
B.NaBH4是氧化剂,H2O是还原剂
C.硼元素被氧化,氢元素被还原
D.被氧化的元素与被还原的元素质量之比为1∶1
4.下列推断合理的是( )
A.Fe3+、O2、H2O2三种微粒只具有氧化性,没有还原性
B.木炭与浓硝酸反应可能生成CO和NH4NO3
C.因为SO2具有还原性,所以不能用浓H2SO4干燥SO2
D.Cl2转变为HClO时一定需要加入氧化剂才能实现
5.ClO2是一种杀菌消毒效率高、二次污染小的水处理剂。
实验室中可通过以下反应制得:
2KClO3+H2C2O4+H2SO4
2ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O。
下列说法不正确的是( )
A.CO2是氧化产物
B.H2C2O4在反应中被氧化
C.H2C2O4的氧化性强于ClO2的氧化性
D.ClO2作水处理剂时,利用了其强氧化性
灵活应用氧化还原反应的相关概念
(1)在复习氧化还原反应的有关概念时,要紧紧抓住“反应前后元素化合价起变化”这一特征,沿着“化合价升高——失去电子——还原剂——氧化反应——氧化产物(或化合价降低——得到电子——氧化剂——还原反应——还原产物)”这一线索进行分析。
(2)不能正确标出反应前后元素的化合价变化,是解此类题常出错的原因。
(3)统一规律:
氧化反应和还原反应在同一反应中同时发生,有化合价升高的元素,必有化合价降低的元素。
(4)在氧化还原反应中可能有的物质既是氧化剂又是还原剂,也有的物质既不是氧化剂也不是还原剂。
考点三 电子转移表示法及氧化还原反应类型
下列标明电子转移的方向和数目的化学方程式中正确的是________;其中属于歧化反应的是________,属于归中反应的是________,属于部分氧化还原反应的是__________。
常考的氧化性、还原性强弱的判断
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.根据反应条件和反应剧烈程度进行判断
(1)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,Al与水加热反应也不明显,所以还原性:
Na>Mg>Al;非金属单质F2、Cl2、Br2、I2与H2反应,F2与H2暗处剧烈反应并爆炸,Cl2与H2光照剧烈反应并爆炸,Br2与H2加热到500℃才能发生反应,I2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:
F2>Cl2>Br2>I2。
(2)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;同种还原剂作用于不同氧化剂时,反应越剧烈,其还原性越强。
如:
2Fe+3Cl2
2FeCl3,Fe+S
FeS,氧化性:
Cl2>S;MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O,2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,由上述反应条件的不同,可判断氧化性:
KMnO4>MnO2。
3.其他因素
(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>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。
如KMnO4溶液的氧化性随溶液酸性的增强而增强。
【例1】 下列说法正确的是( )
A.强氧化剂与强还原剂不一定能发生氧化还原反应
B.含最高价元素的化合物一定只表现强氧化性
C.阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性
D.发生化学反应时,失电子越多的金属原子,还原能力越强
【例2】 已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应
Ce4++Fe2+===Fe3++Ce3+
Sn2++2Fe3+===2Fe2++Sn4+
由此可以确定Fe2+、Ce3+、Sn2+三种离子的还原性由强到弱的顺序是( )
A.Sn2+、Fe2+、Ce3+B.Sn2+、Ce3+、Fe2+
C.Ce3+、Fe2+、Sn2+D.Fe2+、Sn2+、Ce3+
【例3】 已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2+,Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。
下列反应在水溶液中不可能发生的是( )
A.3Cl2+6FeI2===2FeCl3+4FeI3
B.Cl2+FeI2===FeCl2+I2
C.Co2O3+6HCl===2CoCl2+Cl2↑+3H2O
D.2Fe3++2I-===2Fe2++I2
【例4】
(1)100mL12mol·L-1的浓盐酸与足量的MnO2反应,生成的氯气的物质的量小于0.3mol,为什么?
(2)将一Cu片投入稀H2SO4溶液中,没观察到反应现象,然后向其中加入少量的KNO3晶体,看到溶液由无色逐渐变蓝并有少量气泡产生,为什么?
反思感悟
(1)判断氧化性或还原性的强弱,依据的是得失电子的难易程度,而不是得失电子数目的多少。
(2)元素的高价态氧化性不一定比低价态强,如HClO的氧化性大于HClO4,另外最高价态的物质也不一定都表现氧化性,如H3PO4。
(3)强弱规律及应用
氧化剂的氧化性越强,则其对应的还原产物的还原性就越弱;还原剂的还原性越强,则其对应的氧化产物的氧化性就越弱。
应用:
①在适宜条件下,用氧化性强的物质制备还原性弱的物质;用还原性强的物质制备氧化性弱的物质;②比较物质间氧化性(或还原性)的强弱或判断氧化剂和还原剂在一定条件下是否发生反应。
关于氧化还原反应的三条规律模型
1.反应先后规律的思维模型
同一氧化剂与含多种还原剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时,首先被氧化的是还原性最强的物质;
同一还原剂与含多种氧化剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时,首先被还原的是氧化性最强的物质。
2.价态归中规律思维模型
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”,而不会出现交叉现象。
例如,不同价态硫之间可以发生的氧化还原反应是
如反应KClO3+6HCl===KCl+3Cl2↑+3H2O中,转移的电子数为5,而非6。
3.歧化反应规律思维模型
“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:
Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
【例5】 在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2和AgNO3的溶液中加入适量锌粉,首先置换出的是( )
A.MgB.CuC.AgD.H2
【例6】 已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物,在一定条件下有下列转化关系(未配平):
①G―→Q+NaCl
②Q+H2O
X+H2
③Y+NaOH―→G+Q+H2O
④Z+NaOH―→Q+X+H2
这五种化合物中Cl元素化合价由低到高的顺序是( )
A.G、Y、Q、Z、XB.X、Z、Q、G、Y
C.X、Z、Q、Y、GD.G、Q、Y、Z、X
高考题组一 概念判断及应用
1.(2011·上海,5)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型的自来水处理剂,它的性质和作用是( )
A.有强氧化性,可消毒杀菌,还原产物能吸附水中杂质
B.有强还原性,可消毒杀菌,氧化产物能吸附水中杂质
C.有强氧化性,能吸附水中杂质,还原产物能消毒杀菌
D.有强还原性,能吸附水中杂质,氧化产物能消毒杀菌
2.氧化还原反应中,水的作用可以是氧化剂、还原剂、既是氧化剂又是还原剂、既非氧化剂又非还原剂等。
下列反应与Br2+SO2+2H2O―→H2SO4+2HBr相比较,水的作用不相同的是( )
①2Na2O2+2H2O―→4NaOH+O2↑
②4Fe(OH)2+O2+2H2O―→4Fe(OH)3
③2F2+2H2O―→4HF+O2
④2Al+2NaOH+2H2O―→2NaAlO2+3H2↑
A.①③B.①④C.③④D.②④
3.制备印刷线路板过程会产生含FeCl2、CuCl2等的废液。
为了回收铜,并利用铜制备硫酸铜晶体,某化学课外小组设计方案中涉及如下两个反应:
①Fe+CuCl2―→Cu+FeCl2
②Cu+H2SO4+H2O2―→CuSO4+2H2O
关于这两步反应叙述正确的是( )
A.CuCl2失电子是氧化剂
B.H2O2得电子是还原剂
C.H2SO4得电子是氧化剂
D.Fe失电子是还原剂
4.下列物质中既有氧化性又有还原性的是( )
A.SO3B.Al2O3C.N2O3D.SiO2
5.亚氨基锂(Li2NH)是一种储氢容量高、安全性好的固体储氢材料,其储氢原理可表示为Li2NH+H2LiNH2+LiH,下列有关说法正确的是( )
A.Li2NH中N的化合价是-1
B.该反应中H2既是氧化剂又是还原剂
C.Li+和H-的离子半径相等
D.此法储氢和钢瓶储氢的原理相同
6.(2009·上海,7)在下列变化:
①大气固氮,②硝酸银分解,③实验室制取氨气中,按氮元素被氧化、被还原、既不被氧化又不被还原的顺序排列,正确的是( )
A.①②③B.②①③C.③②①D.③①②
高考题组二 有关氧化还原反应离子方程式的
正误判断
7.
(1)向次氯酸钙溶液中通入SO2:
Ca2++2ClO-+H2O+SO2===CaSO3↓+2HClO( )
(2009·宁夏理综,12B)
(2)在氯化亚铁溶液中加入稀硝酸:
3Fe2++4H++NO
===3Fe3++2H2O+NO↑( )
(2009·宁夏理综,12D)
(3)Fe3O4与稀硝酸反应:
2Fe3O4+18H+===6Fe3++H2↑+8H2O( )
(2010·课标全国卷,13A)
(4)2MnO
+H2O2+6H+===2Mn2++3O2↑+4H2O( )
(2008·海南,6C)
8.(2009·全国理综Ⅱ,13)含有amolFeBr2的溶液中,通入xmolCl2。
下列各项为通入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-
课时规范训练
教材习题回扣
1.NaH与水反应的化学方程式为NaH+H2O===NaOH+H2↑,在该反应中H2O( )
A.是氧化剂
B.是还原剂
C.既是氧化剂又是还原剂
D.既不是氧化剂又不是还原剂
2.氮化铝(AlN)具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质,广泛应用于电子工业、陶瓷工业等领域。
在一定条件下,氮化铝可通过如下反应合成:
Al2O3+N2+3C===2AlN+3CO,在该反应中,氧化剂是______,还原剂是______。
3.实验室可以用高锰酸钾和浓盐酸反应制取氯气,反应的化学方程式如下:
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(1)在该反应中,氧化剂是________,还原剂是________。
(2)当有0.10mol电子发生转移时,生成氯气的体积为__________(标准状况),发生反应的KMnO4的质量为________。
能力提升训练
1.下列反应中,不属于氧化还原反应的是( )
A.3Cl2+6KOH===5KCl+KClO3+3H2O
B.2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O
C.MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
D.3CCl4+K2Cr2O7===2CrO2Cl2+3COCl2↑+2KCl
2.(2009·福建理综,6)下列类型的反应,一定发生电子转移的是( )
A.化合反应B.分解反应
C.置换反应D.复分解反应
3.物质氧化性、还原性的强弱,不仅与物质的结构有关,还与物质的浓度和反应温度等有关。
下列各组物质:
①Cu与HNO3溶液 ②Cu与FeCl3溶液 ③Zn与H2SO4溶液 ④Fe与FeCl3溶液
由于浓度不同而能发生不同氧化还原反应的是( )
A.①③B.③④
C.①②D.①③④
4.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顺序为SO2>I->Fe2+>H2O2>Cl-,则下列反应不可能发生的是( )
A.2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++SO
+4H+
B.I2+SO2+2H2O===H2SO4+2HI
C.2Fe2++I2===2Fe3++2I-
D.H2O2+SO2===H2SO4
5.已知下列分子或离子在酸性条件下都能氧化KI,自身发生如下变化:
H2O2→H2O IO
→I2
MnO
→Mn2+ HNO2→NO
如果分别用等物质的量的这些物质氧化足量的KI,得到I2最多的是( )
A.H2O2B.IO
C.MnO
D.HNO2
6.SO2与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,再加入K2Cr2O7溶液,发生如下两个化学反应:
SO2+2Fe3++2H2O===SO
+2Fe2++4H+ ①,Cr2O
+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O ②。
下列有关说法正确的是( )
A.还原性:
Cr3+>SO2
B.氧化性:
Cr2O
>SO2>Fe3+
C.Cr2O
能将Na2SO3氧化成Na2SO4
D.两个反应中Fe2(SO4)3均作还原剂
7.从矿物学资料查得一定条件下自然界存在如下反应:
14CuSO4+5FeS2+12H2O===7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4,下列说法中正确的是( )
A.CuSO4是氧化剂,FeS2是还原剂
B.产物中的SO
有一部分是氧化产物
C.Cu2S既是氧化产物又是还原产物
D.5molFeS2发生反应,有10mole-转移
8.制备氰氨基化钙的化学方程式为CaCO3+2HCN===CaCN2+CO↑+H2↑+CO2↑,在反应中( )
A.氢元素被氧化,碳元素被还原
B.HCN是氧化剂,CaCO3是还原剂
C.CaCN2是氧化产物,H2为还原产物
D.CO为氧化产物,H2为还原产物
9.常温下,往H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液,可发生如下两个反应:
2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
2Fe3++H2O2===2Fe2++O2↑+2H+
下列说法正确的是( )
A.H2O2的氧化性比Fe3+强,其还原性比Fe2+弱
B.在H2O2分解过程中,溶液的pH逐渐下降
C.H2O2分解的总方程式为H2O2===H2O+O2
D.H2O2生产过程要严格避免混入Fe2+
10.在一定条件下,RO
与R-发生如下反应:
RO
+5R-+6H+===3R2+3H2O。
下列关于R元素的叙述,正确的是( )
A.R为第ⅤA族元素
B.R的氢化物的水溶液是强酸
C.RO
中的R只能被还原
D.R2在常温常压下一定是气体
11.对于8NH3+6NO2===7N2+12H2O,回答下列问题:
(1)氧化剂是________,还原剂是________,氧化产物是________,还原产物是________,发生氧化反应的物质是__________。
(2)如果参加反应的NH3为8mol,则氧化产物比还原产物多________mol。
(3)如果把NH3与NO2气体共10mol混合,充分反应后氧化产物比还原产物多0.5mol,那么原有NH3的物质的量为多少?
12.氢化亚铜(CuH)是一种难溶物质,用CuSO4溶液和“另一物质”在40~50℃时反应可生成它。
CuH具有的性质有:
不稳定,易分解;在氯气中能燃烧;与稀盐酸反应能生成气体;Cu+在酸性条件下发生的反应是2Cu+===Cu2++Cu。
根据以上信息,结合自己所掌握的化学知识,回答下列问题:
(1)用CuSO4溶液和“另一物质”制CuH的反应中,用氧化还原观点分析,这“另一物质”在反应中作________(填“氧化剂”或“还原剂”)。
(2)写出CuH在氯气中燃烧的化学反应方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)CuH溶解在稀盐酸中生成的气体是__________(填化学式)。
(4)如果把CuH溶解在足量的稀硝酸中生成的气体只有NO,请写出CuH溶解在足量稀硝酸中反应的离子方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
13.已知将盐酸滴入高锰酸钾溶液中,产生黄绿色气体,而溶液的紫红色褪去。
现有一个氧化还原反应的体系中共有KCl、Cl2、H2SO4、H2O、KMnO4、MnSO4、K2SO4七种物质:
(1)该反应中,化合价升高的反应物是__________,化合价没有发生变化的反应物是________。
(2)写出一个包含上述七种物质的氧化还原反应方程式(不需配平)
________________________________________________________________________。
(3)上述反应中,氧化剂是__________,1mol氧化剂在反应中________(填“得到”或“失去”)________mol电子。
(4)如果在反应后的溶液中加入NaBiO3,溶液又变紫红色。
说出NaBiO3的一个性质:
________________________________________________________________________。
答案
基础再现·深度思考
考点一
1.电子 化合价 氧化还原 非氧化还原 有无元素化合价的升降
2.
考点二
Fe2O3 CO C Fe CO2 Fe
1.升高 失 还原性 氧化 氧化 氧化 降低 得 氧化 还原 还原 还原
2.
(1)①Cl- ②SO2 ③H2O
(2)①Zn2+ ②H2O ③CO2
(3)Fe Fe3+ S SO2-4 H2O O2
考点三
(5)
(2) (3) (4)、(5)
深度思考
1.ACDFH GH EF AD I
2.A
3.D
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- 氧化 还原 反应 基本概念 规律