高三培优第二讲 氧化还原反应.docx
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高三培优第二讲氧化还原反应
高三培优第二讲氧化还原反应
知识梳理
考点1、理解氧化还原反应基本概念
1.氧化反应:
物质失去(或偏离)电子的反应;
还原反应:
物质得到(或偏近)电子的反应;
氧化还原反应:
凡有电子转移(得失或偏移)的化学反应。
2.实质:
电子转移(电子得失或偏移)。
3.特征:
反应前后元素化合价有变化(为氧化还原反应的判断依据)。
4.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系:
5.氧化剂:
在氧化还原反应中,得到电子(或电子对偏向)的反应物。
还原剂:
在氧化还原反应中,失去电子(或电子对偏离)的反应物。
6.氧化产物:
还原剂被氧化得到的生成物。
还原产物:
氧化剂被还原得到的生成物。
7.氧化性:
具有氧化其它元素的能力(氧化剂具有氧化性)
还原性:
具有还原其它元素的能力(还原剂具有还原性)
8.小结:
有关概念的相互关系:
特别提示:
1.氧化性、还原性的强弱取决于物质得失电子能力的强弱,与得失电子数目多少无关
2.有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应。
考点2、常见的氧化剂和还原剂
1.常见的氧化剂
(1)活泼的非金属单质:
Cl2、O2、F2、Br2等;
(2)高价金属阳离子:
Fe3+、Cu2+、Ag+等;
(3)含有较高价态元素的化合物:
HNO3、浓H2SO4、HClO、KMnO4、KClO3、K2Cr2O7;
(4)某些氧化物、过氧化物:
SO3、NO2、Na2O2。
2.常见的还原剂
(1)较活泼的金属:
K、Ca、Na、Mg、Al、Fe、Zn等;
(2)某些非金属单质:
H2、C、Si等;
(3)低价非金属阴离子:
S2-、I-等;
(4)含有较低价态元素的化合物:
Na2SO3、亚铁盐。
特别提示:
氧化剂和还原剂的确定要以实际反应为依据,是相对而言的,同一物质在不同条件下,不同反应中,可以作还原剂,也可以作氧化剂。
考点3、氧化还原反应中电子转移的表示方法
1.双线桥法
双线桥法表示同一元素在反应前后的电子得失情况。
箭头方向是从反应物中变价的元素指向生成物中的同一元素。
例如:
得到2e-
MnO2+4HCl
MnCl2+Cl2↑+2H2O
失去2×e-
2.单线桥法
单线桥法表示不同元素在反应前后的电子转移情况。
箭头方向是从失去电子的元素指向得到电子的元素。
2e-
例如:
MnO2+4HCl
MnCl2+Cl2↑+2H2O
特别提示:
1.中学化学中最常用的是双线桥法,在表示电子转移的方向和数目时要注意箭头的起始和终止位置,得失电子数可根据化合价的改变数确定(线桥上的得失电子数表示为a×be−,其中a表示发生化合价变化的原子数目,b表示每个原子得失电子数)。
当用单线桥法时,只标电子转移的总数,不标得失。
2.双线桥法和单线桥法,并不表示只画两条和一条线桥,线桥的个数要根据发生氧化还原的元素的种类数目而定。
考点4、氧化还原反应方程式的配平
1.配平原则:
电子守恒、原子守恒、电荷守恒
2.配平步骤(以高锰酸钾和浓盐酸反应制氯气为例):
①写出发生反应的反应物和生成物的化学式,并标出变价元素的化合价。
如:
+7−1+40
KMnO4+HCl——KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O
②用双线桥法连接反应前后发生变价的元素,在桥上标出化合价升降数。
找出化合价之间的最小公倍数,乘以相应系数,使化合价升降总数相等。
化合价↓5×②
KMnO4+2HCl——KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O
化合价↑2×⑤
③根据化合价升降总数相等确定发生氧化还原反应的物质的化学计量数。
2KMnO4+HCl——KCl+2MnCl2+5Cl2↑+H2O
④利用元素守恒,用观察方法配平其他物质的系数,配平后,短线改为等号。
2KMnO4+16HCl
2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
⑤检查方程式两边各原子的个数是否相等,离子方程式还要检查方程式两边的离子所带的电荷数是否相等。
特别提示:
1.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。
2.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。
3.缺项配平法:
主要用于离子方程式配平,先将发生氧化还原反应的物质用得失电子守恒配平,然后根据溶液酸碱性、电荷守恒,在方程式两边分别加上H2O和H+(酸性条件)或OH-和H2O(碱性条件)进行配平。
考点5、物质的氧化性强弱、还原性强弱的比较
1.根据金属活动性顺序来判断:
元素金属性越强,单质的还原性越强,对应离子氧化性越弱。
K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au
金属的活动性逐渐减弱(还原性逐渐减弱)
K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+、Sn2+、Pb2+、(H+)、Cu2+、Fe3+、Hg2+、Ag+
氧化性逐渐增强
2.根据非金属活动性顺序来判断:
元素非金属性越强,单质氧化性越强,对应离子还原性越弱。
F2O2Cl2Br2I2SF-O2-Cl-Br-I-S2-
单质的氧化性减弱阴离子的还原性增强
3.根据化学方程式来判断:
氧化性:
氧化剂>氧化产物
还原性:
还原剂>还原产物
4.根据氧化还原反应发生的条件来判断:
如:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+C12↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓)
2MnCl2+5C12↑+8H2O
后者比前者容易(不需要加热),可判断氧化性KMnO4>MnO2
5.根据反应速率的大小来判断:
如:
2Na2SO3+O2
2Na2SO4(快),2H2SO3+O2
2H2SO4(慢),
2SO2+O2
2SO3
其还原性:
Na2SO3>H2SO3>SO2
6.根据被氧化或被还原的程度来判断:
如:
Cu+Cl2
CuCl2,2Cu+S
Cu2S。
即氧化性:
Cl2>S。
又如:
2HBr+H2SO4(浓)
Br2+SO2↑+2H2O,
8HI+H2SO4(浓)
4I2+H2S↑+4H2O。
即有还原性:
。
7.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还原性强。
8.根据电解池中溶液里阴、阳离子在两极放电顺序来判断。
如:
Cl-失去电子的能力强于OH-,还原性Cl->OH-。
特别提示:
物质的氧化性、还原性不是一成不变的。
同一物质在不同的条件下,其氧化能力或还原能力会有所不同。
KMnO4在酸性条件下的氧化性比在中性、碱性条件下强。
典例精讲
【例1】已知:
①向KMnO4晶体滴加浓盐酸,产生黄绿色气体;②向FeCl2溶液中通入少量实验①产生的气体,溶液变黄色;③取实验②生成的溶液滴在淀粉KI试纸上,试纸变蓝色。
下列判断正确的是()
A.上述实验证明氧化性:
MnO4->Cl2>Fe3+>I2
B.上述实验中,共有两个氧化还原反应
C.实验①生成的气体不能使湿润的淀粉KI试纸变蓝
D.实验②证明Fe2+既有氧化性又有还原性
【答案】A
【解析】本题中的有关反应为①2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O(生成的黄绿色气体为Cl2);②Cl2+2FeCl2=2FeCl3(FeCl3溶液为黄色);③2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2(I2遇淀粉变蓝色)。
以上三个反应都属于氧化还原反应,根据氧化性:
氧化剂>氧化产物的规律,可知A正确、B错误、C错误。
实验②只能证明Fe2+具有还原性,D错误。
【例2】标准状况下,往100mL0.1mol·L-1的FeBr2溶液中通入一定体积的Cl2,充分反应后,溶液中有50%的Br-被氧化。
则通入的氯气的体积是()
A.0.224LB.0.336LC.0.448LD.0.672L
【答案】A
【解析】向溴化亚铁溶液中通入氯气,氯气先和亚铁离子反应生成铁离子,后氯气和溴离子反应生成溴单质,据此分析解答。
解:
n(FeBr2)=0.1mol/L×0.1L=0.01mol,根据化学式知,溴化亚铁溶液中n(Fe2+)=n(FeBr2)=0.01mol,n(Br-)=2n(FeBr2)=0.02mol,设和亚铁离子反应的氯气体积为x,和溴离子反应的氯气体积为y。
2Fe2++Cl2
2Fe3++2Cl-
2mol22.4L
0.01molx
列方程求得:
x=
=0.112L
2Br-+Cl2=Br2+2Cl-
2mol 22.4L
0.01moly
列方程求得:
y=
=0.112L
所以共需氯气的体积为x+y=0.112L+0.112L=0.224L。
故选A。
【例3】对于反应KMnO4+HCl→KCl+MnCl2+Cl2+H2O(未配平),若有0.1molKMnO4参加反应,下列说法正确的是()
A.其转移电子0.5mol
B.生成Cl20.5mol
C.参加反应HCl为16mol
D.Cl2是还原产物
【解析】配平该方程式为:
2KMnO4+16HCl==2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O,Mn由+7→+2,得到5电子,则0.1molKMnO4参加反应消耗HCl为1.6mol,转移的电子为0.5mol,生成的Cl2为0.25mol,故A正确,B、C不正确;Cl2是氧化产物,故D不正确。
【答案】A
课堂练习
1C.28gCu完全溶于一定量的浓HNO3中,生成的气体(NO2和NO的混合物)刚好充满500mL的烧瓶,然后将该烧瓶倒置于水中,缓缓通入一定量的氧气后容器内刚好充满水,则通入的氧气为()
A.0.16gB.0.02molC.0.32gD.0.224g
2C.(2011全国II卷13)某含铬Cr2O72-废水用硫亚铁铵[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nmolFeO·FeyCrxO3。
不考虑处理过程中的实际损耗,下列叙述错误的是()
A.消耗硫酸亚铁铵的物质量为n(2-x)mol
B.处理废水中Cr2O72-的物质量为
mol
C.反应中发生转移的电子数为3nxmol
D.在FeO·FeyCrxO3中3x=y
3C.(2011上海24)雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)是提取砷的主要矿物原料,二者在自然界中共生。
根据题意完成下列填空:
(1)As2S3和SnCl2在盐酸中反应转化为As4S4和SnCl4并放出H2S气体。
若As2S3和SnCl2正好完全反应,As2S3和SnCl2的物质的量之比为___________________________。
(2)上述反应中的氧化剂是________________,反应产生的气体可用_________________吸收。
(3)As2S3和HNO3有如下反应:
As2S3+10H++10NO3-
2H3AsO4+3S+10NO2↑+2H2O
若生成2molH3AsO4,则反应中转移电子的物质的量为_________。
若将该反应设计成一原电池,则NO2应该在_________________(填“正极”或“负极”)附近逸出。
(4)若反应产物NO2与11.2LO2(标准状况)混合后用水吸收全部转化成浓HNO3,然后与过量的碳反应,所产生的CO2的量_______________________(选填编号)。
a.小于0.5molb.等于0.5molc.大于0.5mold.无法确定
方法归纳
氧化还原反应的规律及应用
1.表现性质规律
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。
2.反应先后规律
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。
3.价态归中规律
含不同价态同种元素的物质间发生氧化还原反应时,该元素价态的变化只靠拢、不相交。
4.电子守恒规律
在任何氧化还原反应中,氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数一定相等。
即元素化合价升高总数等于化合价降低总数
高考链接
1.(2011全国II卷13)某含铬Cr2O72-废水用硫亚铁铵[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nmolFeO·FeyCrxO3。
不考虑处理过程中的实际损耗,下列叙述错误的是
A.消耗硫酸亚铁铵的物质量为n(2-x)mol
B.处理废水中Cr2O72-的物质量为
mol
C.反应中发生转移的电子数为3nxmol
D.在FeO·FeyCrxO3中3x=y
2(2011江苏高考3)下列有关物质的性质和该性质的应用均正确的是
A.常温下浓硫酸能使铝发生钝化,可在常温下用铝制贮藏贮运浓硫酸
B.二氧化硅不与任何酸反应,可用石英制造耐酸容器
C.二氧化氯具有还原性,可用于自来水的杀菌消毒
D.铜的金属活泼性比铁的差,可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀
3(2011上海卷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
4(2011上海7)下列溶液中通入SO2一定不会产生沉淀的是
A.Ba(OH)2B.Ba(NO3)2C.Na2SD.BaCl2
5(2011上海18)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
A.2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑B.4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
C.2F2+2H2O=4HF+O2D.2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
6(2011新课标)请完成下列化学方程式:
FeTiO3+C+Cl2
TiCl4+FeCl3+CO
7(2011上海24)雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)是提取砷的主要矿物原料,二者在自然界中共生。
根据题意完成下列填空:
(1)As2S3和SnCl2在盐酸中反应转化为As4S4和SnCl4并放出H2S气体。
若As2S3和SnCl2正好完全反应,As2S3和SnCl2的物质的量之比为。
(2)上述反应中的氧化剂是,反应产生的气体可用吸收。
(3)As2S3和HNO3有如下反应:
As2S3+10H++10NO3—=2H3AsO4+3S+10NO2↑+2H2O
若生成2molH3AsO4,则反应中转移电子的物质的量为。
若将该反应设计成一原电池,则NO2应该在(填“正极”或“负极”)附近逸出。
(4)若反应产物NO2与11.2LO2(标准状况)混合后用水吸收全部转化成浓HNO3,然后与过量的碳反应,所产生的CO2的量(选填编号)。
a.小于0.5molb.等于0.5molc.大于0.5mold.无法确定
8(2011浙高考26,15分)食盐中含有一定量的镁、铁等杂质,加碘盐中碘的损失主要是由于杂质、水分、空气中的氧气以及光照、受热而引起的。
已知:
氧化性:
>Fe3+>I2;还原性:
>I-;
3I2+6OH-
+5I-+3H2O;KI+I2
KI3
(1)某学习小组对加碘盐进行如下实验:
取一定量某加碘盐(可能含有KIO3、KI、Mg2+、Fe3+),用适量蒸馏水溶解,并加稀盐酸酸化,将所得溶液分为3份。
第一份试液中滴加KSCN溶液后显红色;第二份试液中加足量KI固体,溶液显淡黄色,用CCl4萃取,下层溶液显紫红色;第三份试液中加入适量KIO3固体后,滴加淀粉试剂,溶液不变色。
①加KSCN溶液显红色,该红色物质是_________(用化学式表示);CCl4中显紫红色的物质是___________________(用电子式表示)。
②第二份试液中加入足量KI固体后,反应的离子方程式为___________________________、______________________________________。
(2)KI作为加碘剂的食盐在保存过程中,由于空气中氧气的作用,容易引起碘的损失。
写出潮湿环境下KI与氧气反应的化学方程式:
_____________________________。
将I2溶于KI溶液,在低温条件下,可制得KI3·H2O。
该物质作为食盐加碘剂是否合适?
______(填“是”或“否”),并说明理由________________________________________。
(3)为了提高加碘盐(添加KI)的稳定性,可加稳定剂减少碘的损失。
下列物质中有可能作为稳定剂的是___________________。
A.Na2S2O3B.AlCl3C.Na2CO3D.NaNO2
(4)对含Fe2+较多的食盐(假设不含Fe3+),可选用KI作为加碘剂。
请设计实验方案,检验该加碘盐中的Fe2+:
________________________________________________________。
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- 高三培优第二讲 氧化还原反应 高三培优 第二 氧化 还原 反应