高考化学一轮复习第2章元素与物质世界第3节氧化剂和还原剂学案鲁科版.docx
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高考化学一轮复习第2章元素与物质世界第3节氧化剂和还原剂学案鲁科版
第3节 氧化剂和还原剂
考纲定位
全国卷5年考情
1.了解氧化还原反应的本质。
2.了解常见的氧化还原反应。
根据化学式判断元素化合价。
3.掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。
4.能正确书写氧化还原化学方程式和离子方程式。
2017年:
Ⅱ卷T8(B)、T9(D)、T13(A、B);Ⅲ卷T26(3)、T27
(1)、T28
(2)
2016年:
Ⅰ卷T8(C)、T27(4)、T28;Ⅱ卷T26(1、2、6);卷ⅢT7(C)、T28
(2)
2015年:
Ⅰ卷T8(C)、T28
(1);Ⅱ卷T10(C)、T28(1、3)
2014年:
Ⅰ卷T27(2、3);Ⅱ卷T27(2、3)
2013年:
Ⅰ卷T27(1、3、4);Ⅱ卷T27
(1)
考点1|氧化还原反应的概念与本质
(对应学生用书第34页)
[考纲知识整合]
1.本质和特征
提醒:
一些特殊物质中元素的化合价。
CuFeS2:
、
、
;K2FeO4:
;Li2NH、LiNH2、AlN:
;Na2S2O3:
;MO
:
;C2O
:
;HCN:
、
;CuH:
、
;FeO
:
;Si3N4:
、
。
2.相关概念及其关系
注:
口诀:
“还—升—失—氧,氧—降—得—还。
”
提醒:
四种基本反应类型和氧化还原反应的关系可用下图表示。
3.电子转移的表示方法——双线桥法与单线桥法
(1)双线桥法:
①标变价,②画箭头,③算数目,④说变化。
用双线桥法标出铜和稀硝酸反应电子转移的方向和数目:
____________________。
(2)单线桥法:
箭头由失电子原子指向得电子原子,线桥上只标电子转移的数目,不标“得”“失”字样。
用单线桥法标出铜和稀硝酸反应电子转移的方向和数目:
。
4.常见氧化剂与还原剂
(1)氧化剂
①某些活泼的非金属单质:
如Cl2,一般被还原为Cl-。
②元素处于高价态的物质:
如浓硫酸,一般被还原为SO2。
③过氧化物:
如H2O2,一般被还原为H2O。
(2)还原剂
①活泼的金属单质:
如Zn,一般被氧化为Zn2+。
②某些活泼的非金属单质:
如H2,一般被氧化为H2O。
③元素处于低价态的物质:
如CO,一般被氧化为CO2。
[应用体验]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)含最高价元素的化合物,一定具有强氧化性。
( )
(2)某元素从游离态变为化合态,该元素一定被氧化。
( )
(3)非金属阴离子只具有还原性,金属阳离子只具有氧化性。
( )
(4)H2O作为还原剂时,产物中一般有O2生成。
( )
(5)无单质参加的化合反应一定不是氧化还原反应。
( )
(6)氧化还原反应中的反应物,不是氧化剂就是还原剂。
( )
【提示】
(1)×
(2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
2.对于反应:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O,请填空。
(1)氧化剂是________,发生________反应,还原产物是________。
(2)还原剂是________,发生________反应,氧化产物是________。
(3)生成1molCl2,被氧化的HCl为________mol,转移电子数为________。
(4)在此反应中,表现氧化性的物质是________。
(5)此反应中,HCl表现的性质有________。
【提示】
(1)MnO2 还原 MnCl2
(2)HCl 氧化 Cl2
(3)2 2NA (4)MnO2
(5)酸性、还原性
[高考命题点突破]
◎命题点1 氧化还原反应的概念及本质
1.(2018·永丰县调研)新型纳米材料氧缺位铁酸盐(MFe2Ox)(3 有关上述转化过程的下列叙述正确的是( ) A.MFe2O4表现还原性 B.MFe2Ox表现还原性 C.SO2和NO2表现还原性 D.SO2和NO2发生分解反应 B [A项,由信息可知,MFe2O4与氢气的反应中,M元素的化合价降低,则为氧化剂,具有氧化性;B项,MFe2Ox在常温下,它能使工业废气中的SO2、NO2等氧化物转化为单质,则氧化物为氧化剂,MFe2Ox为还原剂,体现其还原性;C项,由B可知,SO2和NO2表现了氧化性;D项,SO2和NO2发生了还原反应。 ] 2.O2F2可以发生反应: H2S+4O2F2===SF6+2HF+4O2,下列说法正确的是( ) 【导学号: 95160039】 A.氧气是氧化产物 B.O2F2既是氧化剂又是还原剂 C.若生成4.48LHF,则转移0.8mol电子 D.还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶4 D [ A项,O元素的化合价由反应前的+1价变为反应后的0价,化合价降低,获得电子,氧气是还原产物,错误;B项,在反应中O2F2中的O元素的化合价降低,获得电子,O2F2是氧化剂,而H2S中的S元素的化合价是-2,反应后变为SF6中的+6价,H2S是还原剂,错误;C项,没有说明是标准状况,不能确定HF的物质的量,也不能确定转移电子的物质的量,错误;D项,根据化学方程式可知还原剂H2S与氧化剂O2F2的物质的量之比是1∶4,正确。 ] [方法技巧] 化合价的确定方法 1口诀记忆: 一价氢、钾、钠、氟、氯、溴、碘、银;二价氧、钙、钡、镁、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;铜汞二价最常见。 2代数和法: 任何化合物中正、负化合价代数和为零。 如H2C2O4中求C的化合价+x可用公式+1×2++x×2+-2×4=0,x=3。 ◎命题点2 电子转移的表示方法与计算 3. (1)用双线桥表示下列反应的电子转移方向和数目。 ①3S+6NaOH 2Na2S+Na2SO3+3H2O ②3NO2+H2O===2HNO3+NO ③3NF3+5H2O===2NO+HNO3+9HF (2)用单线桥表示下列反应的电子转移方向和数目。 ①4NH3+5O2 4NO+6H2O ②2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑ ③Cr2O +14H++6Cl-===2Cr3++3Cl2↑+7H2O ④CaH2+2H2O===Ca(OH)2+2H2↑ 【答案】 (1) (2)① ③ ④ 4. (1)156gNa2O2与足量CO2充分反应,转移电子数为________。 (2)3Cl2+6OH-===5Cl-+ClO +3H2O反应,当消耗Cl2(标准状况下)2.24L时转移的电子数为________。 (3)对于反应: 14CuSO4+5FeS2+12H2O===7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4,当有1molFeS2发生反应,转移电子的物质的量为________。 【解析】 (1)在Na2O2与CO2的反应中,Na2O2既作氧化剂又作还原剂且二者之比为1∶1,故转移电子为 × ×2×1mol=2mol。 (2)3molCl2参加反应转移5mole-,则0.1molCl2参加反应转移 ×0.1NA≈0.17NA。 (3)根据反应当5molFeS2反应时,CuSO4→Cu2S时得14mole-,FeS2→Cu2S时得7mole-,共得到21mole-,所以当有1molFeS2反应时,转移4.2mole-。 【答案】 (1)2NA (2)0.17NA (3)4.2mol [思维建模] 转移电子数的计算思路 明确元素的变价―→找出所有氧化剂或还原剂的物质的量 所有氧化剂或还原剂得或失的电子数―→确定转移电子数。 [ne-=n氧化剂或n还原剂×N变价原子数×ΔN化合价变化数] 考点2|氧化还原反应四规律及其应用 (对应学生用书第36页) [考纲知识整合] 强弱规律 1.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Na-e-===Na+,Al-3e-===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Fe3+、H2SO4、KMnO4等;最低价态——只有还原性,如金属单质、Cl-、S2-等;中间价态——既有氧化性又有还原性,如Fe2+、S、Cl2等。 2.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 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,如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。 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2Fe+3Cl2 2FeCl3,Fe+S FeS,则氧化性: Cl2>S。 价态规律 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生的氧化还原反应是 注: ⑤中不会出现H2S转化为SO2而H2SO4转化为S的情况。 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Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。 反应先后规律 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Fe3+、Cu2+、H+的溶液中加入铁粉,因为氧化性Fe3+>Cu2+>H+,所以铁粉先与Fe3+反应,然后依次为Cu2+、H+。 电子守恒规律 1.对于氧化还原反应的计算,要根据氧化还原反应的实质——反应中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,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。 2.守恒法解题的思维流程 (1)找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。 (2)找准一个原子或离子得失电子数(注意化学式中粒子的个数)。 (3)根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。 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)。 [高考命题点突破] ◎命题点1 氧化性、还原性强弱比较与应用 1.常温下,在溶液中可发生以下反应: ①16H++10Z-+2XO ===2X2++5Z2+8H2O ②2M2++R2===2M3++2R- ③2R-+Z2===R2+2Z- 由此判断下列说法错误的是( ) A.氧化性强弱顺序: XO B.还原性强弱顺序: X2+ C.Z元素在反应①中被氧化,在反应③中被还原 D.常温下可发生反应: 2M2++Z2===2M3++2Z- A [氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,故根据反应①知,氧化性: Z2 ,A错误;还原剂的还原性强于还原产物的还原性,故根据反应①知,还原性: X2+ R- Z- R2>M3+,根据反应③知,氧化性: Z2>R2,则氧化性: Z2>M3+,故常温下可发生反应2M2++Z2===2M3++2Z-,D正确。 ] 2.(2018·朝阳模拟)已知: ①A+B2+===A2++B;②D+2H2O===D(OH)2+H2↑,③以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池,电极反应为E2++2e-===E,B-2e-===B2+。 下列说法正确的是( ) A.氧化性: E2+>B2+>A2+>D2+ B.氧化性: D2+>E2+>A2+>B2+ C.反应E+A2+===A+E2+能够进行 D.提取某废水中含有的少量A2+时可以选用D A [根据①可知氧化性: B2+>A2+,还原性: A>B;根据②可知D是很活泼的金属单质;根据③可知氧化性: E2+>B2+,还原性: B>E。 ] [拓展链接] 利用电化学判断性质强弱 1原电池: 一般情况下,两种不同的金属构成原电池的两极,其还原性: 负极>正极。 2电解池: 用惰性电极电解混合溶液时,在阴极先放电的阳离子的氧化性较强,在阳极先放电的阴离子的还原性较强。 3根据反应条件,反应条件越易,相应的氧化性或还原性越强。 ◎命题点2 物质氧化性与还原性的实验探究 3.如何设计实验证明氧化性Cl2>Fe3+? 写出有关离子方程式。 【答案】 取少许FeCl2溶液,加入KSCN溶液,不显红色,加入氯水变成红色。 Cl2+2Fe2+===2Fe3++2Cl-,Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3。 4.(2018·衡水模拟)已知下列实验事实: ①Cr2O3固体既能溶于KOH溶液得到KCrO2溶液,又能溶于硫酸得到Cr2(SO4)3溶液 ②向KCrO2溶液中滴加H2O2溶液,再酸化,可得K2Cr2O7溶液 ③将K2Cr2O7溶液滴加到淀粉和KI的混合溶液中,溶液变蓝 下列判断不正确的是( ) A.化合物KCrO2中铬元素为+3价 B.实验①证明Cr2O3是两性氧化物 C.实验②证明H2O2既有氧化性又有还原性 D.实验③证明氧化性: Cr2O >I2 C [化合物KCrO2中,K为+1价,O为-2价,由正负化合价代数和为0知,铬元素为+3价,A正确;由实验①可知,氧化铬与酸、碱反应生成盐和水为两性氧化物,B正确;由实验②可知,铬元素的化合价升高,过氧化氢中氧元素的化合价降低,故H2O2有氧化性,C错误;由③中溶液变蓝,可知生成碘单质,K2Cr2O7为氧化剂,I2为氧化产物,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,D正确。 ] [思维建模] 探究物质氧化性、还原性实验方法的思维模板 (1)利用某些实验手段,证明物质具有氧化性或还原性 ①探究物质的氧化性,需加入还原剂,且有明显的实验现象,如证明H2O2的氧化性,可加入含淀粉的KI溶液,若溶液变蓝,即说明H2O2具有氧化性。 ②探究物质的还原性,需加入氧化剂,且有明显的实验现象,如证明H2O2的还原性,可加入酸性KMnO4溶液,若酸性KMnO4溶液的紫红色退去,即说明H2O2具有还原性。 (2)利用某些实验手段,证明物质氧化性强弱或还原性强弱 ①探究物质的氧化性强弱,需利用氧化还原反应中氧化剂的氧化能力强于氧化产物进行设计,且反应中要有明显的实验现象。 如证明Fe3+的氧化性强于I2,可利用反应: 2Fe3++2I-===I2+2Fe2+设计实验方案: 向KI淀粉溶液中加入FeCl3溶液,通过溶液变蓝来说明Fe3+的氧化性强于I2。 ②探究物质的还原性强弱,需利用氧化还原反应中还原剂的还原能力强于还原产物进行设计,且反应中要有明显的实验现象。 如证明SO2的还原性强于I-,可利用反应: SO2+I2+2H2O===2I-+SO +4H+设计实验方案: 向含有淀粉的稀碘水中通入SO2气体,若溶液蓝色退去,即说明SO2的还原性强于I-。 ◎命题点3 氧化还原反应中物质及其化合价的判断 5.氯气跟氢氧化钾溶液在一定条件下发生如下反应: Cl2+KOH―→KX+KY(未配平),KX在一定条件下能自身反应: KX―→KY+KZ(未配平,KY与KZ关系比为1∶3),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.+1价 B.+3价 C.+5价 D.+7价 C [反应Cl2+KOH―→KX+KY是Cl2的歧化反应,KX、KY中的氯分别显正价和-1价;由于KX也发生歧化反应KX―→KY+KZ,可断定KY为KCl,化合价高低是: Z中Cl>X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―→KY+3KZ,有a+1=3(b-a),把a=1、a=3、a=5代入上式讨论,可知a=5时,b=7符合题意。 则KX中Cl的化合价为+5价。 ] 6.含氟的卤素互化物通常作氟化剂,使金属氧化物转化为氟化物,如2Co3O4+6ClF3===6CoF3+3Cl2+4X。 下列有关该反应的说法,正确的是( ) A.X与O3互为同位素 B.1molCo3O4在反应中转移9mol电子 C.ClF3中氯元素为-3价 D.Co3O4在反应中作氧化剂 B [由题中反应方程式推断出X是O2,O2与O3互为同素异形体,A错误。 由反应中Cl的化合价判断,6molClF3参与反应转移18mol电子,则1molCo3O4在反应中转移电子9mol,故B正确。 ClF3中氯元素为+3价,C错误。 Co3O4在反应中作还原剂,D错误。 ] 7.对于反应6HCl(浓)+KClO3===KCl+3Cl2↑+3H2O,回答下列问题: 【导学号: 95160040】 (1)还原剂是________。 (2)氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。 (3)反应中HCl表现的性质是________。 (4)生成标准状况下的Cl22.24L时,反应转移的电子数为________。 【解析】 根据价态归中规律,氧化产物和还原产物均为Cl2,用双线桥法可表示: 。 【答案】 (1)HCl (2)5∶1 (3)酸性和还原性 (4) NA 氢化铝锂(LiAlH4)和硼氢化钠(NaBH4)在有机合成中非常重要,可发生如下反应: ①LiAlH4+4H2O===LiOH+Al(OH)3+4H2↑、②NaBH4+NH4Cl===NH3BH3+NaCl+H2↑,则下列说法错误的是( ) A.LiAlH4中H元素为-1价 B.反应②中,每生成1molNH3BH3会转移2mole- C.两个反应中,H2均既是氧化产物,又是还原产物 D.NH4Cl和NaBH4所含化学键类型相同 B [LiAlH4中Li为+1价,Al为+3价,故H为-1价,A项正确;反应②中转移1个电子,则每生成1molNH3BH3转移1mole-,B项错误;两个反应中均只有H元素的化合价发生变化,故两个反应中H2均既是氧化产物,又是还原产物,C项正确;NH4Cl、NaBH4中均含有离子键、极性共价键、配位键,D项正确。 ] ◎命题点4 判断发生的反应及先后顺序 8.已知有如下三个氧化还原反应: 2FeCl3+2KI===2FeCl2+2KCl+I2 2FeCl2+Cl2===2FeCl3 2KMnO4+16HCl===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O 若某溶液中Fe2+和I-共存,要除去I-而不氧化Fe2+和Cl-,可以加入的试剂是( ) A.Cl2 B.KMnO4 C.FeCl3D.HCl C [由题目中的三个反应可知氧化性强弱顺序为MnO >Cl2>Fe3+>I2,因Cl2、KMnO4均能氧化Fe2+,故选项A、B不合题意,HCl不能氧化I-,D项错误。 ] 9.向含有Fe2+、I-、Br-的溶液中通入适量氯气,溶液中各种离子的物质的量变化如图所示。 有关说法不正确的是( ) A.线段BC代表Fe3+物质的量的变化情况 B.原混合溶液中c(FeBr2)=6mol·L-1 C.当通入Cl22mol时,溶液中已发生的离子反应可表示为2Fe2++2I-+2Cl2===2Fe3++I2+4Cl- D.原溶液中n(Fe2+)∶n(I-)∶n(Br-)=2∶1∶3 B [根据还原性Br- ] ◎命题点5 电子守恒法计算 10.(2018·豫北名校联考)汽车剧烈碰撞时,安全气囊中发生反应: 10NaN3+2KNO3 K2O+5Na2O+16N2↑。 下列有关说法正确的是( ) A.KNO3是氧化剂,Na2O是还原产物 B.1molNaN3完全反应时转移3mol电子 C.若氧化产物比还原产物多1.75mol,则生成44.8LN2(标准状况) D.若有65gNaN3参加反应,则被还原的N的物质的量为0.1mol C [发生反应时,NaN3中N元素化合价升高,是还原剂,KNO3中N元素化合价降低,是氧化剂;Na、O两种元素化合价在反应前后无变化,故Na2O既不是氧化产物又不是还原产物,N2既是氧化产物又是还原产物,A错误;1molNaN3完全反应时,转移1mol电子,B错误;设氧化产物和还原产物的物质的量分别为x、y。 根据电子守恒知x(0+ )=y×(5-0),x∶y=15∶1,又x-y=1.75mol,故x=0.125mol,y=1.875mol,故生成N2为(0.125+1.875)mol即44.8LN2,C正确;根据电子守恒, ×3× =n(被还原)×5,n(被还原)=0.2mol,D错误。 ] 11.Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4,而NaClO被还原为NaCl,若反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16,则x的值为( ) A.2B.3 C.4D.5 D [本题考查在氧化还原反应中利用得失电子守恒进行相关的计算。 Na2 x―→xNa2 O4 Na O―→Na 得关系式1× ·x=16×2,x=5。 ] 12.(2016·全国Ⅱ卷)联氨(N2H4)是一种常用的还原剂。 其氧化产物一般为N2。 向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液,观察到的现象是 ________________
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