专题三 氧化还原反应.docx
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专题三氧化还原反应
[考纲要求] 1.了解氧化还原反应的本质是电子转移,了解常见的氧化还原反应。
2.掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。
考点一 基于“双线桥”辨析概念
理清知识线索
题组一 氧化还原反应相关概念理解
1.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”。
(1)Cl2+2Br-===2Cl-+Br2、Zn+Cu2+===Zn2++Cu均为单质被还原的置换反应( )
(2014·山东理综,7C)
(2)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑、Cl2+H2O===HCl+HClO均为水作还原剂的氧化还原反应( )
(2014·山东理综,7D)
(3)因为Fe3+具有氧化性,所以用KSCN溶液可以鉴别Fe3+( )
(2013·广东理综,10B)
(4)化合反应均为氧化还原反应( )
(2012·山东理综,7A)
(5)工业上利用合成氨实现人工固氮不涉及氧化还原反应( )
(2012·广东理综,10C)
(6)Na2O2用作呼吸面具的供氧剂不涉及氧化还原反应( )
(2012·广东理综,10A)
2.(2015·黑龙江省哈师大附中高三第一次月考)已知X和Y是两种单质,X+Y―→X2++Y2-,下列叙述正确的是( )
①X被氧化 ②X是氧化剂 ③Y2-是还原产物 ④X2+具有氧化性 ⑤Y2-具有还原性 ⑥Y单质氧化性比X2+氧化性强
A.①②③B.①②⑥
C.①③④⑤⑥D.①③④⑤
题组二 基于“双线桥”分析陌生反应
3.高铁酸钠(Na2FeO4)对河水、湖水消毒是城市饮水处理的新技术。
已知反应为Fe2O3+3Na2O2===2Na2FeO4+Na2O,下列说法正确的是( )
A.Na2O2既是氧化剂又是还原剂
B.Na2FeO4既是氧化产物又是还原产物
C.3molNa2O2发生反应,有12mol电子转移
D.在Na2FeO4中Fe为+4价,具有强氧化性,能消毒杀菌
4.(2015·上海,21改编)工业上将Na2CO3和Na2S以1∶2的物质的量之比配成溶液,再通入SO2,可制取Na2S2O3,同时放出CO2。
在该反应中( )
A.硫元素只被还原
B.氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
C.每生成1molNa2S2O3,转移4mol电子
D.相同条件下,每吸收10m3SO2就会放出2.5m3CO2
方法技巧
理解概念抓实质,解题应用靠特征,即从氧化还原反应的实质——电子转移去分析理解有关的概念,而在实际解题过程中,应从分析元素化合价有无变化这一氧化还原反应的特征入手。
具体方法是找变价、判类型、分升降、定其他。
其中“找变价”是非常关键的一步,特别是不同反应物中含有同种元素的氧化还原反应,必须弄清元素化合价的变化情况。
考点二 氧化还原反应的基本规律及应用
1.性质强弱规律
物质氧化性、还原性的强弱取决于元素得失电子的难易程度,与得失电子的数目无关,可从“热>冷”(温度)、“浓>稀”(浓度)、“易>难”(反应条件、剧烈程度),以及金属活动性顺序表、元素在周期表中的位置、原电池原理、电解池中离子的放电顺序等角度判断;还要学会从化学反应方向的角度判断“剂>物”(同一反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,还原剂的还原性大于还原产物的还原性)。
2.反应先后规律
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较强的物质;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较强的物质,即强者优先反应。
3.价态归中规律
即同种元素不同价态之间的反应,高价态的元素化合价降低,低价态的元素化合价升高,但升高与降低的化合价不能交叉。
如:
KClO3+6HCl===3Cl2+KCl+3H2O,氧化剂:
KClO3,还原剂:
HCl,氧化产物:
Cl2,还原产物:
Cl2。
4.邻位价态规律
氧化还原反应发生时,其价态一般先变为邻位价态。
如:
(1)Cl-被氧化成Cl2,而不是更高价态氯元素。
(2)S2-一般被氧化为S,S单质一般被氧化成SO2。
(3)ClO-、ClO
作氧化剂、Cl-作还原剂时,一般被还原成Cl2,而不是Cl-。
5.电子守恒规律
对于氧化还原反应的计算,关键是氧化还原反应的实质——得失电子守恒,列出守恒关系求解,即n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值。
题组一 性质强弱规律的应用
(一)由方程式判断强弱
1.已知常温下,在溶液中可发生如下反应:
Ce4++Fe2+===Fe3++Ce3+,Sn2++2Fe3+===2Fe2++Sn4+。
由此推断Fe2+、Ce3+、Sn2+的还原性由强到弱的顺序是( )
A.Sn2+、Fe2+、Ce3+B.Fe2+、Ce3+、Sn2+
C.Fe2+、Sn2+、Ce3+D.Ce3+、Fe2+、Sn2+
(二)依据强弱顺序判断反应是否发生
2.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
(三)相互竞争的反应
3.已知氧化性Br2>Fe3+。
FeBr2溶液中通入一定量的Cl2,发生反应的离子方程式为
aFe2++bBr-+cCl2―→dFe3++eBr2+fCl-
下列选项中的数字与离子方程式的a、b、c、d、e、f一一对应,其中不符合反应实际的是( )
A.2 4 3 2 2 6B.0 2 1 0 1 2
C.2 0 1 2 0 2D.2 2 2 2 1 4
规律总结
正确运用有关氧化性、还原性强弱的比较规律,对于提高解题能力有很大帮助。
有关物质的氧化性或还原性的比较可以从多个角度进行考查,涉及的知识面很广,常考的判断依据:
(1)根据金属活动性顺序比较。
①金属活动性顺序:
金属单质的还原性从K→Au逐渐减弱,其对应离子的氧化性从K+→Au2+逐渐增强。
②非金属活动性顺序:
一般某元素的非金属性越强,对应单质的氧化性越强,对应非金属离子的还原性越弱。
(2)根据原电池两极和电解池两极的放电顺序进行判断。
原电池中,活动性较强的金属作负极,活动性较弱的金属作正极;电解池中,阳极上物质的放电顺序即为对应物质还原性由强到弱的顺序,阴极上的阳离子放电顺序即为阳离子氧化性由强到弱的顺序。
题组二 守恒规律的灵活应用
(一)根据“守恒”进行计算
4.在100mL含等物质的量的HBr和H2SO3的溶液中通入0.025molCl2,有一半Br-变为Br2。
则原溶液中HBr和H2SO3的浓度都等于( )
A.0.16mol·L-1B.0.02mol·L-1
C.0.20mol·L-1D.0.25mol·L-1
5.(2014·上海,16)含有砒霜(As2O3)的试样和锌、盐酸混合反应,生成的砷化氢(AsH3)在热玻璃管中完全分解成单质砷和氢气。
若砷的质量为1.50mg,则( )
A.被氧化的砒霜为1.98mg
B.分解产生的氢气为0.672mL
C.和砒霜反应的锌为3.90mg
D.转移的电子总数为6×10-5NA
6.(2015·海南,6)已知在碱性溶液中可发生如下反应:
2R(OH)3+3ClO-+4OH-===2RO
+3Cl-+5H2O,则RO
中R的化合价是( )
A.+3B.+4C.+5D.+6
7.(2015·上海宝山区高三一模)NaBrO3是一种分析试剂。
向硫酸酸化的NaI溶液中逐滴加入NaBrO3溶液,当加入2.6molNaBrO3时,测得反应后溶液中溴和碘的存在形式及物质的量分别为
粒子
I2
Br2
IO
物质的量/mol
0.5
1.3
则原溶液中NaI的物质的量为________mol。
答题模板
步骤1 找物质
找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物;
步骤2 定得失
确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中的原子个数);
步骤3 列等式
根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式;
步骤4 找关系
对于多步连续进行的氧化还原反应,只要中间各步反应过程中没有损耗,可直接找出起始物和最终产物,删去中间产物,建立二者之间的电子守恒关系,快速求解。
(二)根据守恒进行配平
8.
(1)[2015·浙江理综,27Ⅰ(4)]完成以下氧化还原反应的离子方程式:
( )MnO
+( )C2O
+________===( )Mn2++( )CO2↑+________
(2)[2015·天津理综,10
(2)②]完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式:
ClO
+
Fe2++
________===
Cl-+
Fe3++
________
(3)[2015·安徽理综,27
(2)]请配平化学方程式:
NaBO2+
SiO2+
Na+
H2——
NaBH4+
Na2SiO3
(4)用氯气对饮用水消毒副作用多,产生影响人体健康的有机氯衍生物。
可用氯气制取高铁酸钠净水:
____Fe3++________+____Cl2===____FeO
+________+____H2O,补全缺项,并配平上述离子方程式。
题组三 信息型氧化还原反应方程式的书写
9.
(1)ZnSO4溶液中含有少量Fe2+和Mn2+,为了除去这两种离子,调节溶液pH为5,然后加入高锰酸钾溶液,使之生成沉淀。
已知高锰酸钾的还原产物是MnO2。
请写出该过程中两个反应的离子方程式:
__________________________________________________________,
______________________。
(2)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。
FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为_______________________________________________________________________________。
(3)(2014·上海,28)硫化氢具有还原性,可以和许多氧化剂反应。
在酸性条件下,H2S和KMnO4反应生成S、MnSO4、K2SO4和H2O,写出该反应的化学方程式:
________________________________________________________________________
(4)H2C2O4与酸性高锰酸钾溶液反应,现象是有气泡(CO2)产生,紫色消失。
写出反应的离子方程式:
_____________________________________________________________________。
(5)ClO2是一种更高效、安全的消毒剂,工业上可用ClO2与水中的MnCl2在常温下反应,生成MnO2和盐酸,以除去水中Mn2+。
写出该反应的离子方程式:
____________________________________________________________________________。
(6)在酸性、有氧条件下,一种叫ThibacillusFerroxidans的细菌能将黄铜矿转化成硫酸盐,该过程反应的离子方程式为________________________________________________________。
(7)工业上可用次氯酸钠和氨反应制肼(N2H4),若反应只有一种氧化产物。
写出该方法制备肼的化学方程式:
________________________________________________________________________。
方法技巧
氧化还原反应方程式的配平可依据“得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒”顺利解答,有关氧化还原反应化学方程式的配平应掌握:
(1)配平步骤
标变价→列变化→求总数→配系数→细检查。
(2)配平方法
①正向配平法:
如果被氧化、被还原的元素分别是两种不同的反应物,通常从方程式左边进行配平;
②逆向配平法:
对于自身氧化还原反应或反应物只有一种,一般从方程式右边配平较简便;
③缺项配平法:
这类方程式通常少写一种反应物或生成物(通常这种物质既不是氧化剂、还原剂,也不是氧化产物或还原产物)的化学式,要求确定其化学式。
此类反应可先确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数,最后由质量守恒、电荷守恒确定所缺物质(分子或离子)的化学式和计量系数。
考点三 氧化还原反应的综合应用
在高考中,氧化还原反应的考查往往渗透到综合实验(如中和滴定实验)、工业流程制备中,增大了试题的灵活度和难度。
题组一 氧化还原反应在综合实验中的应用
1.(2015·全国卷Ⅱ,28)二氧化氯(ClO2,黄绿色易溶于水的气体)是高效、低毒的消毒剂。
回答下列问题:
(1)工业上可用KClO3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2,该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为________。
(2)实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料,通过以下过程制备ClO2:
①电解时发生反应的化学方程式为____________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________。
②溶液X中大量存在的阴离子有________。
③除去ClO2中的NH3可选用的试剂是__________(填标号)。
a.水b.碱石灰
c.浓硫酸d.饱和食盐水
(3)用下图装置可以测定混合气中ClO2的含量:
Ⅰ.在锥形瓶中加入足量的碘化钾,用50mL水溶解后,再加入3mL稀硫酸;
Ⅱ.在玻璃液封装置中加入水,使液面没过玻璃液封管的管口;
Ⅲ.将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收;
Ⅳ.将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中;
Ⅴ.用0.1000mol·L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液(I2+2S2O
===2I-+S4O
),指示剂显示终点时共用去20.00mL硫代硫酸钠溶液。
在此过程中:
①锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为__________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________。
②玻璃液封装置的作用是_____________________________________________________。
③Ⅴ中加入的指示剂通常为________,滴定至终点的现象是________________________________________________________________________。
④测得混合气中ClO2的质量为________g。
(4)用ClO2处理过的饮用水会含有一定量的亚氯酸盐。
若要除去超标的亚氯酸盐,下列物质最适宜的是________(填标号)。
a.明矾b.碘化钾
c.盐酸d.硫酸亚铁
题组二 在工业制备中的应用
2.NF3具有很高的蚀刻速率和选择性,因此NF3是微电子工业中一种优良的等离子蚀刻气体。
在1个标准大气压下,NF3的沸点为-129.0℃,能与空气中的水蒸气反应生成HF、NO和HNO3。
NF3可通过如下方法制备:
(1)气—气反应:
在常温下将OF2与干燥的空气混合即得NO2和NF3。
①原料OF2中氧元素的化合价为________。
②已知反应中每消耗1molN2转移7mol电子,配平反应:
________OF2+________N2+________O2===________NO2+________NF3。
反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
(2)气—固反应:
由于气—气反应容易腐蚀设备,研究人员提出用气—固反应制备NF3。
气—固反应包括如下2个步骤:
(NH4)3AlF6+6F2===2NF3+8HF+NH4AlF4
NH4AlF4+3F2===NF3+4HF+AlF3
①气—固反应的总化学方程式为____________________________________,若有0.5mol(NH4)3AlF6完全氧化,则可制得NF3________L(标准状况下)。
②若要制备1.5molNF3,共有________mol电子发生转移。
(3)电解法:
NF3的电解制备工艺已经比较成熟,国外一些公司均采用电解熔融NH4F·xHF的方法制备NF3。
①电解过程中阳极反应式为____________________________________________________
________________________________________________________________________,
阴极反应式为______________________________________________________________。
②阳极上的主要副产物为________(不考虑产物与电极材料间的反应)。
(4)NF3在空气中泄漏,还是易于发现的。
判断发生了NF3泄漏的现象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
一旦NF3发生泄漏,可以用烧碱溶液喷淋的方法减少污染,其产物除NaNO2、NaF、H2O外还一定有________(填化学式)。
专题三
氧化还原反应
1.(2015·四川理综,1)下列物质在生活中应用时,起还原作用的是( )
A.明矾作净水剂
B.甘油作护肤保湿剂
C.漂粉精作消毒剂
D.铁粉作食品袋内的脱氧剂
2.(2015·海南,1)化学与生活密切相关。
下列应用中利用了物质氧化性的是( )
A.明矾净化水B.纯碱去油污
C.食醋除水垢D.漂白粉漂白织物
3.CuO和Fe2O3的混合物mg,向其中加入1mol·L-1的HNO3溶液200mL恰好完全反应,若将mg该混合物用足量CO还原,充分反应后剩余固体质量为( )
A.(m-3.2)gB.(2m-3.2)g
C.(m-1.6)gD.(2m-1.6)g
4.(2015·江苏高三押题)已知某反应中反应物与生成物有:
KIO3、Na2SO3、H2SO4、I2、K2SO4、H2O和未知物x。
下列说法中不正确的是( )
A.该未知物x为Na2SO4
B.该反应的氧化剂是KIO3
C.该反应中,发生氧化反应的过程是KIO3→I2
D.由反应可知还原性强弱顺序为Na2SO3>I2
5.(2015·上海高三联考)工业上以铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3)、碳酸钠、氧气和硫酸为原料生产重铬酸钠(Na2Cr2O7·2H2O),其主要反应为
(1)4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O2
8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2
(2)2Na2CrO4+H2SO4===Na2SO4+Na2Cr2O7+H2O
下列说法正确的是( )
A.反应
(1)和
(2)均为氧化还原反应
B.反应
(1)的氧化剂是O2,还原剂是FeO·Cr2O3
C.高温下,O2的氧化性强于Fe2O3,弱于Na2CrO4
D.反应
(1)中每生成1molNa2CrO4时电子转移3mol
6.(2015·上海宝山高三一模)已知:
①向KClO3晶体中滴加浓盐酸,产生黄绿色气体。
②向NaI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。
下列判断不正确的是( )
A.实验①证明Cl-具有还原性
B.实验②中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
C.实验③说明KI被氧化
D.上述实验证明氧化性:
ClO
>Cl2>I2
7.(2015·上海闵行高三一模)对于氧化还原反应:
11P+15CuSO4+24H2O===5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4,下列说法正确的是( )
A.
的磷被氧化
B.3molCuSO4可氧化
molP
C.每摩尔起氧化作用的磷能氧化生成磷酸的物质的量为
mol
D.当1molP参加反应时,转移电子的物质的量为3mol
8.ClO2是一种高效安全的杀菌消毒剂,还可用于除去水中的CN-,转化为两种无毒气体。
下列判断正确的是( )
A.ClO2是还原剂
B.1molClO2转移3mol电子
C.CN-转化为NO2和CO2
D.氧化剂与还原剂的物质的量之比是1∶1
9.现有M、N、P、E4种元素的单质,能发生以下反应:
①在水溶液中,M+N2+===M2++N ②P+2H2O(冷)===P(OH)2+H2↑ ③N、E相连浸入稀H2SO4中,电极反应式为N-2e-===N2+,2H++2e-===H2↑
判断它们的还原性由强到弱的顺序是( )
A.M、N、P、EB.P、M、N、E
C.M、N、E、PD.E、P、M、N
10.R、X、Y和Z是四种元素,其常见化合价均为+2,且X2+与单质R不反应;X2++Z===X+Z2+;Y+Z2+===Y2++Z。
这四种元素的离子被还原成0价时表现的氧化性强弱顺序正确的是( )
A.R2+>X2+>Z2+>Y2+
B.X2+>R2+>Y2+>Z2+
C.Y2+>Z2+>R2+>X2+
D.Z2+>X2+>R2+>Y2+
11.微型化学实验可以有效实现化学实验绿色化的要求。
如下图所示在一块衬白纸的玻璃片的不同位置分别滴加浓度为0.1mol·L-1的KI(含淀粉)溶液、NaOH(含酚酞)溶液、FeCl2(含KSCN)溶液各一滴,在圆心处放置一芝麻粒大小的KMnO4晶体,向KMnO4晶体上滴加一滴浓盐酸,再立即用表面皿盖好。
根据上面描述涉及到的元素,回答
(1)~(3)题。
(1)KMnO4中Mn元素的化合价为_______________________________________________,
Fe在周期表中的位置是:
_____________________________________________________。
(2)结合已学知识分析a、c处可能出现的现象:
a:
________________________________________________________________________;
c:
________________________________________________________________________。
(3)b处可能发生反
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