精品高考化学一轮复习第2章 化学物质及其变化 教师用书 第3节 氧化还原反应 含答案.docx
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精品高考化学一轮复习第2章化学物质及其变化教师用书第3节氧化还原反应含答案
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第三节 氧化还原反应
考纲定位
考情播报
1.了解氧化还原反应的本质。
2.了解常见的氧化还原反应。
3.掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。
2016·全国甲卷T26
(1)
(2)(6)/全国乙卷T8(C)、T27(4)、T28/全国丙卷T7(C)、T28
(2)
2015·全国卷ⅠT8(C)、T28
(1)/全国卷ⅡT10(C)、T28
(1)(3)
2014·全国卷ⅠT27
(2)(3)/全国卷ⅡT27
(2)(3)
2013·全国卷ⅠT27
(1)(3)(4)/全国卷ⅡT27
(1)
2012·全国卷T26(3)(4)
考点1|氧化还原反应的基本概念
[基础知识自查]
1.本质和特征
2.相关概念及其关系
3.电子转移的表示方法——双线桥法与单线桥法
请分别用单线桥法和双线桥法表示Cu与稀硝酸反应中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.指出四种基本反应类型与氧化还原反应的关系。
[提示] 置换 复分解 分解
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________。
[提示]
(1)MnO2 还原 MnCl2
(2)HCl 氧化 Cl2
(3)2 2NA (4)MnO2
[考点多维探究]
角度1 电子转移的表示和计算
1.
(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↑
2.
(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
mole-。
[答案]
(1)2NA
(2)0.17NA (3)
mol
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。
角度2 双线桥法突破氧化还原反应的概念和本质
3.(2017·湛江模拟)实验室利用以下反应制取少量氮气,NaNO2+NH4Cl===NaCl+N2↑+2H2O,下列关于该反应的说法正确的是( )
A.NaNO2发生氧化反应
B.NH4Cl中的氮元素被还原
C.N2既是氧化产物,又是还原产物
D.每生成1molN2转移电子的物质的量为6mol
C
4.氢化铝钠(NaAlH4)是最具有研究应用前景的络合金属氢化物,氢化铝钠储存氢时发生反应:
3NaAlH4
Na3AlH6+2Al+3H2↑。
下列说法正确的是( )
A.NaAlH4中氢元素为+1价
B.每生成11.2L(标准状况下)H2,转移2NA个电子
C.在反应中有50%的氢被氧化
D.反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶1
C
(1)熟记常见元素的化合价:
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)明确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:
、
。
考点2|氧化还原反应三规律及其应用
角度1 强弱规律及其应用
类型1 氧化还原反应方程式与氧化性、还原性的相互判断
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.氧化性强弱顺序为:
XO
B.还原性强弱顺序为: 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+ ] 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 A [依据氧化还原反应进行的方向: 氧化剂的氧化性>氧化产物的氧化性,还原剂的还原性>还原产物的还原性,所以B、C、D项反应能够发生。 依据反应先后规律: 同一种氧化剂遇到不同的还原剂时,还原性强的先反应,由于还原性: I->Fe2+,所以发生的反应为Cl2+FeI2===FeCl2+I2,A项反应不可能发生。 ] 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,加入氯水溶液变成红色。 Cl2+2Fe2+===2Fe3++2Cl-,Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3。 反应方程式与氧化性、还原性的关系 类型2 判断氧化性、还原性强弱的其他依据 4.(2017·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。 ] 5.已知: MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O, 2KMnO4+16HCl===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O, MnO2与浓盐酸加热时才能反应,KMnO4与稀盐酸在常温下就可以反应,因此氧化性: ________>________。 [答案] KMnO4 MnO2 (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。 角度2 价态变化规律及其应用 6.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 B.+3 C.+5 D.+7 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。 ] 7.反应6HCl(浓)+KClO3===KCl+3Cl2↑+3H2O,氧化剂是________,氧化产物与还原产物的物质的量之比为________,当生成1molCl2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] KClO3 5∶1 NA 氧化还原反应价态规律的理解 (1)元素处于最高价态时只有氧化性,但不一定有强氧化性,如Na+、SO ;同理,元素处于最低价态时也不一定具有强还原性。 (2)同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时可总结为: 价态相邻能共存,如SO2与浓H2SO4不反应;价态相间能归中,归中价态不交叉。 如H2S+H2SO4(浓)===S↓+SO2+2H2O中S为氧化产物,SO2为还原产物。 角度3 反应先后规律及其应用 8.含有amolFeBr2的溶液中,通入xmolCl2。 下列各项为通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- B [根据氧化还原反应的先后顺序知,Cl2先氧化Fe2+,然后再氧化Br-。 x=0.4a时,Cl2不能完全氧化Fe2+,只能发生反应2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,A正确;当x=0.6a时,Cl2能将Fe2+完全氧化后,又能氧化 amol的Br-,B错误;x=a时,Cl2氧化Fe2+后又能氧化amol的Br-,C正确;x=1.5a时,Cl2能将Fe2+、Br-完全氧化,D正确。 ] 9.(2017·黄冈模拟)向含S2-、Fe2+、Br-、I-各0.1mol的溶液中通入标准状况下的Cl2,通入Cl2的体积和溶液中相关离子的物质的量关系图正确的是( ) C [溶液中离子的还原性强弱为S2->I->Fe2+>Br-,通入Cl2时氧化的离子先后顺序为S2-、I-、Fe2+、Br-,根据电子守恒可知答案。 ] (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Fe粉,因为氧化性Fe3+>Cu2+>H+,所以Fe粉先与Fe3+反应,然后依次为Cu2+、H+。 考点3|氧化还原反应方程式的配平与计算 [基础知识自查] 1.配平原则 2.常用方法——化合价升降法 3.电子守恒法在计算中的应用 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。 [应用体验] 1.完成下列几种配平 (1)倒配法: 适用于氧化剂与还原剂为同一物质 □S+□KOH===□K2S+□K2SO3+□H2O (2)补加法: 适用于部分被氧化或被还原的物质反应 □Cu+□HNO3===□Cu(NO3)2+□NO↑+□□ (3)电荷守恒法: 适用离子方程式 □MnO +□Cl-+□H+===□Mn2++□Cl2↑+□H2O [提示] (1)3 6 2 1 3 (2)3 8 3 2 4 H2O (3)2 10 16 2 5 8 2.对于反应: 3NO2+H2O===2HNO3+NO,氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。 [提示] 1∶2 [考点多维探究] 角度1 化学反应方程式的配平 1. (1)(2015·浙江高考)完成以下氧化还原反应的离子方程式: ( )MnO +( )C2O +________=== ( )Mn2++( )CO2↑+________。 (2)(2014·福建高考)完成下列方程式 □NaCl+□H2O □NaClO3+□________。 (3)在某强酸性混合稀土溶液中加入H2O2,调节pH≈3。 Ce3+通过下列反应形成Ce(OH)4沉淀得以分离。 完成反应的离子方程式: Ce3++ H2O2+ H2O=== Ce(OH)4↓+ ________。 [解析] (1)根据化合价升降法配平: C2O 中C的化合价为+3价,CO2中C的化合价为+4价,每个C2O 参加反应,化合价升高2价;MnO 中Mn的化合价为+7价,Mn2+中Mn的化合价为+2价,每个MnO 参加反应,化合价降低5价,因此MnO 和C2O 的化学计量数分别为2和5,再根据原子守恒与电荷守恒可以判断反应物中有H+,产物中有H2O,故离子方程式为2MnO +5C2O +16H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O。 (2)NaCl中Cl元素的化合价由-1价升高到NaClO3中的+5价,故必定有一种元素的化合价要降低,经分析只能是H元素由+1价降到0价,因此结合原子守恒和电子守恒可写出化学方程式为: NaCl+3H2O NaClO3+3H2↑。 (3)Ce3+―→Ce(OH)4化合价升高1,H2 2―→ ,化合价降低2,故Ce3+和H2O2的计量数分别为2、1,Ce(OH)4的计量数为2,然后根据电荷守恒和原子守恒可知需补6H+,故离子方程式为2Ce3++H2O2+6H2O===2Ce(OH)4↓+6H+。 [答案] (1)2 5 16H+ 2 10 8H2O (2)1 3 1 3H2↑ (3)2 1 6 2 6H+ 氧化还原反应方程式的缺项配平 方法1: 先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数,然后由原子守恒确定其他未知物及其化学计量数。 方法2: 根据介质成分补项。 条件 补项原则 酸性条件下 反应物缺H(氢)或多O(氧)补H+,反应物少O(氧)补H2O(水) 碱性条件下 反应物缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水),反应物少O(氧)补OH- 角度2 特定情景下氧化还原反应方程式的书写 2. (1)(2016·全国乙卷)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2O 还原成Cr3+,该反应的离子方程式为_________________________。 (2)(2015·全国卷Ⅰ)CuSO4溶液中加入亚硫酸铵和氯化铵溶液反应生成CuCl沉淀的离子方程式为_____________________________________。 (3)(2015·山东高考改编)Co(OH)3与H2SO4、Na2SO3溶液反应生成CoSO4的化学方程式为___________________________。 (4)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_______。 (5)(2015·重庆高考)已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2,该反应的离子方程式为_____________。 (6)(2014·全国卷Ⅱ)PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体,反应的化学方程式为 ____________________________________________________。 (7)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 ______________________________________________________________。 (8)(2014·海南高考)MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应,生成K2MnO4,反应的化学方程式为___________________。 [答案] (1)Cr2O +3HSO +5H+===2Cr3++3SO +4H2O (2)2Cu2++SO +2Cl-+H2O===2CuCl↓+SO +2H+ (3)2Co(OH)3+Na2SO3+2H2SO4===2CoSO4+Na2SO4+5H2O (4)5H2S+2KMnO4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+8H2O+5S↓ (5)5ClO +4H+===Cl-+4ClO2↑+2H2O (6)PbO2+4HCl(浓) PbCl2+Cl2↑+2H2O (7)2Fe3++3ClO-+10OH-===2FeO +5H2O+3Cl- (8)3MnO2+KClO3+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O 特定氧化还原反应方程式书写的思维模板 (1)找出反应粒子: 通过氧化还原反应中元素价态的变化,找出发生氧化还原反应的粒子。 (2)正确预测产物: 依据氧化还原反应规律确定氧化产物和还原产物。 (3)配平变价粒子: 应用最小公倍数法确定得失电子的数目,配平含变价元素的相关物质。 (4)确定缺项物质: 根据溶液酸碱性及电荷守恒确定缺项物质是H2O、OH-还是H+。 (5)三查守恒: 电子、电荷、质量是否守恒。 角度3 电子守恒法在计算中的应用 3.(2017·合肥模拟)向含有1molFeCl2的溶液中通入0.2molCl2,再加入含0.1molX2O 的酸性溶液,使溶液中Fe2+恰好全部被氧化,并使X2O 被还原为Xn+,则n值为( ) A.2 B.3 C.4 D.5 B [根据电子守恒可得 1mol×1=0.2mol×2+0.1mol×2×(6-n) 解之: n=3。 ] 4. (1)(2016·全国甲卷)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_____________。 联氨可用于处理高压锅炉水中的氧,防止锅炉被腐蚀。 理论上1kg的联氨可除去水中溶解的O2________kg; 与使用Na2SO3处理水中溶解的O2相比,联氨的优点是_______________。 (2)(2016·全国丙卷)氧化过程中欲使3mol的VO2+变为VO ,则需要氧化剂KClO3至少为________mol。 [解析] (1)由题意可知,N2H4是一种还原剂,其氧化产物应为N2,而AgBr作氧化剂,其还原产物应为Ag,因此向装有少量AgBr的试管中加入N2H4溶液,可观察到的现象是固体逐渐变黑,同时有气泡产生。 N2H4吸收O2时的化学方程式为N2H4+O2===N2+2H2O,由化学方程式可知参加反应的N2H4和O2的质量相等,故1kgN2H4理论上可除去水中溶解的O21kg。 Na2SO3吸收O2生成Na2SO4: 2Na2SO3+O2===2Na2SO4,两者相比较,N2H4的用量少,且不产生其他杂质。 (2)氧化过程中使3mol的VO2+变为VO ,转移电子的物质的量为3mol×(5-4)=3mol;氧化剂KClO3被还原为KCl,Cl元素由+5价降低到-1价,根据电子守恒可知,需要KClO3的物质的量至少为 =0.5mol。 [答案] (1)固体逐渐变黑,并有气泡产生 1 N2H4的用量少,不产生其他杂质(还原产物为N2和H2O,而Na2SO3产生Na2SO4) (2)0.5 5.(2014·全国卷Ⅰ改编)次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品,具有较强还原性,回答下列问题: (1)H3PO2中,P元素的化合价为________。 (2)H3PO2及NaH2PO2均可将溶液中的Ag+还原为银,从而可用于化学镀银。 ①利用H3PO2进行化学镀银反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1,则氧化产物为________(填化学式),该反应的离子方程式___________。 ②H3PO2的工业制法是: 将白磷(P4)与Ba(OH)2溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2)2,后者再与H2SO4反应。 写出白磷与Ba(OH)2溶液反应的化学方程式 _____________________________________________________________, 该反应的氧化剂与还原剂的质量比为________。 [解析] (2)根据电子守恒知: ①4×1=1×(n-1),n=5故氧化产物为H3PO4。 ②n(氧化剂)×(0+3)=n(还原剂)×(1-0), n(氧化剂)∶n(还原剂)=1∶3。 [答案] (1)+1 (2)①H3PO4 4Ag++H3PO2+2H2O===4Ag+H3PO4+4H+ ②6H2O+2P4+3Ba(OH)2===2PH3↑+3Ba(H2PO2)2 1∶3 电子守恒法在化学计算中的思维模板 (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。 (2)定得失: 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)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。 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)。 [课堂小结·反馈达标1+1] 全新理念 探究高考 明确考向 1.一组判断,展示高考易误
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