二轮精品高三化学二轮复习精品教学案专题3 氧化还原反应与电化学原理.docx

1、二轮精品高三化学二轮复习精品教学案专题3 氧化还原反应与电化学原理专题三 氧化还原反应与电化学原理【考情分析】一、考纲要求1.理解氧化还原反应的本质和特征2.从多个角度理解氧化剂和还原剂等概念3.会比较与判断氧化性或还原性强弱4.知道常见的氧化剂和还原剂5.能判断氧化还原反应中的电子转移方向和数目6.能配平化学方程式7.能运用氧化还原反应的规律进行有关计算8理解原电池原理。熟记金属活动性顺序。了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法。9.通过电能转变为化学能的探究活动，了解电解池工作原理，能正确书写电解池的阴、阳极的电极反应式及电解反应方程式。10.知道电解在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方

2、面的应用。认识电能转化为化学能的实际意义。二、命题趋向 (1)由氧化还原反应方程式判断氧化性、还原性强弱。(2)由氧化性、还原性强弱判断氧化还原反应方程式的正误。(3)由氧化还原反应方程式判断氧化还原反应方程式的正误。【考点剖析】普通的氧化还原反应在一处进行，不形成电流，化学能转变成热能或光能。原电池中发生的反应具有两个特点：是自发的氧化还原反应，该反应在两处进行，分别叫正极和负极，其结果是化学能转变成电能。电解池中发生的反应也具有两个特点：是被迫发生的氧化还原反应，该反应在两处进行，分别叫阴极和阳极，其结果是电能转变成化学能。我们把研究电能与化学能相互转化的化学，叫做电化学。氧化还原反应和电

3、化学，作为高中化学中的基本概念和基础理论，在高考中占有非常重要的地位。前者主要的考查点有：氧化剂、还原剂等概念的理解，氧化性、还原性强弱的判断，依据电子守恒进行配平和计算等。后者的基本要求是：（1）了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理；（2）理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施；（3）应用电解知识理解电镀铜、电解精炼铜、氯碱工业等化工生产原理。氧化剂、还原剂等概念的理解，氧化性、还原性强弱的判断，依据电子守恒进行配平和计算等。氧化还原反应的计算是高考的重点也是高考的难点。【知识归纳】一、氧化还原反应1. 氧

4、化还原反应与四种基本反应类型及离子反应的关系：2. 氧化还原反应的基本概念及其关系3.物质氧化性和还原性相对强弱的判断方法 （1）根据金属活动顺序进行判断规律：金属单质的还原性越强，其对应阳离子的氧化性越弱：说明一般来说，越活泼的金属，失电子氧化成金属阳离子越容易，其阳离子得电子还原成金属单质越难，氧化性越弱；反之，越不活泼的金属，失电子氧化成金属阳离子越难，其阳离子得电子还原成金属单质越容易，氧化性越强。如Cu2+2-Cu远比Na+ +e-Na容易，即氧化性Cu2+Na+,还原性Na Cu （2）根据非金属活动顺序进行判断（3）根据氧化还原反应的发生规律判断 氧化还原反应发生规律可用如下式子

5、表示：氧化性：氧化剂氧化产物还原性：还原剂还原产物例：已知2FeCl3+2KI=2FeCl2+I2+2KCl，2FeCl2+C12=2FeCl3。由知，氧化性Fe3+I2，由知，氧化性C12Fe3+，综合结论，可知氧化性Cl2Fe3+I2 （4）根据氧化还原反应发生反应条件的不同进行判断 如：Mn02十4HCl(浓)MnCl2+C12+2H20，2KMn04十16HCl(浓)=2MnCl2+5C12+8H2O 后者比前者容易(不需要加热)，可判断氧化性 KMn04Mn02（5）根据被氧化或被还原的程度的不同进行判断Cu十C12CuCl2，2Cu+SCu2SC12可把Cu氧化到Cu(+2价)，而

6、S只能把Cu氧化到 Cu(+1价)，这说明氧化性Cl2S（6）根据元素周期表判断对同一周期金属而言，从左到右其金属活泼性依次减弱。如Na、Mg、A1金属性依次减弱，其还原性也依次减弱。对同主族的金属和非金属可按上述方法分析。4. 氧化还原反应的计算氧化还原反应比较典型的计算有：求氧化剂与还原剂物质的量之比或质量比，计算参加反应的氧化剂或还原剂的量，确定反应前后某一元素的价态变化，判断反应产物等。计算的关键是依据氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数，列出守恒关系式求解。计算公式如下：氧化剂物质的量变价元素原子的个数化合价的变化值=还原剂物质的量变价元素原子的个数化合价的变化值。提醒：氧化还原反应

7、的计算在高考中考查较多，但难度不大，通常运用电子得失守恒来分析，应注意不要漏掉物质或粒子的组成比。5. 氧化还原反应的规律(1)守恒规律：氧化还原反应中得电子总数与失电子总数相等(即电子转移守恒)，表现在元素化合价降低总数与升高总数相等。(2)价态规律：根据元素的价态可以判断物质的氧化性、还原性。例如：具有还原性，具有氧化性，既具有氧化性又具有还原性。(3)转化规律：同种元素不同价态之间发生反应，元素化合价只靠近不交叉；相邻价态间不发生氧化还原反应。例如：H2S+H2SO4(浓)=S+SO2+2H2O，反应中，；Fe与Fe2+、Fe2+与Fe3+不发生反应。(4)强弱规律：一种氧化剂与几种还原

8、剂反应，先氧化还原性强的还原剂，反之亦然。例如：Cl2与FeBr2溶液的反应，先考虑Cl2氧化Fe2+，再考虑Cl2氧化Br-；Cl2与FeI2溶液的反应，先考虑Cl2氧化I-，再考虑Cl2氧化Fe2+。同样，一种还原剂与几种氧化剂反应，氧化性强的先反应，如Fe加到H2SO4和CuSO4组成的混合溶液中，Fe先与Cu2+反应，然后才与H+反应。二、电化学原理（一）构成原电池的条件 1要有活动性不同的两个电极（一种金属与另一种金属或石墨或不溶性的金属氧化物）；2要有电解质溶液； 3两电极浸入电解质溶液且用导线连接或直接接触。（二）原电池、电解（镀）池电极名称的确定 1确定原电池电极名称的方法 方

9、法一：根据电极材料的性质确定。通常是 （1）对于金属金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极； （2）对于金属非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等；（3）对于金属化合物电极，金属是负极，化合物是正极。 方法二：根据电极反应的本身确定。失电子的反应氧化反应负极；得电子的反应还原反应正极。 2确定电解（镀）池电极名称的方法 方法一：与外电源正极连接的一极是阳极、与负极连接的一极是阴极。方法二：电极上发生氧化反应的是阳极，发生还原反应的是阴极。（三）原电池和电解池的比较电池名称原电池（化学能 电能 ）电解池 （电能化学能）以惰性材料作阳极以活泼材料作阳极电镀铜电解精炼铜装置举例形成条件

10、活动性不同的两个电极电极插入电解质溶液中形成闭合回路两极有自发的氧化还原反应两电极与直流电源相连。两电极插入电解质溶液中。形成闭合回路。电极名称负级：较活泼的金属或还原剂正极：较不活泼的金属或氧化剂阳极：连电源正极阴极：连电源负极阳极：镀层金属阴极：镀件溶液：含镀层金属离子阳极：不纯金属阴极：纯金属溶液：含纯金属离子电极反应负极：氧化反应，金属失电子正极：还原反应，阳离子得电子阳极：氧化反应，先活泼电极失电子，后溶液中阴离子失电子。阴极：还原反应，溶液中阳离子得电子。电子流向负极正极阳极电源正极，电源负极阴极溶液中离子流向：阴离子移动方向与电子相同。（四）根据总反应式设计原电池1. 可设计成原

11、电池的反应一般应满足如下条件：（1）反应放热；（2）属于氧化还原反应2. 步骤首先标明电子转移方向，根据电子转移方向判断正负极材料失电子的为负极，得电子的为正极，其次选择相应的物质构成两个半电池失电子金属和对应的产物构成一个半电池、得电子的离子和一较不活泼的金属或石墨构成另一半电池，最后用盐桥和导线组成闭合回路。例如将Fe+2FeCl33FeCl2设计成原电池装置分析：Fe作负极，FeCl3作电解液，可设计成如下两种装置：（五）金属的腐蚀 1金属腐蚀的实质：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。 2金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。 3化学腐蚀实质：金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原

12、反应而引起的腐蚀。其腐蚀过程没有电流产生。 4电化学腐蚀实质：不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应。电化学腐蚀过程有电流产生。 5腐蚀的常见类型 （1）析氢腐蚀 在酸性条件下，正极发生2H+2e-=H2反应。 （2）吸氧腐蚀 在极弱酸或中性条件下，正极发生2H2O+O2+4e-=4OH-反应。若负极金属不与电解质溶液发生直接的反应，则形成吸氧腐蚀的原电池反应。如生铁浸入食盐水中，会形成许多微小的原电池。6在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列原则判断：电解原理引起的腐蚀原电池引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。（六）分析电极反应及其产物 原电池：负极：M-ne-=Mn+ 正极：（1）

13、酸性溶液中2H+2e-=H2 （2）不活泼金属盐溶液Mn+ne-=M （3）中性、弱酸性条件下2H2O+O2+4e-=4OH- 电解（镀）池： 阳极：（1）若阳极是由活性材料（除C、Pt、Au等以外的其它金属）做成，阳极反应是阳极金属失去电子而被氧化成阳离子；（2）若阳极是由C、Pt、Au等惰性材料做成，阳极反应则是电解液中阴离子在阳极失去电子被氧化。阴离子失去电子能力大小顺序为：I-Br-Cl-OH-含氧酸根F-。阴极：阴极反应一般是溶液中的阳离子得电子的还原反应，阳离子得电子能力大小顺序为：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+。必须注

14、意的是，电镀时通过控制条件，Fe2+和Zn2+得电子的能力强于H+。（七）电解实例及规律电解液溶质类别电解总反应式相当于电解溶液pHNaOH溶液强碱2H2O2H2+O2水升高H2SO4溶液含氧酸降低Na2SO4溶液活泼金属的含氧酸盐不 变(两极混合液)CuCl2溶液不活泼金属的无氧酸盐CuCl2Cu+Cl2电解质本身接近7HCl溶液无氧酸2HClH2+Cl2升高NaCl溶液活泼金属的无氧酸盐2NaCl+2H2OH2+2NaOH+Cl2电解质与水升高CuSO4溶液不活泼金属的含氧酸盐2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4降低NaCl(熔融)离子化合物2NaCl2Na+Cl2电解质本身A

15、l2O3(熔融)2Al2O34Al+3O2【考点例析】例1下列叙述中正确的是 A构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属。 B由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极。 C马口铁（镀锡铁）破损时与电解质溶液接触锡先被腐蚀。 D铜锌原电池工作时，若有13克锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过。 解析： 两种活动性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池，但不能因此说构成原电池电极的材料一定都是金属，例如锌和石墨电极也能跟电解质溶液组成原电池。在原电池中，活动金属中的电子流向不活动的电极，因此活动金属是负极。镀锡铁表皮破损后与电解质溶液组成原电池，铁较锡活泼，铁先失电子被腐蚀。铜锌原电池工

16、作时，锌负极失电子，电极反应为Zn 2e=Zn2+，1molZn失去2mol电子,0.2mol锌（质量为13克）被溶解电路中有0.4mol电子通过。故选D。答案：D 例2把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连时，A为负极；C、D相连，D上有气泡逸出；A、C相连时A极减轻；B、D相连，B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为 AABCD BACBD CACDB DBDCA 解析：金属组成原电池，相对活泼金属失去电子作负极，相对不活泼金属作正极。负极被氧化质量减轻，正极上发生还原反应，有物质析出，由题意得活泼性AB、AC、CD 、DB，故正

17、确答案为B。答案：B 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 （ ）A3Cl2 + 6 FeI2= 2FeCl3 + 4FeI3 B Cl2 + FeI2 = FeCl2 + I2CCo2O3 + 6HCl = 2CoCl2 + Cl2 + 3H2O D 2Fe3+ + 2I = 2Fe2+ + I2解析：此题可结合题给信息：氧化性强弱顺序Co2O3Cl2FeCl3I2，可推知还原性强弱顺序IFe 2+ClCo2+，然后根据氧化剂先氧化强还原剂的规律，知A选项中Cl2应该先氧化I后氧化Fe 2+，

18、所以A选项错误。答案：A。例4电子计算机所用钮扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是： Zn + 2 OH- -2eZnO + H2O Ag2O +H2O + 2e2Ag +2 OH- 下列判断正确的是 A锌为正极，Ag2O为负极。 B锌为负极，Ag2O为正极。 C原电池工作时，负极区溶液PH减小。 D原电池工作时，负极区溶液PH增大。 解析：本题考查原电池和PH的概念。 原电池中失去电子的极为负极，所以锌为负极，Ag2O为正极。B是正确答案。因为 Zn + 2 OH- -2eZnO + H2O ，负极区域溶液中OH- 不断减少，故PH减小，所以C也正确。故选B、C

19、。 答案：BC例5 镍氢电池是近年来开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镍镉电池。镍氢电池的总反应式是：H2+NiO(OH)Ni(OH)2。根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（ ） A电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大 B电池放电时，镍元素被氧化 C电池充电时，氢元素被还原 D电池放电时，氢气是负极 解析：本题考查在题目创设的新情景中运用所学电化学知识，解决具体问题的能力。首先是区别出充电运用的是电解原理，放电则是运用了原电池原理。抓住电解池、原电池各极发生氧化还原反应的特点，结合题给的信息进行分析判断： A：原电池负极反应式为：H2+OH-+e-Ni(OH)2，pH下降。

20、故A不正确。B：原电池，NiO(OH)Ni(OH)2，镍被还原。故B也不正确。答案：CD。例6甲、乙两个容器中，分别加入0.1mol/LNaCl溶液与0.1mol/LAgNO3溶液后，以Pt为电极进行电解时，在A、B、C、D各电极上生成物的物质的量之比为:_ 解析：此装置相当于两个电解槽串联到一起,在整个电路中电子转移总数相等.首先判断各极是阳极还是阴极，即电极名称，再分析各极发生的反应.A极(阴极)反应:2H+2e-=H2，B极(阳极)反应:2Cl-2e-=Cl2；C极(阴极)反应：Ag+ e- =Ag；D极(阳极)反应:4OH-4e-=2H2O+O2，根据电子守恒法可知,若整个电路中有4m

21、ol电子转移,生成H2、Cl2、Ag、O2的物质的量分别为：2mol、2mol、4mol、1mol因此各电极上生成物的物质的量之比为：2:2:4:1。答案：2:2:4:1例7某一反应体系有反应物和生成物共五种物质：O2、H2CrO4、Cr(OH)3、H2O、H2O2已知该反应中H2O2只发生如下过程：H2O2O2（1）该反应中的还原剂是_。（2）该反应中，发生还原反应的过程是_ _。（3）写出该反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目 _。（4）如反应转移了0.3 mol 电子，则产生的气体在标准状况下的体积为_。解析：本题是在给出了所有反应物和生成物、H2O2发生氧化反应的基础上，所设计

22、的一个题目。通过H2O2 O2，知氧元素化合价升高，可判断H2O2是还原剂。再根据Cr的化合价降低，可确定还原反应的过程是H2CrO4Cr(OH)3。由此确定反应物和生成物，最后根据化合价升降总数相等，配平方程式、标出电子转移的方向和数目。（4）中根据电子守恒可确定气体体积。正确答案是：（1）H2O2；（2）H2CrO4Cr(OH)3；（3）。【考题再现】1(2012广东，10)下列应用不涉及氧化还原反应的是ANa2O2用作呼吸面具的供氧剂 B工业上电解熔融状态Al2O3制备AlC工业上利用合成氨实现人工固氮 D实验室用NH4Cl 和Ca(OH)2制备NH31D解析：A、B、C，有单质生成或单

23、质参加，都属氧化还原反应。D属于复分解反应，不属氧化还原反应。2(2012海南，6)将0.195 g锌粉加入到200 mL的0.100 molL1 MO2 溶液中，恰好完全反应，则还原产物可能是 A. M B. M2 CM3 D. MO22B解析：根据电子得失相等。锌0.003 mol失电子0.006 mol，若M化合价由5变为x，则(5-x)0.020.1=0.006，可得x=2。3(2012安徽理综，7)科学家最近研究出一种环保、安全的储氢方法，其原理可表示为：NaHCO3H2 HCOONaH2O。下列有关说法正确的是A储氢、释氢过程均无能量变化BNaHCO3、HCOONa均含有离子键和共

24、价键C储氢过程中，NaHCO3被氧化D释氢过程中，每消耗0.1 mol H2O放出2.24 L的H23B解析：本题以新的储氢方法为背景，综合考查化学反应与能量、化学键、氧化还原反应等知识，同时考查考生对接受、吸收、整合化学信息的能力。化学反应过程中一定伴随着能量的变化，A项错误；NaHCO3、HCOONa均为离子化合物，含有离子键，在HCO3、HCOO 中均含有共价键，B项正确；储氢过程中NaHCO3被还原，C项错误；D项没有说明气体所处的状态，错误。9(2012上海，20)火法炼铜首先要焙烧黄铜矿，其反应为：2CuFeS2O2Cu2S2FeSSO2 下列说法正确的是ASO2既是氧化产物又是还

25、原产物BCuFeS2仅作还原剂，硫元素被氧化 C每生成1 mol Cu2S，有4 mol硫被氧化 D每转移1.2 mol电子，有0.2 mol硫被氧化9AD。解析：本题考查氧化还原反应概念及计算。从硫、氧元素化合价变化可知，A正确；CuFeS2中的Cu化合价降低，S元素化合价有升降，B不正确；每生成1 mol Cu2S，有1 mol硫被氧化，C不正确；由反应式可知，有6 mol e转移，有1 mol 被氧化，D项正确。10(2012上海，22)PbO2是褐色固体，受热分解为Pb的4和2价的混合氧化物，4价的Pb能氧化浓盐酸生成Cl2；现将1 mol PbO2加热分解得到O2，向剩余固体中加入足

26、量的浓盐酸得到Cl2，O2和Cl2的物质的量之比为3：2，则剩余固体的组成及物质的量比是A1：1混合的Pb3O4、PbO B1：2混合的PbO2、Pb3O4C1：4：1混合的PbO2、Pb3O4、PbO D1：1：4混合的PbO2、Pb3O4、PbO10AD解析：本题通过元素化合物知识考查考生计算、分析推理能力。PbO2受热分解得到氧气和铅的氧化物的混合物(Pb为4、2价)，铅的氧化物的混合物再与盐酸作用时，4价Pb还原为2价，Cl被氧化为Cl2 ，此时得到溶液为PbCl2溶液，利用“电荷守恒”知1 mol PbO2在上述转化过程中共转移2 mol e。设该过程得到O2的物质的量为3x mol

27、，则Cl2的物质的量为2x mol，利用电荷守恒可得：3x42x2=2，解得x=0.125，故知1 mol PbO2在受热分解过程中产生0.375 mol O2 ，利用原子守恒可知受热后的剩余固体中 n(Pb):n(O)=4:5，结合选项可知只有A、D项满足n(Pb):N(O)=4:5。11(2012上海，15)下图所示是验证氯气性质的微型实验，a、b、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸后，立即用另一培养皿扣在上面。 已知：2KMnO416HCl2KCl5Cl22MnCl28H2O对实验现象的“解释或结论”正确的是选项 实验现象 解释或结论 A a处变蓝，b处变红棕色

28、氧化性：Cl2Br2I2 B c处先变红，后褪色 氯气与水生成了酸性物质 C d处立即褪色7 氯气与水生成了漂白性物质 D e处变红色 还原性：Fe2Cl11D解析：本题通过元素化合物知识，考查考生实验能力和对实验现象的分析能力。A处变蓝、b处变红棕色，说明Cl2分别与KI、NaBr作用生成I2、Br2 ，可证明氧化性：Cl2I2、Cl2Br2 ，无法证明I2与Br2之间的氧化性相对强弱，A项错误；c处先变红，说明氯气与水生成酸性物质，后褪色，则说明氯气与水生成具有漂白作用的物质，B项错误；d处立即褪色，也可能是氯气与水生成酸性物质中和了NaOH，C项错误；d处变红说明Cl2将Fe2氧化为Fe

29、3，证明还原性：Fe2Cl，D正确。 二氧化硒(SeO2)是一种氧化剂，其被还原后的单质硒可能成为环境污染物，通过与浓HNO3或浓H2SO4反应生成SeO2以回收Se。完成下列填空：12(2012上海27)Se和浓HNO3反应的还原产物为NO和NO2，且NO和NO2的物质的量之比为1：1，写出Se和浓HNO3的反应方程式_。13(2012上海28)已知：Se2H2SO4(浓)2SO2SeO22H2O 2SO2SeO22H2OSe2SO42 4H SeO2、H2SO4(浓)、SO2的氧化性由强到弱的顺序是_。14(2012上海29)回收得到的SeO2的含量，可以通过下面的方法测定： SeO2KIHNO3SeI2KNO3H2O I22Na2S2O3Na2S4O62NaI 配平方程式，标出电子转移的方向和数目。15(2012上海30)实验中，准确称量SeO2样品0.1500 g，消耗了0.2000 mol/L的Na2S2O3溶液25.00 mL，所测定的样品中SeO2的质量分数为_。12Se2HNO3(浓)H2SeO3NONO2 .13H2SO