第8讲氧化还原反应的基本概念和规律xs.docx

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第8讲氧化还原反应的基本概念和规律xs

氧化还原反应的基本概念和规律

考纲要求

　1.了解氧化还原反应的本质。

2.了解常见的氧化还原反应。

考点一　用“双线桥”理解氧化还原反应的概念

1．氧化还原反应与四种基本反应类型的关系

（1）根据反应中有无电子转移或元素化合价变化，可以把化学反应划分为氧化还原反应和非氧化还原反应。

判断氧化还原反应的最佳判据是反应前后有无元素的化合价升降。

（2）四种基本反应类型和氧化还原反应的关系可用下图表示。

[示例]　下列反应属于氧化还原反应的是________________________________________，

属于化合反应的是____________，属于分解反应的是________________________，属于置换反应的是______________，属于复分解反应的是______________。

①Cu2S＋O2

2Cu＋SO2

②3O2

2O3

③Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2

④2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

⑤CaCO3

CaO＋CO2↑

⑥2H2O2

2H2O＋O2↑

⑦SO3＋H2O===H2SO4

⑧2Fe＋3Cl2

2FeCl3

⑨H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O

⑩NaH＋H2O===NaOH＋H2↑

⑪IBr＋H2O===HIO＋HBr

2．氧化还原反应的概念之间的关系

概括为“升失氧、降得还，剂性一致、其他相反”。

实例：

在Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2的反应中______是氧化剂，______是还原剂；______元素被氧化，______元素被还原；Fe2O3具有氧化性，CO具有还原性；______是氧化产物，______是还原产物。

3．氧化还原反应电子转移的表示方法

（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浓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．常见的氧化剂和还原剂

（1）常见氧化剂

常见氧化剂包括某些非金属单质、含有高价态元素的化合物、过氧化物等。

如：

（2）常见还原剂

常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属阴离子及含低价态元素的化合物、低价金属阳离子、某些非金属单质及其氢化物等。

如：

（3）元素化合价处于中间价态的物质既有氧化性，又有还原性

元素化合价处于

中间价态的物质

氧化产物

还原产物

Fe2＋

Fe3＋

Fe

SO

（H2SO3）

SO

S

H2O2

O2

H2O

其中Fe2＋、SO

（H2SO3）主要表现还原性，H2O2主要表现氧化性。

深度思考

1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应（　　）

（2）金属阳离子一定只具有氧化性（　　）

（3）氧化还原反应中有一种元素被氧化时，一定有另一种元素被还原（　　）

（4）氧化还原反应中的反应物，不是氧化剂就是还原剂（　　）

（5）某元素从游离态变为化合态，该元素可能被氧化也可能被还原（　　）

2．元素由化合态变为游离态，该元素一定被还原吗？

有单质参加或生成的反应一定是氧化还原反应吗？

题组一　氧化还原反应及基本概念判断

1．（2016·丰台模拟）下列颜色变化与氧化还原反应无关的是（　　）

A．将乙醇滴入酸性K2Cr2O7溶液中，溶液由橙色变为绿色

B．将SO2通入滴有酚酞的NaOH溶液中，溶液红色褪去

C．将H2C2O4溶液滴入酸性KMnO4溶液中，溶液紫色褪去

D．将新制氯水滴入紫色石蕊溶液中，溶液先变红色后褪色

2．前几年，部分巨能钙被检出含有双氧水，而双氧水有致癌性，可加速人体衰老，因此卫生部已开始加紧调查巨能钙。

下列有关说法错误的是（　　）

A．H2O2、Na2O2都属于过氧化物，都存在共价键

B．双氧水是绿色氧化剂，可作医疗消毒剂

C．H2O2既有氧化性，又有还原性，与Cl2、KMnO4反应时表现H2O2的氧化性

D．H2O2作漂白剂是利用其氧化性，漂白原理与HClO类似、与SO2不同

3．（2017·永丰县调研）新型纳米材料氧缺位铁酸盐（MFe2Ox）（3＜x＜4；M表示Mn、Co、Zn或Ni的二价离子），常温下，它能使工业废气中的SO2、NO2等氧化物转化为单质，转化流程如图所示：

有关上述转化过程的下列叙述正确的是（　　）

A．MFe2O4表现了还原性

B．MFe2Ox表现还原性

C．SO2和NO2表现了还原性

D．SO2和NO2发生了分解反应

题组二　运用“双线桥”分析陌生氧化还原反应

4．（2016·威海模拟）某种飞船以N2H4和N2O4为动力源，发生反应：

2N2H4＋N2O4===3N2＋4H2O，反应温度可高达2700℃，对于该反应，下列说法中正确的是（　　）

A．该反应属于置换反应

B．N2H4是氧化剂

C．N2O4是还原剂

D．N2既是氧化产物又是还原产物

5．偏二甲肼[（CH3）2NNH2]与N2O4是常用的火箭推进剂，二者发生如下化学反应：

（CH3）2NNH2（l）＋2N2O4（l）===2CO2（g）＋3N2（g）＋4H2O（g），反应中氧化剂是________________________。

1．解决氧化还原反应概念的一般思路

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。

2．确定元素化合价的方法

（1）代数和法

先标出熟悉元素的化合价，再根据化合物中正负化合价的代数和为零的原则求解其他元素的化合价。

如有机物中碳元素化合价（设为x）的确定方法：

有机物中氧元素的化合价为－2，氢元素的化合价为＋1。

利用元素化合价代数和为零的规则确定碳元素的化合价。

乙酸（C2H4O2）中满足2x＋（＋1）×4＋（－2）×2＝0，则x＝0。

（2）记忆法

常见元素的化合价可以借助化合价口诀来记忆：

一价氢、氯、钾、钠、银；二价氧、钙、镁、钡、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。

（3）近几年高考中一些特殊物质中元素化合价判断：

、

、

、Al

、

、

2O

、H

、

。

考点二　氧化性、还原性强弱的比较

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_______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_________，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______，如：

2Fe＋3Cl2

2FeCl3，Fe＋S

FeS，则氧化性：

Cl2＞S。

深度思考

1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）强氧化剂与强还原剂混合不一定能发生氧化还原反应（　　）

（2）阳离子只有氧化性，阴离子只有还原性（　　）

（3）元素的非金属性越强，其氧化性越强，相应单质越活泼（　　）

（4）金属原子失电子数越多，金属的还原性越强（　　）

题组一　依据方程式判断氧化性、还原性强弱

1．已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应：

Ce4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ce3＋

Sn2＋＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Sn4＋

由此可以确定Fe2＋、Ce3＋、Sn2＋三种离子的还原性由强到弱的顺序是（　　）

A．Sn2＋、Fe2＋、Ce3＋B．Sn2＋、Ce3＋、Fe2＋

C．Ce3＋、Fe2＋、Sn2＋D．Fe2＋、Sn2＋、Ce3＋

2．铊（Tl）盐与氰化钾（KCN）被列为A级危险品。

已知下列反应在一定条件下能够发生：

①Tl3＋＋2Ag===Tl＋＋2Ag＋，②Ag＋＋Fe2＋===Ag＋Fe3＋，③Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，下列离子氧化性比较顺序正确的是（　　）

A．Tl3＋>Fe3＋>Ag＋B．Fe3＋>Ag＋>Tl3＋

C．Tl＋>Ag＋>Fe2＋D．Tl3＋>Ag＋>Fe3＋

题组二　依据氧化性、还原性强弱判断氧化还原反应能否发生

3．（2017·延安质检）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（浓）===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O

D．2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2

4．已知I－、Fe2＋、SO2和H2O2均有还原性，它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为Fe2＋＜H2O2＜I－＜SO2，则下列反应不能发生的是（　　）

A．2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO

＋4H＋

B．I2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HI

C．H2O2＋H2SO4===SO2↑＋O2↑＋2H2O

D．2Fe3＋＋H2O2===2Fe2＋＋O2↑＋2H＋

题组三　外界条件影响物质的氧化性、还原性

5．物质氧化性、还原性的强弱，不仅与物质的结构有关，还与物质的浓度和反应温度等有关。

下列各组物质：

①Cu与HNO3溶液　②Cu与FeCl3溶液　③Zn与H2SO4溶液　④Fe与FeCl3溶液　⑤Cl2和NaOH溶液　⑥Fe和HNO3溶液　⑦Fe和H2SO4溶液　⑧Na和O2

（1）由于浓度不同而发生不同氧化还原反应的是_______________________________。

（2）由于温度不同而发生不同氧化还原反应的是________________________________。

（3）氧化还原反应不受浓度、温度影响的是__________。

根据影响因素判断氧化性、还原性强弱的方法

（1）浓度：

同一种物质浓度越大，氧化性（或还原性）越强。

如氧化性：

浓H2SO4>稀H2SO4，浓HNO3>稀HNO3，还原性：

浓HCl>稀HCl。

（2）温度：

同一种物质，温度越高其氧化性越强。

如：

热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。

（3）酸碱性：

同一种物质，所处环境酸（碱）性越强其氧化性（还原性）越强。

如：

酸性条件：

2MnO

＋6H＋＋5SO

===2Mn2＋＋5SO

＋3H2O

中性条件：

2MnO

＋H2O＋3SO

===2MnO2＋3SO

＋2OH－

碱性条件：

2MnO

＋2OH－＋SO

===2MnO

＋SO

＋H2O+

其氧化性为KMnO4（酸性）>KMnO4（中性）>KMnO4（碱性）

题组四　物质氧化性、还原性强弱的实验探究

6．铋（Bi）位于元素周期表中ⅤA族，其价态为＋3时较稳定，铋酸钠（NaBiO3）溶液呈无色。

现取一定量的硫酸锰（MnSO4）溶液，向其中依次滴加下列溶液，对应的现象如表所示：

加入溶液

1适量铋酸钠溶液

2过量的双氧水

3适量KI淀粉溶液

实验现象

溶液呈紫红色

紫红色消失，产生气泡

溶液变成蓝色

则NaBiO3、KMnO4、I2、H2O2的氧化性由强到弱的顺序为（　　）

A．I2、H2O2、KMnO4、NaBiO3

B．H2O2、I2、NaBiO3、KMnO4

C．NaBiO3、KMnO4、H2O2、I2

D．KMnO4、NaBiO3、I2、H2O2

7．为验证氧化性Cl2＞Fe3＋＞SO2，某小组用下图所示装置进行实验（夹持仪器和A中加热装置已略，气密性已检验）。

实验过程：

Ⅰ.打开弹簧夹K1～K4，通入一段时间N2，再将T型导管插入B中，继续通入N2，然后关闭K1、K3、K4。

Ⅱ.打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，给A加热。

Ⅲ.当B中溶液变黄时，停止加热，关闭K2。

Ⅳ.打开活塞b，使约2mL的溶液流入D试管中，检验其中的离子。

Ⅴ.打开K3和活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后关闭K3。

Ⅵ.更新试管D，重复过程Ⅳ，检验B溶液中的离子。

（1）过程Ⅰ的目的是______________________________________________________。

（2）棉花中浸润的溶液为________。

（3）A中发生反应的化学方程式：

__________________________________________。

（4）若将制取的SO2通入酸性高锰酸钾溶液可使溶液褪色，其离子方程式为________________________________________________________________________。

（5）甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，结论如下表所示，他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl2＞Fe3＋＞SO2的是________（填“甲”、“乙”或“丙”）。

过程ⅣB溶液中含有的离子

过程ⅥB溶液中含有的离子

甲

有Fe3＋无Fe2＋

有SO

乙

既有Fe3＋又有Fe2＋

有SO

丙

有Fe3＋无Fe2＋

有Fe2＋

1．（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

2．（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

3．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）向NaBr溶液中滴入少量氯水和苯，振荡、静置，溶液上层呈橙红色，所以Br－还原性强于Cl－（）（2015·山东理综，11C）

（2）向含I－的无色溶液中滴加少量新制氯水，再滴加淀粉溶液，加入淀粉后溶液变成蓝色，则氧化性：

Cl2>I2（）（2015·广东理综，22C）

（3）向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液，再滴加H2O2溶液，加入H2O2后溶液变成红色，则Fe2＋既有氧化性又有还原性（）（2015·广东理综，22D）

（4）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）

（5）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）

随堂练习

1．（2016·山西晋商四校第四次联考）下列变化过程不涉及氧化还原反应的是（　　）

A．将一小块钠放在石棉网上加热，生成淡黄色物质

B．向新制氯水中加入足量亚硫酸钠溶液，氯水褪色

C．向纯碱溶液中滴加酚酞，溶液变红色

D．向氢碘酸中滴加FeCl3溶液，产生棕色物质

2．为了确定某样品是否被氧化，所选试剂（括号内物质）不正确的是（　　）

A．FeCl2（NH4SCN溶液）

B．KI（淀粉溶液）

C．白磷（紫色石蕊溶液）

D．Na2SO3（BaCl2溶液）

3．在下列变化中，一定要加入合适的氧化剂才能实现的是（　　）

A．Na2O2→O2B．Cl2→Cl－

C．Fe（OH）2→Fe（OH）3D．NO2→HNO3

4．（2016·荆州松滋二中检测）下列反应中，Na2O2只表现强氧化性的是（　　）

A．2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

B．Na2O2＋MnO2===Na2MnO4

C．5Na2O2＋2MnO

＋16H＋===10Na＋＋2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O

D．2Na2O2＋2H2SO4===2Na2SO4＋2H2O＋O2↑

5．ClO2是一种杀菌消毒效率高、二次污染小的水处理剂。

实验室中可通过以下反应制得：

2KClO3＋H2C2O4＋H2SO4

2ClO2↑＋K2SO4＋2CO2↑＋2H2O。

下列说法不正确的是（　　）

A．CO2是氧化产物

B．H2C2O4在反应中被氧化

C．H2C2O4的氧化性强于ClO2的氧化性

D．ClO2作水处理剂时，利用了其强氧化性

6．在下列变化中①工业制盐酸　②工业制漂粉精　③实验室制氯气，按氯元素被氧化、被还原、既被氧化又被还原的顺序排列，正确的是（　　）

A．①②③B．②①③C．①③②D．③①②

7．以下反应不属于“同一价态的同种元素既被氧化又被还原”的是（　　）

A．硫代硫酸钠与稀硫酸B．硫与热NaOH溶液

C．H2O2溶液中加入MnO2D．KClO3与盐酸

8．工业生产钠和烧碱的原理如下：

①电解熔融氯化钠制钠：

2NaCl（熔融）

2Na＋Cl2↑

②电解饱和食盐水制烧碱：

2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

下列有关说法正确的是（　　）

A．在反应①和②中，氯化钠均既是氧化剂，又是还原剂

B．在反应①中氯气是还原产物，在反应②中氢气是还原产物

C．若标准状况下生成等体积的气体，则反应①和②中转移电子总数相等

D．若消耗等质量的氯化钠，则反应①和②中转移电子总数相等

9．（2016·安徽学普联考）黑火药爆炸时可发生反应：

4S＋16KNO3＋16C===3K2SO4＋4K2CO3＋K2S＋12CO2↑＋8N2↑，下列有关说法正确的是（　　）

A．S既作氧化剂又作还原剂

B．消耗12gC时，反应转移5mol电子

C．还原产物只有K2S

D．KNO3只发生氧化反应

10．（2016·肇庆期末）汽车剧烈碰撞时，安全气囊中发生反应：

10NaN3＋2KNO3===K2O＋xNa2O＋16N2↑，下列说法错误的是（　　）

A．x＝5

B．每生成16molN2转移10mol电子

C．N2既是氧化产物又是还原产物

D．反应中氧化产物与还原产物的质量之比为1∶15

11．已知氧化性：

Cl2>Fe3＋>I2。

向FeI2溶液中加入一定量的氯水，有关离子方程式错误的是（　　）

A．2I－＋Cl2===I2＋2Cl－

B．2Fe2＋＋2I－＋2Cl2===2Fe3＋＋I2＋4Cl－

C．2Fe2＋＋4I－＋3Cl2===2Fe3＋＋2I2＋6Cl－

D．2Fe2＋＋6I－＋4Cl2===2Fe3＋＋3I2＋8Cl－

12．（2016·保定模拟）根据表中信息判断，下列选项正确的是（　　）

序号

反应物

产物

①

KMnO4、H2O2、H2SO4

K2SO4、MnSO4…

②

Cl2、FeBr2

FeCl3、FeBr3

③

MnO

…

Cl2、Mn2＋…

A.第①组反应的其余产物只有O2

B．第②组反应中Cl2与FeBr2的物质的量之比为1∶2

C．第③组反应中生成1molCl2，转移电子10mol

D．氧化性由强到弱顺序为MnO

＞Cl2＞Fe3＋＞Br2

13．

（1）根据反应KClO3＋6HCl===3Cl2↑＋KCl＋3H2O可知，每生成3molCl2转移________mole－；

（2）2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，每产生1mol氧气转移________mole－；

（3）已知将过氧化钠加入硫酸亚铁盐溶液中发生反应：

4Fe2＋＋4Na2O2＋6H2O===4Fe（OH）3↓＋O2↑＋8Na＋，每4molNa2O2发生反应转移________mole－。

14．HNO2是一种弱酸，且不稳定，易分解生成NO和NO2；它能被常见的强氧化剂氧化；在酸性溶液中它也是一种氧化剂，如能把Fe2＋氧化成Fe3＋。

AgNO2是一种难溶于水、易溶于酸的化合物，试回答下列问题：

（1）人体正常的血红蛋白含有Fe2＋，若误食亚硝酸盐（如NaNO2），则导致血红蛋白中的Fe2＋转化为Fe3＋而中毒，服用维生素C可解毒。

下列叙述不正确的是________（填字母）。

A．亚硝酸盐被还原

B．维生素C是还原剂

C．维生素C将Fe3＋还原为Fe2＋

D．亚硝酸盐是还原剂

（2）某同学把新制的氯水加到NaNO2溶液中，观察到氯水褪色，同时生成NaNO3和HCl，请写出反应的离子方程式：

___________________________________________________。

（3）Fe与过量稀硫酸反应可以制取FeSO4，若用反应所得的酸性溶液，将Fe2＋转化为Fe3＋，要求产物纯净，可选用的最佳试剂是________（填字母）。

a．Cl2b．Fe

c．H2O2d．HNO3

（4）FeSO4可用于制备一种新型、高效、多功能绿色水处理剂高铁酸钾（K2FeO4），氧化性比Cl2、O2、ClO2、KMnO4更强，主要反应：

2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑

①该反应中的氧化剂是________，还原剂是____________________________________。

②简要说明K2FeO4作为水处理剂时所起的作用_________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

15．某校同学为探究Br2、I2和Fe3＋的氧化性强弱，进行了如下实验：

实验①：

取少量KI溶液于试管中，先加入溴水，振荡，再加入CCl4，振荡后静置，观察到下层液体呈紫红色；

实验②：

取少量FeS