高三化学一轮复习习题第二章第三讲氧化还原反应.docx
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高三化学一轮复习习题第二章第三讲氧化还原反应
第三讲 氧化还原反应
[考纲展示]
1.熟悉常见元素的化合价。
能根据化合价正确书写化学式(分子式),或根据化学式判断化合价。
2.了解氧化还原反应的本质是电子的转移。
了解常见的氧化还原反应。
掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。
考点一 氧化还原反应及相关概念[学生用书P37]
一、本质和特征
二、有关概念及其相互关系
例如:
反应4HCl(浓)+MnO2
MnCl2+Cl2↑+2H2O中,氧化剂是MnO2,氧化产物是Cl2,还原剂是HCl,还原产物是MnCl2;生成1molCl2时转移电子的物质的量为2mol,被氧化的HCl的物质的量是2mol。
三、氧化还原反应中电子转移的表示方法
1.双线桥法
请标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:
。
2.单线桥法
请标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:
。
四、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。
例如:
2.常见还原剂
常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属离子及低价态化合物、低价金属阳离子、非金属单质及其氢化物等。
例如:
3.具有中间价态的物质既有氧化性,又有还原性
具有中间价态的物质
氧化产物
还原产物
Fe2+
Fe3+
Fe
SO
SO
S
H2O2
O2
H2O
其中:
Fe2+、SO
主要表现还原性,H2O2主要表现氧化性。
名师点拨
(1)氧化还原反应概念间的关系:
熟记六个字:
“升、失、氧;降、得、还”[元素化合价升高(降低)、失(得)电子,发生氧化(还原)反应]。
(2)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。
(3)有单质参与或生成的反应不一定属于氧化还原反应,如3O2
2O3。
(2015·高考海南卷)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
[解析] 明矾净化水是利用Al3+水解生成Al(OH)3胶体,纯碱去油污是利用Na2CO3水解而使溶液显碱性;食醋除水垢是复分解反应,故A、B、C三项均属于非氧化还原反应;漂白粉漂白织物是利用HClO的强氧化性。
[答案] D
[思维建模]—解决氧化还原概念辨析题思路
(1)要理清知识线索,
(2)要明确解题的思路:
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。
1.(2015·广东汕头高三模拟)氮化铝(AlN,Al和N的相对原子质量分别为27和14)广泛应用于电子、陶瓷等工业领域,在一定条件下,AlN可通过反应Al2O3+N2+3C
2AlN+3CO合成。
下列叙述正确的是( )
A.上述反应中,N2是还原剂,Al2O3是氧化剂
B.上述反应中,每生成1molAlN需转移3mol电子
C.AlN中氮元素的化合价为+3价
D.AlN的摩尔质量为41g
解析:
选B。
反应中氮元素由0价→-3价,碳元素由0价→+2价,所以N2是氧化剂,C是还原剂,每生成1molAlN转移3mol电子,D项摩尔质量的单位为g/mol。
题组一 氧化还原概念辨析
1.(2014·高考山东卷)下表中对应关系正确的是( )
A
CH3CH3+Cl2
CH3CH2Cl+HCl
CH2===CH2+HCl―→CH3CH2Cl
均为取代反应
B
由油脂得到甘油
由淀粉得到葡萄糖
均发生了水解反应
C
Cl2+2Br-===2Cl-+Br2
Zn+Cu2+===Zn2++Cu
均为单质被还原的置换反应
D
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
Cl2+H2O
HCl+HClO
均为水作还原剂的氧化还原反应
解析:
选B。
A.乙烯与HCl发生的是加成反应,而非取代反应,该选项错误。
B.油脂属于酯类,能发生水解反应,且得到的醇都是丙三醇(甘油),淀粉水解得到葡萄糖,该选项正确。
C.Zn→Zn2+的过程中,化合价升高,Zn被氧化,该选项错误。
D.在两个反应中,H2O中两种元素的化合价都没有发生变化,H2O在两个反应中均既不作氧化剂,也不作还原剂,该选项错误。
2.(2015·北京海淀区高三模拟)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
解析:
选C。
H2C2O4为还原剂,表现还原性,被氧化,氧化产物为CO2,选项A、B正确,选项C不正确;选项D,ClO2的强氧化性能杀灭水中的细菌等,正确。
题组二 氧化还原反应中电子转移的表示方法
及简单计算
3.(教材改编)下列标明电子转移的方向和数目的化学方程式中正确的是_______;其中属于歧化反应的是________,属于归中反应的是____________,属于部分氧化还原反应的是 。
解析:
(1)中标错了转移电子数,应为“12e-”;
(2)中标错了“得”“失”,且电子数应为“e-”;(3)中KClO3的线桥指向错误,应指向Cl2,且电子转移数应为“5e-”;(4)中单线桥本身表示转移方向,故不需标注“得”或“失”。
只有(5)正确。
其余问题按概念判断即可。
答案:
(5)
(2) (3) (3)(4)(5)
4.在硫酸铁氧化浸出黄铜矿精矿工艺中,有一主要反应:
CuFeS2+4Fe3+===Cu2++5Fe2++2S,反应结束后,经处理获得单质硫xmol。
下列说法正确的是( )
A.反应中硫元素被氧化,所有铁元素均被还原
B.氧化剂是Fe3+,氧化产物是Cu2+
C.反应中转移电子的物质的量为xmol
D.反应结束后,测得溶液中三种金属离子的总物质的量为ymol,则原Fe3+的总物质的量为(y-x)mol
解析:
选D。
CuFeS2中的Cu、Fe均为+2价、S为-2价,
Fe3+为氧化剂,CuFeS2为还原剂,S为氧化产物,A、B错误;生成xmol单质硫时转移2xmol电子,C错误;生成xmol单质硫,则参加反应的Fe3+的物质的量为2xmol,生成n(Cu2+)=
xmol,n(Fe2+)=
xmol,溶液中剩余n(Fe3+)=y-
x-
x=(y-3x)mol,则原Fe3+的总物质的量n(Fe3+)=(y-x)mol。
(1)在氧化还原反应中,氧化剂和还原剂可以是不同反应物,也可以是同一反应物,氧化产物、还原产物可以是不同产物,也可以是同一种产物。
(2)由于有些氧化还原反应中,氧化剂或还原剂并没有全部发生氧化还原反应,因此在求氧化剂或还原剂的质量或两者的比例时易发生错误。
(3)近几年高考中一些特殊物质中元素化合价的判断:
CuFeS2中Cu:
+2,Fe:
+2,S:
-2;K2FeO4中Fe:
+6;Li2NH中N:
-3;LiNH2中N:
-3;AlN中N:
-3;Na2S2O3中S:
+2;C2O
中C:
+3;HCN中C:
+2,N:
-3;CuH中Cu:
+1,H:
-1;FeO
中Fe:
+(8-n);Si3N4中Si:
+4,N:
-3。
考点二 物质的氧化性、还原性强弱比较[学生用书P39]
一、氧化性、还原性强弱的认识
1.氧化性是指物质得电子的性质(或能力);还原性是指物质失电子的性质(或能力)。
2.氧化性、还原性的强弱取决于物质得、失电子的难易程度,与得、失电子数目的多少无关。
例如:
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。
二、氧化性、还原性强弱的比较方法
1.根据氧化还原反应方程式判断
一般而言,氧化还原反应总是由强氧化性物质与强还原性物质反应,向生成弱氧化性物质与弱还原性物质的方向进行。
氧化性:
氧化剂>氧化产物;
还原性:
还原剂>还原产物。
2.根据“三表”判断
(1)根据元素周期表判断
①同主族元素(从上到下)
(2)根据金属活动性顺序表判断
(3)根据非金属活动性顺序表判断(常见元素)
3.根据“两池”判断
(1)根据原电池原理判断
两种不同的金属构成原电池的两极时,负极是电子流出的一极,正极是电子流入的一极。
一般情况下,其还原性:
正极<负极。
(2)根据电解池原理判断
用惰性电极电解混合溶液时,若混合溶液中存在多种金属阳离子,则在阴极先得到电子的阳离子的氧化性较强(对应金属单质的还原性较弱);若混合溶液中存在多种阴离子,则在阳极先失去电子的阴离子的还原性较强(对应非金属单质的氧化性较弱)。
4.根据反应条件判断
当不同的氧化剂(或还原剂)与同一还原剂(或氧化剂)反应时,反应越易进行,则对应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,反之越弱。
例如:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
氧化性:
KMnO4>MnO2。
5.根据反应的剧烈程度判断
(1)金属单质与水反应的剧烈程度:
如Na、Mg、Al分别与水反应时,Na常温下就可剧烈反应,Mg加热才明显,Al加热条件下也不明显。
故还原性:
Na>Mg>Al。
(2)非金属单质与H2化合的难易程度:
如F2、Cl2、Br2、I2分别与H2反应,F2在冷暗处剧烈反应而爆炸,Cl2在光照条件下剧烈反应而爆炸,Br2加热至500℃时才能发生反应,I2在不断加热的条件下才能缓慢进行,且为可逆反应。
故氧化性:
F2>Cl2>Br2>I2。
6.根据同一物质被氧化或被还原的程度(根据产物价态的高低)判断
(1)同一物质被氧化的程度越大(把还原剂氧化到的价态越高),氧化剂的氧化性越强。
如2Fe+3Cl2
2FeCl3(其中铁的化合价为+3)、Fe+S
FeS(其中铁的化合价为+2),则氧化性:
Cl2>S。
(2)同一物质被还原的程度越大(把氧化剂还原到的价态越低),还原剂的还原性越强。
如HCl+H2SO4(浓)―→不反应、2HBr+H2SO4(浓)===Br2+SO2↑+2H2O、8HI+H2SO4(浓)===4I2+H2S↑+4H2O,从反应方程式看,HCl不能还原浓硫酸,而HBr、HI却能把浓硫酸中+6价的硫分别还原成+4价、-2价,故还原性:
HI>HBr>HCl。
(1)根据化合价的高低可判断物质是否具有氧化性或还原性,但不能判断氧化性或还原性的强弱。
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)非金属阴离子不一定只具有还原性,如O
既有氧化性又有还原性。
金属阳离子不一定只具有氧化性,如Fe2+既有还原性又有氧化性。
(2015·山东潍坊模拟)根据反应:
2H2S+O2===2S↓+2H2O,4NaI+O2+2H2SO4===2I2+2Na2SO4+2H2O,Na2S+I2===2NaI+S↓,下列物质的氧化性强弱判断正确的是( )
A.O2>I2>SB.H2S>NaI>H2O
C.S>I2>O2D.H2O>NaI>H2S
[解析] 根据氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,由三个反应可知氧化性:
O2>S、O2>I2、I2>S,故氧化性:
O2>I2>S。
[答案] A
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
解析:
选A。
由于Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱,故Cl2可将Fe2+、I-氧化生成Fe3+、I2,且先氧化I-,Co2O3可将Cl-氧化生成Cl2,Fe3+可将I-氧化生成I2,故A不正确。
题组一 依据化学反应判断物质的氧化性、还原
性强弱
1.常温下,在溶液中能发生如下反应:
①2A2++B2===2A3++2B-;②16H++10Z-+2XO
===2X2++5Z2+8H2O;③2B-+Z2===B2+2Z-。
由此判断下列说法错误的是( )
A.Z2+2A2+===2A3++2Z-反应可以进行
B.Z元素在②③反应中均被还原
C.氧化性由强到弱的顺序是:
XO
、Z2、B2、A3+
D.还原性由强到弱的顺序是:
A2+、B-、Z-、X2+
解析:
选B。
根据氧化还原反应中氧化剂的氧化性>氧化产物的氧化性,还原剂的还原性>还原产物的还原性,由反应方程式可知C、D正确,A项的反应可以进行。
Z元素在反应②中被氧化,在反应③中被还原。
2.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+
解析:
选C。
A项,还原性SO2>Fe2+,符合题意;B项,还原性SO2>I-,符合题意;C项,还原性H2O2>SO2,与题意矛盾;D项,还原性H2O2>Fe2+,符合题意。
题组二 外界条件对物质氧化性、还原性的影响
3.(2015·皖南联考)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
由于浓度不同而能发生不同氧化还原反应的是( )
A.①③B.③④
C.①②D.①③④
解析:
选A。
Cu与浓HNO3反应产生NO2,而与稀HNO3反应产生NO,产物不同;Zn与稀H2SO4反应产生H2,而与浓H2SO4反应产生SO2,故选A。
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KMnO4溶液的氧化性随溶液酸性的增强而增强。
考点三 氧化还原反应的规律
一、守恒规律
氧化还原反应中有物质失电子必有物质得电子,且得电子总数等于失电子总数。
或者说氧化还原反应中,有元素化合价升高必有元素化合价降低,且化合价降低总值必等于升高总值。
二、强弱规律
氧化性较强的氧化剂跟还原性较强的还原剂反应,生成还原性较弱的还原产物和氧化性较弱的氧化产物。
应用:
在适宜条件下,用氧化性较强的物质制备氧化性较弱的物质,或用还原性较强的物质制备还原性较弱的物质,也可用于比较物质间氧化性或还原性的强弱,还可用于判断某个反应能否发生。
三、价态规律
元素处于最高价态,只有氧化性;元素处于最低价态,只有还原性;元素处于中间价态,既有氧化性又有还原性,但主要表现一种性质。
物质中若含有多种元素,其性质是这些元素性质的综合体现。
应用:
判断元素或物质有无氧化性或还原性。
四、转化规律(归中规律)
氧化还原反应中,元素相邻价态之间的转化最容易;同种元素不同价态之间发生反应,元素的化合价只靠近而不交叉;同种元素相邻价态之间不发生氧化还原反应。
例如:
应用:
判断氧化还原反应能否发生及表明电子转移情况。
五、难易规律
越易失去电子的物质,失去后就越难得到电子;越易得到电子的物质,得到后就越难失去电子。
一种氧化剂同时和几种还原剂相遇时,与还原性最强的优先发生反应;同理,一种还原剂同时与多种氧化剂相遇时,与氧化性最强的优先发生反应,如FeBr2溶液中通入Cl2时,发生离子反应的先后顺序为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,2Br-+Cl2===Br2+2Cl-。
应用:
判断物质的稳定性及反应顺序。
要明确几个规律的适用题型和注意事项。
守恒规律可用于计算和配平;强弱规律可用于判断物质的氧化性、还原性强弱,或用于判断某个反应能否发生;价态规律可用于推测物质的性质;归中规律适合于判断价态变化情况,但注意只适用于同一元素的不同价态物质在反应时的判断;难易规律也叫先后规律,用于判断反应的先后顺序。
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氧化还原反应规律
(2015·湖北黄冈高三模拟)根据表中信息,判断下列叙述中正确的是( )
序号
氧化剂
还原剂
其他反应物
产物
产物
①
Cl2
FeBr2
Cl-
②
KClO3
浓盐酸
Cl2
A.反应①中可能有一种或两种元素被氧化
B.反应①中,当只有少量Cl2时,反应可表示为Cl2+Fe2+===Fe3++2Cl-
C.反应②中KClO3被氧化,HCl被还原
D.若反应②的另一种产物是KCl,则反应过程中1molKClO3得到6mole-
[解析] 解决本题需注意以下两点:
(1)FeBr2与Cl2的相对量不同,发生反应不同;
(2)分析KClO3与浓HCl的反应时,严格遵循“价态归中互不交叉”规律。
Cl2与FeBr2反应,Cl2少量时,只氧化Fe2+;足量时,可氧化Fe2+和Br-,A正确;Cl2+Fe2+===Fe3++2Cl-不符合电荷守恒、得失电子守恒,正确的应为Cl2+2Fe2+===2Fe3++2Cl-,B错误;KClO3中氯元素的化合价为+5,HCl中氯元素的化合价为-1,反应中KClO3被还原,HCl被氧化,C错误;②组反应的化学方程式为KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O,氧化产物和还原产物均为Cl2,电子转移数目为5e-,D错误。
[答案] A
首先分析题意的考查点,再确定用什么规律解决问题。
涉及“几种元素被氧化(或还原)”或“谁先被氧化(或还原)”之间,必然用先后规律解答;涉及电子转移数值或氧化还原比例之间,必然用守恒规律解答;涉及能否发生某某反应,一般属于强弱规律,而判断同种元素的不同价态的物质之间反应的化合价变化问题,则要依据归中规律。
3.(2015·北京海淀区高三模拟)根据表中信息判断,下列选项不正确的是( )
序号
反应物
产物
①
KMnO4、H2O2、H2SO4
K2SO4、MnSO4……
②
Cl2、FeBr2
FeCl3、FeBr3
③
Cl-、MnO
……
Cl2、Mn2+……
A.第①组反应的其余产物为H2O和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2mol
D.氧化性由强到弱顺序为MnO
>Cl2>Fe3+>Br2
解析:
选D。
A项,2KMnO4+5H2O2+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O。
B项,由6FeBr2+3Cl2===2FeCl3+4FeBr3可知:
亚铁离子的还原性比溴离子的强。
C项,只有锰元素化合价降低,氯元素化合价升高,高锰酸钾是氧化剂,还原剂只能是含-1价氯元素的化合物,如氯化氢,2HCl→Cl2,失去2e-,正确。
D项,氧化性:
MnO
>Cl2>Br2>Fe3+。
1.已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物,在一定条件下有下列转化关系(未配平):
①G―→Q+NaCl ②Q+H2O
X+H2
③Y+NaOH―→G+Q+H2O
④Z+NaOH―→Q+X+H2O
这五种化合物中Cl元素化合价由低到高的顺序是( )
A.G、Y、Q、Z、XB.X、Z、Q、G、Y
C.X、Z、Q、Y、GD.G、Q、Y、Z、X
解析:
选A。
由①得出Q价态高于G,因为G必介于Q和-1价的Cl之间,-1价为氯元素的最低价;将该结论引用到③,Y介于Q与G之间,故有Q价态高于Y,Y价态高于G;分析②:
H2O中的H化合价降低,则Q中的氯元素转变为X中的氯元素,化合价必升高,则得出X价态高于Q;最后分析④:
Z介于Q、X之间,则X价态高于Z,Z价态高于Q。
2.现有下列三个氧化还原反应:
①2FeCl3+2KI===2FeCl2+2KCl+I2
②2FeCl2+Cl2===2FeCl3
③2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
若某溶液中含有Fe2+、Cl-和I-,要除去I-而不氧化Fe2+和Cl-,可以加入的试剂是( )
A.Cl2B.KMnO4
C.FeCl3D.HCl
解析:
选C。
根据所给方程式判断氧化性顺序为KMnO4>Cl2>FeCl3>I2,选项D不具备氧化I-的能力,而A、B项中两物质除能氧化I-外,还能氧化Fe2+,不符合题意,故选C。
(1)判断方程式中元素变价情况的一条非常实用的经验规律:
方程式左右两边若有相同价态,则产物中该化合价一般不是变价所得。
(2)不能依据氧化剂或还原剂自身化合价变化值的大小说明氧化性或还原性的强弱,如3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O和Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O中氧化性:
浓HNO3>稀HNO3。
考点四 氧化还原反应方程式的配平及书写[学生用书P41]
一、氧化还原反应方程式的配平
氧化还原反应的实质是反应过程中发生了电子转移,而氧化剂得电子总数(或元素化合价降低总数)必然等于还原剂失电子总数(或元素化合价升高总数),根据这一原则可以对氧化还原反应的化学方程式进行配平。
配平方法——化合价升降法,步骤如下:
示例如下:
二、信息型氧化还原反应方程式的书写技巧
1.熟记常见的氧化剂及对应的还原产物、还原剂及对应的氧化产物
氧化剂
Cl2
O2
浓H2SO4
HNO3
KMnO4(H+)、MnO2
Fe3+
KClO3
H2O2
还原产物
Cl-
O2-
SO2
NO或NO2
Mn2+
Fe2+
Cl-
H2O
还原剂
I-(HI)
S2-(H2S)
CO、C
H2
NH3
SO2、SO
H2O2
Br-
氧化产物
I2
S
CO2
H+
NO
SO
O2
Br2
2.书写未知氧化还原反应方程式的步骤(3步法)
第1步:
根据氧化还原顺序规律确定氧化性最强的为氧化剂,还原性最强的为