01氧化还原反应离子反应.docx

01氧化还原反应离子反应.docx

《01氧化还原反应离子反应.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《01氧化还原反应离子反应.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

01氧化还原反应离子反应

2005级化学竞赛辅导讲义

专题一氧化还原反应、离子反应

【基础知识】

一、氧化还原反应概念的发展

我们对氧化还原反应的认识有一个循序渐进的过程，经历了由感性到理性、由现象到本质的认识过程。

1．从表象上认识——得氧、失氧

初中化学认为：

得到氧的反应是氧化反应，失去氧的反应是还原反应。

但是，CuO＋2H＋＝Cu2＋＋H2O这样的反应中也有得氧、失氧，但它不是氧化还原反应。

2．从本质上认识——得失电子或共用电子对偏移

氧化还原反应的本质是发生了电子的得失或共用电子对的偏移，体现为元素化合价的升降，有的反应体现为得氧和失氧。

3．电子的得失或转移会形成电流——原电池的最基本工作原理

若将氧化还原反应分在两个电极进行，一个电极失去电子、另一个电极得到电子。

此时若用导线将两极连接起来，导线中就会有电流通过。

利用类似原理，还可以在外加电流的作用下使电解质分别在阳极发生氧化反应、阴极发生还原反应。

原电池和电解池是电化学的两个重要内容。

4．判断有机反应是氧化反应还是还原反应简易方法——得氧失氧法或得氢失氢法

氧化反应和还原反应是同时进行的，一个化学反应中有元素化合价升高（失去电子），则必有元素化合价的降低（得到电子），而且化合价升高的总数（失去电子的总数）和化合价降低的总数（得到电子的总数）相等。

在有机反应中，往往只分析有机物是被氧化还是被还原了。

例如，甲烷的燃烧反应：

CH4＋2O2＝CO2＋2H2O，就是一个氧化还原反应，但我们通常说这是甲烷的氧化反应。

有这样一系列的变化：

其中，乙醇转化为乙醛是失氢氧化，乙醛转化为乙酸是得氧氧化，乙醛转化为乙醇是加氢还原。

有机反应中一般也只认为得氧和失氢是氧化反应、失氧或得氢是还原反应，其他反应即使有化合价的变化也不认为是氧化反应或还原反应，而是将之归到其它反应类型中去。

例如，CH2＝CH2＋Br2→BrCH2CH2Br，溴元素的化合价降低、被还原，乙稀必然被氧化，但我们通常不说这是乙烯的氧化反应，而是说这是乙烯的加成反应。

二、氧化还原反应的相关概念

1．氧化反应和还原反应

失去电子（或共用电子对偏离）的反应是氧化反应，得到电子（或共用电子对偏向）的反应是还原反应。

2．氧化产物和还原产物

通过氧化反应得到的产物是氧化产物，通过还原反应得到的产物是还原产物。

3．氧化剂和还原剂

发生还原反应的反应物是氧化剂，发生氧化反应的反应物是还原剂。

以上三组概念可用如下两句话概括：

氧化剂在氧化还原反应中，化合价降低，得到电子，被还原，发生还原反应，得到还原产物；还原剂在氧化还原反应中，化合价升高，失去电子，被氧化，发生氧化反应，得到氧化产物。

或用十个字概括：

升失氧、降得还，两剂相反。

4．氧化性和还原性

氧化性是指物质得到的能力，还原性是指物质失去的能力。

三、常见的氧化剂、还原剂

分类

实例

1．常见的氧化剂

⑴活泼的非金属单质

卤素单质、O2、S等

⑵某些阳离子

H+、Ag+、Fe3+、Cu2+等

⑶含较高价态元素的物质

氧化物：

MnO2、NO2；

过氧化物：

H2O2、Na2O2等；

酸：

浓硫酸、硝酸、次氯酸；

盐：

KMnO4、KClO3、FeCl3等

2．常见的还原剂

⑴活泼金属单质

Na、Mg、Al、Zn等

⑵非金属单质

H2、C、P等

⑶含较低价态元素的物质

氧化物：

CO、SO2；

酸：

HCl、H2S；

盐：

Na2S，FeCl2等

四、物质氧化性、还原性强弱的比较

1．根据金属活动性和非金属活动性

金属活动性（即金属单质的还原性）由强到弱的顺序是：

KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu

对应离子的氧化性由弱到强的顺序是（部分）：

Na＋Mg2＋Al3＋Zn2＋Fe2＋H＋Cu2＋Ag＋

非金属活动性（即非金属单质的氧化性）由强到弱的顺序是：

F2O2Cl2Br2I2S

对应离子的还原性由弱到强的顺序是（部分）：

F－O2－Cl－Br－I－S2－

2．根据元素周期律

一般来说，元素的非金属性越强，其单质的氧化性越强、对应阴离子的还原性越弱；元素的金属性越强，其单质的还原性越强、对应阳离子的氧化性越弱。

在元素周期表中，同周期元素随着核电荷数的增大，非金属性依次增强、金属性依次减弱；同主族元素随着核电荷数的增大，非金属性依次减弱、金属性依次增强。

3．根据氧化还原反应方程式

氧化还原反应可以看作是对电子的争夺，因此氧化剂的氧化性强于氧化产物，还原剂的还原性强于还原产物。

4．设计成原电池装置，较活泼的金属作负极

5．根据反应条件

一般来讲反应条件越高，反应就越不容易发生，物质的氧化性或还原性就越弱。

五、氧化还原反应方程式的配平

一个化学反应中有元素化合价升高（失去电子），则必有元素化合价的降低（得到电子），而且化合价升高的总数（失去电子的总数）和化合价降低的总数（得到电子的总数）相等，这个原理叫做“电子守恒原理”。

电子守恒原理在化学计算中有着广泛应用，氧化还原反应方程式的配平就是一例。

例题配平铜跟稀硝酸反应的化学方程式。

1．先写出反应物与生成物的化学式，并列出发生氧化和还原的元素的正负化合价。

0+5+2+2

Cu＋HNO3——Cu（NO3）2＋NO↑＋H2O

2．列出元素化合价的变化。

化合价升高2

Cu＋HNO3——Cu（NO3）2＋NO↑＋H2O

化合价降低3

3．取化合价升、降数值的最小公倍数，使化合价升、降的总数相等。

化合价升高2×3

Cu＋HNO3——Cu（NO3）2＋NO↑＋H2O

化合价降低3×2

4．用观察的方法配平其他物质的化学计量数，步骤如下：

3Cu＋HNO3——3Cu（NO3）2＋2NO↑＋H2O

3Cu＋8HNO3——3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O

最后将短线改为等号。

六、离子反应发生的条件

1．离子反应的概念

在水溶液中进行的、有离子参加或生成的反应叫做离子反应。

2．离子反应发生的条件

离子反应要向着至少有一种离子浓度减少的方向进行，具体的说，满足以下四个条件之一，离子反应就可以发生：

⑴不发生氧化还原的离子反应

条件

类型

实例

⑴有难溶物生成

生成不溶于水的物质

CaCO3、FeS、Mg（OH）2、H2SiO3

生成不溶于酸的物质

AgCl、AgBr、AgI、BaSO4、CuS、PbS

生成溶解度相对较小的物质

Ca（OH）2＋CO2＝CaCO3↓＋H2O

MgCO3＋H2O

Mg（OH）2＋CO2↑

AgCl＋I－＝AgI＋Cl－

NaCl（饱和）＋NH3＋CO2＋H2O＝NaHCO3↓＋NH4Cl

⑵有难电离物质生成

生成弱酸或弱碱

CH3COOH、HClO、NH3·H2O

生成难电离的离子

HCO3－、H2PO4－、[Ag（NH3）2]＋、[Cu（NH3）4]2＋

生成其他难电离物质

Fe（SCN）3、H2O

⑶有易挥发物质生成

通常情况下在水中溶解度不大

CO2、H2S

溶液浓度较大或受热时易挥发的

HCl、NH3、HNO3

⑵发生氧化还原的离子反应

溶液中常见的离子发生氧化还原反应的情况见下表（“√”表示能发生反应，“×”表示不能发生反应，括号内注“H+”表示酸性条件）：

S2－

SO32－

I－

Fe2+

Br－

Cl－（H+）

MnO4－

√

√

√

√

√

√

ClO－

√

√

√

√

√

√

NO3－（H+）

√

√

√

√

×

×

Fe3+

√

√

√

×

×

×

七、离子共存问题和离子方程式的书写

1．离子共存问题

能够发生离子反应的离子在溶液中不能大量共存。

有关离子共存的问题中常有附加条件，这些附加条件有时单独出现，有时一起出现。

这些附加条件主要包括以下几个方面。

⑴溶液的颜色

离子

⑴MnO4－

⑵Fe3+

⑶Fe2+

⑷Cu2+

水溶液颜色

紫红色

黄色

浅绿色

天蓝色

⑵溶液的酸碱性

溶液的酸碱性

可能的附加条件

溶液呈酸性

pH＜7、使石蕊变红、与较活泼金属反应生成氢气

溶液呈碱性

pH＞7、使石蕊变蓝、使酚酞变红

溶液既可能呈酸性也可能呈碱性

加入铝粉有氢气放出、能溶解氢氧化铝和氧化铝

2．离子方程式的书写和离子方程式正误的判断

用实际参加反应的离子的符号来表示离子反应的式子就是离子方程式。

离子方程式的书写在此不再赘述，离子反应方程式书写错误的主要类型有：

①不符合客观事实；②化学式的拆分不正确；③反应物间量的关系不正确；④配平错误（元素不守恒或电荷不守恒）。

【巩固练习一】

1．ClO2是一种消毒杀菌效率高、二次污染小的水处理剂。

实验室可通过以下反应制得ClO2：

2KClO3＋H2C2O4＋H2SO4

2ClO2↑＋K2SO4＋2CO2↑＋2H2O

下列说法正确的是（）

A．KClO3在反应中得到电子B．ClO2是氧化产物

C．H2C2O4在反应中被氧化D．1molKClO3参加反应，有2mol电子转移

2．关于氧化还原反应，下列说法正确的是（）

A．一种物质被氧化，必有另一种物质被还原

B．一种元素被氧化，必有另一种元素被还原

C．置换反应一定是氧化还原反应

D．有单质参加或生成的化学反应一定是氧化还原反应

3．浓硫酸、浓硝酸、氯化铁溶液都可以与硫化氢反应：

H2S+2FeCl3=2FeCl2+S↓+2HClH2S+3H2SO4（浓）=4SO2↑+4H2O

H2S+8HNO3（浓）=H2SO4+8NO2↑+4H2O

三种氧化剂的氧化性由强到弱的顺序为（）

A．FeCl3、HNO3（浓）、H2SO4（浓）B．HNO3（浓）、H2SO4（浓）、FeCl3

C．H2SO4（浓）、HNO3（浓）、FeCl3D．HNO3（浓）、FeCl3、H2SO4（浓）

4．R、X、Y和Z是四种元素，其常见化合价均为＋2价，且X2＋与单质R不反应；X2＋＋Z＝X＋Z2＋；Y＋Z2＋＝Y2＋＋Z。

这四种离子被还原成0价时表现的氧化性大小符合（）

A．R2＋＞X2＋＞Z2＋＞Y2＋B．X2＋＞R2＋＞Y2＋＞Z2＋

C．Y2＋＞Z2＋＞R2＋＞X2＋D．Z2＋＞X2＋＞R2＋＞Y2＋

5．已知反应：

KClO3+6HCl=KCl+3Cl2↑+3H2O，若用K35ClO3和H37Cl作用，下列说法正确的是（）

A．KCl中只含35ClB．KCl中只含37Cl

C．KCl中既含35Cl又含37ClD．被氧化和被还原的氯原子数之比为6:

1

6．从海水中提取溴有如下反应：

5NaBr+NaBrO3+3H2SO4=3Br2+3Na2SO4+3H2O。

与该反应在氧化还原反应原理上最相似的是（）

A．2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2B．AlCl3+3NaAlO2+6H2O=4Al（OH）3↓+3NaCl

C．2H2S+SO2=3S↓+2H2OD．Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2↑H2O

7．反应3S+6KOH＝2K2S+K2SO3+3H2O中，氧化剂和还原剂的质量之比为（）

A.2:

1B.1:

2C.3:

1D.1:

3

根据下列叙述回答8、9两题

已知I－、Fe2+、SO2、Cl－和H2O2均具有还原性，它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为Cl－＜Fe2+＜H2O2＜I－＜SO2。

8．下列反应不能发生的是（）

A．2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42－+4H+B．I2+SO2+2H2O=H2SO4+2HI

C．H2O2+H2SO4=SO2+O2+2H2OD．2Fe3++2I－=2Fe2++I2

9．若某溶液中有Fe2+、I－、Cl－共存，要除去I－而不影响Fe2+和Cl－，可加入的试剂是（）

A．Cl2B．KMnO4C．FeCl3D．HCl

10．在稀硫酸酸化的H2O2溶液中，加入乙醚后液体分层，再加入少量K2Cr2O7溶液并振荡，

在乙醚层中出现深蓝色，这是因为反应生成的CrO5溶于乙醚所致。

CrO5的结构如右，上述反应的离子方程式为：

Cr2O72－+4H2O2+2H+=2CrO5+5H2O。

对以上实验事实分析中正确的是（）

A．Cr2O72－被氧化为CrO5B．化合物CrO5中Cr为+10价

C．该反应不属于氧化还原反应D．该反应中转移电子数为8e－

11．从矿物学资料查得，一定条件下自然界存在如下反应：

14CuSO4＋5FeS2＋12H2O＝7Cu2S＋5FeSO4＋12H2SO4

下列说法正确的是（）

A．Cu2S既是氧化产物又是还原产物

B．5molFeS2发生反应，有10mol电子转移

C．产物中的SO42－离子有一部分是氧化产物

D．FeS2只作还原剂

12．X、Y、Z、W、Q均为含氯的化合物，我们不了解它们的化学式，但知道它们在一定条件下有如下转换关系（未写条件、未配平）：

①G→Q+NaCl②Q+H2O→X+H2③Y+NaOH→G+Q+H2O④Z+NaOH→Q+X+H2O

这五种化合物中氯的化合价由低到高的顺序为。

13．PbO2是很强的氧化剂，在酸性溶液中可将Mn2+离子氧化成MnO4－。

取一只试管，加入少量PbO2固体和2mL6mol·L－1H2SO4，然后滴入2mL1mol·L－1MnSO4溶液。

试回答：

⑴搅拌后溶液的颜色变化是：

；

⑵反应的化学方程式是：

，硫酸的作用是：

；

⑶能否用盐酸代替硫酸？

（填“能”或“不能”）。

若不能，则发生的反应的化学方程式为（若能，此空不用回答）。

14．已知下列三个反应：

①2KMnO4+16HCl（浓）=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

②MnO2+4HCl（浓）

MnCl2+Cl2↑+2H2O③2NaCl+H2SO4（浓）

Na2SO4+2HCl↑

判断高锰酸钾、二氧化锰、浓硫酸三者的氧化性由强到弱的顺序为。

15．油画所用颜料中含有某种白色的铅化合物，置于空气中，天长日久就会生成黑色的PbS，从而使油画的色彩变暗。

若用H2O2来小心清洗，可将PbS转变为白色的PbSO4而使油画“复原”。

请填空：

⑴上述“清洗”反应的化学方程式为：

；

⑵若有0.1mol的PbS参与反应，则在此反应中发生转移的电子为mol。

16．过氧化氢可作为采矿业废液的消毒剂，如用来消除采矿废液中的氰化物，反应式（已配平）如下：

KCN+H2O2+H2O=A+NH3↑。

请回答：

⑴生成物A的化学式是；

⑵该反应是否是氧化还原反应？

（填“是”或“不是”）；若是，则被还原的元素是，若不是，其理由是。

17．向FeBr2溶液中通入Cl2，反应物的用量不同会导致产物不同。

通过计算填写下表：

FeBr2和Cl2的物质的量之比（x）

产物的化学式

⑴

x≥2

⑵

2＞x＞2/3

⑶

x≤2/3

【巩固练习二】

1．（NH4）2PtCl6晶体受热完全分解，生成氮气、氯化氢气体、氯化铵和金属铂。

在此分解反应中，氧化产物与还原产物的物质的量之比是（）

A．1∶2B．1∶3C．2∶3D．3∶2

2．已知在酸性溶液中，下列物质氧化KI时，自身发生如下变化：

Fe3+→Fe2+；MnO4－→Mn2+；Cl2→2Cl－；HNO3→NO。

如果分别用等物质的量的这些物质氧化足量的KI，得到I2最多的是（）

A．Fe3+B．MnO4－C．Cl2D．HNO3

3．已知2.1gKOH和1.6g硫粉混合后加热，恰好完全反应：

aKOH+bS=cK2Sx+dK2S2O3+eH2O，则x的值为（）

A．1B．2C．3D．4

4．在强酸性溶液中可发生如下反应：

2Mn2++5R2O8x－+8H2O

16H++10RO42－+2MnO4－，这个反应可定性地检验Mn2+的存在。

在反应中充当氧化剂的R2O8x－中x的值为（）

A．0B．1C．2D．3

5．在反应S+C+KNO3—K2S+CO2+N2（未配平）中，C部分被S氧化、部分被KNO3氧化。

若有1molKNO3被还原，则被KNO3氧化的C的物质的量为（）

A．1.25molB．1.5molC．2molD．3mol

6．将NO3－+Zn+OH－+H2O—NH3+Zn（OH）42－配平后，离子方程式中H2O的化学计量数是（）

A．2B．4C．6D．8

7．有一种生产碘的工业方法是用亚硫酸氢钠还原碘酸盐，每还原出1mol碘分子，理论上需用去的亚硫酸氢钠为（）

A.1molB.2molC.2.5molD.5mol

8．FeS2与硝酸反应的产物有Fe3+和H2SO4，若反应中FeS2和硝酸的物质的量之比是1∶8，则硝酸的还原产物是（）

A．NO2B．NOC．N2OD．N2O3

9．含ngHNO3的稀硝酸溶液恰好与mg铁粉完全反应，若HNO3只被还原为NO，则n∶m可能是：

①5∶1；②9∶2；③3∶1；④2∶1；⑤4∶1（）

A．②③⑤B．①③④C．②③D．①③⑤

10．羟胺（NH2OH）是一种还原剂,能将某些氧化剂还原,现用25.00mL0.049mol·L—1羟胺的酸性溶液跟足量硫酸铁（aq）煮沸时反应,生成的Fe2+恰好与24.50mL0.020mol·L—1KMnO4酸性溶液完全作用（2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4=5Fe2（SO4）3+K2SO4+2MnSO4+8H2O）。

则上述反应中羟胺的氧化产物是（）

A.N2B.N2OC.NOD.NO2

11．某工厂以碳棒为阳极电解Al2O3，已知每生产1mol铝的同时消耗1mol碳，并测得生成的气体为CO和CO2的混合物。

假设不考虑空气中氧气参加反应带来的影响，所得混合气体中CO和CO2的分子个数比为（）

A．1∶2B．2∶1C．1∶1D．1∶3

12．配平下列化学反应方程式，若方程式未完成，请补充完整。

⑴Cu+HNO3（稀）—Cu（NO3）2+NO↑+H2O

⑵Fe3O4+HNO3—Fe（NO3）3+NO↑+H2O

⑶S+Ca（OH）2——CaSx+CaS2O3+H2O

⑷Pt+HNO3+HCl—H2PtCl6+NO↑+

⑸Fe3C+HNO3—Fe（NO3）3+CO2↑+NO2↑+H2O

⑹FeS2＋O2—Fe2O3＋SO2

⑺KI+KIO3+H2S—K2SO4+I2+H2O

⑻S+C+KNO3—K2S+CO2↑+N2↑

⑼Na2Sx+NaClO+NaOH—Na2SO4+NaCl+H2O

⑽KO2+CO2—K2CO3+O2

13．化学实验中，如使某步中的有害产物作为另一步的反应物，形成一个循环，就可不再向环境排放该种有害物质。

例如：

⑴在上述有编号的步骤中，需用还原剂的是，需用氧化剂的是（填编号）。

⑵在上述循环中，既能与强酸反应又能与强碱反应的两性物质是（填化学式）

⑶完成并配平步骤①的化学方程式，标出电子转移的方向和数目：

Na2Cr2O7＋KI＋HCl——CrCl3＋NaCl＋KCl＋I2＋

14．已知：

AgF+Cl2+H2O→AgCl+AgClO3+HF+O2（未配平）。

若Cl2的化学计量数为a，则AgF的化学计量数为，判断依据是；若AgClO3的化学计量数为b，O2的化学计量数为c，则AgCl的化学计量数为，判断依据是。

15．在反应3BrF3+5H2O=HBrO3+Br2+9HF+O2↑中：

⑴若有5mol水参加反应，则BrF3被还原的物质的量为mol。

⑵若有5mol水参加反应，则BrF3被水还原的物质的量为mol。

⑶若有5mol水发生氧化反应，则BrF3被还原的物质的量为mol。

⑷若有5mol水发生氧化反应，则BrF3被水还原的物质的量为mol。

16．一定质量的铜和足量的浓硝酸反应，生成NO和NO2的混合气体8.96L，将此混合气体与标准状况下3.36LO2混合后通入水中，恰好完全反应而无气体剩余。

计算铜的质量。

17．取0.04molKMnO4固体加热一段时间后，收集到amol单质气体，此时KMnO4的分解率为X，在反应后的残留固体中加入过量的浓盐酸并加热，充分反应后又收集到bmol单质气体，设锰元素全部以Mn2+存在于反应后的溶液中。

⑴a+b=（用含X的代数式表示）。

⑵当X=时，（a+b）取最小值，且最小值为。

⑶当a+b=0.09时，0.04molKMnO4加热后所得残留固体各是何物质？

其物质的量分别是多少？

【巩固练习三】

1．在某无色透明的酸性溶液中，能大量共存的离子组是（）

A．NH4+、NO3－、Al3+、Cl－B．Na+、AlO2－、K+、NO3－、

C．MnO4－、K+、SO42－、Na+D．K+、SO42－、HCO3－、Na+

2．在pH＝1的溶液中，可以大量共存的离子组是（）

A．Na+、K+、S2—、Cl—B．Al3+、Mg2+、SO42—、Cl—

C．K+、Na+、AlO2—、NO3—D．K+、Na+、SO42—、S2O32—

3．下列各组离子在溶液中既可以大量共存，且加入氨水后也不产生沉淀的是

A．Na+、Ba2+、Cl－、SO42－B．H+、NH4+、Al3+、SO42－（）

C．K+、AlO2－、NO3－、OH－D．H+、Cl－、CH3COO－、NO3－

4．下列离子在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存的是（）

A．H3O＋、NO3－、Fe2+、Na+B．Ag+、NO3－、Cl－、K+

C．K+、Ba2+、OH－、SO42－D．Cu2+、NH4+、Br－、OH－

5．某溶液中加入铝粉有氢气产生，该溶液中肯定可以大量共存的离子组是（）

A．Na+、NO3－、Cl－、SO42－B．Na+、K+、Ba2+、HCO3－

C．Fe3+、H+、SO42－、Cl－D．Na+、K+、Cl－、SO42－

6．多数重金属离子有毒，实验室有甲、乙两种废液，均有一定的毒性，甲废液经化验呈碱性，主要有毒离子为Ba2+，如将甲、乙两废液按一定比例混合，毒性明显降低。

乙废液可能含有的离子是（）

A．Cu2+和SO42—B．Cu2+和Cl—C．K+和SO42—D．Ag+和NO3—

7．下列离子方程式中正确的是

A．硫化亚铁放入盐酸中：

S2-+2H+→H2S↑

B．硫酸铜溶液中通入硫化氢：

Cu2++H2S→CuS↓+2H+

C．氯化铝溶液中加入过量氨水：

Al3++4NH3·H2O→AlO2-+4NH4++2H2O

D．大理石溶于醋酸的反应：

CaCO3+2CH3COOH===Ca2++2CH3COO-+CO2↑+H2O

8．下列反应的离子方程式正确的是（）

A．硫酸铝溶液和小苏打溶液反应：

Al3++3HCO3－=3CO2↑+Al（OH）3↓

B．向Ca（ClO）2溶液中通入二氧化硫：

Ca2++2ClO