第四节氧化还原反应和离子反应

. . . . 第四节 氧化复原反响和离子反响【知识网络】 一氧化复原反响：氧化还原反应实质化合价降低，+ne-，被复原有电子转移，且得失电子数相等特征化合价有升有降，且升降总值相等根本概念化合价降低,+ne-,被复原化合价升高,-ne-,被氧化氧化剂+复原剂=复原产物+氧化产物强氧化性 强复原性 弱复原性 弱氧化性反响规律优先反响原理；强弱原理；价态原理邻位转化规律、互不换位规律、跳位规律配平原那么：质量守恒；电子守恒；电荷守恒离子方程式方法：化合价升降法计算依据：电子守恒题型：局部氧化复原计算；推断产物化合价；求氧化剂、复原剂或氧化产物、复原产物质量比电解产物的计算二离子反响：1定义：有离子参加或生成的反响2总趋势：向原溶液里某种或几种离子浓度降低的方向进展书写步骤类型范围书书规那么离子方程式水溶液中的离子反响非氧化复原反响复分解反响、双水解反响、络合反响；氧化复原反响置换反响、复杂氧化复原反响、有机反响写离子符号的规那么可溶的强电解质；保存化学式的规那么配平规那么同时满足：质量守恒、电子守恒、电荷守恒写、拆、删、查3表示方法：【易错指津】一、氧化复原反响，应注意：判断物质氧化性或复原性强弱，依据是得失电子的难易程度，而不是得失电子数的多少。如Na的复原性大于Al。元素的高价态氧化性不一定比低价态强，如HClO氧化性大于HClO4。有的氧化复原反响的发生与浓度有关，如MnO2只与浓HCl反响。元素的氧化性与复原性与物质的氧化性与复原性并不一致，如H2S中-2价的S只有复原性，而不能说H2S只有复原性。同一物质复原同一物质时，不能根据氧化剂被复原的程度判断氧化性的强弱，如：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O虽然稀硝酸的复原程度大，但其氧化性比浓硝酸弱。以下氧化复原反响在标电子转移的方向和数目时，要防止错误。-2e-+4e-4e-+2e-+6e-+6e-6e-6e-错：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 正：2Al+2NaOH+6H2O=2NaAlO2+3H2+4H2O错：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 正：2Na2O2+4H2O=4NaOH+O2+2H2O反响KClO3+6HCl=KCl+3Cl2+3H2O中，转移的电子数为5，而非6，这可从其离子方程式看出：ClO3-+6H+5Cl-=3Cl2+3H2O。二、判断离子方程式的正误，应注意以下问题： 查是否违背反响事实，如铁跟硝酸反响：Fe+2H+=Fe2+H2错误。查电荷守恒这是高考考查重点，如Fe+ Fe3+=2Fe2+是错误的。查化学式能否拆成离子，如硫化亚铁与盐酸反响的离子方程式不能写成：S2-+2H+=H2S。查是否漏写离子反响，如硫酸铜和氢氧化钡溶液反响的离子方程式不能写成：Ba2+SO42-=BaSO4。查离子的配比数是否正确，如硫酸和氢氧化钡溶液反响的离子方程式不能写成：H+SO42-+ Ba2+2OH-= BaSO4+H2O。查反响物因过量或少量导致产物的不同，如往小打溶液中参加少量澄清石灰水的离子方程式为：Ca2+2OH-+2HCO3-=CaCO3+2H2O+CO32-；往澄清石灰水参加少量小打溶液的离子方程式为：Ca2+OH-+HCO3-=CaCO3+H2O。电解质溶液中的反响，其本质是离子间的反响。用离子方程式所反映的是物质在溶液中存在的主要形式，而不一定是真实参与反响的离子。如H2S通入NaOH溶液，H+来自H2S的微弱电离：H2S H+HS-。假设H2S气体通入NaOH溶液，由于上述H2S电离出来的H+被OH-中和，电离过程不断进展，反响的离子方程式为H2S+OH-=HS-+H2O，假设NaOH过量，那么反响的离子方程式为H2S+2OH-=S2-+2H2O。三、离子大量共存的判断：1.某些离子只存在一定pH围：只能存在酸性溶液中:水解呈酸性离子(弱的阳离子:NH4+、Fe3+)；只能存在碱性溶液中:水解呈碱性离子(弱酸根:F- AlO2-)；强酸强碱中均不能存在:HCO3-、HS-、HSO3-、H2PO4- 、HPO42-。即使在中性溶液中像Fe3+、CO32-离子是不能存在的。2.试题的前提设置：(1)对溶液性质要求:颜色：如指明为无色溶液，那么无Cu2+、Fe3+、Fe2+、MnO4-；酸碱性:直接或间接-指示剂如使甲基橙显红色，那么不含OH-、弱酸氢根离子或Fe2+与NO3-，水电离出H+或OH-如在1L溶液中水电离出的H+=10-3mol/L，那么溶液可能呈酸性，也可能呈碱性、与Al作用产生H2溶液既可能含H+也可能含OH-；(2)特殊要求:在离子存在下如含I-的；含Fe2+的,因发生反响；解答时应将这些附加条件参加到选项中各离子组中去一起分析；(3)是共存还是不共存，以防把答案选反了。3.ClO-的氧化性与NO3-的不同：NO3-只有在酸性条件下，才有强氧化性；而ClO-无论在酸性或是碱性条件下，都有强氧化性。如题有NO3-，要特别注意其在酸性条件下的隐蔽氧化性。在酸性条件下，NO3-与I-、S2-、Fe2+、SO32-等复原性微粒不可共存。【典型例题评析】例1以下化工生产过程所发生的反响不属于氧化复原反响的是2001年春季高考题A.用油脂制肥皂 B.用铝土矿制金属铝C.用氯气和消石灰制漂白粉 D.用氢气和氮气合成氨思路分析：上述四个工业制备中，只有A中的反响元素的价态未发生变化。答案：A方法要领：氧化复原反响的实质是电子发生转移，其表征是化合价的变化。判断反响是否属于氧化复原反响，只要看反响中元素的化合价是否有变化，有化合价变化的就是氧化复原反响。例2G、Q、X、Y、Z均为氯的含氧化合物.。我们不了解它们的化学式，但知道它们在一定条件下具有如下的转换关系(未配平)：GQ+NaCl Q+H2OX+H2Y+NaOHG+Q+H2O Z+NaOHQ+X+H2O这五种化合物中氯的化合价由低到高的顺序是(1995年市高考题)A.QGZYX B.GYQZX C.GYZQX D.ZXGYQ思路分析：由得出Q高于G，因为G必介于Q和-1价的Cl之间，-1为氯元素的最低价；将该结论引用到，Y介于Q与G之间，故有Q高于Y，Y高于G。分析：H2O中的H化合价降低，那么Q中的氯元素转变为X中的氯，化合价必升高，那么得出X高于Q。最后，Z介于Q、X之间，那么X高于Z，Z高于Q。答案：B方法要领：该题新颖灵活为一道好题。此题考查考生灵活运用氧化复原反响根底知识和严密的逻辑推理能力。可根据反响中同一元素转化为两种含该元素的物质，为歧化反响，其中一种产物的化合价高于反响物，另一种那么低于反响物。另可根据归中反响，生成物的价态必居于两种反响物同一元素不同价态的中间，高者复原，低者氧化，共同生成中间某一价态的产物。如能把握好的歧化，、的归中两方面的规律，即可顺利解题。例3 某单质X能从盐的溶液中置换出单质Y，由此可知1996年高考化学试测题A.当X、Y都是金属时，X一定比Y活泼B.当X、Y都是非金属时，Y一定比X活泼C.当X是金属时，Y可能是金属，也可能是非金属D.当X是非金属时，Y可能是金属，也可能是非金属思路分析：金属或非金属发生置换反响，都是活泼性强的单质，从化合物中置换出活泼性朋弱的单质，所以A正确B错误。金属单质如与盐反响，被置换出的是金属单质，如与酸反响，被置换出的是H2非金属单质。而对非金属单质而言，无论从盐或无氧酸中置换出的单质均为非金属。C对D错。答案：A、C引申发散：置换反响包括以下几种情况：金属单质置换出金属单质：液相的置换和固相的置换铝热反响金属单质置换出非金属单质：活泼金属+水；活泼金属+酸；Mg+CO2非金属单质置换出非金属单质：Cl2+H2S O2+H2S F2+H2O Cl2+HBr Cl2+HI Br2+HI I2+H2S C+H2O C+SiO2 Cl2+NH3非金属单质置换出金属单质：C/H2与金属氧化物例4 硫代硫酸钠可作为脱氯剂，25mL0.100mol/LNa2S2O3溶液恰好把224mL标准状况下Cl2完全转化为Cl-，那么S2O32-将转化成2000年全国高考题A.S2-B.S C.SO32- D.SO42-思路分析：Cl20.010mol在反响中获得0.020mol电子，设Na2S2O30.0025mol中S元素的平均化合价为x：12+2x+(-23)=0，x=+2，再设反响后S元素价态为y。根据反响中得失电子数相等得：0.020mol=0.0025mol(y-2)2 y=+6。答案：D方法要领：此题为高考热点题，重点考查氧化复原反响实质和电子守恒关系。解题要领为：1.依据：氧化剂与复原剂在反响得失电子数相等原理2.方法：找出氧化剂和复原剂以与各自的复原产物和氧化产物找准1个原子/离子得失电子数由题中所给物质的物质的量,根据电子守恒列等式n(氧化剂)变价原子个数化合价变化值=n(复原剂)变价原子个数化合价变化值例5 铁酸钠Na2FeO4是处理过程中使用的一种新型净水剂，它的氧化性比高锰酸钾更强，本身在反响中被复原成Fe3+离子。1配平制取铁酸钠的化学方程式：Fe(NO3)3+NaOH+Cl2-Na2FeO4+NaNO3+NaCl+H2O反响中元素被氧化,转移电子总数为。2铁酸钠之所以能净水，除了能消毒杀菌外，另一个原因是。思路分析：先找出价态变化的元素在反响前后的化合价，根据化合价升降总数相等，配出氧化剂和复原剂以与相应的复原产物和氧化产物的化学计量数，进而观察配平。发生变价的元素有铁和氯：Fe+3+6，变化3价、Cl0-1，变化12=2价，故Fe(NO3)3配2，Cl2配3，再配其它物质化学计量数。依题意Na2FeO4在净水过程中被复原成Fe3+，Fe3+易水解生成Fe(OH)3胶粒，它有吸附性。答案：12 16 32 6 6 8 铁 ，6e 2复原产物Fe3+水解生成Fe(OH)3胶粒，能吸附悬浮杂质而沉积下来。方法要领：铁酸钠中铁元素的价态可按价态规那么推出，不必“少见多怪。配平要领是：一配平原那么(三守恒)1.电子守恒 2.质量守恒 3.电荷守恒(离子方程式)二配平步骤一标(标出价态变化元素的化合价) 二等(化合价升降值等) 三定(氧化剂与复原产物,复原剂与氧化产物) (观察法配其它化学计量数) 五查(查各微粒数是否相等)三配平技巧1.局部氧化复原反响：化学计量数分两局部：作氧化剂或复原剂，和参加非氧化复原反响的2.自身氧化复原反响：逆向配平3.缺项配平：先配两剂，最后由质量守恒，电荷守恒确定例6 以下反响的离子方程式中书写正确的选项是2000年全国高考题A.向饱和碳酸氢钙溶液中参加饱和氢氧化钙溶液 Ca2+HCO3-+OH-=CaCO3+H2OB.金属铝溶于氢氧化钠溶液 Al+2OH-=AlO2-+H2C.用氢氧化钠溶液吸收少量二氧化碳 2OH-+CO2=CO32-+H2OD.向三氯化铁的酸性溶液入足量硫化氢 Fe3+H2S=Fe2+S+2H+思路分析：A中HCO3-离子被OH-离子中和而转化为CO32-离子，故有CaCO3沉淀，并依据反响的化学方程式约简配平化学计量数，A对；B中一是漏写H2O，二是电荷不守恒，错误；C中碱过量生成CO32-，正确；D中电荷不守恒，违反氧化复原反响原理，错了。答案：A、C方法要领：离子方程式正误判断自1995年以来每年必考，它涉与电解质、非电解质、强弱电解质、酸碱盐溶液溶解性与其复分解反响，溶液中进展的氧化复原反响、盐的水解反响等多方面的容。同时对常见俗名考查，与对微溶物化学用语的处理，近年来又引入了反响物用量与反响产物的判断，又增强了思维严密性的考查。例7 1.1向NaHSO4溶液中，逐滴参加Ba(OH)2溶液至中性，请写出发生反响的离子方程式。2在以上中性溶液中，继续滴加Ba(OH)2溶液，请写出此步反响的离子方程式。1997年全国高考题思路分析：该题类型为给条件离子方程式的书写，NaHSO4=Na+H+SO42-、Ba(OH)2=Ba2+2OH-。欲使NaHSO4溶液呈中性，只需将其中H+恰好中和即可。而此时溶液中SO42-显然过量，反响的离子方程式为：2H+SO42-+Ba2+2OH-=BaSO4+2H2O。由这一离子方程式可见，溶液中SO42-的只反响了一半，当继续滴加Ba(OH)2，那么SO42-全部转化为BaSO4沉淀：SO42-+Ba2+=BaSO4。答案：2H+SO42-+Ba2+2OH-=BaSO4+2H2O，SO42-+Ba2+=BaSO4方法要领：此题表达的焦点是物质在完全反响时，假设-让SO42-完全反响，那么应选择NaHSO4定为常数“1，该反响的微粒为H+SO42-，此时分别需1molBa2+1molOH-，由于1molBa2+产生的同时必有2molOH-生成，故该反响必余OH-；假设要OH-和H+完全反响，那么必须把Ba(OH)2定常数“1，Ba2+2OH-，此时选择H+为2mol，SO42-只能为1mol，而溶液中有2molH+时，必有2molSO42-，而此时只反响了1molSO42-，必剩余了SO42-。所以，做这类题时关键是把握题设条件。酸式盐与碱溶液的反响，可先写化学方程式再改写为离子方程式。例8 以下离子方程式书写正确的选项是1997年市高考题A.在氯化铝溶液中参加过量的NaOH溶液：Al3+3OH-=Al(OH)3B.在硫酸铜溶液中加过量的Ba(OH)2溶液：Ba2+SO42-=BaSO4C.在澄清石灰水入过量的CO2：OH-+CO2=HCO3-D.在Ca(HCO3)2溶液中参加过量NaOH溶液：Ca2+HCO3-+OH-=CaCO3+H2O思路分析：防止无视过量的CO2使CaCO3Ca(HCO3)2。当年考生误选D的多，其根本原因是没有掌握过量问题处理的原那么是“以少定多，即量少者应由其化学式组成微粒之比这里是指Ca(HCO3)2中Ca2+与HCO3-微粒之比为1:2来决定离子方程式的书写，因此，D的正确离子方程式为：Ca2+2OH-+2HCO3-=CaCO3+2H2O+CO32-；至于A显然错误，生成Al(OH)3的溶于过量的NaOH溶液，生成NaAlO2，正确的离子方程式为：Al3+4OH-=AlO2-+2H2O。答案：C方法要领：对酸式盐与碱的反响，可根据“量少全反响，把量少的物质的物质的量定为1，再结合参加反响的离子判断产物，写出化学方程式再改写成离子方程式。例9 以下各组离子在溶液可以大量共存,且参加氨水后也不产生沉淀的是1999年全国高考题A.Na+ Ba2+ Cl- SO42- B.K+ AlO2- NO3- OH- C.H+ NH4+ Al3+ SO42- D.H+ Cl- CH3COO- NO3-思路分析：先用第一个条件大量共存“筛选，A中的Ba2+和SO42-生成沉淀，D中H+和CH3COO-结合成弱酸；再用第二个条件去分析B和C知，C中的Al3+在参加氨水后会产生Al(OH)3沉淀。答案：B方法要领：离子能否大量共存的判断，是高考的热点题。其判断要领是：一是判断组离子能否大量共存，如有以下情况那么离子间发生反响，不能大量共存：离子互换反响：生成弱电解质如OH-与NH4+；生成气体如H+与S2-；生成沉淀如Ba2+与SO32-，双水解反响: NH4+ Al3+ Fe3+SiO32- AlO2- S2- CO32- ClO-络合反响:Fe3+和SCN- 氧化复原反响:Fe2+、H+、NO3-；Fe3+、I-；S2-、MnO4-、H+；H+、S2O32-S2- I- SO32- Fe2+ Fe3+ MnO4- NO3-(H+) ClO-(H+/OH-)说明：(1)2S2-+SO32-+6H+=3S+3H2O (2)S2O32-+2H+=SO2+ S+H2O二是挖掘出题中隐藏的条件见易错指津三引申发散：以下离子在溶液中因发生氧化复原反响而不能大量共存的是2001年市高考题A.H3O+、NO3-、Fe2+、Na+ B.Ag+、NO3-、Cl-、K+C. K+、Ba2+、OH-、SO42- D.Cu2+、NH4+、Br-、OH-思路分析：所给四个选项中各组离子均不能大量共存，只有A中的H3O+、NO3-、Fe2+三种离子因发生氧化复原反响符合题意。答案：A方法要领：抓住不能共存的条件：发生氧化复原反响。例10 某河道两旁有甲、乙两厂，它们排放的工业废水中，共含K+、Ag+、Fe3+、Cl-、OH-、NO3-6种离子。1999年市高考题甲厂的废水明显呈碱性，故甲厂废水中所含的3种离子是、。乙厂的废水中含有另外3种离子，如果加一定量选填：活性炭、硫酸亚铁、铁粉可以回收其中的金属填写金属元素符号。另一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合，可以使废水中的填写离子符号转化为沉淀，经过滤后的废水主要含，可用来浇灌农田。思路分析：溶液中离子共存问题几乎是每年必考的知识点，以往常以选择题的形式出现。此题结合环境保护工业废水的处理，使学生通过考试学会化学知识的简单应用，并增强社会责任感。从甲厂的废水明显呈碱性，推出必含OH-，从而排除了Ag+、Fe3+存在，而乙厂废水中含Ag+，可排除Cl-的存在，所以确定甲厂废水中含：K+、OH-、Cl-；乙厂中含：Ag+、Fe3+、NO3-。在乙厂的废水加Fe粉，通过置换反响回收其中的Ag+。如甲、乙两厂的废水按适当比例混合，那么可使Ag+与Cl-、Fe3+与OH-结合成沉淀，余下的是氮、钾复KNO3。答案：K+、OH-、Cl-；铁粉；Ag；Ag+、Cl-、Fe3+、OH-；KNO3方法要领：这道联系社会生产实际的离子共存与反响知识的试题，涉与了离子共存、氧化性强弱比拟、金属置换、污水处理与化肥利用等方面的知识，解题中要能综合运用这些根底知识来解决问题。例11 化学实验中，如使某步中的有害产物作为另一步的反响物，形成一个循环，就可不再向环境排放该种有害物质。例如：2001年市高考题l在上述有编号的步骤中，需用复原剂的是，需用氧化剂的是填编号。2在上述循环中，既能与强酸反响又能与强碱反响的两性物质是填化学式3完成并配平步骤的化学方程式，标出电子转移的方向和数目：Na2Cr2O7KIHClCrCl3NaClKClI2思路分析：由流程图知：价态发生变化的有：Ma2Cr2O7CrCl3，其中Cr的价态由+6+3；CrCl3Na2CrO4，Cr的价态由+3+6，从而判断所加的氧化剂和复原剂。由知Cr(OH)3NaCrO2，知Cr元素可形成酸根，表现一定的非金属性，故Cr(OH)3为两性氢氧化物。答案：1、 2Cr(OH)3316 14 2 2 6 3 7H2O，方法要领：根据流程图中有关各物质转化时的价态转化判断氧化剂和复原剂。例14 溴酸钾与溴化钾在酸性溶液中反响，溴元素完全转化为溴单质。写出反响的离子方程式：。该反响中mol溴酸钾中含有m g溴元素，它能填写“氧化或“复原mol的填写离子或物质名称。1995年高考题思路分析：由题意可初步写出：BrO3-+Br-+H+-Br2+H2O，根据化合价升降法配平方程式；利用守恒法可计算出含m g溴元素的溴酸钾的物质的量为m/80 mol，它能氧化溴离子的物质的量为m/80 mol5=m/16 mol。答案：BrO3-+5Br-+6H+=3Br2+3H2O，m/80，氧化，m/16，Br-方法要领：根据氧化复原反响的规律，不同价态的同种元素之间在发生氧化复原反响时“向中看齐，遵循“高价+低价=中间价的规律，依据条件写出对应的离子方程式。根据氧化复原反响的概念结合离子方程式解答其他问题。6 / 6