专题4 氧化还原反应

专题4氧化还原反应考纲解读1、了解氧化还原反应的本质是电子的转移，了解常见的氧化剂、还原剂。2、了解常见的氧化还原反应。3、能使用氧化还原反应的基本规律进行简单的计算。考点探究氧化还原反应是高考的高频知识点，2016年应关注社会热点，特别关注工业生产、环境保护和能源的 开发和利用与氧化还原反应的结合点。试题的考查形式主要有两种，一种是通过氧化还原反应规律确定产 物，另一种是通过氧化还原反应确定某物质含量。本讲内容与能量变化、电化学基础有很强的关联性，和 它们一起进行综合考查的可能性较大。利用氧化还原反应滴定原理测定物质的组成及有限定条件的氧化还 原反应方程式的书写的命题趋势较强。知识梳理一、氧化还原反应1、定义：在反应过程中有元素化合价变化的化学反应。2、实质：反应过程中有电子转移。3、特征：反应前后元素的化合价有变化。4、有关概念及相互关系:失去电子化合价升高发生氧化反应T等作还原剂一有理一得到电子一化合价降低一发生还原反应布一作氧化剂（1）氧化反应与还原反应 氧化反应：元素化合价升高的反应是氧化反应 还原反应：元素化合价降低的反应是还原反应（2）氧化剂和还原剂（反应物） 氧化剂：得电子（或电子对偏向）的物质，氧化剂具有氧化性 还原剂：失电子（或电子对偏离）的物质，还原剂具有还原性（3）氧化产物和还原产物 氧化产物：还原剂在反应中失去电子的元素被氧化后的产物称为氧化产物。 还原产物：氧化剂在反应中得到电子的元素被还原后的产物称为还原产物。（4）氧化性、还原性氧化性：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）。5、氧化还原反应与四种基本反应类型的关系二、氧化还原反应中电子转移的表示方法失去3X2厂1、双线桥法：表示元素的原子在化学反应前后电子的得失和数目，例如：I.注意：I- I，）1线桥的箭尾必须指在反应物中发生变化的原子上，箭头指向生成物得到2X3e中的该原子上，即起点和终点均是同一种元素。在线上标出得到或失去电子的数目，数目后面写上电子的标识e-o2、单线桥：表示反应物中元素原子发生电子转移的数目和情况，如:注意：线桥的箭尾指向失电子元素的原子，箭头指向得电子元素的原子，即起点是还原剂中被氧化的元素，终点是氧化剂中被氧化的元素。在线上只需标出电子转移总数及电子的标识e-，不需注明“得到”或“失去”的字样。三、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。具体为活泼的非金属，如Cl2、Br2、O2等。元素（如Mn、Fe等）处于高化合价的氧化物，如MnO2、Fe2O3等。 元素（如S、N等）处于高化合价时的含氧酸，如浓H2SO4、HNO3等。元素（如Mn、Cl、Fe等）处 于高化合价时的盐，如KMnO4、KClO3、FeCl3等。过氧化物，如Na2O2、H2O2等。如： C， 浓硫酸 HNO, KMnO.匚矿I|。 SL或 nq岫w 或*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、某些非 金属单质及其氢化物等。具体为活泼的金属，如Na、Al、Zn、Fe等。元素（如C、S等）处于低化 合价的氧化物，如CO、SO2等。元素（如Cl、S等）处于低化合价时的酸，如浓HCl、H2S等。元 素（如S、Fe等）处于低化合价时的盐，如Na2SO3、FeSO4等。某些非金属单质，如H2、C、Si等。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+FeSO32-SO42-SH2O2O2h2o其中：Fe2+、SO32-主要表现还原性，H2O2主要表现氧化性。四、氧化性、还原性强弱的判断氧化性：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）。氧化性和还原性的强弱只取决于电子得失的难易，而与电子得失的多少无关，利用比较的思想，结合 物质在化学反应中的性质表现，比较物质氧化性和还原性的相对强弱，通常有以下一些方法：1、根据元素在周期表中的位置判断F Cl Br 1非金属单质的钢化性逐渐减弱,对应明离于还斑性瘗渐诰强*Li bh K Rb G（1）同主族元素（从上到下）如： LL；Na Mg Al Si P S Cl（2） 同周期主族元素（从左到右）如： ；单质的还原性逐渐减弱，氧化性逐渐增强阳离子的氧化性逐渐增强，阴离子的还原性逐渐减弱2、根据金属活动性顺序判断（1）根据金属活动性顺序判断：；K Cd Na Mg Al Zu I* （H Cl I也 Ag Pl Au失土电子能Jj减弱，单质的还原性弑刎 -K十口事氏日+ .心+ AT匕+ 中）匚-Fe H广熙二符到屯于能力增迤，阳离于的机化姓逐澈增强L根据北金属活动性顺序判断：F?也 Brs la S P C H%得到电子的能方减弱,单质的轲化性逐渐减弱*F - cr br- I- s?失去电子的能力埴强，剧藏子的还原性逐晰珀强”3、根据氧化还原反应方程式进行判断在“氧化剂+还原剂=还原产物+氧化产物”反应中氧化性：氧化剂氧化产物；氧化剂还原剂还原性：还原剂还原产物；还原剂氧化剂4、根据与同一物质反应的情况（反应条件、剧烈程度等）判断当不同的氧化剂作用于同一还原剂时，若氧化产物价态相同，则反应条件要求越低，氧化剂的氧化性越强；若氧化产物的价态不同，则其价态越高，氧化剂的氧化性越强。例如：根据MnO2+4HCl（浓）=A=MnCL+CL f+2H,O, 2KMnO + 16HCl（浓）=2KCl+2MnCL+5CL f+8HO，可判 断氧化性 KMnO4MnO2；根据 2Fe+3Cl2=2FeCl3，Fe+S=TeS,可知氧化性：Cl2S。5、根据原电池或电解池的电极反应判断（1）以非氧化性酸或盐溶液做电解质溶液，两种不同的金属构成原电池的两极，负极是电子流出的 极，正极是电子流入的极。一般情况下，其还原性：负极金属正极金属。（2）用惰性电极电解混合溶液时，在阴极先放电的阳离子的氧化性较强，在阳极先放电的阴离子的 还原性较强。6、根据微粒反应过程中能量变化判断（1）当H2+X2=2HX（放出热量Q1），H2+Y2=2HY（放出热量Q2），若Q1Q2，则X2的氧化性比 Y2的氧化性强；X-的还原性比Y-的还原性弱。（2）当同主族元素的原子获得相同数目的电子形成具有稳定结构的阴离子时，放出的能量越多，或 形成的离子稳定性越强，则该原子的氧化性越强，反之越弱。（3）当同主族元素的原子失去相同数目的电子形成阳离子时，吸收的能量越少，说明失电子越容 易，其还原性越强。7、根据物质浓度或溶液酸碱性比较（1）具有氧化性（或还原性）的物质的浓度越大，其氧化性（或还原性）越强；反之，其氧化性（或还 原性）越弱。如氧化性：hno3（浓）hno3（稀）h2so4（浓）h2so4（稀）；还原性：HCl（浓） HCl（稀），MnO2能与浓盐酸反应，但不能被稀盐酸还原。（2）某些物质的氧化性、还原性还与溶液的酸碱性有关。KMnO4的氧化性按碱性、中性、酸性条件 逐渐增强；ClO-、NO-中性条件下氧化性不明显，但酸性条件下具有强氧化性。8、温度：同一种物质，温度越高其氧化性越强，如热的浓H2SO4、HNO3的氧化性比冷的浓H2SO4、 hno3的氧化性强。五、氧化还原反应基本规律及应用（1）守恒规律：化合价有升必有降，电子有得必有失。对于一个完整的氧化还原反应，化合价升降总 数相等，电子得失总数相等。（2）强弱规律：具有较强氧化性的氧化剂跟具有较强还原性的还原剂反应，生成具有较弱还原性的还 原产物和具有较弱氧化性的氧化产物。（3）转化规律：氧化还原反应中，以元素相邻价态间的转化最易；同种元素不同价态之间若发生反 应，元素的化合价只靠近而不交叉；同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应。（4）先后规律：越易失电子的物质，失电子后就越难得电子，越易得电子的物质，得电子后就越难失 去电子；一种氧化剂同时和几种还原剂相遇时，优先与还原性最强的还原剂发生反应；同理，一种还 原剂遇到多种氧化剂时，优先与氧化性最强的氧化剂反应。六、氧化还原反应的综合应用 配平与计算：1、氧化还原反应的实质是反应过程中发生了电子转移，而氧化剂得电子的总数（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。配平的步骤：（1）标好价：正确标出反应前后化合价有变化的元素的化合价。（2）列变化：列出元素化合价升高和降低的数值。（3）求总数：求元素化合价升高数和降低数的总数，确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化 学计量数。（4）配系数：用观察法配平其他各物质的化学计量数。（5）细检查：利用“守恒”三原则（即质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒），逐项检查配平的方程式 是否正确。注意：氧化还原反应的有关概念较多，因此应注意加深对概念内涵的理解和外延的掌握。 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。 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。2、未知氧化还原反应方程式的书写（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Cl202浓H2SO4hno3KMnO4(H+)、Mn02Fe3+KC103 或 KC10H2O2还原产物Cl-H2 或 OH-或02-so2NO或 no2Mn2+Fe2+Cl-h2o还原剂I-(HI)S2-(H2S)CO、CH2nh3so2、SO厂H2O2Fe2+氧化产物【2Sco2H+n2或NOSO4-02Fe3+（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，还原性最强的为还原剂；根据化合价规律及 题给信息和已知元素化合物性质确定相应的还原产物、氧化产物；根据氧化还原反应的守恒规律确定氧化 剂、还原剂、还原产物、氧化产物的相应化学计量数。第2步：根据溶液的酸碱性，通过在反应方程式的两端添加H+或OH-的形式使方程式两端的电荷守恒。第3步：根据原子守恒，通过在反应方程式两端添加曰20（或其他小分子）使方程式两端的原子守恒。考点突破考点1氧化还原反应基本概念的相互联系【例1 （2014上海卷）下列反应与Na2O2+SO2Na2SO4相比较，Na2O2的作用相同的是A. 2Na2O2+2CO22Na2COa+O2B. 2Na2O2+2SO一2Na2SO4+O2C. 2Na。+HSO一Na,SO+HOD. 3Na0+Cr0一2Na,CrO+NO考点2物质氧化性和还原性强弱的比较【例2】根据表中信息判断，下列选项正确的是序号反应物产物KMnO4、H2O2、H2SO4K2SO4、MnSO4.Cl2、FeBr2FeCl3、FeBr3MnO.Cl2、Mn2+.A. 第组反应的其余产物为H2OB. 第组反应中Cl2与FeBr2的物质的量之比小于或等于1： 2C. 第组反应中生成1 mol Cl2，转移电子5 molD. 氧化性由强到弱顺序为Mn04-Cl2 Fe3+Br2考点3氧化还原反应的综合应用配平与计算【例4】关于氧化还原反应10AgF+5C12+5H2O=9 口+AgClO3+10HF+O2，下列说法不正确的是（）A. 该反应中Cl2既是氧化剂，又是还原剂B. 每生成1 mol O2，该反应转移电子的物质的量是4NaC. 口中的物质是AgClD. 该反应消耗的水有2/5被氧化历年真题1.（山东高考组合题）下列组合判断正确的是（） Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中只能作氧化剂（2009山东理综，10A） 浓H2SO4有强氧化性，常温下能与Cu发生剧烈反应（2009山东理综，13C改编） 化合反应均为氧化还原反应（2012山东理综，7A） Cl2、SO2均能使品红溶液褪色，说明二者均有氧化性（2012山东理综，12A） Fe与稀HNO3 H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应（2012山东理综，12C）A.不正确，正确B.正确，不正确C.正确，不正确D.均不正确2. （高考组合题）下列判断正确的是（） 维生素C具有还原性，在人体内起抗氧化作用（2009天津理综，1A） NO2溶于水时发生氧化还原反应（2012天津理综，2C） 1 mol Cl2参加反应转移电子数一定为2N a（2010福建理综，7C） 阴离子都只有还原性（2008北京理综，8B） BaSO3和H2O2的反应为氧化还原反应A.B.C.D.3. （广东高考组合题）下列判断正确的是（）A. 因为Fe3+具有氧化性，所以用KSCN溶液可以鉴别Fe3+（2013广东理综，10B）B. 工业上利用合成氨实现人工固氮不涉及氧化还原反应（2012 广东理综，10C）C. Na2O2用作呼吸面具的供氧剂不涉及氧化还原反应（2012广东理综，10A）D. 实验室用NH4C1和Ca（OH）2制备NH3不涉及氧化还原反应（2012广东理综，10D）4. 2014.天津理综，7（5）P2O5是非氧化性干燥剂，下列气体不能用浓硫酸干燥，可用P2O5干燥的是_。a. NH3 b. HI c. SO2 d. CO25. 2014.安徽理综，25（4）C1O2常用于水的净化，工业上可用C12氧化NaC1O2溶液制取C1O2。写出该反应 的离子方程式，并标出电子转移的方向和数目。6. （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NaHCO3 +H2释氢 HCOONa+H2O。下列有关说法正确的是（）A.储氢、释氢过程均无能量变化B. NaHCO3、HCOONa均含有离子键和共价键C.储氢过程中，NaHCO3被氧化D.释氢过程中，每消耗0.1 mo1 H2O放出2.24 L的H27. （2010.安徽理综，7）亚氨基锂（Li2NH）是一种储氢容量高、安全性好的固体储氢材料，其储氢原理可表示为Li2NH+H2=LiN4+LiH，下列有关说法正确的是（）A. Li2NH中N的化合价是一1B.该反应中H2既是氧化剂又是还原剂C. Li+和H-的离子半径相等D.此法储氢和钢瓶储氢的原理相同8. 2014.新课标全国卷II , 27（2）PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为。9. 2014新课标全国卷I，27（2）（3）（2）H3PO2及NaH2PO2均可将溶液中的Ag+还原为银，从而可用于 化学镀银。 H3PO2中，P元素的化合价为。 利用H3PO2进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为4： 1，则氧化产物为（填化学式)。(3)H3PO2的工业制法是：将白磷(P4)与Ba(OH)2溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2)2，后者再与H2SO.反 应。写出白磷与Ba(OH)2溶液反应的化学方程 。10. (2013新课标全国卷II , 27)氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌 含有Fe(I)、Mn(I)、Ni( I)等杂质的流程如下:过滤，-,稀酸_臼.,注 调P H约为5 过滤 I业加。*浸出液矗高铉酸钾溶湛工业ZnO酸浸出液滤液一Z空滤*滤液Na2C4 无滤*滤饼 里烧*ZnO提示：在本实验条件下，Ni(I)不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。回答下列问题：(1) 反应中除掉的杂质离子是，发生反应的离子方程式为;在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是。(2) 反应的反应类型为，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有。(3) 反应形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法。11. (2013四川理综，7)1.52 g铜镁合金完全溶解于50 mL密度为1.40 g.mL-1、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO2和N2O4的混合气体1120 mL(标准状况)，向反应后的溶液中加入1.0 molL-1NaOH溶液，当 金属离子全部沉淀时，得到2.54 g沉淀。下列说法不正确的是()A. 该合金中铜与镁的物质的量之比是2： 1B. 该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0 moLL-1C. NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是80%D. 得到2.54 g沉淀时，加入NaOH溶液的体积是600 mL12. (2014.高考试题组合)2014天津理综，9(7)Na2S2O3还原性较强，在溶液中易被C12氧化成SO4-，常用作脱氯剂，该反应的离 子方程式为。(2) (2014.上海，28)硫化氢具有还原性，可以和许多氧化剂反应。在酸性条件下，H2S和KMnO4反应生成S、MnSO4、K2SO4和H2O，写出该反应的化学方程 13. 2014.重庆理综，11(1)(2)氢能是重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术是当前关注热点之一。(1) 氢气是清洁燃料，其燃烧产物为。(2) NaBH4是一种重要的储氢载体，能与水反应得到NaBO2，且反应前后B的化合价不变，该反应的化学方程式为，反应消耗1 mol NaBH4时转移的电子数目为。15.配平下列方程式2011-福建理综，23(6)在某强酸性混合稀土溶液中加入 H2O2，调节pH3, Ce3+通过下列反应形成Ce(OH)4沉淀得以分离。完成反应的离子方程式：Ce3+H2O2+H2O=Ce(OH)4 1+(2)2010-福建理综，24(2)改编完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：Fe(OH)2+d ClO- + d=“Fe(OH)3 + d Cl-2011-安徽理综，27(2)改编配平反应的离子方程式：口Mn2+ +口C1O- +口H2O=口MnO2 1+口Cl2 f+口。练习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.明矶净水 B.纯碱去油污 C.食醋除水垢D.漂白粉漂白织物2. 物质在反应中可表现氧化性、还原性、酸性、碱性等，下面方程式中划线的物质，能在同一反应中同时表现上述两种或两种以上性质的有() 3FeO + 10HNO3 = 3Fe(NO3)3 + NO f + 5H2O C + 2H2SO4(浓)=CO2 f + 2SO2 f + 2H2O8NH3 + 3Cl2 = 6NH4Cl + N22Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2 fA.B.C.D.全部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()A、2 Fe3+ +2 I- = 2 Fe2+TB、CL+FeL= FeCL+LC、CoO+6 HCl=2 CoCL+CL + 3 HOD、3 CL+6 FeL=2 FeCL+4 FeL4. 在2KI+O3+H2O=2KOH+I2+O2的反应中，当有2mol的KI被氧化时，被还原的氧原子为A. 1 mol B. 1/2 molC. 2/3 mol D. 1/3 mol5. 在常温下发生下列反应：16H+ +10Z-+2XO-=2X2+5Z2+8H2O 2A2+B?=2A3+2B - 2B-+Z2=B?+2Z-根据上述反应，判断下列结论错误的是()A.溶液中可发生：Z2+2A2+=2A3+2Z-B. Z2在反应中为还原剂C.氧化性强弱的顺序为：XO-Z2B2A3+D. X2+是XO-的还原产物6. 已知离子方程式：As2S3+H2O+NO3-一AsO43-+SO42-+NOf+ (未配平)，下列说法错误的是 ()。A.配平后水的化学计量数为4B.反应后溶液呈酸性C.配平后氧化剂与还原剂的物质的量之比为3 : 28 D.氧化产物为AsO43-和 SO42-7. FeCl3，CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是()A.溶液中一定不含Cu2+B-加入 KSCN溶液一定不变红色C.溶液中一定含Fe2+D.剩余固体中一定含Cu8. 下列说法正确的是()A. 根据反应Cu+H2SO4淄竺CuSO4+H2f可推出Cu的还原性比H2的强B. 电解含Pb (N03) 2和Cu (N03) 2的溶液，阴极上阳离子得电子次顺依次是Cu2+、H+、Pb2+C. 含amolNa2S的溶液最多能吸收2.5amol的二氧化硫气体D. 因Cl2的氧化性强于I2的氧化性，所以置换反应I2+2NaClO3=2NaIQ+Cl2不能发生9. 下列应用涉及氧化还原反应的是()A.粗盐提纯B.人工固氮C.工业制氧D.玻璃刻字10. 与Cl2相比较，ClO2处理水时被还原成Cl-，不生成有机氯代物等有害物质。工业上可用亚氯酸钠和稀 盐酸为原料制备ClO2,反应如下：NaClO2+HClClO2 f+(没有配平)(1) 上述方程式中，缺项物质 ，配平方程式，并在下面补全反应物系数。NaClO2+ HCl(2) 该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比是。生成0.2 mol ClO2转移电子的物质的量为 mol。ClO2对污水中的Fe2+、Mn2+、S2-和CN-等有明显的去除效果。某污水中含CN- a mg.L-i，现用ClO2 将CN-氧化，只生成两种无毒气体。处理100 m3这种污水，至少需要ClO2 mol。11. (1)次磷酸钠(NaH2PO2)可用于化学镀镍，即通过化学反应在塑料镀件表面沉积镍一磷合金。化学镀镍的溶液中含有Ni2+和H2PO-，在酸性条件下发生以下镀镍反应：Ni2+H2PO-+Ni+H2PO- + 请配平上述化学方程式。 上述反应中，若生成1 mol H2PO-，反应中转移电子的物质的量为。(2) 高铁酸盐也是常用的水处理剂。高铁酸钠(Na2FeO4)可用如下反应制备：2FeSO+6NaO=2N%FeO4+2Na,O+2NSO + O f若生成2 mol Na2FeO4，则反应中电子转移的物质的量为 mol。高铁酸盐可将水体中的Mn2+氧化为MnO2进行除去，若氧化含Mn2+1 mg的水体样本，需要1.2 mg-L-1高 铁酸钾 L。(3) 在热的稀硫酸溶液中溶解一定量的FeSO4后，再加入足量的KNO3溶液，可使其中的Fe2+全部转化成Fe3 +，并有气体逸出，请配平该化学方程式：FeSO4 +KNO3 +H2SO4K2SO4 +Fe2(SO4)3 +NO f+H2O；其中氧化剂为