2019-2020年高三化学 14氧化还原反应复习培优教案.doc

2019-2020年高三化学 14氧化还原反应复习培优教案网上课堂本讲主要内容1氧化还原反应的基础知识2氧化还原反应的基本类型3氧化还原反应的基本规律4氧化还原反应方程式配平的方法5氧化还原反应的应用学习指导和例题一氧化还原反应的基础知识:1氧化还原反应的概念:（1） 得失氧观点：凡有得失氧的反应都是氧化还原反应。 （2）化合价升降观点：凡有元素化合价发生变化的反应都是氧化还原反应。 （3）电子转移的观点：凡有电子转移（包括电子得失或电子对偏移）的反应都是氧化还原反应。其中，化合价升降观点表明了氧化还原反应的特征，电子转移观点则揭示了氧化还原反应的本质。2几对基本概念的联系与区别:（1）氧化反应与还原反应（2）氧化剂与还原剂（3）氧化产物与还原产物（4）氧化性与还原性各概念的关系可表示如下：氧化剂（具有氧化性）+ne-还原产物（表现为化合价降低）还原剂（具有还原性）-ne-氧化产物（表现为化合价升高）3氧化还原反应与四种基本反应类型的关系:4氧化还原反应中电子转移的表示法:（1）单线桥法： 2e- Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu（2）双线桥法： 失2e- MnO2+4HClMnCl2+Cl2+2H2O 得2e-比较：单线桥的箭头表示还原剂（Zn）与氧化剂（CuSO4）间的电子转移关系，“2e-”表示转移电子的数目，“2e-”前不用再写“得”或“失”等字。而双线桥的箭头不是表明电子的直接转移关系，而是表明同一种元素在反应前后的电子得失情况。氧化剂箭头所指向的产物为还原产物，还原剂箭头所指向的产物为氧化产物。在“2e-”前必须注明“失”或“得”字，或者是“+”或“-”符号。二氧化还原反应的基本类型:1不同物质（包括分子，原子和离子）间发生电子转移的氧化还原反应。单质阳离子阴离子化合物(分子)单质2H2+O22H2O2Fe+3Cl22FeCl32Al+3SAl2S3Zn+Cu2+=Zn2+CuCu+2Fe3+=2Fe2+Cu2+Fe+2Fe3+=3Fe2+3Cu+8H+2NO3-=3Cu2+2NO+4H2O2Na+2H2O=2NaOH+H2Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O阳离子2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2OSn2+2Fe3+=Sn4+2Fe2+3Fe2+4H+NO3-=3Fe3+NO+2H2O2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O阴离子2I-+Br2=I2+2Br-SO32-+Cl2+H2O=SO42-+2H+ +2Cl-2I-+2Fe3+=I2+2Fe2+SO32-+H2O+2Fe3+=SO42- +2H+2Fe2+6I-+2NO3-+8H+=3I2+2NO+4H2O5SO32-+2MnO4-+6H+=5SO42-+2Mn2+3H2O2I-+H2O2+2H+=I2+2H2OSO32-+H2O2=SO42-+H2O化合物(分子)2H2S+3O22SO2+2H2O4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32NH3+3Cl2=N2+6HClH2S+2Fe3+=2Fe2+S +2H+SO2+2H2O+2Fe3+=SO42- +4H+2Fe2+5H2O2+2MnO4-+6H+=2Mn2+5O2+8H2O3H2S+2NO3-+2H+=3S+2NO+4H2O2H2S+SO2=3S+2H2OSO2+NO2=SO3+NO2物质分子或晶体内部发生电子转移的氧化还原反应:反应类型实例备注电子转移发生在同一物质不同元素原子之间 12e-2KClO32KCl+3O2 4e-4HNO34NO2+O2+2H2O多数反应属于分解反应电子转移发生在同一物质同一元素不同价态原子之间 4e-NH4NO3=N2O+2H2O 失15e-5NH4NO34N2+2HNO3+9H2O 得15e-无单质生成的分解反应也有可能是氧化还原反应电子转移发生在同一元素同一价态原子之间 失2e-2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 得2e- 失2e-3NO2+H2O=2HNO3+NO 得2e-s此类反应又称为歧化反应或自身氧化还原反应3既有不同物质也有同一物质内的发生电子转移的氧化还原反应:实例: 失4e-3BrF3+5H2O=HBrO3+9HF+Br2+O2 失2e- 得6e- 得15e-11P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4 得15e- 失30e-三氧化还原的基本规律:1 常见的氧化剂和还原剂:（1）强还原性物质：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、S2-、I-、Br-、H2S、HI、HBr等。（2）强氧化性物质：F2、Cl2、Br2、Fe3+、硝酸、浓硫酸、KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、Ca(ClO)2、Na2O2等。（3）既有氧化性又有还原性，如以氧化性为主：H2O2、I2等；以还原性为主，如Fe2+、SO2等。2 氧化性、还原性的递变规律:（1） 还原性逐渐增强K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgK+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ (H+) Cu2+ Hg2+ Ag+ 氧化性逐渐增强（2） 氧化性逐渐增强 F2 Cl2 Br2 I2 S F- Cl- Br- I- S2- 还原性逐渐增强（3）氧化还原反应规律 失ne-自发非自发 (强氧化性) (弱还原性) 氧化剂 + 还原剂 还原产物 + 氧化产物 (强还原性) (弱氧化性) 得ne-利用这一规律可以判断氧化性、还原性的相对强弱。四氧化还原方程式的配平方法:1配平的基本方法（化合价升降法）化合价降法的基本步骤为：标、等、定、平、查。标：标指的是标出反应中发生氧化反应和还原反应的元素的化合价，注明升高和降低的总价数。 2+6x 2 例： + + NaOH+H2O等：等是指化合价升降总数值要相等，升的价数与降的价数互为质数时，做为化学计量可直接交叉相乘；非互为质数时，应约分，求出最小公倍数，再确定化学计量数。例题中升降价的最小介倍数是2(1+3x)。 2+6x=2(1+3x) 2 + (1+3x) + NaOH+H2O定：定是指用跟踪法确定氧化产物，还原产物的化学计量数。 2(1+3x) 2 + (1+3x) + NaOHx+(1+3x)+H2O平：平是指用观察法配平其他各物质的化学计量数 2(1+3x) 2 |+(1+3x)+(2x-2)NaOHx+(1+3x)+(x-1)H2O查：查是指在配平时没能注意到的元素，例题中指氧元素，查方程式两边氧原子个数是否相等（如果是离子方程式，除了查某种元素的原子个数是否相等之外，还要查方程式两边电荷数是否相等，）确实相等之后，把等号“=”注明。Na2Sx+(1+3x)NaClO+(2x-2)NaOH=xNa2SO4+(1+3x)NaCl+(x-1)H2O2配平的基本技巧（特殊方法）（1）奇数配成偶数方法:例：S+C+KNO3CO2+N2+K2S观察反应物与产物，发生N、O反应前均为奇数，先在KNO3前加2，然后用跟踪方法，即可配平。S+3C+2KNO3=3CO2+N2+K2S（2）逆向配平法，对于歧化反应方程式的配平可用化合价升降法在生成物一方先进行配平。 1 5 例：3Cl2+6KOH=5KCl+KClO3+3H2O（3）倒数配平法，从方程式的左边或右边开始配平均可以，正确确定化合价升、降数值后，用它的倒数。既按升、降为1考虑，然后去分母，跟踪方法配平其他物质的化学计量数。例1 4 5 +H2SO4K2SO4+CO2+H2O5CS2+4KMnO4+6H2SO4=2K2SO4+4MnSO4+10S+5CO2+6H2O例2 6 6 NH3+H2O2(NH4)2CrO4=2NH3+N2+Cr2O3+5H2O例3 3 + 3=6 5 +H2OP4+15CuSO4+24H2O5Cu3P+6H3PO4+15H2SO411P4+60CuSO4+96H2O=20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4（4）零价配平法，对于一些化合价不明确的复杂化合物，可设定化合价为0，然后按化合价升降法配平。例1 9 +4=13 3 =此种方法也可能为假定化合价配平法。就例1来讲，如果我们假定在Fe3C化合物中，Fe为+3价，则C为-9价，再用化合价升降法配平亦然。 13 3 =例2 3+4=7 3 =3H4SiO4+3Fe(NO3)3+7NO+2H2O（5）1.x配平法 此方法适用于不明确还原剂与氧化产物或是氧化剂与还原产物的关系时，可采用此方法配平之。例1P4O+Cl2POCl3+P2Cl51P4O+xCl21POCl3+P2Cl5（Cl守恒） （O守恒）根据P守恒 4=1+ x=4P4O+21Cl2=4POCl3+6P2Cl5例2P4+P2I2+H2OPH4I+H3PO4P4+P2I2+4xH2O1PH4I+xH3PO4(P守恒)(P:I=1:1)(O守恒)根据H守恒：8x=4+3x x=2P4+5P2I2+32H2O=10PH4I+8H3PO4（6）平均化合价法：此方法适用于有机化合物参加的氧化还原反应的配平。把H看成+1价，把O看成+2价，计算出C的平均化合价，最后用化合价升降法配平。例： 2 5 =除此之外，还有其他方法，不一一枚举了。五氧化还原反应的应用:1利用氧化还原反应规律判断氧化性，还原性的相对强弱。例：已知2FeCl2+Cl2=2FeCl32FeCl3+H2S=2FeCl2+S+2HCl2KMnO4+16HCl=2MnCl2+5Cl2+2KCl+8H2O三个反应均能发生，试确定FeCl3、Cl2、KMnO4、S的氧化性强弱的顺序。分析：由可知氧化性Cl2FeCl3，FeCl2SKMnO4Cl2。故氧化性由强到弱的顺序是：KMnO4Cl2FeCl2S2利用氧化还原反应判断离子是否可以共存.如Fe3+和I-，I-与H+和NO3-，Fe2+与H+和NO3-，SO32-和MnO4-等都因发生氧化还原反应而不能共存。3原电池和电解池的工作原理.（1）原电池，发生氧化反应的电极为负极，是电子输出极，发生还原反应的电极是正极，是电子输入极。（2）电解池（精炼池，电镀池）阳极发生氧化反应，电子回到电源。阴极发生还原反应，消耗电源提供的电子。4酸、碱、盐溶液电解的一般规律.在不考虑电解质溶液的温度、浓度、所用溶液都是一般情况时，若采用惰性材料（如石墨、铂）作电极，酸、碱、盐水溶液的电解通常有如下一般规律。（1）无氧酸水溶液的电解，就是无氧酸本身的电解（氢氟酸除外），如电解盐酸。阴极：2H+2e-=H2阳极：2Cl-2e-=Cl2总方程式：2HClH2+Cl2由于盐酸浓度随电解进行而逐渐下降，C(H+)减小，所以溶液pH逐渐增大（2）含氧酸、可溶性强碱，活泼金属组成的含氧酸盐等水溶液的电解，实际上就是水的电解。阴极：4H+4e-=2H2阳极：4OH-4e-=2H2O+O2总方程式：2H2O2H2+O2这里H2SO4或Na2SO4主要起增强溶液导电性的作用。由于水的不断电解，溶液浓度逐渐增大，电解含氧酸溶液，pH减小；电解可溶性强碱溶液，pH增大。如果电解Na2SO4水溶液，pH不变。如果电解其他活泼金属含氧酸盐溶液，情况较复杂，这里不一一作解了。（3）比氢不活泼金属的无氧酸盐水溶液的电解，通常是这种盐本身的电解，如电解CuCl2溶液：CuCl2Cu+Cl2（4）氢以前金属的无氧酸盐水溶液的电解，在阴极上析出氢气，溶液显碱性，且pH增大，阳极释放或析出非金属单质。例如，电解饱和食盐水：2NaCl+2H2O2NaOH + H2 + Cl2 (阴极区)(阴极)(阳极)（5）氢以后金属的含氧酸盐水溶液电解，在阴极上可以析出金属单质，阳极上析放出O2，阳极区溶液显酸性，且pH减小，如电解硫酸铜溶液：2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4 (阴极)(阳极)(阳极区)此外，若采用活泼电极时，情况较复杂，阳极一般不生成气体或非金属单质，而是活泼电极本身被氧化成金属离子（活泼电极通常是指金属活动顺序表中除Pt、Au以外的其他金属）5氧化还原反应在化学计算中的应用.例如：用0.1molL-1的Na2SO3溶液30mL，恰好将210-3mol的XO4-还原，则元素x在还原产物中的化合价是（ ）A+1B+2C+3D+4分析：因为SO32-被氧化后只能生成SO42-，硫元素化合价升高两价，根据硫和X元素化合价升降总数相等，可以求出X在还原产物中化合价为+4价，故应选D。网上能力训练基础性训练题一选择题:（注明年代的是指当年高考试题）1（1993）根据反应式：（1）2Fe3+2I-=2Fe2+I2，（2）Br2+2Fe2+=2Br-+2Fe3+，可判断离子的还原性从强到弱的顺序是（ ）ABr-、Fe2+、I-BI-、Fe2+、Br-CBr-、I-、Fe2+DFe2+、I-、Br-2（1997）钢铁被水膜履盖，发生电化腐蚀，正极发生的电极反应是（ ）A2H+2e-=H2BFe2+2e-=FeC2H2O+O2+4e-=4OH-DFe3+e-=Fe2+3（1997）某金属单质跟一定浓度的硝酸反应，假定只产生单一的还原产物。当参加反应的单质与被还原硝酸的物质的量之比2:1时，还原产物是（ ）ANO2BNOCN2ODN24（1998）下列关于铜电极的叙述正确的是（ ）A铜锌原电池中铜是正极B用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极C在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极D电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极5（1985）实验室欲快速制取氢气，最好的方法应该用（ ）A纯锌和稀硫酸反应B纯锌和浓硫酸反应C纯锌和稀盐酸反应D粗锌（含铅、铜等杂质）与稀硫酸反应E精锌和硝酸反应6（1995）100mL 6molL-1H2SO4跟过量的锌粉反应，在一定温度下，为了减慢反应进行的速度，但又不影响生成氢气的总量，可向反应物中加入适量的（ ）A碳酸钠固体B水C硫酸钾溶液D硫酸铵（固体）7（1999）一定条件下硝酸铵受热分解的未配平化学方程式为：NH4NO3HNO3+N2+H2O，在反应中被氧化与被还原的氮原子数之比为（ ）A5:3B5:4C1:1D3:58（1993）下图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是（ ）A极板B极板X电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2二填空题:9（1998）高锰酸钾和氢溴酸溶液可以发生下列反应：KMnO4+HBrBr2+MnBr2+KBr+H2O其中还原剂_。若消耗0.1mol的氧化剂，则被氧化的还原剂的物质的量是_mol。10配平下面几个氧化还原的化学方程式（1）（1991）_Pt+_HNO3+_HCl_H2PtCl6+_NO+_H2O（2）（1992）_(NH4)2PtCl6_Pt+_NH4Cl+_HCl+_N2（3）（1999）_Fe2+_NH3H2O+_O2+_H2OFe(OH)3+_NH4+（4）（1986）_K2Cr2O7+_H2C2O4+_H2SO4_K2SO4+_Cr2(SO4)3+_CO2+_H2O（5）_Fe3P+_HNO3_Fe(NO3)3+_NO+_H3PO4+_H2O（6）_CuSO4+_FeS2+_H2O_Cu2S+_FeSO4+_H2SO4提高性训练题一选择题:1（1995）将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为（ ）A1:2:3B3:2:1C6:3:1D6:3:22（1999）氢镍电池是近年来开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是：放电 充电H2+NiO(OH) Ni(OH)2根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（ ）A电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大B电池放电进，镍元素被氧化C电池充电时，氢元素被还原D电池放电时，H2是负极3（1999）用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重ag时，在阳极上同时产生bL氧气（标准状况），从而可知M的相对原子质量是（ ）ABCD4（1996）实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水判断氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极：Pb+SO42-=PbSO4+2e-正极：PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O今若制得Cl20.050mol，这时电池内消耗H2SO4的物质的量至少是（ ）A0.025molB0.050molC0.10molD0.20mol5（2000）硫代硫酸钠作为脱氯剂，已知25.0mL0.100molL-1Na2S2O3溶液恰好把224mL（标准状况）Cl2完全转化为Cl-离子，则S2O32-将转化成（ ）AS2-BSCSO32-DSO42-6（2000）下列关于实验现象的描述不正确的是（ ）A把铜片和铁片紧靠在一起浸入硫酸中铜片表面出现气泡B用铜板做电极电解硫酸铜溶液，阴极铜板质量增加C把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁D把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快7用惰性电极电解2L1molL-1的硫酸铜溶液，在电路中通过0.5mol电子后，调换正负电极，电路中又通过1mol电子，此时溶液中C(H+)是（假设通电后溶液体积不变）（）A1.5molL-1B0.75molL-1C0.5molL-1D0.25molL-18氧化剂MO(OH)2+中的M元素的化合价为+5，25mL0.028molL-1的Na2SO3溶液恰好将含有2.810-4mol MO(OH)2+的溶液还原并生成SO42-，则M元素的最终化合价为（ ）A+2B-2C-1D0研究性习题19A、B两个电解槽串联如图，通电后在b电极上有红色物质析出。（1）注明A、B两个电解槽中的阴阳极：a_极，b_极，c_极，d_极。（2）当电极分别为a是Cu，b是Fe，c是石墨，d是Fe时，各电极的反应现象，电极反应和反应类型分别是：a_，b_，c_，d_。 （3）当a、b、c、d均为石电极时，A槽的两个电极反应：a_，b_。总的反应方程式：_。B槽电解的化学方程式_。 开始通电时，在A、B槽中各电极周围滴入石蕊溶液，溶液明显变红的是_极，变蓝色的是_极，不变色的是_。 当通电一段时间后，停止通电，此时A槽中_极增重0.64g，则其它电极生成的物质及其质量分别是_、_、_。 若A、B两槽中剩余溶液体积均为200mL，则A槽中pH=_，C(H+)=_，B槽中碱液浓度为_molL-1，pH=_。 20（2000）在一定条件下，NO跟NH3可以发生反应生成N2和H2O。现有NO和NH3的混合物1mol，充分反应后所得产物中，若经还原得到的N2比经氧化得到的N2多1.4g。（1） 写出反应的化学方程式并标出电子转移的方向和数目。 （2）若以上反应进行完全，试计算原反应混合物中NO与NH3的物质的量可能各是多少。能力训练题点拨与解答一1B2C3C4AC5D6BC7A8A二9（2、 16，5、 2、 2、 8） HBr 0.510（1）3、 4、 18，3、 4、 8（2）3，3、 2、 16、 2（3）4、 8、 1、 2，4、 8（4）1、 3、 4，1、 1、 6、 7（5）3、 41，9、 14、 3、 16（6）5、 14、 12，5、 7、 12提高训练题点拨与解答11D12CD13C14C15D16C4e-17C点拨： 2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4先转移0.5mole-，生成0.5molH+；调换正负电极后，又转移1mole-，1mole-中前0.5mole-用于溶解原电解池阴极上析出的Cu，相当于精炼铜，后0.5mole-，又电解了CuSO4溶液，又生成了0.5molH+，C(H+)=18D研究性习题19（1）阳，阴，阳，阴（2）a.电极溶解Cu-2e-=Cu2+ 氧化 b.有红色物质析出Cu2+2e-=Cu 还原 c.有黄绿色气体放出2Cl-2e-=Cl2 氧化 d.有无色气体放出2H+2e-=H2 还原（3）a：4OH-4e-=2H2O+O2 b：2Cu2+4e-=2Cu 2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4 2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2 a，d，b b，a极放出O2，0.16g；C极放Cl2，0.71g；d极放H2，0.02g A槽C(H+)= pH=1 B槽C(OH-)= pH=1320解 得2e-6（1）6NO+4NH3=5N2+6H2O 失3e-4（2）6molNO还原得到3molN2，4molNH3氧化得到2molN2，两者相差1molN2。现相差1.4g，即0.05molN2。相当于0.3molNO和0.2molNH3反应。依题意NO和NH3的总物质的量为1mol，其中必有一种为过量，所以有两种情况：0.3molNO和0.7molNH30.2molNH3和0.8molNO