2019新优化高考化学一轮(全国通用版)精致讲义：氧化还原反应

第三讲氧化还原反应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)，或根据化学式判断元素的化合价。2．了解氧化还原反应的本质。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。氧化还原反应的相关概念及表示方法[知识梳理]一、氧化还原反应的特征和本质二、氧化还原反应的有关概念及其相互关系1．有关概念口诀：升(化合价升高)失(失电子)氧(被氧化，发生氧化反应)还(作还原剂，本身具有还原性)，降(化合价降低)得(得电子)还(被还原，发生还原反应)氧(作氧化剂，本身具有氧化性)。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2__mol，被氧化的HCl的物质的量是2__mol。2．氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系三、氧化还原反应中电子转移的表示方法1．双线桥法请用双线桥法标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目：。2．单线桥法===还原产物＋氧化产物请用单线桥法标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目：(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。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元素的化合物、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，又有还原性其中：Fe2＋、SO2－3主要表现还原性，H2O2主要表现氧化性。[自我检测]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)(2017·高考全国卷Ⅱ，8B)2.4gMg与H2SO4完全反应，转移的电子数为0.1NA。()(2)(2016·高考全国卷Ⅲ，7C)次氯酸盐具有氧化性，所以可用漂白粉漂白织物。()(3)金属阳离子一定只具有氧化性。()(4)某元素从游离态变为化合态，该元素可能被氧化也可能被还原。()(5)有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应。()(6)氧化还原反应中有一种元素被氧化时，一定有另一种元素被还原。()(7)氧化还原反应中的反应物，不是氧化剂就是还原剂。()答案：(1)×(2)√(3)×(4)√(5)×(6)×(7)×2．下列反应中属于氧化还原反应的是_________________________________________，属于化合反应的是______________，属于分解反应的是______________，属于置换反应的是______________，属于复分解反应的是______________。①Cu2S＋O2=====△2Cu＋SO2②3O2=====放电2O3③Fe2O3＋3CO=====高温2Fe＋3CO2④2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑⑤CaCO3=====高温CaO＋CO2↑⑥2H2O2=====MnO22H2O＋O2↑⑦SO3＋H2O===H2SO4⑧2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3⑨H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O⑩NaH＋H2O===NaOH＋H2↑⑪IBr＋H2O===HIO＋HBr答案：①③④⑥⑧⑩⑦⑧⑤⑥①④⑨⑪(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)近几年高考常考的一些特殊物质中的化合价如下：CuFeS2：Cu(＋2)、Fe(＋2)、S(－2)K2FeO4：Fe(＋6)Li2NH：N(－3)LiNH2：N(－3)AlN：N(－3)Na2S2O3：S(＋2)C2O2－4：C(＋3)HCN：C(＋2)、N(－3)CuH：Cu(＋1)、H(－1)FeOn－4：Fe[＋(8－n)]Si3N4：Si(＋4)、N(－3)CuCl：Cu(＋1)S4O2－6：S(＋52)Mg2B2O5·H2O：B(＋3)NaBH4：B(＋3)、H(－1)MnOOH：Mn(＋3)Fe3O4：Fe(＋2、＋3)VO＋2：V(＋5)(2018·湖北部分重点中学适应性考试)某离子反应中涉及H2O、ClO－、NH＋4、H＋、N2、Cl－六种微粒。常温条件下反应时，溶液pH随时间变化的曲线如图所示。下列判断错误的是()A．该反应的氧化剂是ClO－B．该反应中有两种离子生成C．该反应生成1mol氧化产物时，转移的电子为6molD．参加反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3[解析]反应涉及的六种微粒中，ClO－具有强氧化性，应为该反应的氧化剂，分析其他微粒的化合价变化可知，NH＋4应为该反应的还原剂，由题图可知，反应过程中c(H＋)不断增大，因此H＋应为该反应的生成物，再由原子守恒可知，H2O也是该反应的生成物，据此可写出该反应的离子方程式：3ClO－＋2NH＋4===N2↑＋3Cl－＋3H2O＋2H＋。分析各选项不难发现，D项错误，因为氧化剂与还原剂之比应为3∶2。[答案]DClO2是新一代饮用水消毒剂，我国成功研制出利用NaClO2和稀盐酸反应制取ClO2的新方法。关于该反应，下列说法中正确的是()A．在反应中NaClO2作氧化剂，HCl作还原剂B．在反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶4C．在化学反应过程中溶液的pH保持不变D．在反应中每生成1molClO2转移5mol电子解析：选B。观察三者的化合价变化：NaCl＋3O2＋HCl－1―→Cl＋4O2，可知该反应不是NaClO2将HCl氧化，而应是NaClO2在酸性条件下自身的氧化还原反应，即歧化反应。解决氧化还原反应相关概念辨析题思路(1)要明确解题的思路：在明确相关概念前提下，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。(2)有关电子转移数目的判断关键是明确反应中元素化合价的变化，找出氧化剂或还原剂的物质的量，以及1mol氧化剂得电子的物质的量或者1mol还原剂失电子的物质的量。例如：题组一氧化还原反应及基本概念辨析1．(2017·高考北京卷)下列变化中，气体被还原的是()A．二氧化碳使Na2O2固体变白B．氯气使KBr溶液变黄C．乙烯使Br2的四氯化碳溶液褪色D．氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀解析：选B。二氧化碳与过氧化钠反应，过氧化钠中氧元素化合价既有升高又有降低，二氧化碳中的碳元素和氧元素化合价都不变，A项错误；溶液变黄说明有溴单质生成，反应后溴元素化合价升高，溴离子被氧化，氯气被还原，B项正确；乙烯与溴的反应是加成反应，C项错误；氨气与氯化铝溶液反应产生白色沉淀，是复分解反应，D项错误。2．(2017·高考天津卷)下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是()A．硅太阳能电池工作时，光能转化成电能B．锂离子电池放电时，化学能转化成电能C．电解质溶液导电时，电能转化成化学能D．葡萄糖为人类生命活动提供能量时，化学能转化成热能解析：选A。A项，硅太阳能电池工作时，光能转化为电能，与氧化还原反应无关；B项，锂离子电池放电时，化学能转化为电能，原电池总反应为氧化还原反应；C项，电解质溶液导电时，电能转化为化学能，总反应为氧化还原反应；D项，葡萄糖为人类生命活动提供能量时，葡萄糖发生氧化还原反应，化学能转化为热能。3．(2018·永丰高三调研)新型纳米材料氧缺位铁酸盐(MFe2Ox)(3x4；M表示Mn、Co、Zn或Ni的二价离子)，常温下，它能使工业废气中的SO2、NO2等氧化物转化为单质，转化流程如图所示。有关该转化过程的下列叙述正确的是()A．MFe2O4表现了还原性B．MFe2Ox表现了还原性C．SO2和NO2表现了还原性D．SO2和NO2发生了分解反应解析：选B。A项，由信息可知，MFe2O4与氢气的反应中，M元素的化合价降低，则为氧化剂，具有氧化性；B项，在常温下MFe2Ox能使工业废气中的SO2、NO2等氧化物转化为单质，则SO2、NO2等氧化物为氧化剂，MFe2Ox为还原剂，体现其还原性；C项，由B项可知，SO2和NO2表现了氧化性；D项，SO2和NO2发生了还原反应。题组二氧化还原反应中电子转移的表示方法及应用4．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________，反应物部分参加氧化还原反应的是__________________。解析：①中标错了转移电子数，应为“得2×6e－”“失6×2e－”；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：⑤②③③④⑤5．分别用双线桥法和单线桥法标出下列反应中电子转移的情况。(1)8NH3＋6NO2=====催化剂7N2＋12H2O(2)2KMnO4=====△K2MnO4＋MnO2＋O2↑答案：(2)物质的氧化性、还原性强弱比较[知识梳理]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。3．从元素的价态考虑：最高价态——只有氧化性，如Fe3＋、H2SO4、KMnO4等；最低价态——只有还原性，如金属单质、Cl－、S2－等；中间价态——既有氧化性，又有还原性，如Fe2＋、S、Cl2等。二、氧化性、还原性强弱的比较方法方法一依据反应原理氧化性：氧化剂＞氧化产物；还原性：还原剂＞还原产物。方法二依据金属活动性顺序方法三依据非金属活动性顺序――――――――――――――――――――――→F2Cl2Br2（Fe3＋）I2SP得电子能力逐渐减弱，氧化性逐渐减弱――――――――――――――――――――→F－Cl－Br－(Fe2＋)I－S2－P3－失电子能力逐渐增强，还原性逐渐增强方法四依据元素周期表方法五依据电化学原理(1)原电池：一般情况下，两种不同的金属构成原电池的两极，其还原性：负极正极。(2)电解池：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。方法六依据反应条件及反应的剧烈程度反应条件要求越低，反应越剧烈，对应物质的氧化性或还原性越强，如是否加热、反应温度高低、有无催化剂和反应物浓度大小等。例如：根据2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，Mg＋2H2O=====△Mg(OH)2＋H2↑，可以推知还原性：NaMg。方法七依据氧化还原反应的程度相同条件下，不同氧化剂作用于同一种还原剂，氧化产物价态高的其对应氧化剂的氧化性强。例如：根据2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3，Fe＋S=====高温FeS，可以推知氧化性：Cl2S。方法八根据“三度”(浓度、温度、酸碱度)判断一般情况下，浓度越大，温度越高，氧化剂的氧化性(或还原剂的还原性)越强，氧化性：HNO3(浓)HNO3(稀)，HNO3(热、浓)HNO3(冷、浓)；酸碱度是影响氧化性强弱的重要因素，如KMnO4在酸性条件下具有较强的氧化性，常温下即可和浓盐酸反应制取氯气。[自我检测]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)含最高价元素的化合物一定只表现强氧化性。()(2)具有氧化性的物质一定是氧化剂。()(3)同一元素不同价态的化合物中，元素的化合价越高，物质的氧化性越强。()(4)物质氧化性或还原性的强弱取决于得失