【高中化学】一轮复习学案：2.3-氧化还原反应(必修1)

第三节氧化还原反应【高考新动向】考点梳理1.了解氧化还原反应的本质是电子的转移。2.了解常见的氧化还原反应。【考纲全景透析】一、氧化还原反应1.氧化还原反应的定义在反应过程中有元素化合价变化的化学反应叫做氧化还原反应。2.氧化还原反应的实质元素化合价的变化是电子转移的外观表现，电子转移是氧化还原反应的实质。3.有关概念及相互关系4.电子转移的表示方式（1）单线桥法。从被氧化（失电子，化合价升高）的元素指向被还原（得电子，化合价降低）的元素，标明电子数目，不需注明得失。例：MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O［注意］箭头线由还原剂中化合价升高的元素指向氧化剂中化合价降低的元素；桥上只标电子数，不写“得”、“失”等。（2）双线桥法。得失电子分开注明，从反应物指向生成物（同种元素）注明得失及电子数。例：MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O［注意］桥上标：得（失）电子数，化合价降低（升高），发生还原（氧化）反应得2e-—2e-——失2e-—化合价升高为失去，发生氧化反应（被氧化）；化合价降低为得到，发生还原反应（被还原）；氧化剂得到电子数＝还原剂失去电子数，又称转移电子数电子数＝化合价发生变化的原子数×化合价变化数二、氧化还原反应与四种基本类型反应之间的关系(1)所有的置换反应都是氧化还原反应。(2)所有的复分解反应都不是氧化还原反应。(3)有单质参加的化合反应都是氧化还原反应，有单质生成的分解反应都是氧化还原反应。三、氧化剂和还原剂常见的氧化剂和还原剂氧化剂还原剂活泼非金属单质：X2、O2、S等活泼金属单质：Na、Al、Fe等某些非金属单质：C、H2、S高价金属离子：Fe3＋不活泼金属离子：Cu2＋、Ag＋其他：[Ag(NH3)2]＋、新制Cu(OH)2等低价金属离子：Fe2＋非金属的阴离子及其化合物：S2－、H2S、I－、HI、Br－、HBr等某些含氧化合物：Na2O2、H2O2、HClO、HNO3、浓H2SO4、NaClO、Ca(ClO)2、KClO3、KMnO4低价含氧化合物：CO、SO2、H2SO3、Na2SO3、H2C2O4、含—CHO的有机物等既可作氧化剂又作还原剂的有：S、SO、H2SO3、SO2、NO、Fe2＋及含—CHO的有机物【热点难点全析】一、氧化还原反应中的主要规律1．守恒规律氧化剂获得的电子总数＝还原剂失去的电子总数。(1)质量守恒：反应前后元素的种类和质量不变。(2)电子守恒：即氧化剂得电子的总数等于还原剂失电子的总数。这是配平氧化还原反应方程式的依据，也是有关氧化还原反应计算的依据。2.价态归中规律同种元素不同价态之间的反应，遵循以下规律：若某元素有多种可变价态，处于最高价态时，只有氧化性；处于最低价态时，只有还原性；处于中间价态时，既有氧化性，又有还原性。3.“强易弱难，先强后弱”规律在浓度相差不大的溶液中：(1)同时含有几种还原剂时将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。(2)同时含有几种氧化剂时将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。【典例1】(2012年合肥模拟)向含有1molFeCl2的溶液中通入0.2molCl2，再加入含0.1molX2O2－7的酸性溶液，使溶液中Fe2＋恰好全部被氧化，并使X2O2－7还原为Xn＋，则n值为()A．2B．3C．4D．5【解析】由题意知，0.2molCl2和0.1molX2O2－7的酸性溶液，共同将1molFe2＋氧化。根据氧化还原反应中得失电子守恒可知，0.2molCl2和0.1molX2O2－7得到电子的物质的量与1molFe2＋失去电子的物质的量相等，所以有0.2mol×2＋0.1mol×2×(6－n)＝1mol×1，解得n＝3。【答案】B二、氧化性、还原性强弱的判断1．依据化学反应方程式(主要)氧化性：氧化剂＞氧化产物还原性：还原剂＞还原产物2．依据金属、非金属活动性顺序①依据金属活动性顺序②依据非金属活动性顺序3．根据元素在周期表中的相对位置4.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，有无催化剂及反应温度高级和反应物浓度大小等。422216()===2KCl+2MnCl5ClKMnOHCl浓22224()MnCl+Cl+2HOMnOHCl浓由上述反应条件的不同，可判断氧化性4KMnO2MnO5.依据氧化还原反应的程度①相同条件下，不同氧化剂作用于同一种还原剂，氧化产物价态高的反应对应的氧化剂氧化性强。例如:②相同条件下，不同还原剂作用于同一种氧化剂，还原产物价态低的反应对应的还原剂的还原性强。例如:6．依据电化学原理①一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。【特别提醒】(1)氧化性、还原性强弱取决于得失电子的难易，与得失电子的数目无关。(2)对于一种物质既作氧化剂、又作还原剂的反应，如Cl2＋H2O===HClO＋HCl，不能根据反应方程式判断物质氧化性、还原性的强弱。(3)依据金属活动性顺序判断阳离子的氧化性强弱时，要注意Fe对应的阳离子是Fe2＋，而不是Fe3＋。【典例2】(2012年聊城检测)有下列三个反应：①Cl2＋FeI2===FeCl2＋I2②2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－③Co2O3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O。下列说法正确的是()A．①②③中的氧化产物分别是I2、Fe3＋、CoCl2B．根据以上方程式可以得到氧化性Cl2＞Fe3＋＞Co2O3C．可以推理得到Cl2＋FeBr2===FeCl2＋Br2D．在反应③中当1molCo2O3参加反应时，2molHCl被氧化【解析】反应③中的氧化产物是Cl2，故A错；从反应③可知氧化性Co2O3＞Cl2，故B错；由反应②可知，Fe2＋可以被Br2氧化为Fe3＋，故C错；从反应③可知，1molCo2O3参加反应时，有1mol氯气生成，即2molHCl被氧化。【答案】D三、氧化还原反应方程式的配平1.化合价升降法(即电子得失法或氧化数法)2.计算步骤计算方法——得失电子守恒法(1)找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。(2)找准一个原子或离子得失电子数。(注意化学式中离子的个数)(3)根据题中物质的物质的量和电子守恒列出等式。n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)。【典例3】(2012·济宁模拟)已知某强氧化剂[RO(OH)2]2+中的元素R可被亚硫酸钠还原到较低价态。若把1.2×10-3mol［RO(OH)2］2+还原，需要消耗6mL0.2mol/L的亚硫酸钠溶液，则反应后R的化合价为()A.0B.+2C.+3D.+4【解析】选D。由题意可知，[RO(OH)2]2+是氧化剂，R元素的化合价降低，亚硫酸钠是还原剂，硫元素的化合价由+4价升高到+6价，则根据电子得失守恒可得：1.2×10-3×(6-x)=6×10-3×0.2×(6-4)x=4，故选D。【高考零距离】（2012·广东高考·10）下列应用不涉及氧化还原反应的是A.Na2O2用作呼吸面具的供氧剂B.工业上电解熔融状态Al2O3制备AlC.工业上利用合成氨实现人工固氮D.实验室用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3【解题指南】解答本题可以按以下思路进行：【解析】选D。选项具体分析结论ANa2O2用作呼吸面具的供氧剂时，Na2O2中O从-1价既升到0价又降到-2价，所以Na2O2既是氧化剂又是还原剂。属于氧化还原反应B电解熔融状态Al2O3制备Al时，Al2O3中Al从+3价降到0价，O从-2价升到O价。属于氧化还原反应C工业上合成氨是利用N2和H2反应生成NH3，也是属于固氮中的一种，其中N从0价降到-3价，H从价升到+1价。属于氧化还原反应D2NH4Cl+Ca(OH)2==CaCl2+2NH3↑+2H2O，无化合价变化。属于非氧化还原反应2、（2012·海南高考·6）6．将0.195g锌粉加入到20.0mL的0.100mol·L-1MO2+溶液中，恰好完全反应，则还原产物可能是A.MB.M2+C．M3+D.MO2+【解析】根据电子得失守恒，设M的化合价变为x，则（5-x）×0.02×0.1=0.06，可得x=+2。【答案】B3、下图所示是验证氯气性质的微型实验，a、b、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸后，立即用另一培养皿扣在上面。已知：2KMnO4+16HCl→2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O对实验现象的“解释或结论”正确的是选项实验现象解释或结论Aa处变蓝，b处变红棕色氧化性：Cl2Br2I2Bc处先变红，后褪色氯气与水生成了酸性物质Cd处立即褪色7氯气与水生成了漂白性物质De处变红色还原性：Fe2+Cl-根据化合价的变化化合价有变化，氧化还原反应化合价无变化，非氧化还原反应15.D【解析】本题通过元素化合物知识，考查考生实验能力和对实验现象的分析、推断能力。a处变蓝、b处变红棕色，说明Cl2分别与KI、NaBr作用生成I2、Br2，可证明氧化性：Cl2＞I2、Cl2＞Br2，无法证明I2与Br2之间氧化性的强弱，A项错误；C处先变红，说明氯气与水生成酸性物质，后褪色，则证明氯气与水生成具有漂白性物质，B项错误；d处立即褪色，也可能是氯气与水生成酸性物质中和了NaOH，C项错误；D处变红说明Cl2将Fe2+氧化为Fe3+，证明还原性：Fe2+＞Cl-，D项正确。4、（2012·上海高考·22）PbO2是褐色固体，受热分解为Pb的+4和+2价的混合氧化物，+4价的Pb能氧化浓盐酸生成Cl2；现将1molPbO2加热分解得到O2，向剩余固体中加入足量的浓盐酸得到Cl2，O2和Cl2的物质的量之比为3：2，则剩余固体的组成及物质的量比是A．1：1混合的Pb3O4、PbOB．1：2混合的PbO2、Pb3O4C．1：4：1混合的PbO2、Pb3O4、PbOD．1：1：4混合的PbO2、Pb3O4、PbOAD【解析】本题通过元素化合物转化考查考生计算、分析推理能力。PbO2受热分解得到氧气和铅的氧化物的混合物（Pb为+4、+2价），铅的氧化物的混合物再与盐酸作用时，+4价Pb还原为+2价，Cl-被氧化为Cl2，此时得到溶液为PbCl2溶液，利用“电荷守恒”知1molPbO2在上述转化过程中共转移2mole-。设该过程得到O2的物质的量为3xmol，则Cl2的物质的量为2xmol，利用电荷守恒可得：3x×4+2x×2＝2，解得x＝0.125，故知1molPbO2在受热分解过程中产生0.375molO2，利用原子守恒可知受热后的剩余固体中n(Pb):n(O)＝4:5，结合选项可知只有A、D项满足n(Pb):n(O)＝4:5，故答案为：AD。5、（2012·四川高考·13）13.向27.2gCu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5L，固体物质完全反应，生成NO和Cu（NO3）2。在所得溶液中加入1.0mol/L的NaOH溶液1.0L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2g。下列有关说法不正确．．．的是A.Cu与Cu2O的物质的量之比为2:1B.硝酸的物质的量浓度为2.6mol/LB.产生的NO在标准状况下的体积为4.48LD.Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3为0.2mol【解题指南】解答本题时可以按照以下流程：【解析】选B。根据题意得到的金属离子的沉淀为氢氧化铜0.4mol，根据元素守恒可以确定原混合物中有铜0.2mol有氧化亚铜0.1mol，将溶液变成中性时消耗硝酸1mol，沉淀铜离子只消耗了0.8mol，因此反应过程中硝酸过量0.2mol，由于固体混合物与硝酸的反应为氧化还原反应，该反应过程中铜元素的化合价均升高为+2价，化合价升高了0.4+0.2=0.6mol，硝酸中氮原子的化合价由+5价降低为+2价，因此生成的一氧化氮的物质的量