F氧化还原讲义2018

1氧化还原反应讲义一、氧化还原反应的基本概念1、氧化还原反应的概念（1）实质：有电子的转移（得失或偏移）（2）特征：有元素化合价升降这是概念判断的根本依据氧化剂：得到电子(或电子对偏向)的物质。还原剂：失去电子(或电子对偏离)的物质。氧化产物：还原剂被氧化后的生成物。还原产物：氧化剂被还原后的生成物。氧化性：物质得电子(或电子对偏向)的性质，氧化剂具有氧化性，物质得电子就表现氧化性。还原性：物质失电子(或电子对偏离)的性质，还原剂具有还原性，物质失电子就表现还原性。氧化反应：得到电子(或元素化合价升高)的反应。还原反应：失去电子（或元素化合价降低）的反应。二、概念间的关系三、氧化还原反应电子转移的表示方法（一）、双线桥表明反应前后同一元素原子的电子转移情况1、标价态：标化合价发生改变的元素2、连双线：连同一元素不同价态，且由反应物指向生成物。3、注得失：在桥上标明得失电子总数、化合价升降、被氧化、被还原等2(二)、单线桥：表明不同元素原子的电子转移情况1、连单线：箭头方向由还原剂指向氧化剂2、注得失：在桥上标明转移的电子总数四、氧化还原反应和四种基本反应类型的关系五、氧化还原反应的几个重要的规律3【例】单质铁溶于一定浓度的硝酸中反应的化学方程式如下：aFe+cH++bNO3_=dFe2++fFe3++gNO↑+hN2O↑+kH2O(化学计量数均为正整数)（1）c、g、h的关系式是_____________________________________（2）b、c、d、f的关系式是_____________________________________（3）d、f、g、h的关系式是_____________________________________（4）若a=12，铁和硝酸恰好完全反应，则b的取值范围是______________,c的取值范围是________________（1）c=4g+10h（2）c-b=2d+3f（3）2d+3f=3g+8h（4）6b12;30c48【例】常温下，在溶液中可发生如下反应：⑴16H++10Z—+2XO4—=2X2++5Z2+8H2O；⑵2A2++B2=2A3++2B—；⑶2B—+Z2=B2+2Z—，由此推断，下列说法错误的是（）A、反应Z2+2A2+=2A3++2Z—可以进行B、Z元素在⑴⑶反应中均被还原C、氧化性由强到弱的顺序为XO4—、Z2、B2、A3+D、氧化性由强到弱的顺序为XO4—、A3+、B2、Z2BD【例】(全国高考江苏卷·7)已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2+。Co2O3、C12、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．3C12+6FeI2＝2FeCl3+4FeI3B．C12+FeI2＝FeCl2+I2C．Co2O3+6HCl＝2CoCl2+C12↑+3H2OD．2Fe3++2I一＝2Fe2++I2A3、价态律（1）价态表现规律当元素处于最高价时，只具有氧化性；当元素处于最低价时，只具有还原性；当元素处于中间价态时既具有氧化性又具有还原性。（2）同一元素价态变化规律①同种元素的同种中间价态间发生氧化还原反应时，变成该元素价态相邻的两端的价态（即中间变两头——歧化反应）。如Cl2+H2O——4②同种元素的不同价态间发生氧化还原反应时，高价态降低但不会降到与低价态相同或更低；低价态升高但不会升高到与高价态相同或更高。高价态和低价态相互反应变成它们相邻的中间价态（即两头变中间，只靠拢不交叉的归中规律）可以接近，相遇而不能交叉或交换。③同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应。【例】下列气体不能用浓硫酸干燥的有（）A、H2B、SO2C、H2SD、Cl24、先后律当一种氧化剂与多种还原剂在一起时，则氧化剂先将还原性强的还原剂氧化，然后再将还原性弱的还原剂氧化；反之，当一种还原剂与多种氧化剂在一起时，则还原剂先将氧化性强的氧化剂还原，然后再将氧化性弱的氧化剂还原。5例1：(上海）向NaBr、NaI、Na2SO3混合液中，通入—定量氯气后，将溶液蒸干并充分灼烧，得到固体剩余物质的组成可能是ANaClNa2SO4BNaClNaBrNa2SO4CNaClNa2SO4I2DNaClNaINa2SO4AB例2：（全国卷Ⅱ）含有amolFeBr2的溶液中，通入xmolCl2。下列各项为通Cl2过程中，溶液内发生反应的离子方程式，其中不正确．．．的是A．x＝0.4a，2Fe2++Cl2＝2Fe3++2Cl-B．x＝0.6a，2Br－+Cl2＝Br2+2Cl－C．x=a，2Fe2＋+2Br－+2Cl2＝Br2+2Fe3＋+4Cl－D．x=1.5a，2Fe2＋+4Br－+3Cl2＝2Br2+2Fe3＋+6Cl－答案:B解析:由于Fe2＋的还原性强于Br－，故根据氧化还原反应的先后顺序知，Cl2先氧化Fe2＋,然后再氧化Br－。2Fe2＋+Cl22Fe3＋+2Cl－,2Br－+Cl2Br2+2Cl－，2FeBr2+3Cl22FeCl3+2Br2。当x/a≤0.5时，Cl2仅氧化Fe2＋，故A项正确。当x/a≥1.5时,Fe2＋和Br－合部被氧化，D项正确；当介于两者之间时，则要分步书写方程式，然后进行叠加得总反应。如B项，当x=0.5a时，Cl2刚好把Fe2＋全部氧化，而当x=0.6a，显然Cl2还要氧化Br－，而选项中没有表示，故错。六、氧化还原的计算1.守恒法计算公式如下：氧化剂物质的量×变价元素原子的个数×化合价的变化值＝还原剂物质的量×变价元素原子的个数×化合价的变化值。例1.［海南化学卷］将0.195g锌粉加入到20mL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+练习：当溶液中X2O72-和SO32-离子数之比为1：3时正好完全发生氧化还原反应，X在还原产物中的化合价为（）A+1B+2C+3D+4例2.（8分）在一定条件下，NanRO3和NaI在硫酸介质中反应，发生反应生成NaR、I2和Na2SO4。已知该变化过程中，0.1mol的NanRO3参加反应时共转移0.6mol电子：（1）RO3n－中R元素的化合价是；6（2）R元素的最外层电子数为；（3）写出该反应配平的离子方程式。例3.(全国II卷)某含铬Cr2O72－废水用硫亚铁铵［FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O］处理，反应中铁元素和铬元素完全转化为沉淀。该沉淀干燥后得到nmolFeO·FeyCrxO3。不考虑处理过程中的实际损耗，下列叙述错误的是A．消耗硫酸亚铁铵的物质量为n(2-x)molB．处理废水中Cr2O72－的物质的量为nx2molC．反应中发生转移的电子数为3nxmolD．在FeO·FeyCrxO3中3x=y【解析】由铬元素守恒知废水中Cr2O72－的物质量为nx2mo，反应中发生转移的电子数为6×nx2mo＝3nxmol。由得失电子守恒知y＝3x，而由铁元素守恒知消耗硫酸亚铁铵的物质量为n×（1+y）mol＝n(3x+1)mol，因此选项A是错误的。【答案】A例4.（上海卷）雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)是提取砷的主要矿物原料，二者在自然界中共生。根据题意完成下列填空：（1）As2S3和SnCl2在盐酸中反应转化为As4S4和SnCl4并放出H2S气体。若As2S3和SnCl2正好完全反应，As2S3和SnCl2的物质的量之比为。（2）上述反应中的氧化剂是，反应产生的气体可用吸收。（3）As2S3和HNO3有如下反应：As2S3+10H++10NO3—=2H3AsO4+3S+10NO2↑+2H2O若生成2molH3AsO4，则反应中转移电子的物质的量为。若将该反应设计成一原电池，则NO2应该在（填“正极”或“负极”）附近逸出。（4）若反应产物NO2与11.2LO2（标准状况）混合后用水吸收全部转化成浓HNO3，然后与过量的碳反应，所产生的CO2的量（选填编号）。a．小于0.5molb．等于0.5molc．大于0.5mold．无法确定【解析】（1）根据电子得失守恒知1molAs2S3作氧化剂得到2mol电子，而1molSnCl2作还原剂失去2mol电子，所以二者的物质的量之比是1：1；（2）H2S是还原性气体可用碱液吸收或硫酸铜溶液吸收；（3）As2S3作还原剂，转移电子的个数是2×（5－3）+3×（0+2）＝10。NO2属于还原产物，在正极生成；（4）根据电子守恒可知生成CO2的量是0.5mol×4/4＝0.5mol，但考虑到随着反应到进行，硝酸的浓度会降低而稀硝酸不与碳反应。【答案】（1）1：17（2）As2S3氢氧化钠溶液或硫酸铜溶液（3）10mol正极（4）a例5.（安徽卷）某厂废水中含5.00×10-3mol·L-1的,其毒性较大。某研究性学习小组为了变废为宝,将废水处理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4(Fe的化合价依次为+3、+2),设计了如下实验流程:(1)第①步反应的离子方程式是____________________________________。(2)第②步中用pH试纸测定溶液pH的操作是:__________________。(3)第②步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)3外,还有__________________。(4)欲使1L该废水中的完全转化为Cr0.5Fe1.5FeO4,理论上需要加入_________gFeSO4·7H2O。【答案】(1)+6Fe2++14H+====2Cr3++6Fe3++7H2O(2)将一小块pH试纸放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待测液,点在pH试纸上,再与标准比色卡对照。(3)Fe(OH)3、Fe(OH)2(4)13.9【解析】(1)结合框图，第①步反应应为含高价Cr(+6价)的在酸性条件下将部分二价铁氧化成三价铁，其离子方程式是：＋6Fe2＋＋14H＋====2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。(2)考查pH试纸的使用。具体方法是：取一小块pH试纸放在表面皿(或玻璃片)上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点滴在试纸的中部，待试纸变色后，再与标准比色卡对照来确定溶液的pH。(3)由框图信息，第②步是向含Cr3＋、Fe2＋、Fe3＋的溶液中加NaOH溶液，显然会生成三种沉淀：Cr(OH)3、Fe(OH)2、Fe(OH)3，所以过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)3外，还有Fe(OH)2、Fe(OH)3。(4)首先判断Cr0.5Fe1.5FeO4(Fe的化合价依次为+3、+2价)中Cr元素的价态为+3价。1L该废水中含的物质的量为5.00×10－3mol，转化为Cr0.5Fe1.5FeO4时，得到的电子的物质的量为：5.00×10－3×2×(6-3)mol＝0.03mol。则被氧化的二价铁的物质的量亦为0.03mol，未变价的铁的物质的量为0.03÷1.5＝0.02mol，那么，共需要Fe(即FeSO4·7H2O)的物质的量为0.05mol，其质量为：0.05mol×278g·mol-1＝13.9g。8例6.（全国Ⅰ）10.已知氧气还原反应：2Cu(IO3)2+24KI+12H2SO4=2CuI↓+13I2+12K2SO4+12H2O其中1mol氧化剂在反应中得到的电子为A.10molB.11molC.12molD.13mol【答案】B【解析】根据氧化剂的概念，由及知Cu(IO3)2化合价降低，为氧化剂，又由知1molCu(IO3)2参加反应时，转移电子的物质的量为11mol。例7.（湖北八校）对于白磷引起的中毒，硫酸铜溶液是一种解毒剂，有关反应如下：11P+15CuSO4+24H2O→5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4，下列关于该反应说法正确的是（）A、生成1molH3P04时，有10mol电子转移B、CuS04发生了氧化反应C、氧化产物和还原产物的物质的量之比为6：5D、白磷只作还原剂C例8..制备氰氨基化钙的化学方程式为，CaCO3+2HCN====CaCN2+CO+H2+CO2在反应中()A.氢元素被氧化