氧化还原反应的实质与特征

氧化还原反应的实质与特征，氧化剂与还原剂、氧化反应与还原反应、氧化产物与还原产物的判断。氧化还原反应电子转移的表示方法、物质氧化性与还原性的强弱比较。常见的氧化剂与还原剂；氧化还原反应方程式的配平、氧化还原反应的相关计算。[知识回顾一]：1.氧化还原反应的判断依据是什么？氧化还原反应的特征、实质是什么？判断某反应是否是氧化还原反应，看反应前后元素的化合价是否有变化。氧化还原反应的特征是：反应前后元素的化合价发生变化，且元素升高的总价数与下降的总价数相等。氧化还原反应的实质是：电子的转移(得失或偏移)。2.氧化剂具有氧化性、化合价降低、得电子、被还原、发生还原反应，生成的产物是还原产物。还原剂具有还原性、化合价升高、失电子、被氧化、发生氧化反应，生成的产物是氧化产物。3.四种基本类型反应与氧化还原反应的关系：有机化学反应中，凡是得氧或去氢的反应称为氧化反应；凡是得氢或去氧的反应称为还原反应。4.怎样表示氧化还原反应电子转移？氧化还原反应中的电子转移的表示方法：⑴双线桥法：从反应前某变价元素指向反应后的该元素，该方法表示了反应前后元素化合价升降和电子转移的关系。对于自身氧化还原反应用该方法方法表示较为明了。⑵单线桥法：从失电子的元素指向得电子的元素：[知识回顾二]：1.判断氧化性与还原性强弱的方法⑴根据化学反应方程式氧化性：氧化剂氧化产物还原性：还原剂还原产物⑵根据元素的化合价一般价态越高其氧化性越强，价态越低其还原性越强，中间价态既有氧化性又有还原性。如H2S中的硫有强还原性，浓H2SO4有强氧化性，而S和SO2既有氧化性又有还原性。若某物质中既有高价元素又有低价元素，则其既有氧化性又有还原性。如盐酸既有酸的氧化性，又可被KMnO4氧化为Cl2。⑶据与同一物质反应被氧化或被还原的程度不同比较如Fe分别与S、Cl2共热生成FeS、FeCl3可知氧化性SCl2；由Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+3Zn+2Fe3+=3Zn2++2Fe可知还原性CuZn。⑷据反应的条件(如温度)、难易程度(或剧烈程度或放热的多少)比较如根据与Cu的反应条件和难易程度可知氧化性：浓HNO3稀HNO3浓H2SO4稀H2SO4。再如金属原子失电子时吸收的能量越少，形成的阴离子越稳定，该金属越易失电子，其还原性越强；非金属原子形成阴离子时，放出能量越多，其阴离子越稳定，则该金属原子越易得电子，其氧化性越强。⑸与浓度、酸碱性等有关(对同一物质而言)一般浓度大的氧化性或还原性强，酸性条件下物质的氧化性或还原性强。⑹由元素的金属性和非金属性比较(金属活泼性顺序、金属阳离子的活泼性顺序)在水溶液中通过实验可发现非金属离子的还原性：S2—I—Br—Cl—O2—F—非金属单质的氧化性：F2Cl2O2Br2I2S⑺据元素周期表理论同周期元素从左向右，其单质的氧化性渐强而还原性渐弱(其阳离子氧化性渐强而阴离子还原性渐弱)；同主族元素从上到下，其单质的氧化性渐弱而还原性渐强(其阳离子氧化性渐弱而阴离子还原性渐强)。⑻电化学法在原电池中，负极物质的还原性强于正极的物质；在电解池中，先放电的阳离子的氧化性强，先放电的阴离子还原性强。2.常见的氧化剂：⑴非金属单质：F2、Cl2、Br2、I2、O2⑵变价元素中高价态化合物：KMnO4、K2Cr2O7、HNO3、KClO3、浓H2SO4⑶其他：H+、HClO及其盐、Na2O2、H2O2、银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液。常见的还原剂：⑴活泼金属：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe等。⑵某些非金属单质：H2、C、S等。⑶变价元素低价态的化合物：CO、NH3、H2S、SO2及亚硫酸盐、Fe2+盐、Fe(OH)2、Cl—、Br—、I—等。3.氧化还原方程式的配平：⑴先找出价态变化的元素并标出其价态升降的数目。⑵最小公倍数法使升降化合价相等。⑶先配平价态变化元素，再据原子守恒配平价态未变的元素。对于氧化还原反应离子方程式的配平，在上述基础上，要据电荷守恒的方法配平；对于缺项(即未知物的判断)，应据原子守恒来确定。4.氧化还原反应类的计算：一般据电荷守恒法或变价元素升降价相等。1.同一元素不同价态的化合物发生氧化还原反应时，化合价不交叉不越位、至多只能相等。同种元素，相邻价态间不发生氧化还原反应。2.整体法氧化还原反应方程式的配平:氧化还原反应中若某物质中元素的化合价都发生变化，则把它当成一个整体来分析。如：FeS2+O2-Fe2O3+SO2中反应物FeS2两元素的化合价都升高，则把它视为一个整体，Fe由+2升至+3、S由-1升为+4价，两个-1价的S共升高10价，FeS2共升高11价，而O2中的两个氧原子化合价均下降，共降4价，然后再据最小公倍数法配平为4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2。再如P+CuSO4+H2O—Cu3P+H3PO4+H2SO4中可把Cu3P视为整体。例1.制备氰氨基化钙的化学方程式为：CaCO3+2HCN=CaCN2+CO+H2+CO2在该反应中，下列说明正确的是（）A.氢元素被氧化，碳元素被还原B.HCN既是氧化剂又是还原剂C.CaCN2是还原产物，H2是氧化产物D.CO为氧化产物，H2为还原产物[解析]HCN中H元素化合价降低，C元素化合价升高，故HCl既是氧化剂又是还原剂。[答案]B例2.已知常温下，在溶液中可发生.如下两个反应：Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+Sn2++2Fe3+=Sn4++2Fe2+由此可以确定：Fe2+、Ce3+、Sn2+三种离子的还原性由强到弱的顺序为（）A.Sn2+、Fe2+、Ce3+B.Sn2+、Ce3+、Fe2+C.Ce3+、Sn2+、Fe2+D.Fe2+、Sn2+、Ce3+[解析]根据氧化剂的氧化性大于氧化产物，还原剂的还原性大于还原产物判断[答案]A例3.已知硫酸锰（MnSO4）和过硫酸钾（K2S2O8）两种盐溶液在银离子催化下可发生氧化还原反应，生成高锰酸钾、硫酸钾和硫酸。①请写出并配平上述的化学方程式②此反应的还原剂是，它的氧化产物是③此反应的离子方程式可表示为④若该反应所得的硫酸锰改为氧化锰，当它跟过量的过硫酸钾反应时，除了高锰酸钾、硫酸钾、硫酸生成外其它的生成物还有[解析]先据电子守恒得2MnSO4~5K2S2O8，再根据质量守恒写出产物及系数；由于氧化能力为S2O82—MnO4—Cl2所以K将把Cl—氧化为Cl2[答案]①2MnSO4+5K2S2O8+8H2O2KMnO4+4K2SO4+8H2SO4②MnSO4、KMnO42Mn2++5S2O82—+8H2O2MnO4—+10SO42—+16H+③Cl2(HClO、HClO3)例4.在氯氧化法处理的含CN—的产物过程中，液氯在碱性条件下，可以将氰化物氧化成氰酸盐（其毒性仅为氰化物的千分之一），氰酸盐进一步氧化成无毒物质①某厂废水中含KCN，其浓度为650mg•L—1，现用氯氰氧化法处理，发生如下反应（其中N均为—3价）KCN+2KOH+Cl2=KOCN+2KCl+H2O被氧化的元素是②投入过量液氯，可将氰酸盐进一步氧化为氮气，请配平下列化学方程式KOCN+KOH+Cl2–––CO2+N2+KCl+H2O③若处理上述废水20L使KCN完全氧化为无毒物质，至少需要液氯g[解析]①分析价态，只有碳元素价态升高，故氧化的为碳元素，②照准变价元素，根据电子守恒配平③20L废水含KCN0.2mol，据2KCN––5Cl2求得氯气0.5mol，即35.5g[答案]①碳②2KOCN+4KOH+3Cl3=2CO2+N2+6KCl+2H2O③35.51.下列反应右，不属于氧化还原反应原是A、3CuS+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+3S+4H2OB、3Cl2+6KOH=5KCl+KClO3+3H2OC、3H2O2+2HCrO2+2KOH=2K2CrO4+4H2OD、3CCl4+K2CrO4=2CrO2Cl2+3COCl2+2KCl2.对于反应XeF4+2CH3-CH=CH2→2CH3CH2CHF2+Xe，下列说法正确的是A．XeF4既是氧化剂又是还原剂B．XeF4被氧化C．该反应是非氧化还原反应D．CH3-CH=CH2是还原剂3.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,碳元素被还原B.HCN既是氧化剂又是还原剂C.CaCN2是氧化产物,H2是还原产物D.CO为氧化产物,H2为还原产物4.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为2：1时，还原产物是A．NO2B．NOC．N2OD．N25.在反应Zn+2HNO3+NH4NO3=N2↑+3H2O+Zn(NO3)2中，每溶解1molZn，电子转移了A.2molB.3molC.4molD.5mol6.在含有agHNO3的稀硝酸中,加入bg铁粉,反应生成NO,铁全部溶解。已知反应中有1/4的HNO3被还原，则a：b不可能是A.4：1B.3：1C.2：1D.9：27.在化合、分解、置换、复分解四类基本类型的反应中，可能生成水的反应有A.一类B.二类C.三类D.四类8.配平下列氧化还原反应方程式①KMnO4+H2C2O4+H2SO4—K2SO4+MnSO4+CO2+H2O②(NH4)2PtCl6—Pt+NH4Cl+HCl+N2③Na2Sx+NaClO+NaOH——Na2SO4+NaCl+H2O④H2O2+Cr2(SO4)3+_________—K2SO4+K2CrO4+H2O⑤Cr(OH)4—+OH—+ClO——CrO42—+Cl—+H2O⑥CrI3+Cl2+_______—K2CrO4+KIO4+KCl+H2O⑦An+Bx———Bm+Ay—9.若不慎使用白磷粘在皮肤上，可涂上CuSO4溶液，所发生的化学反应为：P+CuSO4+H2O——Cu3P+H3PO4+H2SO4，则1molCuSO4能氧化P的质量A.12.4gB.68.2gC.6.2gD.10.23g10.将NO3—+Zn+OH—+H2O→NH3+Zn(OH)42—配平后，离子方程式中H2O的系数是A．2B．4C．6D．811.R2O8n—离子在一定条件下能把Mn2+氧化为MnO4—，若反应后R2O8n—转化为RO42—。又知反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为5：2，有关叙述正确的是A.n值为2B.n值为3C.氧化剂与氧化产物的物质的量之比为2:1D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1:512.化合物BrFX与水按物质的量之比3：5发生反应，其产物为溴酸、氢氟酸、单质溴和氧气。⑴、BrFX中，x=_____。⑵、该反应的化学方程式是：___________________________。⑶、此反应中的氧化剂和还原剂各是什么?13.KClO3和浓盐酸在一定温度下反应会生成绿黄色的易爆物二氧化氯。其变化可表述为：口KClO3+口HCl(浓)一口KCl+口ClO2↑+口Cl2↑+口(1)请完成该化学方程式并配平(未知物化学式和系数填人框内)。(2)浓盐酸在反应中显示出来的性质是_______(填写编号，多选倒扣)。①只有还原性②还原性和酸性③只有氧化性④氧化性和酸性(3)产生0.1molCl2，则转移的电子的物质的量为_____mol。(4)ClO2具有很强的氧化性，因此常被用作消毒剂，其消毒的效率(以单位质量得到的电子数表示)是Cl2的_______倍14.已知NaBiO3是黄色不溶于水的固体，Bi3+为无色离子。将NaBiO3加入用稀硫酸酸化的硫酸锰溶液中，加热，得到紫色的混合溶液。试完成此反应的离子方程式：______________________。15.高锰酸钾和氢溴酸溶液可以发生如下反应：KMnO4+HBr→Br2+MnBr2+KBr+H2O其中还原剂是_______。若消耗0.1mol氧化剂,则被氧化的还原剂的物质的量是________mol。16.下列叙述中正确的是A、含最高价元素的化合物，一定具有强氧化性B、阳