20202021年高考化学一轮复习知识讲解下氧化还原反应pdf

2020-2021年新高三化学一轮复习讲解《氧化还原反应》【知识梳理】一、氧化还原反应及其相关概念概念定义备注氧化反应物质失去电子的反应物质失去电子的外部表现为化合价的升高还原反应物质得到电子的反应物质得到电子的外部表现为化合价的降低氧化产物通过发生氧化反应所得的生成物氧化还原反应中，氧化产物、还原产物可以是同一种产物，也可以是不同产物，还可以是两种或两种以上的产物。如反应4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2中，Fe2O3和SO2均既为氧化产物，又为还原产物还原产物通过发生还原反应所得的生成物氧化剂得到电子的反应物常见氧化剂：活泼的非金属单质单质；如卤素单质(X2)、O2、S等(2)高价态离子；如Fe3+、Cu2+等；高价或较高价含氧化合物；如MnO2、浓H2SO4、HNO3、KMnO4等；过氧化物，如Na2O2、H2O2等还原剂失去电子的反应物常见还原剂：活泼或较活泼金属；如K、Na、Zn、Fe等②一些非金属单质；如H2、C、Si等；较低态的化合物；CO、SO2、H2S、Na2SO3、FeSO4氧化性得到电子的能力物质的氧化性、还原性的强弱与其得失电子能力有关，与得失电子的数目无关还原性失去电子的能力2．特征：反应前后元素化合价发生了变化。（1）元素化合的计算原则：单质的化合价为零；化合物中，元素正、负化合价的代数和为零；非金属元素和氧元素结合显正化合价（除F外）；非金属元素和氢元素结合显负化合价。（2）同种元素，最高价态只有氧化性，最低价态只有还原性，中间价态既有氧化性又有还原性；在反应中，得到电子所含元素化合价降低的物质均具有氧化性，失去电子所含元素的化合价升高的物质具有还原性。3．本质：反应过程中电子转移（得失或偏移）。4．规律：在一个化学反应中氧化反应和还原反应同时发生，氧化剂和还原剂同时存在,氧化剂得电子，还原剂失电子,得失电子同时发生。同一氧化还原反应中,氧化剂和还原剂得失电子总数相等，即化合价升高的总价数等于降低的总价数。例题1、下列有关氧化还原反应的叙述中正确的是。①在氧化还原反应中，某元素由化合态变为单质，此元素可能被还原，也可能被氧化②在氧化还原反应中，非金属单质一定是氧化剂，金属单质一定是还原剂③化合物分解的产物有单质，则该分解反应必属于氧化还原反应④化学反应K2MnO4＋Cl2=2KCl＋MnO2＋O2属于氧化还原反应⑤金属阳离子只有氧化性，HI只有还原性⑥漂白粉在空气中变质过程中，既有氧化还原反应发生，又有非氧化还原反应发生⑦某单质X能从盐的溶液中置换出单质Y，当X、Y都是非金属时，Y一定比X活泼⑧1molNa2O2与足量的水反应，转移的电子数为2NA⑨5.6g铁粉与硝酸反应失去电子数一定为0.3NA二、氧化还原反应中电子转移的表示方法1．单线桥法:表示氧化剂与还原剂之间电子转移的方向和总数。（1）箭头必须由还原剂中失电子的元素指向氧化剂中得电子的元素；（2）箭头方向表示电子转移的方向；（3）在“桥”上标明转移的是电子总数。2．双线桥法：表示氧化剂及其还原产物、还原剂及其氧化产物之间电子转移情况。(1)箭头必须由反应物指向生成物，且两端对准同种元素;(2)箭头方向不代表电子转移方向，仅表示电子转移前后的变化。例题2、某一反应体系中有反应物和生成物共5种物质：S、H2S、HNO3、NO和H2O。已知水是反应产物之一。(1)该反应中的还原剂是____________。(2)该反应中的还原产物是____________。(3)写出该反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目：____________。(4)若反应过程中转移了0.3mol电子，则生成水的质量是__________________。三、氧化还原反应的基本规律1．电子得失守恒规律:氧化还原反应中，氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等，常用于有关氧化还原反应的计算及配平氧化还原反应方程式。运用守恒规律进行氧化还原反应的计算方法是：氧化剂物质的量×变价元素的原子个数×化合价的变化值=还原剂物质的量×变价元素的原子个数×化合价的变化值。2．表现性质规律:当元素具有可变化合价，一般化合价处于最高价态时只具有氧化性；处于最低价态时只具有还原性；处于中间价态时既具有氧化性又具有还原性。利用此规律可判断物质是否具有氧化性及还原性，但不能判断物质氧化性及还原性的强弱。3．反应先后规律：同一氧化剂与含多种还原剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时，首先被氧化的是还原性较强的物质；同一还原剂与含多种氧化剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时，首先被还原的是氧化性较强的物质。如：将Cl2通人物质的量浓度相同的NaBr和NaI的混合液中，C12首先与NaI反应；将过量铁粉加入到物质的量浓度相同的Fe2+、和Cu2+的混合溶液中，Fe首先与Fe3+反应；FeBr2中通入Cl2，Cl2首先氧化Fe2+。4．价态变化规律:高价氧化（性）低价还（原性），中间价态两边转。同一元素的不同价态之间发生氧化还原反应，价态只能归中而不能交叉。本规律应用于氧化还原反应的分析和判断（如反应KClO3＋6HCl===KCl＋3C12↑＋3H2O中氧化产物和还原产物均为C12，电子转移数目是5e－）。（1）岐化反应规律：同一种物质分子内同一种元素同一价态的原子（或离子）发生电子转移的氧化还原反应叫歧化反应。岐化反应化合价的特点是：某元素的中间价态在适宜条件下同时向较高和较低的价态转化。歧化反应是自身氧化还原反应的一种，常用于判断某种元素的化合价高低以及有关氧化还原反应方程式的计算。（2）价态归中规律:同种元素由不同价态（高价态和低价态）转变为中间价态的氧化还原反应，称之为归中反应，也称“反歧化反应”。常用于方程式的书写，当有中间价态时，才可能发生，否则不反应，如SO2与浓硫酸不反应，可用浓H2SO4干燥。5．性质强弱规律：氧化还原反应若能进行，一般为较强氧化性的氧化剂跟较强还原性的还原剂反应，生成弱还原性的还原产物和弱氧化性的氧化产物。常用于在适宜条件下，用氧化性较强的物质制备氧化必较弱的物质或用还原性较强的物质制备还原性较弱的物质，亦可用于比较物质间氧化性或还原性的强弱，氧化性：氧化剂氧化产物，还原性：还原剂还原产物。例题3、L、M、R、P、Q分别代表五种含不同化合价的氮元素的物质。A、B分别代表两种含不同化合价的氯元素的物质(每种物质中氮或氯元素的化合价只有一种)。又知物质M中的氮元素化合价要比物质Q中氮元素的化合价低。在一定条件下，它们会发生如下的转化(关系式未配平)：①P＋A―→Q＋B②L＋O2―→M＋H2O③L＋M―→R＋H2O④B＋H2O―→A＋O2(1)若五种含氮元素的物质中，有一种是硝酸，则硝酸是________，理由是_____________。(2)反应②必须在催化剂(铂、氧化铁等)作用下，加热到一定温度时方能发生，此反应在化工生产上有重要用途，据此推断在同温同压下，若物质R密度比空气的密度小，则R的化学式为________。(3)某同学写出下面三个含氮的物质相互转换的关系式：Ⅰ.M＋P―→N2O3＋H2OⅡ.N2O4＋H2O―→P＋QⅢ.M＋L―→Q＋H2O其中一定不可能实现的是________，理由是______。【指点迷津】守恒定律是自然界最重要的基本定律，是化学科学的基础。在化学反应中，守恒包括原子守恒、电荷守恒、得失电子守恒等。任何化学反应在反应前后应遵守电荷或原子守恒。电荷守恒即反应前后阴阳离子所带电荷数必须相等；原子守恒(或称质量守恒)，也就是反应前后各元素原子个数相等；得失电子守恒是指在氧化还原反应中，失电子数一定等于得电子数，即得失电子数目保持守恒。比如此题中我们就牢牢抓住了守恒，简化了计算过程，顺利解答。四、氧化性强弱、还原性强弱的比较金属原子因其最外层电子数较少，通常都容易失去电子，表现出还原性，一般来说金属性也就是还原性；非金属原子因其最外层电子数较多，通常都容易得到电子，表现出氧化性，一般来说非金属性也就是氧化性。物质的氧化性或还原性的强弱只取决于得到或失去电子的难易，与得失电子的多少无关。1．氧化性强弱的比较（1）根据非金属活动顺序判断：氧化性：F2＞O2＞Cl2＞Br2＞I2＞S；（2）根据反应方程式判断：氧化性：氧化剂＞氧化产物＞还原剂；（3）根据反应条件判断：还原剂相同时，反应越容易进行，氧化剂的氧化性越强；（4）根据还原剂被氧化的程度判断：还原剂、条件都相同时，还原剂被氧化得越彻底，氧化剂的氧化性越强；（5）据电解池中放电顺序，先得电子者氧化性强，其规律为阳离子得电子顺序（即氧化性强弱顺序）。2．还原性强弱的比较（1）根据根据活动顺序表判断:（2）根据非金属活动顺序判断：F－＜O2－＜Cl－＜Br－＜I－＜S2－；（3）根据反应方程式判断：还原剂＞还原产物＞氧化剂；（4）根据反应条件判断：氧化剂相同时，反应越容易进行，还原剂的还原性越强；（5）根据氧化剂被还原的程度判断：氧化剂、条件都相同时，氧化剂被还原得越彻底，还原剂的还原性越强；（6）根据原电池电极：负极金属比正极金属活泼（还原性强）；（7）据电解池中放电顺序，先失电子者还原性强，其规律为阴离子失电子顺序（即还原性强弱顺序）：S2-I-Br-Cl-OH-NO3-、SO42-等例题4、氯酸是一种强酸，浓度超过40％时会发生分解，反应可表示为：aHClO3=bO2↑+cCl2↑+dHClO4+eH2O。下列有关说法不正确的是A．由反应可确定：氧化性HClO3＞O2B．若氯酸分解所得混合气体lmol混合气体质量为45g，则反应方程式可表示为：3HClO3=2O2↑+C12↑+HClO4+H2OC．由非金属性Cl＞S，可推知酸性HClO3＞H2SO4D．若化学计量数a=8，b=3，则该反应转移电子数为20e－五、氧化还原反应的配平和简单计算1．氧化还原反应方程式的配平方法氧化还原反应的实质是反应过程中发生了电子转移，而氧化剂得电子的总数(或元素化合价降低总数)必然等于还原剂失电子总数(或元素化合价升高总数)，根据这一原则可以对氧化还原反应的化学方程式进行配平。配平的步骤：(1)标好价：正确标出反应前后化合价有变化的元素的化合价。(2)列变化：列出元素化合价升高和降低的数值。(3)求总数：求元素化合价升高和降低的总数，确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数。(4)配系数：用观察法配平其他各物质的化学计量数。(5)细检查：利用“守恒”三原则(即质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒)，逐项检查配平的方程式是否正确。2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O2．氧化还原反应的相关计算对于氧化还原反应的计算，要根据氧化还原反应的实质——反应中氧化剂得到电子总数与还原剂失去电子总数相等，即得失电子守恒。利用守恒思想，可以抛开繁琐的反应过程，可不写化学方程式，不追究中间反应过程，只要把物质分为初态和终态，从得电子与失电子两个方面进行整体思维，便可迅速获得正确结果。守恒法解题的思维流程(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。(注意化学式中粒子的个数)(3)根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式：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)。例题5、次磷酸钠（NaH2PO2）可用于化学镀镍。（1）NaH2PO2中P元素的化合价为。（2）化学镀镍的溶液中含有Ni2+和H2PO2-，在酸性等条件下发生下述反应：（a）Ni2++H2PO2-+→Ni+H2PO3-+（b）6H2PO2-+2H+=2P+4H2PO3-+3H2↑请在答题卡．．．上写出并配平反应式（a）。（3）利用②中反应可在塑料镀件表面沉积镍—磷合金，从而达到化学镀镍的目的，这是一种常见的化学镀。请从以下方面比较化学镀与电镀。方法上的不同点：；原理上的不同点：；化学镀的优点：。【指点迷津】在不同介质条件下，配平氧原子的经验规则介质条件左边比右边多一个氧原子左边比右边