高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題05 氧化還原反應(yīng)（講）（含解析）

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05 氧化還原反應(yīng)（講） （1） 考綱要求 1.理解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)和特征 2.從多個角度理解氧化劑和還原劑等概念 3.會比較與判斷氧化性或還原性強弱 4.知道常見的氧化劑和還原劑 5.能判斷氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目 6.能配平化學(xué)方程式 7.能運用氧化還原反應(yīng)的規(guī)律進行有關(guān)計算 （2） 命題規(guī)律 氧化還原反應(yīng)是高中化學(xué)的核心理論，貫穿于高中化學(xué)學(xué)習(xí)的始終， 也是高考考查的重點和熱點內(nèi)容，很少會以專門考題出現(xiàn)，但融入其他專題進行考查,分散在各種題型中。近三年的高考中，主要考查氧化還原反應(yīng)的相關(guān)概念判斷和氧化還原反應(yīng)方程式的書寫。考題分布既有客觀題又有主觀題，它們與元素及其化合物性質(zhì)及有關(guān)化學(xué)實驗密切聯(lián)系在一起，尤其是重要物質(zhì)制備與氧化還原反應(yīng)的結(jié)合，陌生的氧化還原反應(yīng)方程式的書寫成為近年來考查的亮點，需要重點關(guān)注書寫提供信息的陌生的氧化還原反應(yīng)(或離子)方程式，只要利用所給的信息并按氧化還原反應(yīng)或離子反應(yīng)規(guī)律預(yù)測產(chǎn)物，再加以配平，即可得氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式的。 【例1】【2016年高考上海卷】O2F2可以發(fā)生反應(yīng)：H2S+4O2F2→SF6+2HF+4O2，下列說法正確的是（ ） A．氧氣是氧化產(chǎn)物 B．O2F2既是氧化劑又是還原劑 C．若生成4.48 L HF，則轉(zhuǎn)移0.8 mol電子 D．還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為1：4 【答案】D 【解析】 【考點定位】考查氧化還原反應(yīng)的有關(guān)概念和簡單計算。 【名師點睛】本題主要涉及氧化還原反應(yīng)， 氧化還原反應(yīng)的特征是元素的化合價發(fā)生變化，其本質(zhì)是在反應(yīng)中有電子轉(zhuǎn)移。在反應(yīng)中，氧化劑是得到電子的或電子對偏向的物質(zhì)，本身具有氧化性，反應(yīng)后化合價降低，對應(yīng)的產(chǎn)物是還原產(chǎn)物；還原劑是失去電子的或電子對偏離的物質(zhì)，本身具有還原性，反應(yīng)后化合價升高，對應(yīng)的產(chǎn)物為氧化產(chǎn)物。整個反應(yīng)過程電子從還原劑轉(zhuǎn)移到氧化劑。一定記清各概念之間的關(guān)系：還原劑—化合價升高—失去電子—被氧化—發(fā)生氧化反應(yīng)—生成氧化產(chǎn)物；氧化劑—化合價降低—得到電子—被還原—發(fā)生還原反應(yīng)—生成還原產(chǎn)物。 【例2】【2016年高考新課標Ⅰ卷】(14分)NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產(chǎn)工藝如下： 回答下列問題： （1）NaClO2中Cl的化合價為_______。 （2）寫出“反應(yīng)”步驟中生成ClO2的化學(xué)方程式_______。 （3）“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時，為除去Mg2+和Ca2+，要加入的試劑分別為________、________。“電解”中陰極反應(yīng)的主要產(chǎn)物是______。 （4）“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量ClO2。此吸收反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為________，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是_________。 （5）“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為____。(計算結(jié)果保留兩位小數(shù)) 【答案】(1)+3價；(2)2NaClO3+SO2+H2SO4=ClO2+2NaHSO4； (3)NaOH溶液 ；Na2CO3溶液 ；ClO2-(或NaClO2)； (4)2:1； O2； (5)1.57g。 【解析】 【考點定位】考查混合物的分離與提純、氧化還原反應(yīng)的分析及電解原理的應(yīng)用的知識。 【名師點睛】化合價是元素形成化合物時表現(xiàn)出來的性質(zhì)，在任何化合物中，所有元素正負化合價的代數(shù)和等于0，掌握常見元素的化合價，并根據(jù)元素吸引電子能力大小及化合物中，所有元素正負化合價的代數(shù)和等于0的原則判斷元素的化合價。有元素化合價變化的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，元素化合價升高，失去電子，該物質(zhì)作還原劑，變?yōu)檠趸a(chǎn)物；元素化合價降低，獲得電子，該物質(zhì)作氧化劑，變?yōu)檫€原產(chǎn)物，元素化合價升降總數(shù)等于反應(yīng)過程中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目；可利用最小公倍數(shù)法配平氧化還原反應(yīng)方程式，對于離子反應(yīng)，同時還要符合電荷守恒及原子守恒。物質(zhì)的氧化能力大小可結(jié)合每1mol物質(zhì)獲得電子的多少，獲得電子越多，其氧化能力就越強。 一、氧化還原反應(yīng)的基本概念及相互關(guān)系 1．氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)是電子的得失或電子對的偏移，特征是反應(yīng)前后元素化合價的升降；判斷某反應(yīng)是否屬于氧化還原反應(yīng)可根據(jù)反應(yīng)前后化合價是否發(fā)生了變化這一特征。 2．基本概念 （1）氧化反應(yīng)：失去電子(化合價升高)的反應(yīng)。 （2）還原反應(yīng)：得到電子(化合價降低)的反應(yīng)。 （3）氧化劑(被還原)：得到電子的物質(zhì)(所含元素化合價降低的物質(zhì))。 （4）還原劑(被氧化)：失去電子的物質(zhì)(所含元素化合價升高的物質(zhì))。 （5）氧化產(chǎn)物：還原劑失電子后對應(yīng)的產(chǎn)物(包含化合價升高的元素的產(chǎn)物)。 （6）還原產(chǎn)物：氧化劑得電子后對應(yīng)的產(chǎn)物(包含化合價降低的元素的產(chǎn)物)。 3．氧化還原反應(yīng)的表示方法 （1）雙線橋法 箭頭必須由反應(yīng)物指向生成物，且兩端對準同種元素。 箭頭方向不代表電子轉(zhuǎn)移方向，僅表示電子轉(zhuǎn)移前后的變化。 在“橋”上標明電子的“得”與“失”，且得失電子總數(shù)應(yīng)相等。 （2）單線橋法 箭頭必須由還原劑中失電子的元素指向氧化劑中得電子的元素。 箭頭方向表示　電子轉(zhuǎn)移的方向。 在“橋”上標明轉(zhuǎn)移的　電子總數(shù)。 4．氧化還原反應(yīng)與四種基本反應(yīng)類型的關(guān)系 （1）有單質(zhì)參加的化合反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)； （2）有單質(zhì)生成的分解反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)； （3）置換反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)； （4）復(fù)分解反應(yīng)一定不是氧化還原反應(yīng)。 5．常見的氧化劑和還原劑 重要的氧化劑一般有以下幾類： （1）活潑的非金屬單質(zhì)，如Cl2、Br2、O2等。 （2）元素(如Mn等)處于高化合價時的氧化物，如MnO2等。 （3）元素(如S、N等)處于高化合價時的含氧酸，如濃H2SO4、HNO3等。 （4）元素(如Mn、Cl、Fe等)處于高化合價時的鹽，如KMnO4、KClO3、FeCl3等。 （5）過氧化物，如Na2O2、H2O2等。 重要的還原劑一般有以下幾類： （1）活潑的金屬單質(zhì)，如Na、Al、Zn、Fe等。 （2）某些非金屬單質(zhì)，如H2、C、Si等。 （3）元素(如C、S等)處于低化合價時的氧化物，如CO、SO2等。 （4）元素(如Cl、S等)處于低化合價時的酸，如HCl、H2S等。 （5）元素(如S、Fe等)處于低化合價時的鹽，如Na2SO3、FeSO4等。 二、氧化性、還原性及其強弱比較 氧化性→得電子能力，得到電子越容易→氧化性越強。 還原性→失電子能力，失去電子越容易→還原性越強。 物質(zhì)的氧化性或還原性的強弱只取決于得到或失去電子的　難易程度　，與得失電子的數(shù)目無關(guān)。如：Na、Mg、Al的還原性強弱依次為Na＞Mg＞Al；濃HNO3、稀HNO3的氧化性強弱為濃HNO3＞稀HNO3 1．根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理 氧化性：氧化劑>氧化產(chǎn)物，氧化劑>還原劑??； 還原性：還原劑>還原產(chǎn)物，還原劑>氧化劑　。 2．根據(jù)元素的化合價 如果物質(zhì)中某元素具有最高價，該元素只有氧化性；物質(zhì)中某元素具有最低價，該元素只有還原性；物質(zhì)中某元素具有中間價態(tài)，該元素既有氧化性又有還原性。 3．根據(jù)金屬、非金屬的活動性順序 在金屬活動性順序表中，位置越靠前，其還原性就越強，其陽離子的氧化性就越弱。 一般來說，越活潑的非金屬，得到電子還原成非金屬陰離子越容易，其陰離子失電子氧化成單質(zhì)越難，還原性越弱。 4．根據(jù)元素周期表 同周期元素，隨著核電荷數(shù)的遞增，氧化性逐漸增強，還原性逐漸減弱；同主族元素，隨著核電荷數(shù)的遞增，氧化性逐漸減弱，還原性逐漸增強。 5．根據(jù)反應(yīng)的難易程度 氧化還原反應(yīng)越容易進行(表現(xiàn)為反應(yīng)所需條件越低)，則氧化劑的氧化性和還原劑的還原性就越強。 不同的還原劑(或氧化劑)與同一氧化劑(或還原劑)反應(yīng)時，條件越易或者氧化劑(或還原劑)被還原(或被氧化)的程度越大，則還原劑(或氧化劑)的還原性(或氧化性)就越強。 6．根據(jù)電化學(xué)原理判斷 a．根據(jù)原電池原理判斷：兩種不同的金屬構(gòu)成原電池的兩極。 負極金屬是電子流出的極，正極金屬是電子流入的極。其還原性：負極>正極。 b．根據(jù)電解池原理判斷：用惰性電極電解混合液時，若混合液中存在多種金屬陽離子時，在陰極先放電的陽離子的氧化性較強(相應(yīng)的金屬單質(zhì)的還原性較弱)，若混合液中存在多種陰離子，在陽極先放電的陰離子的還原性較強(相應(yīng)的非金屬單質(zhì)的氧化性較弱)。 7．其他條件 一般溶液的酸性越強或溫度越高，則氧化劑的氧化性和還原劑的還原性就越強，反之則越弱。 氧化性還原性強弱的比較是考試的一個難點，基本考查方式一是比較氧化性還原性的強弱，二是根據(jù)氧化性還原性強弱，判斷反應(yīng)能否進行?？偟慕忸}依據(jù)是一個氧化還原反應(yīng)能進行，一般是氧化劑的氧化性強于氧化產(chǎn)物的氧化性，還原劑的還原性強于還原產(chǎn)物的還原性。但要考慮到某些特殊情況如符合特定的平衡原理而進行的某些反應(yīng)。 三、氧化還原反應(yīng)規(guī)律 1．價態(tài)變化規(guī)律 （1）歸中規(guī)律：含同種元素不同價態(tài)的物質(zhì)間發(fā)生氧化還原反應(yīng)時，該元素價態(tài)的變化一定遵循“高價＋低價→中間價”的規(guī)律。這里的中間價可以相同(謂之“靠攏”)，也可以不同，但此時必是高價轉(zhuǎn)變成較高中間價，低價轉(zhuǎn)變成較低中間價(謂之“不相交”)。 （2）歧化規(guī)律：同一種物質(zhì)中的同一元素部分化合價升高，另一部分化合價降低，發(fā)生自身的氧化還原反應(yīng)。 2．優(yōu)先規(guī)律 在同一溶液里存在幾種不同的還原劑且濃度相差不大時，當加入氧化劑時，還原性　強　的還原劑優(yōu)先被氧化；同時存在幾種不同的氧化劑且其濃度相差不大時，當加入還原劑時，氧化性　強　的氧化劑優(yōu)先被還原。如：把少量Cl2通入FeBr2溶液中，F(xiàn)e2＋先失電子；把少量Cl2通入FeI2溶液中，I－先失電子。 3．守恒規(guī)律 （1）內(nèi)容。 ①質(zhì)量守恒：反應(yīng)前后元素的種類、原子的數(shù)目和質(zhì)量不變。 ②電子守恒：氧化還原反應(yīng)中，氧化劑得到的電子總數(shù)等于還原劑失去的電子總數(shù)，表現(xiàn)為化合價升高的總數(shù)等于化合價降低的總數(shù)。 ③電荷守恒：離子方程式中反應(yīng)物中各離子的電荷總數(shù)與產(chǎn)物中各離子的電荷總數(shù)相等。 （2）應(yīng)用：運用“守恒規(guī)律”可進行氧化還原反應(yīng)方程式的配平和相關(guān)計算。如用銅電極電解Na2SO4溶液，其陽、陰極產(chǎn)物及轉(zhuǎn)移電子關(guān)系式為：Cu2＋～2e－～H2～2OH－。 四、氧化還原反應(yīng)方程式的配平 （1）配平原則：電子守恒、原子守恒、電荷守恒 （2）配平步驟(以高錳酸鉀和濃鹽酸反應(yīng)制氯氣為例)： 配平按以下五步進行。 標明反應(yīng)前后化合價有變化的元素的化合價 通過求最小公倍數(shù)使化合價升降總數(shù)相等 確定氧化劑與還原劑的化學(xué)計量數(shù) 用觀察法配平其他物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù) 檢查質(zhì)量、電荷、電子是否分別守恒 【例1】【2016屆臨沂一?！磕畴x子反應(yīng)中共有H2O、ClO－、NH4＋、H＋、N2、Cl－六種微粒。其中C(ClO－) 隨反應(yīng)進行逐漸減小。下列判斷錯誤的是 （ ） A.該反應(yīng)的還原劑是NH4＋ B.消耗1mol氧化劑，轉(zhuǎn)移2mol電子 C.氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比是2：3 D.反應(yīng)后溶液酸性明顯增強 【答案】C 【解析】 考點：氧化還原反應(yīng) 【趁熱打鐵】【百強校2016屆靜海一中下學(xué)期開學(xué)考】一定條件下，向含HNO3的廢水中加入CH3OH進行污水處理，發(fā)生反應(yīng)5CH3OH+6HNO3=3N2↑+5CO2↑+13H2O下列說法正確的是 （ ） A．CH3OH被氧化，表現(xiàn)氧化性 B．此條件下還原性強弱為：N2＞CH3OH C．若氧化產(chǎn)物比還原產(chǎn)物多0.2 mol，則該反應(yīng)中轉(zhuǎn)移3mole- D．該反應(yīng)過程中斷裂的化學(xué)鍵既有極性鍵又有非極性鍵 【答案】C 【解析】 試題分析：A顯然錯誤，還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性，故B錯。每發(fā)生一摩爾該反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子3 0摩爾，而此時發(fā)生了0.1mol該反應(yīng)，故C正確。該反應(yīng)過程中只斷裂了非極性鍵，故D錯。 【考點定位】重點考查了氧化還原反應(yīng)的相關(guān)內(nèi)容。 【例2】【2016屆遼寧省部分重點高中協(xié)作校模擬】向含有0.2molFeI2的溶液中加入a molBr2。下列敘述不正確的是 （ ） A．當a=0.1時，發(fā)生的反應(yīng)為2I-+Br2=I2+2Br- B．當a=0.25時，發(fā)生的反應(yīng)為2Fe2++4I-+3Br2=2Fe3++2I2+6Br- C．當溶液中I-有一半被氧化時，c(I-):c(Br-)=1:1 D．當0.2＜a＜0.3時，溶液中各離子濃度的關(guān)系為2c(Fe2+)+3c(Fe3+)+c(H+)=c(Br-)+c(OH-) 【答案】B 【解析】 考點：考查氧化還原反應(yīng)及電荷守恒在微粒濃度的大小比較急計算的應(yīng)用的知識。 【趁熱打鐵】【百強校2016屆滕州一中12月月考】將下列5種物質(zhì)：N2O、FeSO4、Fe(NO3)3、HNO3和Fe2(SO4)3分別填入下面對應(yīng)的橫線上______+______→______+______+______+______ 組成一個未配平的化學(xué)方程式，正確的順序是 （ ） A．FeSO4、Fe(NO3)3； Fe2(SO4)3、HNO3 、N2O、H2O B．HNO3、FeSO4； Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3、N2O 、H2O C．HNO3、Fe2(SO4)3； FeSO4、Fe(NO3)3、N2O、H2O D．Fe2(SO4)3、N2O； FeSO4、HNO3 、Fe(NO3)3、H2O 【答案】B 【解析】 試題分析:在所給的物質(zhì)組合中，HNO3中氮元素化合價位于最高價，具有氧化性，對應(yīng)還原產(chǎn)物為N2O，得電子數(shù)是4mol，能將還原性的2molFeSO4氧化為Fe2(SO4)3，2mol物質(zhì)失電子數(shù)是2mol，根據(jù)氫原子守恒，水在生成物中，發(fā)生的反應(yīng)為：HNO3 +FeSO4 → NO2+Fe2(SO4)3+Fe(NO3)3+H2O，答案選B。 考點：考查氧化還原反應(yīng) 1.氧化還原反應(yīng)中的基本概念、配平、計算等考查都是圍繞電子轉(zhuǎn)移展開的．必須從元素化合價升降上分析氧化還原反應(yīng)． 2.對氧化還原反應(yīng)概念原理綜合運用的考查, 要從氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)及電子轉(zhuǎn)移入手, 正確理解有關(guān)概念, 并理清知識線和對應(yīng)規(guī)律。 【例】【百強校2016屆西安中學(xué)上學(xué)期第四次月考】濃度為0.05 molL－1的Na2SO3溶液24 mL恰好能被20 mL濃度為0.02 molL－1的K2Cr2O7溶液氧化為Na2SO4，則K2Cr2O7被還原后得到的產(chǎn)物中Cr元素的化合價為 （ ） A．＋5 B．＋4 C．＋3 D．＋2 【答案】C 【解析】 考點：考查氧化還原反應(yīng)中的電子守恒。 誤區(qū)警示：得失電子守恒是指在發(fā)生氧化還原反應(yīng)時，氧化劑得到的電子數(shù)一定等于還原劑失去的電子數(shù)。得失電子守恒法常用于氧化還原反應(yīng)中氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的有關(guān)計算及電解過程中電極產(chǎn)物的有關(guān)計算等。電子守恒法解題的步驟是：首先找出氧化劑、還原劑及其物質(zhì)的量以及每摩爾氧化劑、還原劑得失電子的量，然后根據(jù)電子守恒列出等式。計算公式如下：n(氧化劑)得電子原子數(shù)原子降價數(shù)＝n(還原劑)失電子原子數(shù)原子升價數(shù)。利用這一等式，解氧化還原反應(yīng)計算題，可化難為易，化繁為簡。許多有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的計算，如果能夠巧妙地運用守恒規(guī)律可以達到快速解題的目的，常見的守恒關(guān)系有：①反應(yīng)前后元素種類和某種原子總數(shù)不變的原子守恒；②電解質(zhì)溶液中的電荷守恒；③氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)守恒、原電池或電解池中兩極通過的電子總數(shù)相等；④從守恒思想出發(fā)還可延伸出多步反應(yīng)中的關(guān)系式，運用關(guān)系式法等計算技巧巧妙解題。