2020年高考化学第一轮复习 专题 氧化还原反应学案 苏教版

2020年高考化学第一轮复习 专题 氧化还原反应学案 苏教版

氧化还原反应 ‎【本讲教育信息】‎ 一. 教学内容：‎ ‎ 氧化还原反应 二. 教学目标 ‎ 理解氧化还原反应的概念和本质， 学会用化合价升降法分析氧化还原反应， ‎ 了解常见的氧化剂、还原剂，并能比较氧化性、还原性的相对强弱；‎ 掌握氧化还原反应的计算 三. 教学重点、难点 ‎ 氧化还原反应的概念辨析，氧化还原反应的计算 四. 教学过程：‎ ‎（一）氧化还原反应的概念：‎ 氧化反应：物质所含元素的化合价升高的反应；所含元素化合价升高的物质称为还原剂；‎ 还原反应：物质所含元素的化合价降低的反应；所含元素化合价降低的物质称为氧化剂；‎ 氧化性是指物质得电子的能力，氧化剂具有氧化性；‎ 还原性是指物质失电子的能力，还原剂具有还原性。‎ 氧化还原反应各相关概念间的关系：‎ 氧化剂→氧化性→得电子→价降低→被还原→还原产物 ‎ 　　↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ‎ 反应物—性质—本质　— 特征 —反应 — 生成物 ‎ 　　 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓‎ 还原剂→还原性→失电子→价升高→被氧化→氧化产物 氧化还原反应的本质是：反应过程中有电子转移或得失；‎ 氧化还原反应的特征是：反应前后元素的化合价发生了改变；‎ 判断氧化还原反应的方法是：反应前后物质所含元素的化合价是否发生改变，若变化，则为氧化还原反应，反之，不属于氧化还原反应。‎ 氧化还原反应的表示方法 ‎ 在反应中，变价元素从反应物指向生成物，两端对准同种元素，标明电子转移总数，写“得”“失”，箭头方向不代表电子转移方向，仅表示电子转移的前后变化。‎ ‎ ‎ 在反应中，失电子的元素指向得电子的元素，标明转移电子总数，但不写“得”“失”‎ 说明：‎ ‎ 1、氧化还原反应的本质是电子的偏移和得失，即电子的转移；而氧化还原反应的特征是：所含元素的化合价发生变化。但并不是所有元素的化合价发生变化。‎ 6‎ ‎2、常见的氧化剂、还原剂：‎ ‎ ‎ ‎3、常见的四种基本反应类型中，复分解反应肯定不属于氧化还原反应，置换反应肯定是氧化还原反应，而化合反应和分解反应中若有单质参与，则肯定是氧化还原反应。‎ ‎4、氧化还原反应的基本规律：‎ ‎（1）守恒律：对于一个完整的氧化还原反应，化合价升高总数与降低总数相等，失电子总数与得电子总数相等。‎ ‎（2）价态律：元素处于最高价，只有氧化性；元素处于最低价，只有还原性；元素处于中间价态，既有氧化性又有还原性，但主要呈现一种性质。即：“高价氧化低价还，中间价态两头转”‎ ‎（3）强弱律：强制弱：强氧化剂+强还原剂=弱还原剂+弱氧化剂。主要应用：‎ ‎①比较物质间氧化性或还原性的强弱；‎ ‎②在适宜条件下，用氧化性强的物质制备氧化性弱的物质或用还原性强的物质制备还原性弱的物质。‎ ‎（4）转化律：氧化还原反应中，以元素相邻价态间的转化最容易；同种元素不同价态之间的氧化反应，化合价的变化遵循“只靠拢，不交叉”（即价态归中 ） ；同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应。‎ 歧化律－—处于中间价态的元素同时升降 归中律－—同种元素不同价态反应时，化合价向中间靠拢，且一般符合邻位转化和互不换位规律，同种元素相邻价态不发生氧化还原反应 ‎（5）优先律：一种氧化剂同时和几种还原剂相遇时，还原性最强的优先发生反应。一种还原剂与多种氧化剂相遇时，氧化性最强的优先发生反应。即“先强后弱”原则。‎ ‎（6）难易律：越易失电子的物质，失后就越难得电子；越易得电子的物质，得后就越难失电子。‎ ‎（二）氧化性、还原性强弱的比较：‎ ‎ 氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的能力，与得失电子的多少无关。一般从元素的价态考虑时：元素处于最高价态，则只有氧化性；处于最低价态，则只有还原性；而处于中间价态时，既有氧化性，又有还原性。‎ 常用的判断方法有：‎ ‎（1）根据金属活动顺序表：单质失电子能力逐渐增强，还原性逐渐增强，其简单阳离子得电子能力逐渐减弱，氧化性逐渐减弱。‎ ‎（2）根据非金属活动顺序判断：一般情况下，F2、Cl2、Br2、I2、S单质的氧化性逐渐减弱，F－、Cl－、Br－、I－、S2－，其简单阴离子的还原性逐渐增强。‎ 6‎ ‎（3）从元素化合价的高低来判断：一般地说，同一种变价元素的几种物质，它们的氧化能力是由高价态到低价态逐渐减弱，还原能力则依次逐渐增强。特殊性：氧化、还原能力还与物质的稳定性、温度、浓度、酸碱性等有关。‎ 如：氧化性HClO > HClO4; H2SO3 > H2SO4(稀)‎ ‎ KMnO4氧化性：酸性 > 中性 > 碱性 ‎（4）根据化学方程式：自发进行的氧化还原反应中：‎ 强氧化剂+ 强还原剂=弱还原剂+弱氧化剂 氧化性：氧化剂＞氧化产物；还原性：　还原剂＞还原产物 另外大多数情况下，在氧化还原反应中：氧化性：氧化剂 > 还原剂；还原性：还原剂 > 氧化剂 ‎（5）根据元素周期表判断：同主族元素：金属单质的还原性随金属性的增强而增强，其简单离子的氧化性相应减弱；非金属单质的氧化性随非金属性的增强而增强，其简单阴离子的还原性相应减弱 ‎（6）根据反应进行的难易判断：不同氧化剂与同一还原剂反应，越容易进行的反应其中氧化剂的氧化性越强；不同还原剂与同一氧化剂反应，越容易进行的反应其中还原剂的还原性越强。‎ ‎（7）根据电极反应判断：a、两种不同的金属构成原电池时，做负极的金属的还原性比做正极的金属的还原性强。b、用惰性电极电解混合溶液时，在阴极先放电的金属离子的氧化性强；在阳极先放电的阴离子的还原性强。‎ 说明：‎ ‎　1、氧化性和还原性是指得失电子的能力，因此，氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的能力大小，与得失电子的多少无关。‎ ‎　2、物质的氧化性、还原性的相对强弱还与物质的浓度、酸碱性、温度等因素有关。如：浓硫酸具有强氧化性，而稀硫酸不具有强氧化性；浓盐酸具有强还原性，而稀盐酸不具有强还原性；酸性KMnO4溶液的氧化性比中性或弱碱性溶液中的氧化性都强等。‎ ‎　3、氧化性、还原性的相对强弱还可以根据反应条件判断：反应条件越简单，反应越剧烈，对应物质的氧化性或还原性越强。如是否加热、有无催化剂及反应的温度高低、反应的浓度大小等。‎ ‎　4、同一氧化剂与不同还原剂反应时，谁放出的能量大，谁的氧化性就强；同理，同一还原剂与不同的氧化剂反应时，谁放出的能量大，谁的还原性就强。‎ ‎　5、在利用电化学原理判断金属的还原性的相对强弱时，一般做负极的金属的活泼性较强，但在某些特定的原电池反应中，也可能出现反例。如：镁、铝和氢氧化钠组成原电池时，作为负极的金属就是铝，它的还原性比镁弱，但铝可与氢氧化钠发生自发的氧化还原反应。‎ ‎（三）氧化还原反应方程式的配平：‎ 用化合价升降法（电子得失法）配平各种类型的氧化还原反应的方程式。主要以选择、填空、推断等形式出现。‎ 氧化还原反应方程式的配平依据：质量守恒定律和反应中元素的化合价升降总数相等 ‎ 氧化还原反应的配平步骤：①标；②等；③定；④配；⑤查 说明：‎ ‎　1、①标是标出化合价发生变化的元素的化合价；②等是化合价升高与降低的总数相等；③定是指确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物前面的系数，这类系数称为氧化还原系数；④配是指用观察法配平方程式其他物质前面的系数；⑤查，要求从质量守恒、电荷守恒和得失电子守恒三个方面检查方程式配平是否正确。‎ ‎　2、配平方法：‎ 6‎ ‎①顺配法（先从氧化剂或还原剂开始配平），适用于分子间的氧化还原反应，生成物中既有氧化产物又有还原产物，所有元素参与的氧化还原反应等；‎ 如：铝在空气中燃烧、氯酸钾与浓盐酸的反应等 ‎②逆配法（先从氧化还原产物开始配平），适用于自身氧化还原反应，反应物中某一部分被氧化或被还原。‎ 如：K2Cr2O7+HCl－KCl+CrCl3+H2O+Cl2、AgNO3－Ag+NO2+O2、‎ Br2+Na2CO3－NaBr+NaBrO3+CO2等。‎ ‎ 3、几类反应的配平技巧：‎ ‎ ①缺项类：可能缺的项：一般为反应介质，通常是酸、碱或水，它们参与反应，但其中元素的化合价不变；确定方法：先配出氧化还原系数，后根据离子电荷守恒和原子个数守恒确定。如：Fe（NO3）2+KOH+Cl2－K2FeO4+KNO3+KCl+　　　　　‎ ‎ ②多变类：有两种以上元素的价态改变；存在一种物质，其中两种元素的价态均同时升高或降低。配平技巧：整体+零价法。‎ 如：FeS2+O2－Fe2O3+SO2、P+CuSO4+H2O－H3PO4+Cu3P+H2SO4‎ ‎【典型例题】‎ ‎ 例1. 下列四类反应：①置换反应，②复分解反应，③没有单质参加的化合反应，④没有单质生成的分解反应。其中一定不是氧化还原反应的是 ‎ A、只有② B、只有②③ C、②③④ D、①②③④‎ 解析：本题只有A选项正确。根据置换反应的概念和实质可以推知它一定是氧化还原反应。对于化合反应和分解反应，只要有单质参加或生成，则一定是氧化还原反应；而没有单质参加或生成的化合反应和分解反应，则有些是氧化还原反应，有些不是氧化还原反应。例如，这样的两个反应：Na2O2+SO2=Na2SO4、NH4NO3=N2O+2H2O，虽然没有单质参加或生成，但它们仍然属于氧化还原反应。 ‎ 答案：A ‎ 例2. 化合物A、B、C都只含有两种元素，且A、B均含X元素。已知一定条件下可发生反应：A+B→X+C，X是一种单质，由此可知X元素： ‎ A、一定是金属元素 B、一定是非金属元素 C、可能是金属元素，也可能是非金属元素 D、无法确定 解析：根据题意：1）A、B、C都是化合物；2）A、B均含X元素；3）反应生成单质X，可以推知该反应为“归中型”氧化还原反应。即化合物A、B中X元素的化合价“一高一低”（一个高于0价、一个低于0价），两者共同作用生成X单质（化合价为0）。由于金属元素在化合物中只呈现正价态，不可能有负价态，因此可以肯定X不是金属元素；只有非金属元素在化合物中才既可呈正价态，又可呈负价态，并在一定条件下可以发生归中反应。例如：2H2S+SO2=3S+2H2O，4NH3+6NO=5N2+6H2O，所以X应该是非金属，即该题的答案为B。 ‎ 答案：B ‎ ‎ 例3. 在反应11P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4中，每摩尔CuSO4能氧化P的物质的量为　‎ A、1/5 mol B、2/5 mol C、3/5mol D、11/5 mol 解析：本题中的还原剂是P，而氧化剂是P和CuSO4。由于反应过程中Cu从+2降为+1，因此反应中共得到15mol的电子；而做还原剂的P在反应中从‎0升至+5价，因此1mol P得到5mol电子。因此15molCuSO4在反应中只能氧化3mol 6‎ 的P，即每摩尔硫酸铜能够氧化0.2mol的P。正确选项为A。 ‎ 答案：A ‎ ‎ 例4. 已知反应：10AgF+5Cl2+5H2O=9AgCl+AgClO3+10HF+O2，试回答：‎ ‎ （1）反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比是____________；‎ ‎ （2）当转移1 mol电子时，被氧化的Cl2的物质的量是___________；‎ ‎ （3）每产生1 mol O2时，被氧元素还原的Cl2的物质的量是___________；‎ ‎ （4）反应消耗的水是（ 　 ） ‎ ‎ A. 全部被氧化 B. 全部被还原 C. 被氧化 D. 被还原 解析：此反应的电子转移和总数的表示法如下：‎ ‎（1）有4.5 mol Cl2做氧化剂，做还原剂的有0.5 mol Cl2和2 mol O2，为4.5：2.5=9：5；‎ ‎（2）根据分析，每转移9mol电子，被氧化的Cl2的物质的量为1/2mol，则转移1 mol电子时，被氧化的Cl2的物质的量为1/18mol；‎ ‎（3）O元素由－2价转变为0价，失去2个电子。每生成1molO2共失去4mol电子，则被氧元素还原的Cl2共得到4mol电子，每摩Cl2得到2mol电子，则有2摩Cl2被氧元素还原；‎ ‎（4）在该反应中5mol H2O参与反应，只有被氧化 答案：（1）9∶5 （2）mol （3）2 mol （4）C ‎ 例5. 配平下列氧化还原反应的化学方程式或者离子方程式 ‎（1）___Fe(OH)3 +___NaOH + ___Cl2 － ___Na2FeO4 + ___NaCl + ___（ ）‎ ‎（2）___KMnO4+ ___HBr － ___KBr + ___MnBr2+ ___Br2 + ___H2O ‎（3）___NO3－+___Zn + OH－+ ___H2O － ___NH3+ ___Zn(OH)42－‎ 解析：氧化还原配平的基本步骤为：①标出变价元素的化合价、计算化学式的整体变价总数；②根据化合价升降相等配平含变价物质的系数；③利用原子守恒配平其它物质的系数；④最后检查元素、原子、电荷、得失电子是否守恒。‎ 上述四条中②是关键。‎ 第（1）小题：‎ ‎①(OH)3 + NaOH + 2 － Na2O4 + Na + H2O ‎②升3价 降2价 ‎③2Fe(OH)3 + ___NaOH + 3Cl2 － 2Na2FeO4 + 6NaCl + ___H2O ‎2Fe(OH)3 + 10NaOH + 3Cl2 = 2Na2FeO4 + 6NaCl + 8H2O 注意：① 一个Cl2降2价。② 配NaOH、H2O的系数时不要遗漏。‎ 第（2）小题出现的新问题是HBr中的Br部分升降，部分不变价，遇到这种情况可根据氧化产物和还原产物配平。‎ 6‎ ‎ ①KO4 + H － KBr + Br2 + 2 + H2O ‎ 降5价 升2价 ‎②2KMnO4 + ___HBr － ___KBr + 2MnBr2 + 5Br2 + ___H2O ‎③根据K原子确定KBr的系数为2，根据Br原子确定HBr的系数为2 + 2 × 2 + 5 × 2 = 16，再配H2O。‎ ‎2KMnO4 + 16HBr2KBr + 2MnBr2 + 5Br2 + 8H2O 第（3）小题是离子方程式，先按照一般方法进行：‎ ‎1NO3－ + 4Zn+___OH－+___H2O－1NH3 + 4Zn(OH)42－‎ 利用离子方程式两边电荷总数相等。上面NO3－、Zn(OH)42－的系数已经确定，右边负电荷总数为8，所以OH－系数应为7，再用氧配出水的系数。‎ 答案：‎ ‎（1）2Fe(OH)3 + 10NaOH + 3Cl2 = 2Na2FeO4 + 6NaCl + 8H2O ‎（2）2KMnO4 + 16HBr2KBr + 2MnBr2 + 5Br2 + 8H2O ‎（3）NO3－ + 4Zn+7OH－+6H2O=NH3 + 4Zn(OH)42－‎ 6‎