2021高三化学人教版一轮学案：第二章 第三节 氧化还原反应 Word版含解析
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第三节 氧化还原反应
最新考纲：1.了解氧化还原反应的本质是电子的转移。2.了解常见的氧化还原反应。
核心素养：1.证据推理与模型认知：建立氧化还原的观点，通过分析、推理等方法认识氧化还原反应的特征和实质，建立氧化还原反应计算、配平的思维模型。2.科学探究与创新意识：认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动；能从氧化还原反应的角度，设计探究方案，进行实验探究，加深对物质氧化性、还原性的理解。
1．氧化还原反应的本质和特征
注意：四种基本反应类型和氧化还原反应的关系可用下图表示。
2.氧化还原反应中对立统一的两组概念
概括为“升失氧、降得还，要说剂、恰相反”。
例如：在Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2的反应中Fe2O3是氧化剂，CO是还原剂；碳元素被氧化，铁元素被还原；Fe2O3具有氧化性，CO具有还原性；CO2是氧化产物，Fe是还原产物。
3．电子转移的表示方法
4．常见的氧化剂和还原剂
(1)常见氧化剂包括某些非金属单质、含有高价态元素的化合物、过氧化物等。如：
(3)既可作氧化剂，又可作还原剂的物质或微粒
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．浓硫酸具有强氧化性，不能干燥SO2、CO等还原性气体( × )
提示：浓硫酸虽具有强氧化性，但能干燥SO2、CO等还原性气体。
2．金属阳离子一定只具有氧化性( × )
3．氧化还原反应中有一种元素被氧化时，一定有另一种元素被还原( × )
4．置换反应一定是氧化还原反应，化合反应、分解反应不一定是氧化还原反应( √ )
5．某元素从游离态变为化合态，该元素可能被氧化也可能被还原( √ )
6．H2O作为还原剂时，产物中一般有O2生成( √ )
提示：H2O作为还原剂时，其中必有某元素化合价升高，氢元素＋1价为最高价，只能氧元素的化合价升高，则产物中一般有O2生成。
7．Na2O2与水的反应中，水是还原剂( × )
提示：Na2O2与水的反应中，水既不是还原剂，也不是氧化剂。
8．无单质参加的化合反应一定不是氧化还原反应( × )
提示：Na2O2＋SO2===Na2SO4中无单质参加反应，但属于氧化还原反应。
1．氧化还原反应中电子转移的数目＝氧化剂得到电子的数目＝还原剂失去电子的数目＝总升高化合价数或总降低化合价数，而不是得失电子数的和。
2．在氧化还原反应中，非金属单质不一定作氧化剂。如H2＋CuOCu＋H2O中，H2表现出还原性，作还原剂。
3．氧化还原反应中的反应物不一定都是氧化剂或还原剂。在氧化还原反应中一定有氧化剂和还原剂，但氧化剂和还原剂可以是不同种物质，也可以是同一种物质。
4．含有最高价元素的化合物不一定具有强氧化性。如在HClO中Cl元素的化合价为＋1价，在HClO4中Cl元素的化合价为＋7价，事实上HClO的氧化性比HClO4强，HClO有强氧化性；再如浓H2SO4和Na2SO4溶液中，S元素均为＋6价，但浓H2SO4具有强氧化性，而Na2SO4溶液无强氧化性。
1．下列应用不涉及物质氧化性或还原性的是( C )
A．用葡萄糖制银镜或保温瓶内胆
B．用ClO2杀菌、消毒
C．用Na2SiO3溶液制备木材防火剂
D．海水提溴
解析：用葡萄糖制银镜或保温瓶内胆是利用葡萄糖的还原性和银氨溶液的氧化性，A不符合题意；用ClO2杀菌、消毒是利用ClO2的强氧化性，B不符合题意；用Na2SiO3溶液制作防火材料不涉及氧化还原反应，C符合题意；溴在海水中以Br－的形式存在，海水提溴过程中Br－被氧化为Br2，利用Br－的还原性，D不符合题意。
2．向Fe(NO3)3溶液中加入Na2SO3溶液，依次发生如下两个反应：①2Fe3＋＋SO＋H2O===2Fe2＋＋SO＋2H＋；②3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑。下列说法正确的是( D )
A．SO发生了还原反应
B．由反应顺序知氧化性：Fe3＋>HNO3
C．NO是氧化产物
D．向KNO3与FeCl3的混合溶液中加入Na2SO3溶液后也会发生①、②两个反应
解析：SO中S元素化合价从＋4价升高到＋6价，发生了氧化反应，A错误；由反应②可知氧化性：Fe3＋
氧化产物。
2．还原性强弱：还原剂>还原产物。
1．依据元素周期表判断
2．依据金属活动性顺序表判断
3．依据元素周期律判断
(1)非金属元素的最高价氧化物对应水化物的酸性越强，其对应单质的氧化性越强。
如酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4>H2CO3>H2SiO3，则氧化性：Cl2>S>P>C>Si。
(2)金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性越强，其对应单质的还原性越强。
如碱性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3，则还原性：Na>Mg>Al。
1．相同条件下，不同氧化剂作用于同一种还原剂，氧化产物价态高的其氧化性强。例如：
2．相同条件下，不同还原剂作用于同一种氧化剂，还原产物价态低的其还原性强。例如：
浓度
同一种物质，浓度越大，氧化性(或还原性)越强。如氧化性：浓H2SO4>稀H2SO4，浓HNO3>稀HNO3；还原性：浓HCl>稀HCl
温度
同一种物质，温度越高其氧化性越强。如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强
1．下列氧化性或还原性强弱判断结论不正确的是( D )
A．Na与冷水剧烈反应，Mg与热水反应，Al与水加热反应也不明显，所以还原性：Na>Mg>Al
B．F2、Cl2、Br2、I2与H2反应时，在光照条件下反应由剧烈到不能反应，故氧化性：F2>Cl2>Br2>I2
C．由2Fe＋3Cl22FeCl3，Fe＋SFeS可知，氧化性Cl2>S
D．铜与稀、浓硝酸反应分别生成NO和NO2，生成NO时价态变化大，则稀硝酸的氧化性更强
解析：硝酸浓度越大氧化性越强，D项错误。
2．(2020·山东菏泽月考)根据表中信息，判断下列叙述中正确的是( A )
序号
氧化剂
还原剂
其他反应物
氧化产物
还原产物
①
Cl2
FeBr2
/
Fe3＋、Br2
②
KClO3
浓盐酸
/
Cl2
③
KMnO4
H2O2
H2SO4
O2
Mn2＋
A.反应①中，当只有少量Cl2时，发生反应Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－
B．氧化性强弱比较：KClO3>Fe3＋>Cl2>Br2
C．②中反应的还原产物是KCl，电子转移数目是6e－
D．③中反应的离子方程式为2MnO＋3H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋4O2↑＋6H2O
解析：还原性：Fe2＋>Br－，当只有少量Cl2时，氯气优先氧化Fe2＋，A正确；由表中信息可知，氧化性：KClO3>Cl2>Br2>Fe3＋，B错误；浓盐酸与氯酸钾的反应中，KCl既不是氧化产物又不是还原产物，生成3 mol Cl2时，转移电子数是5NA，C错误；③中反应的离子方程式为2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O，D错误。
3．有下列三个反应：①Cl2＋FeI2===FeCl2＋I2
②2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－
③Co2O3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O
下列说法正确的是( B )
A．①②③中的氧化产物分别是I2、Fe3＋、CoCl2
B．氧化性Co2O3>Cl2>Fe3＋
C．根据反应①一定可以推理得到Cl2＋FeBr2===FeCl2＋Br2
D．在反应③中当1 mol Co2O3参加反应时，有1 mol HCl被氧化
解析：三个反应中元素化合价升高所在的产物是I2、Fe3＋、Cl2，它们是氧化产物，A错误；氧化还原反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物，在反应①中，Cl2>I2，在反应②中，Br2>Fe3＋，在反应③中，Co2O3>Cl2，所以氧化性顺序是Co2O3>Cl2>Br2>Fe3＋，B正确；根据氧化性顺序：Cl2>Br2>Fe3＋，Cl2和FeBr2反应时，氯气既能氧化溴离子又能氧化亚铁离子，先氧化Fe2＋生成Fe3＋，C错误；在反应③中生成1 mol Cl2时，有6 mol的盐酸参加反应，其中2 mol HCl被氧化，故D错误。
4．(2020·淮北高三联考)向含有Fe2＋、I－、Br－的溶液中通入适量氯气，溶液中各种离子的物质的量变化如图所示。下列有关说法不正确的是( B )
A．线段BC代表Fe3＋物质的量的变化情况
B．原混合溶液中c(FeBr2)＝6 mol·L－1
C．当通入Cl2 2 mol时，溶液中已发生的离子反应可表示为2Fe2＋＋2I－＋2Cl2===2Fe3＋＋I2＋4Cl－
D．原溶液中n(Fe2＋)∶n(I－)∶n(Br－)＝2∶1∶3
解析：根据还原性Br－I－>Fe2＋>Br－>Cl－。
2.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最强的物质。氧化性强弱顺序：
(1)按金属活动顺序表，金属阳离子氧化性依次增强；
(2)常见微粒：Cl2>Br2>Fe3＋>I2。
素养三 氧化还原反应规律及应用
1．氧化还原反应遵循以下三个守恒规律
(1)质量守恒：反应前后元素的种类和质量不变。
(2)电子守恒：即氧化剂得电子的总数等于还原剂失电子的总数，这是配平氧化还原反应方程式的依据，也是有关氧化还原反应计算的依据。
(3)电荷守恒：离子方程式中，反应物中各离子的电荷总数与产物中各离子的电荷总数相等。书写氧化还原反应的离子方程式时要注意满足电荷守恒，如Fe3＋＋Cu===Fe2＋＋Cu2＋(错误)，2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(正确)。
2．电子守恒规律在化学计算中的应用
对于氧化还原反应的计算，要根据氧化还原反应中得失电子守恒，即反应中氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等进行计算。利用守恒思想，可以抛开繁琐的反应过程，只要把物质分为始态和终态，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。
(1)应用得失电子守恒解题的一般步骤
①“一找物质”——找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
②“二定得失”——确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中的原子个数)。
③“三列关系”——根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出关系式。
n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值
(2)多步连续进行的氧化还原反应的有关计算
对于多步连续进行的氧化还原反应，只要中间各步反应过程中电子没有损耗，可直接找出起始物和最终产物，建立二者之间的电子守恒关系，快速求解。
1．同种元素的相邻价态间不发生氧化还原反应
例：SO2与浓H2SO4。
2．邻位转化规律
氧化还原反应发生时，其价态一般先变为邻位价态，如：a.Cl－被氧化成Cl2，而不是更高价态氯元素；b.S2－一般被氧化为S，S单质一般被氧化成SO2；c.Cl－作还原剂时，ClO－、ClO作氧化剂，一般被还原成Cl2。
3．价态归中规律
即同种元素不同价态之间的反应，即高价＋低价→中间价，中间价态可相同也可不相同，但不会出现交叉现象。如KClO3＋6HCl===3Cl2＋KCl＋3H2O，氧化剂为KClO3，还原剂为HCl，氧化产物为Cl2，还原产物为Cl2。
4．歧化规律
同一元素发生氧化还原反应生成不同价态的物质时，该元素的价态变化一定遵循“中间价态→高价态＋低价态”，不会出现“一边倒”的现象。
1．利用氧化还原反应判断氧化性、还原性的相对强弱。
氧化性：氧化剂>氧化产物
还原性：还原剂>还原产物
2．判断氧化还原反应能否发生：在反应中必须是氧化性(还原性)强的生成氧化性(还原性)弱的。
已知物质的氧化性或者还原性的强弱关系，判断某一氧化还原反应能否发生时可采用假设法。
先假设反应成立
⇩
然后根据氧化剂的氧化性>氧化产物的氧化性，还原剂的还原性>还原产物的还原性的规律，列出假设反应中的上述关系
⇩
结合题干条件判断该结论是否符合事实。符合事实，则反应成立；反之，则不成立。
1．现有24 mL浓度为0.05 mol·L－1的Na2SO3溶液恰好与20 mL浓度为0.02 mol·L－1的K2Cr2O7溶液完全反应。已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化为Na2SO4，则元素Cr在还原产物中的化合价为( B )
A．＋2 B．＋3
C．＋4 D．＋5
解析：
题目中指出被还原的元素是Cr，则得电子的物质必是K2Cr2O7，失电子的物质一定是Na2SO3，其中S元素的化合价从＋4→＋6；而Cr元素的化合价将从＋6→＋n(设化合价为＋n)。根据氧化还原反应中得失电子守恒规律，有0.05 mol·L－1×0.024 L×(6－4)＝0.02 mol·L－1×0.020 L×2×(6－n)，解得n＝3。
2．取x g铜镁合金完全溶于浓硝酸中，反应过程中硝酸被还原只产生8 960 mL的NO2气体和672 mL的N2O4气体(都已折算到标准状态)，在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀质量为17.02 g。则x等于( B )
A．8.64 B．9.20
C．9.00 D．9.44
解析：反应流程为
x g＝17.02 g－m(OH－)，而OH－的物质的量等于镁、铜失去电子的物质的量，等于浓HNO3得电子的物质的量，即：
n(OH－)＝×1＋×2×1＝0.46 mol，所以x g＝17.02 g－0.46 mol×17 g·mol－1＝9.20 g。
3．(2020·南京调研)已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物，在一定条件下有下列转化关系(未配平)：
①G―→Q＋NaCl
②Q＋H2OX＋H2
③Y＋NaOH―→G＋Q＋H2O
④Z＋NaOH―→Q＋X＋H2O
这五种化合物中Cl元素化合价由低到高的顺序是( A )
A．G、Y、Q、Z、X B．X、Z、Q、G、Y
C．X、Z、Q、Y、G D．G、Q、Y、Z、X
解析：由①得出Q价态高于G，因为G必介于Q和－1价之间，－1价为氯元素的最低价；将该结论引用到③
，Y介于Q与G之间，故有Q价态高于Y，Y价态高于G；分析②：H2O中的H元素化合价降低，则Q中的氯元素化合价必升高，则得出X价态高于Q；最后分析④：Z介于Q、X之间，则X价态高于Z，Z价态高于Q。
4．用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得的溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是( B )
A．若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3＋
B．若有固体存在，则溶液中一定有Fe2＋
C．若溶液中有Cu2＋，则一定没有固体析出
D．若溶液中有Fe2＋，则一定有Cu析出
解析：氧化性Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋，还原性Fe>Cu。若无固体剩余，可能铁粉恰好完全被Fe3＋氧化，溶液中可能没有Fe3＋，A项错误；若有固体存在，则固体中一定有铜，可能含有铁，因此溶液中一定有Fe2＋，B项正确；若溶液中有Cu2＋，但可能有部分铜已经被置换出来，可能有固体析出，C项错误；若溶液中有Fe2＋，但如果Fe3＋过量，则不一定有Cu析出，D项错误。
5．(2020·浙江联考)在室温下，发生下列几种反应：
①16H＋＋10Z－＋2XO===2X2＋＋5Z2＋8H2O
②2A2＋＋B2===2A3＋＋2B－
③2B－＋Z2===B2＋2Z－
根据上述反应，判断下列结论错误的是( A )
A．要除去含有A2＋、Z－和B－混合溶液中的A2＋，而不氧化Z－和B－，应加入Z2
B．还原性强弱顺序为A2＋>B－>Z－>X2＋
C．X2＋是XO的还原产物，B2是B－的氧化产物
D．在溶液中可能发生反应：8H＋＋5A2＋＋XO===X2＋＋5A3＋＋4H2O
解析：氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，反应①16H＋＋10Z－＋2XO===2X2＋＋5Z2＋8H2O中，氧化性：XO>Z2；反应②2A2＋＋B2===2A3＋＋2B－中，氧化性：B2>A3＋；反应③2B－
＋Z2===B2＋2Z－中，氧化性：Z2>B2，则氧化性强弱顺序是XO>Z2>B2>A3＋，所以要除去含有A2＋、Z－和B－混合溶液中的A2＋，而不氧化Z－和B－，应加入B2，故A错误；还原剂的还原性强于还原产物的还原性，由反应①②③中还原性的比较可知，还原性强弱顺序为A2＋>B－>Z－>X2＋，故B正确；反应①中X元素的化合价降低，则XO为氧化剂，X2＋是XO的还原产物，反应③中B－发生氧化反应生成B2，即B2是B－的氧化产物，故C正确；根据A项中的分析，氧化性强弱顺序是XO>Z2>B2>A3＋，所以XO能氧化A2＋，发生的反应为8H＋＋5A2＋＋XO===X2＋＋5A3＋＋4H2O，故D正确。
素养四 氧化还原反应方程配平
1．正向配平法
例如：配平化学方程式：
H2S＋HNO3―→S↓＋NO↑＋H2O
分析：配平步骤如下
第一步：标变价，H2＋HO3―→↓＋O↑＋H2O
故H2S的化学计量数为3，NO的化学计量数为2。
第四步：配系数，先配平变价元素，再利用原子守恒配平其他元素。
3H2S＋2HNO3===3S↓＋2NO↑＋4H2O
第五步：查守恒，其他原子在配平时相等，最后利用O原子守恒来进行验证。
2．逆向配平法
适用于一种元素的化合价既升高又降低的反应和分解反应中的氧化还原反应。
先确定生成物的化学计量数，然后再确定反应物的化学计量数。
由于S的化合价既升又降，而且升降总数要相等，所以K2S的化学计量数为2，K2SO3的化学计量数为1，然后确定S的化学计量数为3。
3．缺项型氧化还原反应方程式的配平
缺项方程式是指某些反应物或生成物的分子式没有写出来，一般为水、酸或碱。
(1)配平方法
先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数，然后由原子守恒确定未知物，再根据原子守恒进行配平。
(2)补项原则
条件
补项原则
酸性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补H＋，少O(氧)补H2O(水)
碱性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水)，少O(氧)补OH－
(3)奇数配偶法：适用于物质种类少且分子组成简单的氧化还原反应。如S＋C＋KNO3―→CO2↑＋N2↑＋K2S，反应物KNO3中三种元素原子数均为奇数，而生成物中三种元素的原子数均为偶数，故可将KNO3乘以2，然后用观察法配平得：S＋3C＋2KNO3===3CO2↑＋N2↑＋K2S。
(4)整体配平法：如果反应物中某物质各元素化合价同升或同降，可将其作为一个整体找出化合价升降总数，再根据化合价升降法进行配平。
1．配平下列方程式。
(1)1NaBO2＋2SiO2＋4Na＋2H2===1NaBH4＋2Na2SiO3
(2)2P＋5FeO＋3CaO1Ca3(PO4)2＋5Fe
(3)5KI＋1KIO3＋3H2SO4===3I2＋3K2SO4＋3H2O
(4)2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O
(5)1MnO＋5Fe2＋＋8H＋===1Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O
2．配平下列方程式。
(1)3I2＋6NaOH===5NaI＋1NaIO3＋3H2O
(2)1P4＋3KOH＋3H2O===3KH2PO2＋1PH3
(3)1(NH4)2Cr2O7===1N2＋1Cr2O3＋4H2O
解析：(1)2＋NaOH―→Na＋Na O3＋H2O，采用逆向配平，NaI中I元素：0→－1，化合价降低1，NaIO3中I元素0→＋5，化合价升高5，所以I－前化学计量数为5，IO前化学计量数为1，根据元素守恒得：3I2＋6NaOH===5NaI＋NaIO3＋3H2O。(2)4＋KOH＋H2O―→KH2 O2＋ H3，KH2PO2中P元素：0→＋1，化合价升高1，PH3中P元素0→－3，化合价降低3，KH2PO2前化学计量数为3，则PH3前化学计量数为1，结合元素守恒得P4＋3KOH＋3H2O===3KH2PO2＋PH3。(3)(H4)2r2O7―→2＋r2O3＋H2O，N元素：－3→0化合价升高3，Cr元素：＋6→＋3，化合价降低3，结合元素守恒得：(NH4)2Cr2O7===N2＋Cr2O3＋4H2O。
3．配平下列方程式。
(1)ClO＋Fe2＋＋H＋===Cl－＋Fe3＋＋H2O。
(2)MnO＋C2O＋H＋===Mn2＋＋CO2↑＋H2O。
(3)LiCoO2＋H2SO4＋H2O2===Li2SO4＋CoSO4＋O2↑＋H2O。
(4)MnO＋Fe2＋＋H＋===Mn2＋＋Fe3＋＋H2O。
(5)Fe(OH)2＋ClO－＋H2O===Fe(OH)3＋Cl－
(6)Mn2＋＋ClO＋H2O===MnO2↓＋Cl2↑＋H＋。
4．(1)在酸性条件下，NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2，该反应的离子方程式为4H＋＋5ClO===Cl－＋4ClO2↑＋2H2O。
(2)将ClO2通入KI和H2SO4的混合液中，发生反应的离子方程式为2ClO2＋10I－＋8H＋===5I2＋4H2O＋2Cl－。
(3)KClO3与KI淀粉溶液混合后溶液显蓝色，假设氧化产物唯一，还原产物为KCl，则此反应的离子方程式为ClO＋6I－＋6H＋===Cl－＋3I2＋3H2O。
(4)利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下：
Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为2Co(OH)3＋4H＋＋SO===SO＋2Co2＋＋5H2O。
(5)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－。
(6)Na2S2O3还原性较强，在溶液中易被Cl2氧化成SO，常用作脱氯剂，该反应的离子方程式为S2O＋4Cl2＋5H2O===2SO＋8Cl－＋10H＋。
(7)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液，将废液中的I2还原为I－，其离子方程式为SO＋I2＋H2O===2I－＋SO＋2H＋。
(8)硫化氢具有还原性，可以和许多氧化剂反应，在酸性条件下，H2S和KMnO4溶液反应生成S、MnSO4、K2SO4和H2O，写出该反应的离子方程式：2MnO＋5H2S＋6H＋===5S↓＋2Mn2＋＋8H2O。
(9)硫酸亚铁溶液在空气中变质，发生反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。
方法归纳
证据推理与模型认知——信息型氧化还原反应书写模式
