2021届高考化学一轮复习氧化还原反应学案(2)

2021届高考化学一轮复习氧化还原反应学案(2)

第四节　氧化还原反应 考纲定位 要点网络 ‎1.了解氧化还原反应的本质。‎ ‎2．了解常见的氧化还原反应。根据化学式判断元素化合价。‎ ‎3．掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。‎ ‎4．能正确书写氧化还原化学方程式和离子方程式。‎ ‎ 氧化还原反应的概念与本质 ‎1．本质和特征 ‎2．相关概念及其关系 ‎3．两种电子转移的表示方法 ‎(1)双线桥法：标变价―→画箭头―→标得失―→定数目。‎ 示例：C与浓硫酸反应：‎ ‎(2)单线桥法：箭头由失电子原子指向得电子原子，线桥上只标电子转移的数目，不标“得到”“失去”字样。‎ ‎===氧化产物＋还原产物 示例：Cu与浓硝酸反应：‎ ‎===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。‎ 提醒：四种基本反应类型和氧化还原反应的关系 ‎4．常见的氧化剂和还原剂 ‎(1)常见氧化剂 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等。如：‎ ‎(2)常见还原剂 常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属阴离子及含低价态元素的化合物、低价金属阳离子、某些非金属单质及其氢化物等。如：‎ ‎(3)元素化合价处于中间价态的物质既有氧化性，又有还原性 元素化合价处于中间价态的物质 氧化产物 还原产物 Fe2＋‎ Fe3＋‎ Fe SO(H2SO3/SO2)‎ SO S H2O2‎ O2‎ H2O 其中Fe2＋、SO(H2SO3/SO2)主要表现还原性，H2O2主要表现氧化性。‎ ‎[补短板]‎ ‎(1)在氧化还原反应中，非金属单质不一定只作氧化剂；金属单质一定作还原剂。‎ ‎(2)某元素由化合态变为游离态，该元素可能被氧化也可能被还原。‎ ‎(3)在氧化还原反应中，若有一种元素被氧化，则不一定有另一种元素被还原，也可能同一元素既被氧化又被还原。‎ ‎(4)某元素的化合价越高，氧化性不一定越强。‎ ‎(5)金属阳离子不一定只具有氧化性，如Fe2＋。‎ ‎(1)氧化还原反应中的反应物，不是氧化剂就是还原剂。(　　)‎ ‎(2)NaHCO3＋H2===HCOONa＋H2O的反应中，NaHCO3被氧化。(　　)‎ ‎(3)Na2O2与H2O反应，NO2与H2O反应中氧化剂与还原剂均为一种物质。‎ ‎(　　)‎ ‎(4)在Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O反应中，1 mol Cl2 反应转移2 mol e－。(　　)‎ ‎(5)HNO3作氧化剂时还原产物可能为NO、NO2、N2O4、N2等。(　　)‎ ‎[答案]　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√‎ ‎1．对于反应：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，‎ ‎(1)生成1 mol Cl2，被氧化的HCl为________mol，转移电子数为________(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。‎ ‎(2)在此反应中，表现氧化性的物质是________。‎ ‎(3)在此反应中，HCl表现的性质有________。‎ ‎(4)用双线桥法表示电子转移的方向与数目__________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎[答案]　(1)2　2NA　(2)MnO2　(3)酸性、还原性 ‎ ‎ ‎2．某国外化学教材中有一张关于氧化还原反应的插图。由图可知 ‎(1)氧化剂是________，还原剂是________。‎ ‎(2)氧化产物是________，还原产物是________。‎ ‎[答案]　(1)　　(2)　‎ 命题点1　氧化还原反应概念和转移电子的有关计算 ‎1．(2019·湖北名校联考)三氟化氮(NF3)是微电子工业中优良的等离子刻蚀气体，它在潮湿的环境中能发生反应：3NF3＋5H2O===2NO＋HNO3＋9HF，下列有关该反应的说法正确的是 (　　)‎ A．NF3是氧化剂，H2O是还原剂 B．HF是还原产物 C．还原剂和氧化剂的物质的量之比是2∶1‎ D．3 mol NF3参加反应转移电子2 mol D　[由＋9HF可知，该反应中3 mol NF3‎ 参加反应时，2 mol NF3被还原成NO，1 mol NF3被氧化成HNO3，即NF3既是氧化剂又是还原剂，还原剂和氧化剂物质的量之比为1∶2，NO为还原产物，HNO3为氧化产物，HF既不是氧化产物也不是还原产物，A、B、C项错误。]‎ ‎2．(2019·郑州一模)将过量H2O2溶液加入含(NH4)2CrO4的氨水中，加热后冷却，生成暗棕红色晶体M[化学式为Cr(NH3)3O4]，发生反应的离子方程式为CrO＋3NH3＋3H2O2===M＋2H2O＋‎ ‎2OH－＋O2↑，测得M中有2个过氧键。下列叙述正确的是(　　)‎ A．M中Cr的化合价为＋3‎ B．参与反应的H2O2全部被氧化 C．向FeSO4溶液中滴加几滴M的溶液，没有明显现象 D．转移0.2 mol电子时，生成M的质量为‎16.7 g D　[M的化学式为Cr(NH3)3O4，M中有2个过氧键，则4个O均为－1价，而NH3为中性分子，故Cr的化合价为＋4，A项错误；根据3H2O2～O2以及M中有2个过氧键，知参与反应的H2O2只有被氧化，B项错误；M中含有过氧键，具有强氧化性，向FeSO4溶液中滴加几滴M的溶液，Fe2＋被氧化为Fe3＋，溶液会发生颜色变化，C项错误；转移0.2 mol电子生成0.1 mol M，质量为‎16.7 g，D项正确。]‎ ‎3．已知下列实验事实：①Cr2O3固体既能溶于KOH溶液得到KCrO2溶液，又能溶于硫酸得到Cr2(SO4)3溶液；②将K2Cr2O7溶液滴入淀粉和KI的混合溶液中，溶液变蓝；③向KCrO2溶液中滴加H2O2溶液，再酸化，可得K2Cr2O7溶液。下列判断不正确的是(　　)‎ A．化合物KCrO2中Cr为＋3价 B．实验①证明Cr2O3是两性氧化物 C．实验②证明氧化性：Cr2O>I2‎ D．实验③证明H2O2既有氧化性又有还原性 D　[根据化合物中各元素化合价代数和为0可知，KCrO2中Cr为＋3价，A项正确；Cr2O3既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水，故Cr2O3是两性氧化物，B项正确；实验②中K2Cr2O7将KI氧化为I2，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，得氧化性：Cr2O>I2，C项正确；实验③中KCrO2‎ 被氧化为K2Cr2O7，H2O2仅体现氧化性，D项错误。]‎ ‎4．向暗红色CrO3固体表面喷洒酒精会剧烈反应，生成绿色固体Cr2O3，同时有具有刺激性气味的乙醛生成。下列判断错误的是(　　)‎ A．该反应说明乙醛既有氧化性又有还原性 B．若有1 mol乙醇参加反应，转移电子的物质的量为2 mol C．由此反应可知，酒精严禁与强氧化性试剂混合存放 D．上述反应的化学方程式为2CrO3＋‎3C2H5OH===Cr2O3＋3CH3CHO＋3H2O A　[由题目信息可写出该反应的化学方程式为2CrO3＋‎3C2H5OH===Cr2O3＋3CH3CHO＋3H2O，在该反应中C2H5OH为还原剂，乙醛是氧化产物，根据该反应无法说明乙醛既有氧化性又有还原性，A项错误。]‎ 转移电子的计算思路 明确元素的变价―→找出所有氧化剂或还原剂的物质的量所有氧化剂或还原剂得或失的电子数―→确定转移电子数[n(e－)＝n(氧化剂)或n(还原剂)×N(变价原子数)×ΔN(化合价变化数)]。如上述T4，2H6O―→2H4O,1 mol乙醇反应转移电子为1×2×(－1＋2) mol＝2 mol。‎ 命题点2　电子转移的表示方法 ‎5．双线桥法表示电子转移的方向和数目。‎ ‎(1)3Cl2＋6KOH5KCl＋KClO3＋3H2O ‎(2)FeS2＋8HNO3===Fe(NO3)3＋2H2SO4＋5NO↑＋2H2O ‎(3)3NF3＋5H2O===2NO＋HNO3＋9HF ‎[答案]　(1)‎ ‎(2)‎ ‎(3)‎ ‎6．单线桥法表示电子转移的方向和数目。‎ ‎(1)CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑‎ ‎(2)H2S＋4O‎2F2===SF6＋2HF＋4O2‎ ‎(3)3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O ‎[答案]　(1) ===Ca(OH)2＋2H2↑‎ ‎(2) ===SF6＋2HF＋4O2‎ ‎(3) ＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O 牢记一些特殊物质中元素的化合价(单位：价)‎ CuFeS2：Cu ＋2　Fe ＋2　S －2；FeS2：S －1；‎ K2FeO4：Fe ＋6；Li2NH、LiNH2、AlN：N －3；‎ Na2S2O3：S ＋2；MO：M ＋5；Na2S2O5：S ＋4；‎ C2O：C ＋3；HCN：C ＋2　N －3；‎ CuH：Cu ＋1　H －1；OF2：O ＋2；‎ CrO5()：Cr ＋6；FeO：Fe ＋(8－n)；Si3N4：Si ＋4　N －3。‎ ‎ 氧化还原反应的三大规律及应用 规律一　氧化性或还原性的强弱规律 ‎1．氧化性、还原性的判断 ‎(1)氧化性是指得电子的性质(或能力)；还原性是指失电子的性质(或能力)。‎ ‎(2)氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的难易 程度，与得、失电子数目的多少无关。如：Na－e－===Na＋，Al－3e－===‎ Al3＋，但Na比Al活泼，更易失去电子，所以Na比Al的还原性强。‎ ‎(3)从元素的价态考虑：最高价态——只有氧化性，如Fe3＋、H2SO4、KMnO4等；最低价态——只有还原性，如金属单质、‎ Cl－、S2－等；中间价态——既有氧化性又有还原性，如Fe2＋、S、Cl2等。‎ ‎2．氧化性、还原性强弱的比较方法 ‎(1)依据氧化还原反应方程式判断 氧化剂＋还原剂===还原产物＋氧化产物 氧化性：氧化剂>氧化产物(填“>”或“<”，下同)‎ 还原性：还原剂>还原产物 ‎(2)依据反应条件及反应的剧烈程度判断 反应条件(如是否加热、有无催化剂和反应物浓度大小等)要求越低，反应越剧烈，物质的氧化性或还原性越强。‎ ‎(3)依据产物中元素价态的高低来判断 ‎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：‎ ‎(4)根据外界条件判断同一种物质的性质强弱 ‎①浓度：同一种物质浓度越大，氧化性(或还原性)越强。如氧化性：浓硫酸＞稀硫酸，浓硝酸＞稀硝酸，还原性：浓盐酸＞稀盐酸。‎ ‎②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。‎ ‎③酸碱性：同一种物质，所处环境酸(碱)性越强其氧化性(还原性)越强。如NO在酸性条件下具有强氧化性。‎ 命题点1　氧化性、还原性的判断 ‎1．铋(Bi)位于元素周期表中ⅤA族，＋3价较稳定，铋酸钠(NaBiO3)溶液呈无色。取一定量的硫酸锰(MnSO4)溶液依次滴加下列溶液，对应的现象如下表所示：‎ 加入 溶液 ‎①适量的铋酸钠溶液 ‎②过量的双氧水 ‎③适量KI淀粉溶液 实验 现象 溶液呈紫红色 紫红色消失，产生气泡 溶液变成蓝色 关于NaBiO3、KMnO4、I2、H2O2的氧化性由强到弱(从左至右)的顺序为 ‎ ‎(　　)‎ A．NaBiO3、KMnO4、H2O2、I2‎ B．I2、H2O2、KMnO4、NaBiO3‎ C．KMnO4、NaBiO3、I2、H2O2‎ D．H2O2、I2、NaBiO3、KMnO4‎ A　[①现象可知，铋酸钠将Mn2＋氧化成MnO，则铋酸钠的氧化性大于高锰酸钾；②现象可知，MnO将H2O2氧化为氧气，故高锰酸钾的氧化性大于H2O2；③现象可知，I－被H2O2氧化成碘单质，故H2O2的氧化性强于碘。综上所述，可知氧化性顺序为NaBiO3>KMnO4>H2O2>I2，A项正确。]‎ ‎2．在常温下发生下列反应：‎ ‎①16H＋＋10Z－＋2XO===2X2＋＋5Z2＋8H2O ‎②‎2A2＋＋B2===‎2A3＋＋2B－‎ ‎③2B－＋Z2===B2＋2Z－‎ 根据上述反应，判断下列结论中错误的是(　　)‎ A．溶液中可能发生反应：Z2＋‎2A2＋===‎2A3＋＋2Z－‎ B．Z2在①③反应中作还原剂 C．氧化性强弱顺序为XO>Z2>B2>A3＋‎ D．X2＋是XO的还原产物 B　[由反应①可知氧化性：XO>Z2，由反应②可知氧化性：B2>A3＋，由反应 ‎③可知氧化性：Z2>B2，综上氧化性强弱顺序为XO>Z2>B2>A3＋，结合选项分析可知B不正确，Z2在①中是氧化产物，在③中作氧化剂。]‎ 命题点2　氧化性、还原性强弱的实验探究 ‎3．(1)如何设计实验证明氧化性Cl2>Fe3＋？写出有关离子方程式。‎ ‎(2)如何设计实验证明还原性I－＞Fe2＋？写出有关离子方程式。‎ ‎[答案]　(1)取少许FeCl2溶液，加入2滴KSCN溶液，不显红色，加入氯水变成红色。Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－，Fe3＋＋‎ ‎3SCN－===Fe(SCN)3。‎ ‎(2)取少许KI溶液，加入淀粉溶液，不变蓝色，加入FeCl3溶液，变蓝色。2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋。‎ ‎4．某小组同学探究H2O2、H2SO3、Br2的氧化性强弱，设计如图实验(夹持仪器已略去，装置的气密性已检验)。‎ ‎(1)打开活塞a，逐滴加入H2SO3溶液至过量，烧瓶内溶液颜色变为无色，该反应的离子方程式为_________________________，得出的结论是H2SO3的氧化性比Br2的氧化性________(填“强”或“弱”)。‎ ‎(2)再打开活塞b，向所得溶液中逐滴加入H2O2溶液，刚开始溶液颜色无明显变化，继续滴加，溶液变为橙黄色，变橙黄色反应的离子方程式为______________________________，得出的结论是H2O2的氧化性比Br2的氧化性________(填“强”或“弱”)。‎ ‎[解析]　(1)打开活塞a，逐滴加入H2SO3溶液至过量，烧瓶内溶液颜色变为无色，说明溴与亚硫酸发生反应生成硫酸和氢溴酸，反应的离子方程式为H2SO3＋Br2＋H2O===4H＋＋SO＋2Br－，说明亚硫酸的氧化性比溴的弱；(2)再打开活塞b，向所得溶液中逐滴加入H2O2溶液，刚开始溶液颜色无明显变化，继续滴加，溶液变为橙黄色，溴离子被氧化成溴单质，变橙黄色反应的离子方程式为2H＋＋2Br－＋H2O2===Br2＋2H2O，说明H2O2的氧化性比Br2的氧化性强。‎ ‎[答案]　(1)H2SO3＋Br2＋H2O===4H＋＋SO＋2Br－　弱　(2)2H＋＋2Br－＋H ‎2O2===Br2＋2H2O　强 规律二　氧化还原反应的价态转化规律 ‎1．价态归中规律 含有不同价态的同种元素物质间发生氧化还原反应时，该元素的价态变化一定遵循“高价＋低价―→中间价”，即“价态相邻能共存，价态相间能归中，归中价态不交叉，价升价降只靠拢。”如：‎ 不会出现⑤中H2S和H2SO4反应，H2S转化为SO2而H2SO4转化为S的情况。‎ ‎2．歧化反应规律 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，即生成物中该元素的价态不能都比反应物中该元素价态高，或都比反应物中该元素价态低。‎ 如：‎ 命题点3　价态转化规律及应用 ‎5．已知X、Y、Z、W、Q均为含氮化合物，它们在一定条件下有如下转换关系(未配平)：‎ ‎(1)X―→W＋O2‎ ‎(2)Z＋Y＋NaOH―→H2O＋W ‎(3)Y＋SO2―→Z＋SO3‎ ‎(4)Q＋Y―→Z＋H2O ‎(5)X＋Cu＋H2SO4(浓)―→Cu2＋＋Y＋SO 则这五种含氮化合物中氮元素的化合价由高到低的顺序为(　　)‎ A．X＞Y＞Z＞W＞Q　　 B．X＞Z＞Y＞Q＞W C．X＞Y＞W＞Z＞Q D．W＞X＞Z＞Q＞Y C　[(1)X―→W＋O2中，X中氧元素失电子化合价升高，则氮元素得电子化合价降低，所以氮元素化合价X＞W；(3)Y＋SO2―→Z＋SO3中，硫元素化合价升高，则Y中氮元素化合价降低，所以氮元素化合价Y＞Z；(2)Z＋Y＋NaOH―→H2O＋W为归中反应，则氮元素化合价W处于Z和Y中间，结合反应(3)可知，氮元素化合价Y＞W＞Z；(4)Q＋Y―→Z＋H2O为归中反应，Z处于Q和Y之间，根据(3)知，Y＞Z，所以Z＞Q；(5)X＋Cu＋H2SO4(浓)―→Cu2＋＋Y＋SO，铜元素化合价升高，则X化合价降低生成Y，所以氮元素化合价X＞Y；所以这五种含氮化合物中氮元素的化合价由高到低的顺序为X＞Y＞W＞Z＞Q。]‎ ‎6．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＋B 　 ②L＋O2―→M＋H2O ‎③L＋M―→R＋H2O　 ④B＋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＋H2O Ⅱ.N2O4＋H2O―→P＋Q Ⅲ.M＋L―→Q＋H2O 其中一定不可能实现的是________，理由是_______________‎ ‎_______________________________________________________。‎ ‎[答案]　(1)P　P中氮元素的化合价最高　(2)N2‎ ‎(3)Ⅲ　根据氧化还原反应规律，M、L这两种物质反应，不可能生成氮元素价态比M、L都高的物质 ‎7．已知：KClO3＋6HCl===KCl＋3Cl2↑＋3H2O，当生成‎3.36 L(标准状况)Cl2‎ 时，转移的电子为________ mol。‎ ‎[解析]　根据价态转化规律，Cl2既是氧化产物又是还原产物，其物质的量之比为5∶1，故生成0.15 mol Cl2转移电子为0.25 mol。‎ ‎[答案]　0.25‎ 价态转化规律的应用 ‎(1)判断同种元素不同价态物质间发生氧化还原反应的可能性。如浓硫酸与SO2不发生反应。‎ ‎(2)根据化合价判断反应体系中的氧化剂、还原剂及氧化产物、还原产物。如对于反应6HCl＋KClO3===KCl＋3Cl2↑＋3H2O中，氧化剂为KClO3，还原剂为HCl，氧化产物和还原产物都为Cl2。‎ 规律三　氧化还原反应的先后规律 ‎1．同时含有几种还原剂时将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。如：在FeBr2溶液中通入少量Cl2时，因为还原性Fe2＋>Br－，所以Fe2＋先与Cl2反应。‎ ‎2．同时含有几种氧化剂时将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。如：在含有Fe3＋、Cu2＋、H＋的溶液中加入铁粉，因为氧化性Fe3＋>Cu2＋>‎ H＋，所以铁粉先与Fe3＋反应，然后依次与Cu2＋、H＋反应。‎ 命题点4　氧化还原反应先后规律的应用 ‎8．向含有FeBr2、FeI2的溶液中缓缓通入一定量的氯气后，再向溶液中滴加KSCN溶液，溶液变为红色，若只从反应顺序角度考虑反应情况，则下列叙述不正确的是 (　　)‎ A．通入氯气后的溶液中一定不存在I－‎ B．通入氯气之后原溶液中的Fe2＋全部被氧化 C．原溶液中的Br－可能被氧化 D．若取少量所得溶液，再加入CCl4溶液充分振荡、静置、分液，下层溶液呈紫红色 B　[溶液中离子的还原性强弱顺序为I－>Fe2＋>Br－。溶液变为红色说明 Fe2＋被氧化成Fe3＋，则I－全部被氧化，故溶液中一定不存在I－，A项正确；Fe2＋可能全部被氧化，也可能是部分氧化，B项错误；溶液变为红色只能说明Fe2＋被氧化成Fe3＋，而Br－可能被氧化，C项正确；根据题意知有I2生成，I2易溶于有机溶剂，则下层溶液呈紫红色，D项正确。]‎ ‎9．(2019·试题调研)已知氧化性：FeO>IO>Fe3＋>I2。在酸性条件下，将过量的KI溶液逐滴滴入V L Na2FeO4溶液中，反应过程中生成的n(Fe3＋)随KI加入的量的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．n(KI)≤a时，反应的离子方程式为2FeO＋6I－＋16H＋===2Fe3＋＋3I2＋8H2O B．a

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