专题三氧化还原反应

专题三 氧化还原反应

【考纲要求】1.了解氧化还原反应的本质是电子转移.

2.了解常见的氧化剂和还原剂及常见的氧化还原反应. 3.掌握氧化还原反应的配平及相关计算. 【主干知识】

探究点一 氧化还原反应的概念分析及计算

1．解答氧化还原反应概念题的两个关键是： (1)要理清知识线索

(2)要明确解题的方法思路

找变价、判类型、分升降、定其他。其中“找变价”是非常关键的一步，特别是反应物中含有同种元素的氧化还原反应，必须弄清它的变化情况。 2．氧化还原反应的相关计算 (1)基本方法——得失电子守恒法 对于氧化还原反应的计算，关键是氧化还原反应的实质——得失电子守恒，列出守恒关系求解，即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)特殊题型

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无损耗，可直接根据起始物

和最终产物得失电子相等，删去中间产物，建立二者的守恒关系，迅速求解。例如：

，则Cu失去电子的物质的量等于H2O2得电子的物质的量，忽略

HNO参加反应的过程。

3

1

2＋＋－

例1 在浓盐酸中HAsO与SnCl反应的离子方程式为：3Sn＋2HAsO＋6H＋18Cl

332332-==2As＋3SnCl6＋6M。关于该反应的说法中正确的组合是( ) ①氧化剂是H3AsO3 ②还原性：Cl－＞As

③每生成1 mol As，反应中转移电子的物质的量为3 mol ④M为OH－ ⑤SnCl62-是氧化产物 A．①②④⑤ B．①③⑤ C．①②③④ D．只有①③ 【点评】 氧化还原反应的概念分析是解决氧化还原反应所有题目的基础，而找变价是氧化还原反应有关概念分析的关键。

变式题 二氧化氯是目前国际上公认的新一代高效、广谱、安全杀菌剂。可采用氯酸钠(NaClO)与浓盐酸反应的方法制备，此法的缺点主要是在得到二氧化氯的同时产生了大量的氯

3

气。下列有关该反应的说法不正确的是( ) A．二氧化氯中Cl的化合价为－1

B．制备二氧化氯的反应中，NaClO3是氧化剂，HCl是还原剂 C．二氧化氯是NaClO3的还原产物

D．生成标准状况下的22.4 L二氧化氯时转移电子1 mol

例2 在过量的稀硫酸溶液中加入5.6 g Fe粉，待反应完全后，再加入50 mL 0.5 mol〃L－1KNO

3

溶液，恰好反应完全。该反应的方程式为：“____FeSO＋____KNO＋

43

____HSO===____KSO＋____Fe(SO)＋____NO＋____HO”，则对该反应的下列说法

2424243xy2正确的是( )

A．反应中还原产物是NO

B．氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶4

C．反应过程中转移的电子数为8e

D．化学方程式中按物质顺序的化学计量数是：8、2、5、1、4、1、5

【点评】 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，失电子总数一定等于得电子总数，即得失电子数目保持守恒。守恒法是解答化学计算题最常用的方法之一。

变式题 某含铬(Cr2O7)废水用硫酸亚铁铵[FeSO4〃(NH4)2SO4〃6H2O]处理，反应中铁元素和铬元素完全转化为沉淀。该沉淀经干燥后得到n mol FeO〃FeyCrxO3。不考虑处理过程中的实际损耗，下列叙述错误的是( )

A．消耗硫酸亚铁铵的物质的量为n(2－x) B．处理废水中的Cr2O的物质的量为nx/2 C．反应中发生转移的电子数为3nx mol D．在FeO〃FeCrO中，3x＝y

2-－

yx3

探究点二 氧化还原反应的基本规律

1．物质氧化性、还原性强弱的判断 物质氧化性、还原性的强弱取决于元素得失电子的难易程度，与得失电子的数目无关，可从“热＞冷”(温度)、“浓＞稀”(浓度)、“易＞难”(反应条件、剧烈程度)，以及金属活动性顺序表、

2

元素在周期表中的位置、原电池原理、电解池中离子的放电顺序等角度判断；还要学会从化学反应方向的角度判断“剂＞物”(同一反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性大于还原产物的还原性)。

[特别注意](1)含有最高价态元素的化合物不一定具有强氧化性。如：HClO的氧化性强于HClO4，稀硫酸无强氧化性。

(2)物质的氧化性、还原性是相对的，如HO与MnO4-反应作还原剂，与I－、Fe2＋、S2－、SO32-2

2

反应作氧化剂。

－

(3)反应环境对物质氧化性、还原性的影响。NO只有在酸性条件下才有强氧化性，而ClO无论在酸性、中性、还是在碱性条件下都有强氧化性。

(4)利用原电池正、负极判断金属的还原性时，要注意Al和Fe的特殊性。如Mg、Al、NaOH溶液形成的原电池中Mg作正极、Al作负极；Al或Fe、Cu、浓硝酸形成的原电池中，Al或铁为正极、Cu为负极。

2．氧化还原反应的一般规律 (1)得失电子守恒规律。

(2)价态与表现性质规律：最高价态的元素只有氧化性，最低价态的元素只有还原性，中间价态的元素既有氧化性又有还原性。

(3)性质强弱规律：氧化性——氧化剂＞氧化产物；还原性——还原剂＞还原产物。如：2FeCl3＋Cu==2FeCl＋CuCl，氧化性：Fe

2

2

3＋

＞Cu

2＋

，还原性：Cu＞Fe

2＋

。

－

(4)反应先后规律：如把Cl通入FeBr溶液中，由于还原性Fe＞Br，当通入少量Cl时，

222

2＋2＋－

根据先后规律，Cl首先将Fe氧化；但Cl足量时，就可将Fe、Br一并氧化。

22

(5)价态归中规律：即同种元素不同价态之间的反应，高价态的元素化合价降低，低价态的元素化合价升高，但升高与降低的化合价不能相交。如KClO＋6HCl==KCl＋3Cl↑＋3HO，氯酸

322

钾中Cl元素的化合价由＋5价降低到0价，而非－1价，作还原剂的HCl是5 mol，而不是6 mol。利用此规律可根据化合价判断混合体系中氧化剂、还原剂及氧化产物、还原产物，如某一混合体系有NO、FeSO、Fe(NO)、HNO和Fe(SO)，则氧化剂为HNO，氧化产物为Fe(NO)

24333243333

和Fe2(SO4)3；还原剂为FeSO4，还原产物为N2O。

(6)邻位价态规律：氧化还原反应发生时，其价态一般先变为邻位价态。如Cl－一般被氧化成Cl2，而不是更高价态的氯元素；S2－一般被氧化成S单质，而S单质一般被氧化成SO2。但

－-－－-－

ClO、ClO3作氧化剂时，一般被还原成Cl，而不是Cl2(ClO、ClO3与Cl在酸性条件下发生归中反应生成Cl除外)。

2

(7)歧化原则：中间价态→高价态＋低价态。一般有：中间价态物质可以在碱液中歧化，而歧化产物又可以在酸液中发生归中反应：3S＋6OH－==2S2－＋SO32-＋3H2O,2S2－＋SO32-＋6H＋=3S↓＋3H2O。

记忆口诀：“高氧低还中两性，归中靠拢不交叉；歧化反应价升降，相邻价态不反应。”

例3 根据下表信息，下列叙述中正确的是( )

3

2＋

A．表中①组反应的氧化产物只能是FeCl3 B．氧化性强弱比较：KMnO4＞Fe

3＋

＞Cl2＞Fe

2＋

C．④的离子方程式配平后，H＋的化学计量数为16 D．表中③还原产物是KCl

【点评】 在可能发生多个氧化还原反应的体系中，按氧化还原反应的“先后反应规律”分析问题，能优化思维过程，形成有序、条理的解题思路。

变式题1 已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2＋，Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是( )

A．3Cl2＋6FeI2===2FeCl3＋4FeI3 B．Cl2＋FeI2===FeCl2＋I2 C．Co2O3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O D．2Fe变式题2 已知：还原性HSO3

－＞I－

，氧化性IO3

－

3＋

＋2I===2Fe

－2＋

＋I2

＞I2。在含3 mol NaHSO3的溶液中逐

滴加入KIO3溶液。加入KIO3和析出I2的物质的量的关系曲线如图3－1所示。下列有关说法正确的是( )

A．当溶液中n(I－)∶n(I2)＝1∶1时，加入的n(KIO3)＝9/8mol B．a点时剩余NaHSO3的物质的量为1.2 mol C．b点时的还原产物可能是I

2

D．反应过程中的氧化产物均为SO3

【练习】1．在2KI＋O3＋H2O==2KOH＋O2＋I2的反应中，当有

2 mol的KI被氧化时，被还原的氧原子为( )

A．1 mol B. 1/2mol C.2/3 mol D. 1/3mol 2.已知物质K2EO4具有很强的氧化性，是一种高效绿色氧化剂，可用于废水和生活污水的处理。根据下列框图回答问题(答题时，化学式和化学方程式中的M、E用对应的元素符号表示)： (1)M和E相比，还原性较强的是________(填化学式)。

(2)在KEO的水溶液中能大量共存的离子是_______(填字母)。

242＋

A．Fe B．S2－ C．SO2- D．Cl－

3

(3)写出X与稀硫酸和H2O2混合液反应的离 子方程式：__________________________。 (4)在Z―→K2EO4的反应中，氧化剂与还原 剂的物质的量之比为________。

4

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