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氧化还原反应基本规律及其应用


化学反应的基本类型 1.按变化形成分:
(1)化合反应 (2)分解反应 (3)复分解反应 (4)置换反应



* Fe2O3 + 3CO



2Fe + 3CO2 是置换反应吗?

2.按变化实质分:
(1)氧化还原反应 (2)非氧化还原反应


一、氧化还原反应的基本概念
【问题】氧化还原反应中为何元素的化合价有升降?
发生电子的转移(得失或偏移) 【归纳小结】
氧化剂
化合价降低, 得(偏向)电子

发生还原反应
(被还原)

还原产物

反 应 物

(具氧化性)

还原剂
(具还原性)

化合价升高,

生 成 物
氧化产物

失(偏离)电子

发生氧化反应
(被氧化)

两剂

两过程

两物

* 氧化还原反应的特征(判断依据): 方程式中某些元素的化合价有升降 * 氧化还原反应实质: 发生了电子转移 * 氧化还原反应进行的方向:
(较强)氧化剂+(较强)还原剂→还原产物+氧化产物
(较弱还原剂)+(较弱氧化剂)

氧化与还原同时存在,同时发生。

二、氧化还原反应的概念的说明 1.如何表示氧化还原反应中电子转移的情况
(1)标出化合价 (2)上升“︱‖和下降“↓”对准化合价有变化的元素 (3)连接两端点,在连线上方标明电子转移的数目 【例1】4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

2.如何确定和表示被氧化、被还原的元素
需表明什么物质中什么价态的元素被氧化或被还原 【例2】2Al + 3Cl2 → 2AlCl3 【例3】2KClO3 → 2KCl + 3O2↑

3.氧化还原反应与四种基本反应的关系(举例)
(1)化合反应: 可能是氧化还原反应可能不是氧化还原反应 (2)分解反应: 可能是氧化还原反应可能不是氧化还原反应 (3)复分解反应: 一定不是氧化还原反应 (4)置换反应: 一定是氧化还原反应 【思考】―有单质参加或生成的反应一定是氧化 还原反应”吗?

三、物质的氧化性、还原性判断 1.金属:M -ne Mn+
通常:金属单质——还原剂 金属阳离子——氧化剂

由金属活动顺序: 活泼性↓,难失电子,还原性↓
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag
K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ (H+) Cu2+ Hg2+ Ag+

相应的金属阳离子:活泼性↑,易得电子,氧化性↑

2.非金属:R

+ne

Rn-

通常:非金属单质——氧化剂 非金属阴离子——还原剂

3.对有可变化合价的元素
(1)当元素处于最高价态时,只能做氧化剂

(2)当元素处于最低价态时,只能做还原剂
(3)当元素处于中间价态时,既能做还原剂又能做氧化剂
【小结】 (1)得电子能力强, 是强的氧化剂; *常见氧化剂 ①非金属单质 ②金属阳离子 ③含最高价的化合物

(2)失电子能力强, 是强的还原剂; *常见还原剂 ①金属单质 ②非金属阴离子 ③含最低价的化合物

【思考】非金属单质一定做氧化剂吗?

一.氧化还原反应的基本规律及应用 1.守恒规律:即电子守恒。(化合价升降总值也相等) 2.价态规律:

(1)最高价:只有氧化性
最低价:只有还原性

中间价:既有氧化性又有还原性
(2)不交叉规律:

同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时,只靠拢, 不交叉。
如 KClO3+6HCl = KCl+3Cl2↑+3H2O还原产物的判断

3.强弱规律:

氧化性:氧化剂>氧化产物
还原性:还原剂>还原产物

4.先后规律:
即强强反应,氧化性强的氧化剂和还原性强的还原 剂先反应。

问题解决: 1.某溶液中有Fe2+、I-、Cl-共存,要氧化除去I-而不 影响Fe2+和Cl-,可加入的试剂是 A.Cl2 B.KMnO4 C.FeCl3 D.HCl 2.在pH=2的条件下,将MnO4-、Fe2-、Fe3+、I-四种 离子的溶液混合在一起,充分反应后,若
MnO4- Fe3+ Fe2(1)溶液中有I-,则一定无____一定有____(指上述四 种离子) I- 或Fe3+ 2+,则一定无____可能还有______ MnO4(2)溶液中有Fe

(3)溶液

MnO4 或Fe 3+,则一定无____可能还有______ I中有Fe
-

2+

(4)溶液中有MnO4

Fe I- 和Fe2+ -,则一定无___一定还有______

3+

二.氧化还原反应的有关计算(电子守恒): 例:用0.1mol/L的Na2SO3溶液30mL,恰好将 2×10-3mol的XO4-离子还原,则X在还原产物中的化合 价是 (D) A +1 B +2 C +3 D +4

三.氧化还原反应方程式的配平 1.一般配平 例 (1)KMnO4+H2O2+H2SO4 -- MnSO4+K2SO4+H2O+O2

(2)Zn+HNO3 – Zn(NO3)2+N2O+H2O
(3)Cl2+KOH – KCl+KClO3+H2O

(4)MnO4-+SO32-+H+ -- Mn2++SO42-+H2O
(5)An+Bx---Bm+Ay-

(6)HClOn+Pm+H2O—HCl+H3PO4

2.特种配平
(1)三种价态变化的配平 例:①FeS2+O2—Fe2O3+SO2 ②C+S+KNO3—CO2+K2S+N2 练习:①Cu2S+HNO3—Cu(NO3)2+NO+H2SO4+H2O ②Fe(NO3)2—Fe2O3+NO2+O2

③P+CuSO4+H2O—Cu3P+H3PO4+H2SO4
答案:①3、22、6、10、3、8 ②4、2、8、1

③11、15、24、5、6、11

(2)零价配平法

例:Fe3C+HNO3(浓)—Fe(NO3)3+CO2+NO2+H2O
练习:①Fe3O4+HNO3—Fe(NO3)3+NO+H2O

②Fe3P+HNO3—Fe(NO3)3+NO+H3PO4+H2O
答案:①3、28、9、1、14。

②3、41、9、14、3、16
注意:化合价难确定的采用此方法为好。

(3)平均标价法: (此法适用于有机氧化还原反应配平) 例:KMnO4+C2H5OH+H2SO4 --K2SO4+MnSO4+CH3COOH+H2O 答案:4、5、6、2、4、5、11 (4)整体标价法:

例:S+Ca(OH)2—CaSx+CaS2O3+H2O 答案:2(X+1)、3、2、1、3
练习:①S+Ca(OH)2—CaS2O3+CaS· x+H2O S

②Na2Sx+NaClO+NaOH—Na2SO4+NaCl+H2O 答案:2(x+2)、3、1、2、3
1、(3x+1)、(2x-2)、x、(3x+1)、(x-1)

(5)残缺方程式的配平:
例:Mn2++S2O82- +H2O—SO42- +MnO4- +_____ 答案:2、5、8、10、2、16H+ 练习:H2O2+Cr2(SO4)3+____--K2SO4+K2CrO4+H2O 答案:3、1、10KOH、3、2、8 作业:步步高作业袋作业及例题、当堂检测等。

四、氧化还原反应原理的应用 (一)氧化还原反应基本概念的应用
1.下列变化中,需发生氧化反应才能实现的是 A.Cl- → Cl2 B.MnO4- → Mn2+ C.NaCl → HCl D.CO → CO2



2.下列氧化还原反应中,氯元素全部被还原的是 。 A.2Cl2 + 2Ca(OH)2 → CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O B.MnO2 + 4HCl(浓) ?Δ MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O ?? 光照 C.2HClO 2HCl + O2↑ D.Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑

3.氢化钙(CaH2)可作为生氢剂,化学方程式如下: CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + H2↑。 下列说法中正确的是 。 A.H2O只作溶剂 B.H2既是氧化产物,又是还原产物 C.CaH2作还原剂 D.H2O作还原剂
4.在反应5NH4NO3 → 2HNO3 + 9H2O + 4N2↑中, 被还原的氮原子与被氧化的氮原子的物质的量 之比是 。 A.3:5 B.5:3 C.5:2 D.2:1

5.50mL 18mol/LH2SO4溶液中加入足量的Cu片加热, 发生的反应为: ?? CuSO4 + SO2↑+ 2H2O, Cu + 2H2SO4(浓)?Δ 被还原的硫酸为 。 A.等于0.9mol B.大于0.45mol,小于0.9mol C.等于0.45mol D.小于0.45mol 6.一些酸在反应中可以表现出多重性质,如反应 ?? MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O中, MnO2 + 4HCl(浓)?Δ HCl既表现出酸性,又表现出还原性,分析下 列反应中酸的作用。 (1)NaOH + HCl → NaCl + H2O↑, 。 ?Δ CO ↑+2SO ↑+2H O, (2)C+2H2SO4(浓) ?? 2 。 2 2 (3)Cu+4HNO3(浓) → Cu(NO3)2+ 2NO2↑+2H2O, 。 (4)CuO + 2HCl → CuCl 2 + H2O↑, 。

7.有A、B、C、D、E五种金属。A能从B盐溶液 中置出B,而E放在B盐溶液中却不起反应;A 不与酸起置换反应;C能溶解在盐酸中生成H2, 但在D盐溶液中却不起反应。则A、B、C、D、 E五种金属的还原性由大到小的顺序为 。

8.现有下列反应:①2FeCl2+Cl2 → 2FeCl3 ②Fe+CuCl2 → Cu+FeCl2 ③2FeCl3 + Cu → 2FeCl2 + CuCl2 试根据上述反应分析推断FeCl2、Cl2、CuCl2 和FeCl3 各氧化剂的氧化性由强到弱的顺序 为 。

9.M、N、P、Q为四种不同的单质,它们在一定条 件下发生如下反应:①NCl2+P →N+PCl2 ②MCl2+N →M+NCl2 ③QCl2+M →MCl2+Q 判断M、N、P、Q的 ,由强到弱的顺序 为 。 10.下列离子组因氧化还原反应而不能共存的是 A.Fe3+、Na+、OH-、ClB.K+、Na+、H2PO42-、OHC.K+、H+、MnO4-、HSD.K+、ClO-、I-、Na+ 。

(二)有关氧化还原反应的简单计算
1.对反应: MnO2+4HCl(浓) △ MnCl2+Cl2↑+2H2O (1)标出电子转移的方向和数目;还原剂为 ,被还原产物为 。 (2)当放出4.48L(S.T.P)Cl2时,有 mol HCl参加反应,被氧化的HCl为 g, 电子转移 mol。

2.对反应: 3Cu+8HNO3(浓) △ 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O ⑴指出氧化剂和还原剂: 。 ⑵标出电子转移的方向和数目。 ⑶ 是氧化产物, 是还原产物。 ⑷ 被还原, 被氧化。 ⑸当有6.4gCu参加反应时,有 mol HNO3 参加反应,有 molHNO3被还原,电子 转移的总数为 ,生成NO L(S.T.P)。

(三)氧化还原反应原理的实际应用 ——氯气的实验室制法 1.原理:2Cl- - 2e → Cl2
即需氧化剂将氯离子氧化为氯气 还原剂:NaCl HCl等富含Cl-的物质 氧化剂:O2 KMnO4 MnO2 K2Cr2O7

F2 KClO3 次氯酸盐等

具体反应为: ⑴F2+2NaCl(熔融)→2NaF+Cl2↑ ⑵2KMnO4(s)+16HCl(浓)→2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

⑶K2Cr2O7(s)+14HCl(浓)→2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O
⑷KClO3(s)+6HCl(浓)→KCl+3Cl2↑+3H2O

⑸MnO2(s)+4HCl(浓)→MnCl2+Cl2↑+2H2O
⑹Ca(ClO)2+4HCl(浓)→CaCl2+2Cl2↑+2H2O



⑺O2+4HCl

CuCl2 450℃

2Cl2+2H2O

哪一个更适合于实验室制取?

MnO2(s)+4HCl(浓)→MnCl2+Cl2↑+2H2O 2.装置
制取装置: 固体+液体,加热 净化装置: 除去HCl和水蒸气 收集装置: 向上排空气法 尾气吸收装置: 氢氧化钠溶液



(2)制得干燥纯净氯气的装置如何?

浓HCl Mn O 2 NaOH

Cl 2

实验室制取氯气

【问题】 (1)此套装置中收集到的氯气中含有哪些杂质?

制取纯净氯气的装置(一)

(3)为何不用澄清石灰水吸收Cl2?

制取纯净氯气的装置(二)

(4)干燥管有何作用?

小结:完整的制氯气装置 制取装置: 固体+液体,加热 净化装置: 除去HCl和水蒸气 向上排空气法 或 排饱和食盐水法 收集装置: 氢氧化钠溶液 或 碱石灰等 尾气吸收装置: 想一想: 若制取氯气时发现浓盐酸已用完,只能用浓

硫酸、氯化钠和二氧化锰共热来制备,则制
取的装置如何?反应方程式如何?


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