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专题3 氧化还原反应(精确校对)


专题三

氧化还原反应

专题三 氧化还原反应

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要点热点探究 ? 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

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(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。

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(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HNO3参加反应的过程。

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例1

在浓盐酸中 H3AsO3 与 SnCl2 反应的离子方程式为:

3Sn2 + + 2H3AsO3 + 6H + + 18Cl - ==2As + 3SnCl62- + 6M 。关于

该反应的说法中正确的组合是(
①氧化剂是H3AsO3 ④M为OH-

)

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 ⑤SnCl62-是氧化产物 B.①③⑤ A.①②④⑤

C.①②③④

D.只有①③

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B 【解析】 此反应中SnCl2→SnCl62-锡元素价态升高,则 SnCl2是还原剂,SnCl62-是氧化产物;故⑤正确; H3AsO3→As中,As元素的化合价降低,故H3AsO3是氧化剂, 则生成1 mol As,转移电子的物质的量为3 mol,故①③正确; Cl-不是还原剂,故②错误;由电荷守恒知M为H2O,故④错 误。

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【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。

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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 (NaClO3) 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

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A

【解析】 ClO2中Cl的化合价为+4,O的化合价为

-2,A项错误;制备ClO2的化学方程式为:2NaClO3+
4HCl(浓)==2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O,由此可知, 选项B、C、D正确。

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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-1KNO3溶液,恰好反应完全。该反应 的 方 程 式 为 : “ ____FeSO4 + ____KNO3 + ____H2SO4===____K2SO4 + ____Fe2(SO4)3 + ____NxOy + ____H2O”,则对该反应的下列说法正确的是( ) 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

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D 【解析】 设还原产物中N的化合价为a,由电子守恒可得, ×1=0.5 mol·L-1×50×10-3 L×(5-a),解得a=1,所以还 原产物为N2O;由得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式 得8FeSO4+2KNO3+5H2SO4===K2SO4+4Fe2(SO4)3+N2O+ 5H2O,由化学方程式可知氧化产物和还原产物的物质的量之 比为4∶1,反应过程中转移的电子数为0.1×6.02×1023。

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【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。

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某含铬 (Cr2O72-) 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·FeyCrxO3中,3x=y

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A

【解析】Cr2O72-中Cr的化合价为+6价,具有强氧化性,

被+2价铁还原为+3价,根据生成物的化学式可判断部分铁
被氧化,被氧化的铁的化合价升高为+3价,因此根据得失 电子守恒D项正确。铬元素的化合价由+6价降低为+3价, 即1 mol Cr得到3 mol电子,因此C项正确。由质量守恒判断 B项也正确。

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? 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、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)。

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[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 H2O2 与 MnO4- 反应作还 原剂,与I-、Fe2+、S2-、SO32-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。

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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==2FeCl2+CuCl2,氧 化性:Fe3+>Cu2+,还原性:Cu>Fe2+。 (4) 反应先后规律:如把 Cl2 通入 FeBr2 溶液中,由于还原性 Fe2+ > Br-,当通入少量 Cl2时,根据先后规律, Cl2首先将 Fe2+氧化;但Cl2足量时,就可将Fe2+、Br-一并氧化。

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(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KClO3+6HCl==KCl+3Cl2↑+ 3H2O ,氯酸钾中 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 N2O 、 FeSO4 、 Fe(NO3)3 、 HNO3和Fe2(SO4)3,则氧化剂为HNO3,氧化产物为Fe(NO3)3 和Fe2(SO4)3;还原剂为FeSO4,还原产物为N2O。

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(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 SO -、 。但 ClO 2 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Cl2除外)。 (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。”

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例3
序号 ① ②

根据下表信息,下列叙述中正确的是(
氧化剂 Cl2 KMnO4 还原剂 FeBr2 H2 O2 H2SO4 O2 其他反应物 氧化产物

)
还原产物 Cl- Mn2+ Mn2+




KClO3
KMnO4

浓盐酸
浓盐酸

Cl2
Cl2

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>Fe3+>Cl2>Fe2+ 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

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C 【解析】 Fe2+的还原性强于Br-,因此向FeBr2溶液中通 入Cl2时优先氧化 Fe2+ ,故其氧化产物有 FeCl3,也可能有 Br2, A、B两项错误;表中③发生的是“归中反应”,其氧化产物 和还原产物都是氯气,D项错误;根据电子守恒配平④的离子 方程式为2MnO4-+10Cl-+16H+==5Cl2↑+2Mn2++8H2O, C项正确。

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【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。

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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.2Fe3++2I-===2Fe2++I2

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A 【解析】 找出选项中反应的氧化剂与氧化产物,根据氧 化性:氧化剂>氧化产物,若符合题干中的氧化性顺序 Co2O3>Cl2>FeCl3>I2就可以发生,可知B、C、D项都符合, 正确;A项中Cl2应先氧化I-,再氧化Fe2+,反应方程式应为: 3Cl2+2FeI2==2FeCl3+2I2,故A错误。

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已知:还原性 HSO3 - > I - ,氧化性 IO3 - > 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I2 D.反应过程中的氧化产物均为SO3

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A

【解析】 分析题给已知条件和反应过程的图像可知,

0~b段发生反应的离子方程式为3HSO3-+IO3-==3SO42
- + I - + 3H + , b→c 段发生反应的离子方程式为 IO - + 3

5I-+6H+==3I2+3H2O。a点n(IO3-)=0.4 mol,参加反 应的NaHSO3的物质的量为1.2 mol,剩余NaHSO3的物质 的量为1.8 mol;b点时第一个反应恰好完成,还原产物

只有I-;整个反应过程中的氧化产物有SO42-和部分I2。

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教师备用习题 【备用理由】 强化根据电子守恒进行氧化还原反应的计算, 该题目具有一定难度。 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

【解析】 A 分析化合价变化,O3中3个氧原子,只有1个氧原 子化合价降低为-2,所以被还原的氧原子为1 mol。

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【备用理由】本题集框图推断、氧化还原反应的离子方程式书写、 离子共存、氧化还原反应有关概念的分析、氧化还原反应规律的 运用于一体,综合性强,难度适中,很符合现在高考的理念,是 一道好题。 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):

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(1)M和E相比,还原性较强的是________(填化学式)。 (2)在K2EO4的水溶液中能大量共存的离子是_______(填字母)。 A.Fe2+ B.S2- C.SO32D.Cl- (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 ________。

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【答案】 (1)Fe (2)D (3)2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3++2H2O (4)3∶2 【解析】 由Y 红色溶液可知,Y中含有Fe3+,逆 推可知X中含有Fe2+,进一步逆推可得金属E为Fe,蓝色溶液 中的MSO4为CuSO4,金属M为Cu,物质K2EO4是K2FeO4。 (1)Fe的金属活动性强于Cu,因此,Fe的还原性强于Cu。 (2)由Fe(OH)3+KOH+Cl2―→KCl+K2FeO4+H2O可知,Cl-在 K2FeO4 的水溶液中能大量共存,而 Fe2 + 、 S2 - 、 SO32- 不能在 此溶液中大量共存。

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(3)根据化合价升降总数相等和电荷守恒可写出反应的离子方 程式为:2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3++2H2O。 (4) 在 Fe(OH)3 + KOH + Cl2―→KCl + K2FeO4 + H2O 中, Cl 的化合价由0降到-1价,Cl2是氧化剂,Fe的化合价由+3升 高到+6价,Fe(OH)2是还原剂,根据电子守恒可得,氧化剂 与还原剂的物质的量之比为3∶2。


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