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竞赛辅导-氧化还原反应


高中化学竞赛专题:氧化还原反应
一、基本概念 二、氧化性、还原性强弱的判断 (1)依据元素在同期表的位置判断 从左到右:金属单质的还原性依次减弱,非金属单质的氧化性逐渐加强。 从上到下:金属单质的还原性依次增强,非金属单质的氧化性逐渐减弱。 (2)根据元素的活动性顺序表(常见元素)来判断 ①金属活动性顺序 ②非金属活动性顺序(常见元素) (3)通过氧化还原反应方向判断:

氧化剂+还原剂 氧化性:氧化剂>氧化产物 还原产物+氧化产物

还原性:还原剂>还原产物 2FeCl3 ,Fe+S FeS ,可得出氧化性 Cl2 >S。

(4)根据氧化产物的价态高低来判断:如:2Fe+3Cl2

(5)反应原理相似的不同反应中,反应条件要求越低,说明氧化剂或还原剂越强。 16HCl(浓)+KMnO4 4HCl(浓)+O2 2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑ 2H2O+2Cl2 4HCl(浓)+MnO2 MnCl2+2H2O+Cl2↑

氧化性:KMnO4 > MnO2 > O2

(6)根据元素最高价氧化物的水化物酸碱性强弱判断: 例如酸性:HClO4>H2SO4 >H3PO4> H2CO3 可判断氧化性 Cl2>S>P>C (7)根据原电池,电解池的电极反应判断 ①据原电池电极:负极金属比正极金属活泼(还原性强); ②用惰性电极电解混合液时,在阴极先放电的阳离子的氧化性较强,顺序为金属活动性顺序表的逆顺序;在阳极 22先放电的阴离子的氧化性较强,顺序为 S >I >Br >Cl >OH >NO3 、SO4 等含氧酸根。 (8) 根据物质的浓度大小判断: 浓度大时, 氧化剂的氧化性和还原剂的还原性均增强。 如浓 H2SO4 具有强氧化性, + 稀硫酸只有 H 显示弱氧化性。 三、氧化还原反应方程式的配平 1.配平的原则 (1)电子守恒:氧化还原反应过程中,氧化剂得电子总数目等于还原剂失电子总数目,即: “电子 得失数相等” “化合价升降数相等” 。 (2)质量守恒:反应前后各元素的原子个数相等。(3)电荷守恒:对于离子方程式,等式两边“电荷总数相等” 。 2.下列几类反应的配平应注意技巧 1)分数价态和字母类 【例 1】试配平下列化学方程式: (1) K2Cr2O7+ Fe3O4+ H2SO4 ── Cr2(SO4)3+ Fe2(SO4)3 + K2SO4+ H2O K2Cr2O7+6Fe3O4+31H2SO4=== Cr2(SO4)3+ 9Fe2(SO4)3 + K2SO4+31H2O (2) Na2Sx+ NaClO+ NaOH ── Na2SO4+ NaCl+ H2O Na2Sx + (3x+1)NaClO + (2x-2)NaOH=== xNa2SO4 + (3x+1)NaCl + (x-1)H2O 2)缺项类:? ①可能缺的项:一般是反应介质,通常是酸、碱或水,它们参与反应,但其中元素化合价不变. ②确定方法:先配出氧化一还原系数,后通过比较反应物与生成物,根据离子电荷平衡和原子个数平衡,确 定缺项。 一般情况下,缺项为:强酸、强碱或 H2O。 【例 2】
Hr 3? — K? OS ?O C3 () — 2 4H K S C 2 Or ?O O 2 2 2 24

解析:先配平含变价元素物质的计量数。
1

2 ?O H2 4 O C3 r ) ( S ? — 2 4 2 —K H 3 ?r K S 2 ? O O C O 2 2 24

观察:左边也应有 10 个 K ,两边元素不变,含 K 的物质应为 K H,且系数为 10,最后配平: O
3 H 2 O 2 ? C r2 ( S O 4 ) 3 ? 1 0 K O H ? 3 K 2 S O 4 ? 2 K 2 C r O 4 ? 8 H 2 O

?

?

总结:①在酸性介质中的反应,生成物中可以有 H+、H2O,但不能有 OH -;? ②在碱性介质中的反应,生成物中无 H ;? ③在近中性条件,反应物中只能出现 H2O,而不能有 H 或 OH ,生成物方面可以 有 H 或 OH
+ + +



3)有多种元素价态改变 【例 3】试配平下列化学方程式 (1) Cu2S+ HNO3 ─── Cu(NO3)2 + H2SO4 + NO + H2O 3Cu2S+22HNO3 ==== 6Cu(NO3)2 +3H2SO4 +10NO +8H2O (2) FeS2 + O2 ─── Fe2O3 + SO2 4FeS2 + 11O2 ==== 2Fe2O3 + 8SO2 四、氧化还原反应规律 1、强强生弱规律 (强制弱) :氧化剂与还原剂在一定条件下若能反应,一般是生成相对弱的还原剂和相对弱 的氧化剂,即可用氧化性强的物质制取氧化性弱的物质,或用还原性强的物质制取还原性弱的物质。 2、优先规律:一种氧化剂同时遇几种还原剂,则优先与最强的还原剂反应,反之亦然。如溴化亚铁与氯水的 2+ 反应中,氯优先氧化,Fe ,而后才氧化 Br-。 【例 1】现有下列三个氧化还原反应: ① 2FeCl3 +2KI =2FeCl2 + I2 +2KCl ② 2FeCl2 +Cl2 = 2FeCl3 ③ 2KMnO4 +16HCl = 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O + 5Cl2 ― ― ― (1)若某溶液中有 Fe2+ 、I 、Cl 共存,要除去 I 而不影响其它离子的存在,可加上述反应物中的试剂 是 ― ― ― (2)在强酸溶液中,将 MnO4 、Fe2+ 、Fe3+ 、I 四种离子混在一起,充分反应后: 若溶液中有 I 余, 则溶液中一定无 ;一定还有 。FeCl3 MnO4- 、 3+ Fe Fe2+ 3、价态归中规律:同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时,产物价态居于二者之间,且高价对高价,低 价对低价。不同价态的同种元素之间若不存在中间价态,则不可能发生氧化原还反应。如 SO2 与浓 H2SO4 不会反 应。因此,浓 H2SO4 是可以用来干燥 SO2 的。 [例 2] X、 Z、 Q 均为含氮的化合物,我们不了解它们的化学式,但知道它们在一定条件下有如下转换关系(未 Y、 W、 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 + SO42则这五种化合物中氮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 4、电子守恒规律 【习题巩固】 1.一定条件下,碘单质与砹单质以等物质的量进行反应,可得 AtI。它与 Zn、NH3 都能发生反应,化学方程 式分别如下:2AtI+2Zn===ZnI2+ZnAt2 AtI+2NH3(l)===NH4I+NH2At。则下列叙述正确的是( ) A.ZnI2 既是氧化产物,又是还原产物 B.ZnAt2 既是氧化产物,又是还原产物 C.AtI 与液氨反应,AtI 既是氧化剂,又是还原剂 D.AtI 与液氨反应,是自身氧化还原反应 2.利用碱性氧化性溶液的氧化作用,在钢铁表面形成一层 Fe3O4(也可表示为 FeFe2O4)薄膜,保护内部金属免 受腐蚀,这种方法叫做烤蓝。烤蓝时发生如下反应: ①3Fe+NaNO2+5NaOH===3Na2FeO2+H2O+NH3↑ ②Na2FeO2+NaNO2+H2O===Na2Fe2O4+NH3↑+NaOH(未配平)
2

③Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O===Fe3O4+4NaOH 下列说法中正确的是( ) A.Fe3O4 既可看做是氧化物,又可看做是亚铁盐 B.反应②配平后,H2O 的化学计量数为 3 C.反应③中,Na2Fe2O4 是氧化剂,Na2FeO2 是还原剂 D.碱性条件下,NaNO2 的氧化性比 Na2FeO2、Na2Fe2O4 都强 3.从矿物学资料查得一定条件下自然界存在如下反应:14CuSO4+5FeS2+12H2O===7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4, 下列说法中正确的是( ) 2- A.CuSO4 是氧化剂,FeS2 是还原剂 B.产物中的 SO4 有一部分是氧化产物 - C.Cu2S 既是氧化产物又是还原产物 D.5 mol FeS2 发生反应,有 10 mol e 转移 2+ 2- - 2- 4.水热法制备 Fe3O4 纳米颗粒的总反应为:3Fe +2S2O3 +O2+xOH ===Fe3O4+S4O6 +2H2O,下列说法正确的 是 ( ) 2+ 2- A.硫元素被氧化,铁元素被还原 B.Fe 、S2O3 都是还原剂 C.x=2 D.每生成 1 mol Fe3O4,则转移电子数为 3 mol 5.下列叙述中正确的是( ) A.有单质生成的反应一定是氧化还原反应 B.非金属的最高价含氧酸都具有强氧化性 C.两种不同的阴离子在溶液中一定能大量共存 D.同种物质中的同种元素在反应中可能既被氧化又被还原 6.有下列三个氧化还原反应:①2FeCl3 +2KI===2FeCl2 +2KCl+I2 ;②2FeCl2 +Cl2===2FeCl3 ;③2KMnO4 + 2+ - - 2+ - 16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑.若某溶液中有 Fe 和 I 共存,要氧化除去 I 而又不影响 Fe 和 Cl , 可加入的试剂是( ) A.Cl2 B.KMnO4 C.FeCl3 D.HCl 7.根据表中信息,判断下列叙述中正确的是( ) 序号 氧化剂 还原剂 其他反应物 氧化产物 还原产物 ① ② ③ Cl2 KMnO4 KClO3 FeBr2 H2O2 浓盐酸 / H2SO4 / O2 Cl2
3+

Cl Mn



2+

A.表中①组反应可能有一种或两种元素被氧化 B.氧化性强弱比较:KClO3>Fe >Cl2>Br2 - + 2+ C.表中②组反应的离子方程式是 2MnO4 +3H2O2+6H ===2Mn +4O2↑+6H2O - D.表中③组反应的还原产物是 KCl,电子转移数目是 6e 8.实验室将 NaClO3 和 Na2SO3 按物质的量之比 2∶1 倒入烧瓶中,用水浴加热,同时滴入 H2SO4,产生棕黄色气 体 X,反应后测得 NaClO3 和 Na2SO3 恰好完全反应,则 X 为( ) A.Cl2 B.Cl2O C.ClO2 D.Cl2O3 9.Na2FeO4 是一种高效多功能水处理剂.一种制备 Na2FeO4 的方法可用化学方程式表示如下:2FeSO4 + 6Na2O2===2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑,下列说法中不正确的是( ) . A.Na2O2 在上述反应中只作氧化剂 B.Na2FeO4 既是氧化产物又是还原产物 C.Na2FeO4 处理水时,既能杀菌,又能在处理水时产生胶体净水 D.2 mol FeSO4 发生反应时,共有 10 mol 电子发生转移 10.下列是某学生自己总结的一些规律,其中正确的是( ) A.氧化物不可能是还原产物,只可能是氧化产物 B.有些化学反应不属于化合、分解、置换、复分解中的任何一种反应 C.一种元素可能有多种氧化物,但同种化合价只对应一种氧化物 D.将 Mg(HCO3)2 溶液加热,最终得到 Mg(OH)2 沉淀,由此可知 Ksp[Mg(OH)2]>Ksp(MgCO3) - 11.在 100 mL 含等物质的量的 HBr 和 H2SO3 的溶液中通入 0.01 mol Cl2,有一半 Br 变为 Br2(已知 Br2 能氧化 H2SO3)。则原溶液中的 HBr 和 H2SO3 的浓度都等于( ) A.0.0075 mol/L B.0.0018 mol/L C.0.075 mol/L D.0.08 mol/L 12. 小明为验证 NO2 的氧化性和 NO 的还原性,设计了如下装置制取 NO2 和 NO,并验证其性质,装置图如下:

3

(1)写出 甲中反应 的离子方程 式: ______________________________________________ ,乙中的 现象是 ____________,可证明 NO2 的氧化性;在丙中鼓入空气后现象是__________,可证明 NO 的还原性。 (2)实验前丙中充满水的作用是______________________________________________________________(用反 应方程式和简要文字回答)。 (3) 小 华 对 小 明 的 实 验 设 计 提 出 了 质 疑 , 他 认 为 乙 中 的 现 象 不 足 以 证 明 NO2 的 氧 化 性 , 他 的 理 由 是 ________________________________________________________________________________________________。 你认为怎样才能准确证明 NO2 的氧化性?_____________________________ (简要回答出原理和现象即可). 13. 已知将盐酸滴入高锰酸钾溶液中,产生黄绿色气体,而溶液的紫红色褪去。现有一个氧化还原反应的体 系中共有 KCl、Cl2、H2SO4、H2O、KMnO4、MnSO4、K2SO4 七种物质: (1)该反应中,化合价升高的反应物是________,化合价没有发生变化的反应物是________。 (2)写出一个包含上述七种物质的氧化还原反应方程式: ________________________________________________________________________。 (3)上述反应中,氧化剂是_______,1 mol 氧化剂在反应中________(填“得到”或“失去”)______mol 电子。 (4)如果在反应后的溶液中加入 NaBiO3,溶液又变紫红色。说出 NaBiO3 的一个性质: ________________________________________________________________________。 14.某反应中反应物与生成物有:AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O 和一种未知物质 X。 (1)已知 KBrO3 在反应中得到电子,则该反应的还原剂是________。 (2)已知 0.2 mol KBrO3 在反应中得到 1 mol 电子生成 X,则 X 的化学式为__________。 (3)根据上述反应可推知__________(填序号)。 a.氧化性:KBrO3>H3AsO4 b.氧化性:H3AsO4>HBrO3 c.还原性:AsH3>X d.还原性:X>AsH3 (4)将氧化剂和还原剂的化学式及其配平后的系数填入下列方框中,并标出电子转移的方向和数目。 + 15. (1)在反应 2KMnO4+16HBr===5Br2+2MnBr2+2KBr+8H2O 中,还原剂是 。 (2)已知 BrFx 与 H2O 按物质的量之比 3∶5 反应的产物是 HF、 HBrO3、 2、 2, Br O 该反应中的氧化剂是 还原剂是 ,BrFx 中的 x= 。 (3)浓盐酸在反应 KClO3+HCl― →KCl+ClO2+Cl2+
3+
- Cr2O2 和 7

, 。

(补充完整)中显示出来的性质是
2+ 3+

(4)在一定条件下,PbO2 与 Cr 反应,产物是 Pb ,则与 1 mol Cr 反应所需 PbO2 的物质的量 。 16. NaBH4(硼氢化钠)是典型的离子化合物,在有机反应中可将醛、酮变为醇。 — — (1)硼氢化钠与水反应的离子方程式是 BH4 +2H2O===BO2 +4H2↑,该反应中氧化剂是____________,生成 1mol H2 时转移电子的数目是_____________________。 (2)硼氢化钠能把许多金属离子还原为金属单质,为抑制它与水的反应,反应在___________(填“酸性”“中性” + 或“碱性”)条件下进行,试完成并配平金离子(Au3 )被硼氢化钠还原的离子方程式: — — 3+ ____Au +____BH4 +___ _______=== ____Au↓+____BO2 +___ _______。 为 高中化学竞赛专题:氧化还原反应 参考答案 1.B 2.AD 3.B 4.B 5.D 6.C 7.A 8.C 9.A 10.B 11.D 12. (1)Cu+4H +2NO3 ===Cu +2NO2↑+2H2O 溶液变浑浊 有红棕色气体生成 (2)3NO2+H2O===2HNO3+NO,制取 NO,并用排水法收集 NO (3)NO2 和水反应生成的 HNO3 是一种氧化性酸,可将 Na2S 氧化,使溶液变浑浊 可将干燥的 NO2 与干燥的 H2S 气体混合,若有淡黄色固体生成,即可证明 NO2 的氧化性。 13. (1)KCl H2SO4 (2)2KMnO4+10KCl+8H2SO4===6K2SO4+2MnSO4+5Cl2↑+8H2O (3)KMnO4 得到 5 (4)NaBiO3 具有强氧化性(比 KMnO4 氧化性强) 14. (1)AsH3 (2)Br2 (3)ac
+ - 2+

4

15. (1)HBr (2)BrF3 16. (1) H2O; 6.02× 10

BrF3、H2O 3
23

(3)H2O 酸性和还原性 (4)1.5 mol
+ -

(2)碱性; 8Au3 +3BH4—+24OH ===8Au↓+3BO2— +18H2O

5


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