第三節氧化還原反應明考綱要求理主干脈絡1.了解氧化還原反應的本質是電子的轉移。2了解常見的氧化還原反應。3掌握常見氧化還原反應的配平和相關計算。一、氧化還原反應的本質及有關概念1本質和特征2反應關系二、電子轉移的表示方法1雙線橋法2單線橋法三、常見的氧化劑和還原劑1常見的氧化劑物質類型舉例對應還原產物活潑的非金屬單質X2(鹵素)XO2H2O、OH元素處于高化合價時的化合物或離子氧化物MnO2Mn2含氧酸濃硫酸SO2HNO3NO、NO2鹽KMnO4Mn2Fe3Fe2、Fe過氧化物Na2O2、H2O2H2O2常見的還原劑(1)活潑的金屬單質，如Na、Mg、Al、Fe等。(2)某些活潑的非金屬單質，如H2、C、Si等。(3)元素處于低化合價時的物質，如CO、Fe2、S2、I等。寫出下列還原劑對應的氧化產物：CO：CO2，Zn：Zn2，SO：SO。3具有中間價態的物質既有氧化性又有還原性具有中間價態的物質還原產物氧化產物Fe2FeFe3SOSSOH2O2H2OO21.判斷下列描述的正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)。(1)(2013天津高考)Na2SO3與H2O2的反應為氧化還原反應。()(2)(2012天津高考)NO2溶于水時發生氧化還原反應。()(3)氧化還原反應中的反應物，不是氧化劑就是還原劑。()(4)有單質參加或有單質生成的化學反應一定是氧化還原反應。()(5)(2012山東高考)化合反應均為氧化還原反應。()(6)某元素從游離態變為化合態，該元素一定被氧化。()(7)非金屬陰離子只具有還原性，金屬陽離子只具有氧化性。()提示：(1)()反應生成Na2SO4和H2O；(2)()生成HNO3和NO；(3)()有些反應物既不是氧化劑，也不是還原劑，如反應Cl22NaOH=NaClNaClOH2O中的NaOH。(4)()如2O3=3O2、C(金剛石)C(石墨)。(5)()如SO3H2O=H2SO4不是氧化還原反應。(6)()如O2H2O，氧元素被還原。(7)()如Fe2具有還原性。2以Cu與稀HNO3的反應為例表示氧化還原反應的電子轉移。(1)雙線橋法(2)單線橋法答案：(1) (2) 3氧化還原反應與四種基本類型反應間的關系如下圖，請將下面反應對號入座。A.COCuOCuCO2B.CaCO3CaOCO2C.2FeCl2Cl2=2FeCl3D.NH3HCl=NH4ClE.ZnH2SO4=ZnSO4H2F.HClNaOH=NaClH2OG.2KClO32KCl3O2答案：DCBGAEF4分析以下反應：(1)在反應MnO24HCl(濃)MnCl2Cl22H2O中，氧化劑是_，還原劑是HCl，氧化產物是_，生成1 mol Cl2時轉移電子數目為_，被氧化的HCl的物質的量是_，鹽酸顯示的性質是_。(2)在反應Cu2H2SO4(濃)CuSO4H2OSO2中，氧化劑是_，還原產物是_，生成1 mol SO2轉移電子數目為_，濃H2SO4顯示的性質是_。(3)在反應Cl22NaOH=NaClNaClOH2O中，氧化劑是_，還原劑是_，氧化產物是_，每有1 mol Cl2參與反應轉移電子數目為_，氧化劑與還原劑物質的量之比為_。(4)在反應5KIKIO36HCl=6KCl3I23H2O中，氧化劑是_，還原劑是_，氧化產物是_，還原產物是_，每生成3 mol I2轉移的電子數目為_，氧化產物與還原產物的物質的量之比為_。答案：(1)MnO2Cl22NA2 mol還原性和酸性(2)濃H2SO4SO22NA酸性和氧化性(3)Cl2Cl2NaClONA11(4)KIO3KII2I25NA51物質氧化性、還原性強弱的比較1在常溫下發生下列反應：(1)16H10Z2XO=2X25Z28H2O(2)2A2B2=2A32B(3)2BZ2=B22Z根據上述反應，判斷下列結論中錯誤的是()A溶液中可能發生反應：Z22A2=2A32ZBZ2在(1)、(3)反應中作還原劑C氧化性強弱順序為XOZ2B2A3DX2是XO的還原產物解析：選B由反應(1)可知氧化性：XOZ2，由反應(2)可知氧化性：B2A3，由反應(3)可知氧化性：Z2B2，綜上氧化性強弱順序為XOZ2B2A3，結合選項分析可知B不正確，Z2在(1)中是氧化產物，在(3)中作氧化劑。2(2014北京海淀區模擬)在一定條件下，下列微粒的還原性順序為ClBrFe2ISO2，由此判斷以下各反應在溶液中不能發生的是()A2Fe3SO22H2O=2Fe2SO4HB2Fe2Cl2=2Fe32ClC2Br4HSO=SO2Br22H2ODI2SO22H2O=4HSO2I解析：選C根據還原劑的還原性強于還原產物的還原性，分析各個選項中還原劑和還原產物是否與題干的還原性順序一致。C項SO2的還原性強于Br，所以正向不能進行，逆向可以。3(雙選)常溫下，往H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液，可發生如下兩個反應：2Fe2H2O22H=2Fe32H2O2Fe3H2O2=2Fe2O22H下列說法正確的是()AH2O2的氧化性比Fe3強，其還原性比Fe2弱B在H2O2分解過程中，溶液的pH逐漸下降C在H2O2分解過程中，Fe2和Fe3的總量保持不變DH2O2生產過程要嚴格避免混入Fe2解析：選CDA項，由第一個反應判斷H2O2的氧化性比Fe3強，由第二個反應判斷H2O2的還原性比Fe2強。B項，在H2O2分解過程中，溶液的pH增大。C項，根據質量守恒定律和催化原理，Fe2和Fe3的總量保持不變。D項，若混入Fe2，即可促進H2O2的分解而影響H2O2的生產。物質的氧化性、還原性強弱比較的四大依據1依據反應原理氧化性：氧化劑氧化產物還原性：還原劑還原產物2依據金屬、非金屬的活動性順序3依據元素周期表4依據電化學原理(1)原電池原理：一般情況下，兩種不同的金屬構成原電池的兩極，其還原性：負極正極。(2)電解池原理：用惰性電極電解混合溶液時，在陰極先放電的陽離子的氧化性較強，在陽極先放電的陰離子的還原性較強。特別提醒(1)物質氧化性或還原性的強弱取決于其得失電子的難易，與得失電子的數目無關。如AlAl3，而NaNa，但還原性NaAl。(2)對于一種物質既作氧化劑又作還原劑的反應，如Cl2H2OHClOHCl，不能根據反應方程式判斷物質氧化性、還原性的強弱。(3)元素處于最高價態時只有氧化性，但不一定有強氧化性，如Na、SO；同理，元素處于最低價態時也不一定具有強還原性。氧化還原反應規律及應用4(2013福建高考)某學習小組以Mg(NO3)2為研究對象，擬探究其熱分解的產物，提出如下4種猜想：甲：Mg(NO3)2、NO2、O2乙：MgO、NO2、O2丙：Mg3N2、O2 ?。篗gO、NO2、N2請問哪種猜想一定不能成立？答案：根據氧化還原反應中化合價變化守恒規律，元素的化合價有升有降，而丁的猜想中，只有N元素的化合價降低，沒有化合價升高的元素，故丁的猜想一定不能成立。5對于以下有關氧化還原反應的事實，請予以解釋：(1)Na與水反應生成NaOH和一種氣體，該氣體只能是H2，不可能是O2。(2)H2O2通常被稱做綠色氧化劑。(3)濃H2SO4是強氧化劑，SO2是強還原劑，但潮濕的SO2氣體可以用濃H2SO4干燥。(4)食品包裝袋內通常裝有細小的鐵粒。答案：(1)Na與H2O反應若生成NaOH和O2，沒有化合價降低的元素，不符合氧化還原反應的守恒規律。(2)H2O2被還原后生成無污染的水，故被稱為綠色氧化劑。(3)在濃H2SO4與SO2之間硫元素沒有6和4之間的中間價態，因而濃H2SO4不能氧化SO2，可以作為SO2的干燥劑。(4)用Fe粉還原食品袋中的O2以達到防腐的目的。6(雙選)(2012上海高考)PbO2是褐色固體，受熱分解為Pb的4和2價的混合氧化物，4價的Pb能氧化濃鹽酸生成Cl2。現將1 mol PbO2加熱分解得到O2，向剩余固體中加入足量的濃鹽酸得到Cl2，O2和Cl2的物質的量之比為32，則剩余固體的組成及物質的量比是()A11混合的Pb3O4、PbOB12混合的PbO2、Pb3O4C141混合的PbO2、Pb3O4、PbOD114混合的PbO2、Pb3O4、PbO解析：選AD先依題意設PbO2受熱分解后得到PbO和PbO2的物質的量之比為xy，則(xy)PbO2xPbOyPbO2O2。PbO24HCl(濃)=PbCl2Cl22H2Oy yy32x3y然后把答案選項中的Pb3O4改寫成PbO22PbO的形式，Pb3O4改寫成PbO22PbO后，混合物中PbO2與PbO的比例為13的選項正確。氧化還原反應的基本規律及應用1守恒規律(1)內容。質量守恒：反應前后元素的種類、原子的數目和質量不變。電子守恒：氧化還原反應中，氧化劑得到的電子總數等于還原劑失去的電子總數，表現為化合價升高的總數等于化合價降低的總數。電荷守恒：離子方程式中反應物中各離子的電荷總數與產物中各離子的電荷總數相等。(2)應用：運用“守恒規律”可進行氧化還原反應方程式的配平和相關計算。如用銅電極電解Na2SO4溶液，其陽、陰極產物及轉移電子關系式為：Cu22eH22OH。2強弱規律在濃度相差不大的溶液中：(1)同時含有幾種還原劑時將按照還原性由強到弱的順序依次反應。如向FeBr2溶液中通入少量Cl2時，因為還原性Fe2Br，所以Fe2先與Cl2反應。(2)同時含有幾種氧化劑時將按照氧化性由強到弱的順序依次反應。如在含有Fe3、Cu2的溶液中加入鐵粉，因為氧化性Fe3Cu2，所以鐵粉先與Fe3反應，然后再與Cu2反應。3歸中規律同種元素不同價態之間發生氧化還原反應時可總結為：價態相鄰能共存，價態相間能歸中，歸中價態不交叉，價升價降只靠攏。如以下兩例：氧化還原反應方程式的配平與計算7寫出以下化學方程式并配平。(1)(2013浙江高考)NH3在加熱條件下與CuO反應生成Cu和N2。(2)(2012北京高考)用濃HNO3清洗試管壁上的Ag。(3)(2011福建高考)向碘鹽(KIO3)和稀H2SO4的混合溶液中加入KI固體后可生成I2。(4)(2010山東高考)Na2S放置在空氣中被氧化變質。(5)在NaOH環境下，Cl2與NaI反應時，每1 mol Na I完全反應轉移6 mol電子。(6)向FeBr2溶液中通入過量的Cl2。答案：(1)3CuO2NH33CuN23H2O(2)Ag2HNO3(濃)=AgNO3NO2H2O(3)KIO35KI3H2SO4=3K2SO43I23H2O(4)2Na2SO22H2O=2S4NaOH(5)3Cl2NaI6NaOH=NaIO36NaCl3H2O(6)2FeBr23Cl2=2FeCl32Br28(2013福建高考改編)纖維素還原法制ClO2是一種新方法，其原理是：纖維素水解得到的最終產物D與NaClO3反應生成ClO2。(1)完成反應的化學方程式：_24NaClO312H2SO4=ClO2CO218H2O_(2)ClO2和Cl2均能將電鍍廢水中的CN氧化為無毒的物質，自身被還原為Cl。處理含CN相同量的電鍍廢水，所需Cl2的物質的量是ClO2的_倍。解析：(1)纖維素水解最終產物葡萄糖(C6H12O6)，根據化合價升降守恒規律，(C6H12O6)中元素化合價升高數應該等于NaClO3元素化合價降低數，又根據Na元素和S原子守恒，產物中其中一種肯定是“12Na2SO4”，則24NaClO324 ClO2C6H12O66CO2(2)ClO2ClCl22Cl由于處理相同量的廢水，得到的電子數相同，5n(ClO2)2n(Cl2)，故n(Cl2)2.5 n(ClO2)答案：(1)C6H12O624NaClO312H2SO4=24ClO26CO218H2O12Na2SO4(2)2.51配平三原則2配平四技巧(1)正向配平法適合反應物分別是氧化劑、還原劑的反應，配平按以下五步進行。 標明反應前后化合價有變化的元素的化合價 通過求最小公倍數使化合價升降總數相等 確定氧化劑與還原劑的化學計量數 用觀察法配平其他物質的化學計量數 檢查質量、電荷、電子是否分別守恒(2)逆向配平法適用于一種元素的化合價既升高又降低的反應和分解反應中的氧化還原反應。先確定生成物的化學計量數，然后再確定反應物的化學計量數。如：由于S的化合價既升高又降低，而且升降總數相等，所以K2S的化學計量數為2，K2SO3的化學計量數為1，然后確定S的化學計量數為3，即3S6KOH(濃)2K2SK2SO33H2O。(3)奇數配偶法適用于物質種類少且分子組成簡單的氧化還原反應。如SCKNO3CO2N2K2S，反應物KNO3中三種元素原子數均為奇數，而生成物中三種元素的原子數均為偶數，故可將KNO3乘以2，然后用觀察法配平得：S3C2KNO3=3CO2N2K2S(4)缺項配平對于反應的化學方程式，所缺物質往往是酸、堿或水；如果是離子方程式，所缺物質往往是H、OH或水。可以根據質量守恒先寫出所缺物質，再用其他守恒法配平。如果無法確定所缺物質，可先依據元素化合價的升降相等原則將已知的物質配平，然后再根據質量守恒確定所缺物質的化學式及化學計量數。3應用電子守恒法解題的一般步驟(1)找出氧化劑、還原劑及相應的還原產物和氧化產物。(2)找準一個原子或離子得失電子數目(注意化學