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物質及其變化第5講

氧化還原反應的規律及應用考點一氧化還原反應的規律及應用考點二氧化還原方程式的配平與計算經典真題·明考向作業手冊考點一氧化還原反應的規律及應用知識梳理

夯實必備知識|提升關鍵能力夯實必備知識1.氧化還原反應的基本規律及應用2.兩種特殊的氧化還原反應夯實必備知識(1)歧化反應規律思維模型“中間價

高價+低價”。具有多種價態的元素(如氯、硫、氧、氮和磷元素等)均可發生歧化反應,如:Na2O2與H2O、Na2O2與CO2、Cl2與H2O、Cl2與NaOH、Cl2與Ca(OH)2、Na2S2O3與稀硫酸等反應都屬于歧化反應。夯實必備知識(2)價態歸中規律思維模型含不同價態的同種元素的物質間發生氧化還原反應時,該元素價態的變化一定遵循“高價+低價

中間價”,而不會出現交叉現象。可簡記為“兩相靠,不相交”。例如,不同價態硫元素之間可以發生的氧化還原反應如圖所示。注:不會出現⑤中H2S轉化為SO2而H2SO4轉化為S的情況。夯實必備知識(3)應用①判斷同種元素不同價態物質間發生氧化還原反應的可能性,如濃H2SO4與SO2不發生反應。②根據化合價判斷反應體系中的氧化劑、還原劑及氧化產物、還原產物。如對于反應6HCl+KClO3KCl+3Cl2↑+3H2O中,氧化劑為KClO3,還原劑為HCl,氧化產物和還原產物都為Cl2。夯實必備知識1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)

含硫化合物X、Y,反應S+NaOHX+Y+H2O中,硫單質中硫元素的化合價最低(

)(2)少量鐵加入硝酸銀、硝酸銅的混合溶液中,首先置換出銅(

)×[解析]該反應為歧化反應,則X或Y中有一種為Na2S,則Na2S中S元素化合價最低?！?3)反應KClO3+6HCl(濃)KCl+3Cl2↑+3H2O中,生成1molCl2時轉移2mol電子(

)×

[解析]金屬活動性:Cu>Ag,則氧化性:Ag+>Cu2+,Fe先與Ag+反應置換出Ag。夯實必備知識(4)向濃硫酸中通入H2S氣體,1mol硫酸完全反應轉移電子數可能是6NA,也可能是2NA(設NA為阿伏伽德羅常數的值)(

)(5)

1molCl2與Ca(OH)2完全反應,轉移的電子數是2NA(

)√[解析]濃H2SO4與H2S可能發生反應:H2SO4(濃)+3H2S4S↓+4H2O、H2SO4(濃)+H2SSO2+S↓+2H2O,前一反應中1mol硫酸完全反應轉移6NA個電子,后一反應中1mol硫酸完全反應轉移2NA個電子。×[解析]Cl2

既是氧化劑又是還原劑,1molCl2和Ca(OH)2完全反應,轉移電子數應為NA。夯實必備知識2.

[2023·重慶質量檢測]常溫下,在溶液中可發生如下反應:①2A2++B22A3++2B-;②2B-+Z2B2+2Z-。下列說法正確的是(

)A.反應①中B2作為還原劑B.Z元素在反應②中被氧化C.還原性由強到弱的順序是Z->B->A2+D.反應Z2+2A2+2A3++2Z-可以進行D[解析]反應①中B2轉化為B-,元素化合價降低,被還原,作氧化劑,A錯誤;反應②中Z2轉化為Z-,元素化合價降低,被還原,B錯誤;還原劑的還原性大于還原產物的還原性,根據反應①可知,還原性:A2+>B-,同理根據反應②可知,還原性:B->Z-,所以還原性:A2+>B->Z-,C錯誤;根據C項分析可知,還原性:A2+>B->Z-,所以反應Z2+2A2+2A3++2Z-可以進行,D正確。提升關鍵能力題組一物質氧化性、還原性強弱的判斷與應用1.已知下列四個反應:①Cl2+FeI2FeCl2+I2②2Fe2++Br22Fe3++2Br-③2KMnO4+16HCl(濃) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O④Cl2+2Br-2Cl-+Br2下列說法正確的是(

)A.反應①②③④中的氧化產物依次是I2、Fe3+、MnCl2、Br2B.氧化性:KMnO4>Cl2>Br2>Fe3+C.根據反應①可以推理得到Cl2+FeBr2Br2+FeCl2D.在反應③中,當有1molKMnO4參加反應時,有8molHCl被氧化B提升關鍵能力[解析]反應③中Mn元素由+7價降低到+2價,MnCl2是還原產物,A錯誤。氧化還原反應中,氧化性:氧化劑>氧化產物;據反應①~④分別可得氧化性:Cl2>I2、Br2>Fe3+、KMnO4>Cl2、Cl2>Br2,綜合可得氧化性:KMnO4>Cl2>Br2>Fe3+,B正確。Fe2+的還原性強于Br-,Cl2先與Fe2+反應,C錯誤。反應③中,有1molKMnO4參與反應,同時消耗8molHCl,只有5molHCl被氧化,D錯誤。提升關鍵能力

D提升關鍵能力

[方法技巧]

氧化性、還原性強弱比較的方法提升關鍵能力方法一:依據反應原理判斷(還原性強)(氧化性強)(氧化性較弱)(還原性較弱)氧化性:氧化劑>氧化產物;還原性:還原劑>還原產物可總結為比什么性,找什么劑,產物之性弱于劑。提升關鍵能力方法二:依據元素周期表及相關物質的活動性順序判斷(1)根據元素周期表判斷提升關鍵能力(2)根據金屬活動性順序判斷提升關鍵能力(3)根據非金屬活動性順序判斷提升關鍵能力方法三:依據電化學原理判斷(1)原電池:一般情況下,兩種不同的金屬構成原電池的兩極,還原性為負極>正極。(2)電解池: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。方法四:根據影響因素判斷(1)濃度:同一種物質濃度越大,氧化性(或還原性)越強。如氧化性:濃H2SO4>稀H2SO4,濃HNO3>稀HNO3,還原性:濃鹽酸>稀鹽酸。(2)溫度:同一種物質,溫度越高其氧化性越強,如熱的濃硫酸的氧化性比冷的濃硫酸的氧化性強。(3)酸堿性:同一種物質,所處環境酸(堿)性越強其氧化性(還原性)越強。提升關鍵能力題組二先后規律的應用1.[2023·湖北高中名校聯盟測評]向FeBr2、FeI2的混合溶液中通入適量氯氣,溶液中某些離子的物質的量變化如圖所示,則下列有關說法中不正確的是(

)A.曲線d代表溶液中Br-變化的情況B.原溶液中FeI2的物質的量為2molC.原溶液中n(Fe2+)∶n(Br-)=2∶3D.當通入2molCl2時,溶液中的離子反應為2I-+2Fe2++2Cl2I2+2Fe3++4Cl-B提升關鍵能力[解析]因還原性:I->Fe2+>Br-,故通入氯氣時,被氯氣氧化的順序依次是I-、Fe2+、Br-。根據氧化還原反應發生的先后順序,曲線d代表Br-變化的情況,A項正確;曲線a代表的是I-的變化情況,n(I-)=2mol,則n(FeI2)=1mol,B項錯誤;曲線b代表Fe2+的變化情況,n(Fe2+)=4mol,曲線d代表Br-的變化情況,n(Br-)=6mol,兩者物質的量之比為4∶6=2∶3,C項正確;通入2molCl2,I-全部被氧化,2molFe2+被氧化,因此離子反應為2I-+2Fe2++2Cl2I2+2Fe3++4Cl-,D項正確。

提升關鍵能力C提升關鍵能力

考點二氧化還原方程式的配平與計算知識梳理

夯實必備知識|提升關鍵能力夯實必備知識1.氧化還原方程式的配平(1)配平原則(2)配平氧化還原方程式的“五個步驟”提升關鍵能力2.氧化還原反應的計算夯實必備知識(1)應用得失電子守恒解題的一般步驟還原產物氧化產物化合價化合價(2)多步連續進行的氧化還原反應的有關計算有的試題反應過程多,涉及的氧化還原反應也多,數量關系較為復雜,若用常規方法求解比較困難,若抓住失電子總數等于得電子總數這一關系,則解題就變得很簡單。解這類試題時,注意不要遺漏某個氧化還原反應,要理清具體的反應過程,分析在整個反應過程中化合價發生變化的元素得電子數目和失電子數目。夯實必備知識夯實必備知識1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)在反應KIO3+6HIKI+3I2+3H2O中,每生成3molI2,轉移的電子數為6NA(設NA為阿伏伽德羅常數的值) (

)(2)(NH4)2PtCl6晶體受熱分解,生成氮氣、氯化氫、氯化銨和金屬鉑,在此分解反應中,氧化產物與還原產物的物質的量之比是2∶3(

)(3)反應CH3OH+NaClO3+H2SO4ClO2↑+CO2↑+Na2SO4+H2O(未配平)生成1molCO2時,轉移電子的物質的量為4mol(

)×√×夯實必備知識

√×√夯實必備知識

B夯實必備知識

夯實必備知識

166H+163H2O2516H+2108H2O

提升關鍵能力題組一氧化還原反應方程式的配平411123832451333321610258

提升關鍵能力3621329335324OH-325256H+2582.重鉻酸鉀是一種重要的化工原料,一般由鉻鐵礦制備,鉻鐵礦的主要成分為FeO·Cr2O3。對于制備過程中涉及的反應FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3Na2CrO4+Fe2O3+CO2↑+NaNO2(未配平),配平后FeO·Cr2O3與NaNO3的化學計量數之比為

。

提升關鍵能力2∶7

提升關鍵能力第三步:求總數確定氧化劑(或還原產物)和還原劑(或氧化產物)的化學計量數。提升關鍵能力第四步:配化學計量數先配平變價元素,再利用原子守恒配平其他元素。2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO34Na2CrO4+Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2第五步:查守恒檢查剩余元素Na、C和O是否守恒。FeO·Cr2O3的化學計量數為2,NaNO3的化學計量數為7,故FeO·Cr2O3與NaNO3的化學計量數之比為2∶7。[方法技巧]

“三步法”配平缺項氧化還原方程式提升關鍵能力提升關鍵能力題組二氧化還原反應的計算1.[2022·遼寧營口期末]某鐵的氧化物(FexO)1.52g溶于足量鹽酸中,向所得溶液中通入標準狀況下112mLCl2,恰好將Fe2+完全氧化,則x為(

)A.0.80 B.0.85 C.0.90 D.0.93A

2.羥胺(NH2OH)是一種還原劑,能將某些氧化劑還原?，F用25.00mL0.049mol·L-1羥胺的酸性溶液與足量的硫酸鐵溶液在煮沸條件下反應,生成的Fe2+恰好與24.50mL0.020mol·L-1酸性KMnO4溶液完全反應。已知:FeSO4+KMnO4+H2SO4Fe2(SO4)3+K2SO4+MnSO4+H2O(未配平),則羥胺的氧化產物是(

)A.N2 B.N2O C.NO D.NO2提升關鍵能力B[解析]設羥胺的氧化產物中N的化合價為x,根據得失電子守恒有25.00×10-3L×0.049mol·L-1×[x-(-1)]=24.50×10-3L×0.02mol·L-1×(7-2),解得x=1。經典真題·明考向知識梳理

1.[2021·北京卷]用電石(主要成分為CaC2,含CaS和Ca3P2等)制取乙炔時,常用CuSO4溶液除去乙炔中的雜質。反應為①CuSO4+H2SCuS↓+H2SO4②11PH3+24CuSO4+12H2O3H3PO4+24H2SO4+8Cu3P↓下列分析不正確的是(

)A.CaS、Ca3P2發生水解反應的化學方程式:CaS+2H2OCa(OH)2+H2S↑、Ca3P2+6H2O3Ca(OH)2+2PH3↑B.不能依據反應①比較硫酸與氫硫酸的酸性強弱C.反應②中每24molCuSO4氧化11molPH3D.用酸性KMnO4溶液驗證乙炔還原性時,H2S、PH3有干擾C[解析]水解過程中元素的化合價不變,根據水解原理結合乙炔中常混有H2S、PH3可知CaS的水解方程式為CaS+2H2OCa(OH)2+H2S↑;Ca3P2的水解方程式為Ca3P2+6H2O3Ca(OH)2+2PH3↑,A項正確。反應①能發生是因為有不溶于水也不溶于酸的CuS生成,因此反應①不能說明H2S的酸性強于H2SO4,事實上硫酸的酸性強于氫硫酸,B項正確。反應②中Cu元素化合價從+2價降低到+1價,得到1個電子,P元素化合價從-3價升高到+5價,失去8個電子,則24molCuSO4完全反應時,可氧化PH3的物質的量是24mol÷8=3mol,C項錯誤。H2S、PH3均可被酸性KMnO4溶液氧化,所以會干擾酸性KMnO4溶液對乙炔性質的檢驗,D項正確。2.

[2022·遼寧卷節選]取2.50gH2O2產品,加蒸餾水定容至100mL,搖勻。取20.00mL于錐形瓶中,用0.0500mol·L-1酸性KMnO4標準溶液滴定。平行滴定三次,消耗標準溶液體積分別為19.98mL、20.90mL、20.02mL。假設其他雜質不干擾結果,產品中H2O2質量分數為

。

17%

3.

[2020·全國卷Ⅱ節選]化學工業為疫情防控提供了強有力的物質支撐。氯的許多化合物既是重要化工原料,又是高效、廣譜的滅菌消毒劑?；卮鹣铝袉栴}:(1)Cl2O為淡棕黃色氣體,是次氯酸的酸酐,可由新制的HgO和Cl2反應來制備,該反應為歧化反應(氧化劑和還原劑為同一種物質的反應)。上述制備Cl2O的化學方程式為

。

2Cl2+HgOHgCl2+Cl2O[解析](1)根據題意,Cl2與HgO反應中,Cl的化合價既升高又降低,所以反應方程式為2Cl2+HgOHgCl2+Cl2O;(2)ClO2常溫下為黃色氣體,易溶于水,其水溶液是一種廣譜殺菌劑。一種有效成分為NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡騰片”,能快速溶于水,溢出大量氣泡,得到ClO2溶液。上述過程中,生成ClO2的反應屬于歧化反應,每生成1molClO2消耗NaClO2的量為

mol;產生“氣泡”的化學方程式為

。1.25NaHCO3+NaHSO4CO2↑+Na2SO4+H2O

(3)“84消毒液”的有效成分為NaClO,不可與酸性清潔劑混用的原因是

(用離子方程式表示)。工業上是將氯氣通入到30%的NaOH溶液中來制備NaClO溶液,若NaClO溶液中NaOH的質量分數為1%,則生產1000kg該溶液需消耗氯氣的質量為

kg(保留整數)。ClO-+Cl-+2H+ Cl2↑+H2O203

4.[2020·北京卷節選]MnO2是重要化工原料,由軟錳礦制備MnO2的一種工藝流程如下:軟錳礦Mn2+溶出液Mn2+純化液MnO2[資料]軟錳礦的主要成分為MnO2,主要雜質有Al2O3和SiO2。(1)電解。Mn2+純化液經電解得MnO2。生成MnO2的電極反應式是

。

Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+[解析](1)電解時,溶液呈酸性,Mn2+失電子,與水反應生成二氧化錳和H+,則電極反應式為Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+。

1.

ClO2是新一代飲用水的消毒劑,許多發達國家的自來水廠采用ClO2代替Cl2來進行自來水消毒。我國成功研制出制取ClO2的新方法,其反應的微觀過程如圖所示:下列有關該反應的敘述中正確的是 (

)A.該反應是復分解反應B.該反應的化學方程式為Cl2+2NaClO2

2ClO2+2NaClC.反應中Cl2既是氧化劑,又是還原劑D.氧化性:Cl2<ClO2備用習題B備用習題[解析]該反應中有元素化合價變化,屬于氧化還原反應,A錯誤;將符號代入圖示,可得Cl2+2NaClO22ClO2+2NaCl,B正確;反應中氯氣是氧化劑,NaClO2是還原劑,C錯誤;該反應中,Cl2是氧化劑,ClO2是氧化產物,則氧化性:Cl2>ClO2,D錯誤。

備用習題B備用習題[解析]該反應中,KMnO4是氧化劑,Cl2是氧化產物,則氧化性:KMnO4>Cl2,A錯誤;Mn元素的化合價由+7價降低到+2價,HCl中部分Cl元素的化合價由-1價升高到0價,根據化合價升降總數相等配平方程式可得2KMnO4+16HCl(濃)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,B正確;該反應中,部分HCl生成MnCl2和KCl,表現出酸性,部分HCl被氧化生成Cl2,作為還原劑,表現出還原性,C錯誤;氧化性:KMnO4>Cl2,而Cl2的氧化性強于Fe3+,故該反應不能發生,D錯誤。

備用習題C

備用習題

備用習題①過程Ⅰ:加NaOH溶液,調節pH至9后,升溫至30℃,通入空氣將氨趕出并回收。請用離子方程式表示加NaOH溶液時所發生的反應:

。

備用習題

備用習題

-2160g備用習題(2)折點氯化法是將氯氣通入氨氮廢水中達到某一點,在該點時水中游離氯含量最低,而氨氮的濃度降為零,該點稱為折點,該狀態下的氯化稱為折點氯化。當氯氣與氨氮的物質的量之比至少為

時即“折點”。

[解析](2)氨氮廢水中氮元素化合價為-3價,處理完后無氨氮存在,其轉化為0價氮元素,1mol氨氮轉移3mol電子,氯氣參與反應轉化為氯離子,1mol氯氣轉移2mol電子,根據得失電子守恒,當氯氣與氨氮的物質的量之比至少為3∶2時達到折點。3∶2考點一

氧化還原反應的規律及應用

C12345678910111234567891011

2.

[2022·遼寧鐵嶺六校聯考]高銅酸鈉(NaCuO2)是黑色難溶于水的固體,具有強氧化性,在中性或堿性環境下穩定。一種制備高銅酸鈉的原理為2Cu+3NaClO+2NaOH2NaCuO2+3NaCl+H2O。下列說法錯誤的是(

)A.NaCuO2中銅的化合價為+3價B.1molClO-參加反應轉移2mol電子C.反應中氧化產物和還原產物的物質的量之比為2∶3D.氧化性:NaClO<NaCuO2D1234567891011[解析]NaCuO2中Na為+1價、O為-2價,則銅的化合價為+3價,A正確;ClO-→Cl-,氯元素的化合價由+1價降低到-1價,則1molClO-參加反應轉移2mol電子,B正確;該反應中Cu元素化合價升高,則NaCuO2為氧化產物,Cl元素化合價降低,則NaCl為還原產物,兩者的物質的量之比為2∶3,C正確;氧化性:氧化劑>氧化產物,則氧化性:NaClO>NaCuO2,D錯誤。12345678910113.

[2022·湖南邵陽文德高級中學月考]已知還原性:I->Fe2+>Br-,下列離子方程式正確的是(

)A.將少量Cl2通入FeBr2溶液中:Cl2+2Br-Br2+2Cl-B.將足量Cl2通入FeBr2溶液中:2Fe2++2Br-+2Cl22Fe3++Br2+4Cl-C.將少量Cl2通入FeI2溶液中:2Fe2++4I-+3Cl22Fe3++2I2+6Cl-D.將672mLCl2(標準狀況)通入250mL0.1mol·L-1的FeI2溶液中:2Fe2++10I-+6Cl212Cl-+5I2+2Fe3+D12345678910111234567891011

4.已知:2Fe2++Br22Fe3++2Br-,2Fe3++2I-2Fe2++I2,向FeI2、FeBr2的混合溶液中緩緩通入氯氣,溶液中某些離子的物質的量變化如圖甲所示。下列有關說法不正確的是 (

)A.還原性:I->Fe2+>Br-B.隨著氯氣的通入,溶液中水的電離程度變化趨勢如圖乙所示C.當通入3molCl2時,溶液中發生反應的離子方程式為4Fe2++2I-+3Cl24Fe3++I2+6Cl-D.原溶液中:n(Fe2+)∶n(I-)∶n(Br-)=2∶1∶3B1234567891011[解析]反應2Fe2++Br22Fe3++2Br-中,還原劑Fe2+的還原性強于還原產物Br-的還原性,反應2Fe3++2I- 2Fe2++I2中,還原劑I-的還原性強于還原產物Fe2+的還原性,所以還原性:I->Fe2+>Br-,A正確。由圖像可知,通入氯氣后,碘離子先被氧化,反應為2I-+Cl22Cl-+I2,該過程Fe2+的濃度不變,故水的電離程度不變,接下來是Fe2+被氧化,反應為2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,由于Fe3+的水解程度大于Fe2+,故水的電離程度增大,最后是Br-被氧化,反應為2Br-+Cl2Br2+2Cl-,由于Fe3+濃度不變,水解程度不變,故水的電離程度不變,故水的電離程度變化趨勢與圖乙不相符,B錯誤。由圖像可知,通入氯氣后,I-先被氧化,其次是Fe2+,最后是Br-,I-從最大量2mol降到0,即得到I-的物質的量為2mol,Fe2+從4mol降到0,Fe3+的量逐漸增大,所以含有Fe2+共4mol,Br-從6mol降到0,所以Br-的物質的量是6mol,故當通入3molCl2時,2mol的I-消耗氯氣1mol,4mol的Fe2+消耗2molCl2,即溶液中發生反應的離子方程式為4Fe2++2I-+3Cl24Fe3++I2+6Cl-,C正確。根據C項中分析可知,n(Fe2+)∶n(I-)∶n(Br-)=4∶2∶6=2∶1∶3,D正確。1234567891011

B1234567891011

12345678910116.[2023·浙江金麗衢十二校聯考]已知酸性KMnO4溶液能被Na2SO3溶液還原成Mn2+而使溶液褪色。欲使20.00mL1.00×10-2mol·L-1酸性KMnO4溶液恰好褪色,需消耗25.00mLNa2SO3溶液,則該Na2SO3溶液的物質的量濃度(單位:mol·L-1)為(

)A.2.00×10-2 B.3.00×10-2C.4.00×10-2 D.5.00×10-2A1234567891011考點二

氧化還原反應的配平和計算

12345678910117.

[2022·遼寧實驗中學檢測]將Mg、Cu組成的6.6g混合物投入適量稀硝酸中恰好反應,固體完全溶解時收集到唯一還原產物NO氣體2.24L(標準狀況),向反應后溶液中加入一定量的NaOH溶液,金屬離子恰好沉淀完全,則形成沉淀質量為(

)A.10.8g B.11.7g C.13.4g D.15.95gB1234567891011[解析]硝酸被還原為NO氣體且標準狀況下體積為2.24L(0.1mol),轉移的電子的物質的量為0.1mol×(5-2)=0.3mol,最后沉淀為Cu(OH)2、Mg(OH)2,金屬提供的電子的物質的量恰好等于OH-的物質的量,則沉淀中n(OH-)=0.3mol,故最后沉淀質量為6.6g+0.3mol×17g·mol-1=11.7g。1234567891011

C1234567891011

12345678910119.[2023·湖北部分重點校聯考]一定量的某磁黃鐵礦(主要成分FexS,S為-2價)與100mL鹽酸恰好完全反應(礦石中其他成分不與鹽酸反應),生成3.2g硫單質、0.4molFeCl2和一定量H2S氣體,且溶液中無Fe3+。則下列說法正確的是(

)A.該鹽酸的物質的量濃度為4.0mol·L-1B.該磁黃鐵礦FexS中,Fe2+與Fe3+的物質的量之比為2∶1C.生成的H2S氣體在標準狀況下的體