化学竞赛 氧化还原考点分析

1、一、一、氧化值（或氧化态）氧化值（或氧化态）CoNNNOCoONNNNH3NH3NH3NH34+H3CPhNNCH3PhOOCoOOPyOCCrCrCOOCCOOCCOOCCOCOOC2-+3+3 1H2NCrNH2NOOOOH+4MnOCOCCCH3COCOOPPh3+1Na2Fe(CN)5(NO)的磁矩为零，给出铁原子的氧化态。的磁矩为零，给出铁原子的氧化态。Na2Fe(CN)5(NO)是鉴定是鉴定S2 的试剂，二者反应得到紫的试剂，二者反应得到紫色溶液，写出鉴定反应的离子方程式。色溶液，写出鉴定反应的离子方程式。 二、二、氧化还原方程式的配平氧化还原方程式的配平有机物转移的电子数估算：有

2、机物转移的电子数估算：例：例：C6H5C2H5C6H5COOH+CO21、先配、先配OC6H5C2H5+4H2OC6H5COOH+CO22、再配、再配HC6H5C2H5+4H2OC6H5COOH+CO2+12H+3、根据电荷平衡得电子数、根据电荷平衡得电子数C6H5C2H5+4H2OC6H5COOH+CO2+12H+12e写出酸性介质中写出酸性介质中KMnO4氧化乙苯的反应：氧化乙苯的反应：5C6H5C2H5+12MnO4+36H+5C6H5COOH+5CO2+12Mn2+28H2O三、三、原电池原电池1、正极反应、负极反应的判断、正极反应、负极反应的判断2、原电池符号、原电池符号3、电动势与

3、电极电势、电动势与电极电势光合作用可以由光合作用可以由CO2和和H2O合成葡萄糖，同时放出合成葡萄糖，同时放出O2。（。（1）写）写出这个方程式。若将上述反应的逆反应设计成一个原电池，产出这个方程式。若将上述反应的逆反应设计成一个原电池，产生电流。这样就可以实现由太阳能转化为电能。（生电流。这样就可以实现由太阳能转化为电能。（2）写出此）写出此原电池的正极反应和负极反应。（原电池的正极反应和负极反应。（3）经热力学计算该电池的）经热力学计算该电池的标准电动势为标准电动势为1.24 V。已知。已知 (O2/H2O)=1.23 V，求，求 (CO2/C6H12O6)= ？（4）设一长满绿藻的正方形

4、游泳池，边）设一长满绿藻的正方形游泳池，边长为长为10.0 m，在平均照度下，每，在平均照度下，每cm2面积上可按上述电池产生面积上可按上述电池产生1.00 mA电流。求该游泳池产生的总电力。电流。求该游泳池产生的总电力。 （1） 6CO2+6H2O=C6H12O6+6O2 （2）正极反应：）正极反应： O2+4H+4e =2H2O 负极反应：负极反应： C6H12O6+6H2O=6CO2+24H+24e （3）计算式和结果：）计算式和结果： 0.01 V （4）计算式和结果：）计算式和结果： 1.24 V1.0010 3A/cm2(100 cm)2/m2100 m2=1.24103 W 四、

5、电极电势的应用四、电极电势的应用（1） 判断氧化剂判断氧化剂 、还原剂的相对强弱、还原剂的相对强弱（2）判断氧化还原反应进行的方向判断氧化还原反应进行的方向E 0 反应正向自发进行；反应正向自发进行；E 0 反应逆向自发进行。反应逆向自发进行。 对于非标准态下的反应：对于非标准态下的反应：反应正向进行；反应正向进行； 0 0.2VEE 反应逆向进行。反应逆向进行。 0 0.2V- EE 判断判断用用 0.2V V2 . 0EE (AgCl/Ag) (AgBr/Ag) (AgI/Ag)5、配合物的形成、配合物的形成对电极电势的影响对电极电势的影响电极反应电极反应 lgK稳稳Hg(CN)42+2e

6、=Hg+4CN0.3741.5HgI42+2e=Hg+4I0.0429.6HgBr42+2e=Hg+4Br+0.2121.6HgCl42+2e=Hg+4Cl +0.3815.2Hg2+2e=Hg+0.85阴极阴极阳极阳极 +M+ X- -H+ + OH- -得得e还原反应还原反应氧化数氧化数 失失e氧化反应氧化反应氧化数氧化数 放电放电阴极上阴极上 ?离子离子(先先)得到电子得到电子?阳极上阳极上 ?离子离子(先先)失去电子失去电子?什么离子先放电？什么离子先放电？阴极与阳极的划分阴极与阳极的划分电极反应：阴极反应、阳极反应电极反应：阴极反应、阳极反应精练铜：精练铜：阴极反应：阴极反应：Cu2

7、+2e=Cu(析出、镀层析出、镀层)阳极反应：阳极反应：Cu-2e=Cu2+(溶解溶解)六、电解六、电解 的影响：的影响：首先首先, 阴极上放电的总是阴极上放电的总是+离子离子, 即氧化态物质即氧化态物质(M+,H+等等)阴极：阴极： 的氧化态物质，的氧化态物质，氧化性较强，得氧化性较强，得e能力较强，更易得到能力较强，更易得到e, 先放电先放电阳极：阳极： 的还原态物质，的还原态物质，还原性较强，失还原性较强，失e能力较强，更易失去能力较强，更易失去e, 先放电先放电因此，在每一极上，只要计算出可能放电的各种离子的电极电势，因此，在每一极上，只要计算出可能放电的各种离子的电极电势，便不难判断

8、放电的先后次序便不难判断放电的先后次序:阴极：阴极： 的氧化态物质的氧化态物质 优先优先阳极：阳极： 的还原态物质的还原态物质 优先优先(二二) 影响电极反应的主要因素影响电极反应的主要因素七、电化学腐蚀与常见化学电源七、电化学腐蚀与常见化学电源(一一) 电化学腐蚀电化学腐蚀 铁的生锈过程铁的生锈过程原电池反应：原电池反应：()Fe2e=Fe2+ ；负极上的氧化反应常叫阳极；负极上的氧化反应常叫阳极(+)O2+4e+4H+=2H2O；正极上发生还原反应常叫阴极；正极上发生还原反应常叫阴极电池总反应：电池总反应：2Fe+O2+4H+=2Fe2+2H2O(二二) 电化学腐蚀的防腐电化学腐蚀的防腐

9、1、电化学腐蚀的必备条件是（、电化学腐蚀的必备条件是（1）金属表面有不同电极电）金属表面有不同电极电势的区域；（势的区域；（2）有电解质溶液的存在）有电解质溶液的存在2、根据阴极上发生的还原反应类型分为、根据阴极上发生的还原反应类型分为析氢腐蚀：析氢腐蚀：2H+2e=H2 吸氧腐蚀：吸氧腐蚀：O2 + 2H2O + 4e = 4OH- -3、电子从阳极到阴极、电子从阳极到阴极4、电化学腐蚀的防腐有牺牲阳极法、外加电流法等等。、电化学腐蚀的防腐有牺牲阳极法、外加电流法等等。1、一次电池、一次电池普通锌锰电池普通锌锰电池锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通锌普通锌- -锰干电池的结构锰干电池的结

10、构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等负极负极正极正极电池反应：电池反应：（Zn）：）：Zn 2e = Zn2+（MnO2和和C）：）：MnO2(s)+2NH4+(aq)+2e = Mn2O3(s)+2NH3+H2OZn+MnO2(s)+ 2NH4+(aq) = Zn 2+ + Mn2O3(s)+2NH3+H2O 缺点：放电量小，放电过程中漏液缺点：放电量小，放电过程中漏液八、常见化学电源八、常见化学电源碱性锌碱性锌-锰干电池锰干电池负极：负极：正极：正极：电池反应：电池反应：电解质：电解质：KOHZnMnO2Zn + 2OH 2e = Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e=2MnOO

11、H+2OHZn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2碱性电池碱性电池 在电池制作过程中，在电池制作过程中，为了使电池放电速度快、为了使电池放电速度快、电位稳定，常常在电池电位稳定，常常在电池中加入汞、镉和铅等重中加入汞、镉和铅等重金属离子。金属离子。 铅蓄电池铅蓄电池2. 二次电池二次电池铅蓄电池放电时总反应：放电时总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O负极：负极：Pb- -2e- -+SO42- -=PbSO4正极：正极：PbO2+2e- -+4H+SO42- -=PbSO4+2H2O负极：负极：正极：正极：电解质：电解质： H2SO溶液溶液PbPbO2放

12、电过程放电过程Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l) 充电过程充电过程PbSO4 (s) +2e =Pb(s) + SO42 (aq)阴极：阴极：阳极：阳极：2PbSO4 (s)+2H2O(l) 2e = PbO2(s) + H+(aq) + SO42(aq) 氧化反应氧化反应接电源负极接电源负极接电源正极接电源正极充电过程总反应：充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)铅蓄电池的充放电过程：铅蓄电池的充放电过程：放电放电充电充电镍镉电池镍镉电池该电池电动势约该电池电动势约l.4 V，它可

13、以作为电源用于，它可以作为电源用于充电式计算器、电子闪光灯、电动剃须刀。充电式计算器、电子闪光灯、电动剃须刀。Cd(s)+2OH(aq) Cd(OH)2(s)+2eNiO2(s)+2H2O(l)+2eNi(OH)2(s)+2OH(aq)NiO2极（正极）极（正极）总反应：总反应：Cd(s)+NiO2(s)+2H2O(l)=Cd(OH)2(s)+Ni(OH)2(s)Cd极（负极）极（负极）3燃料电池燃料电池负极：负极：H2 + 2OH= 2H2O + 2e 正极：正极：O2 + 2H2O + 4e = 4OH （1）氢氧燃料电池）氢氧燃料电池 需要解决的问题：设需要解决的问题：设备腐蚀严重；电极

14、材料；备腐蚀严重；电极材料；产生的水及时移去；提产生的水及时移去；提高能量利用效率等。高能量利用效率等。 阿波罗飞船的燃料电池阿波罗飞船的燃料电池是由三组碱式氢是由三组碱式氢氧氧燃料电池组成，生成的燃料电池组成，生成的水用作冷却水，电压为水用作冷却水，电压为2731 V，功率为，功率为5631 420 W。（2）生物燃料电池）生物燃料电池以生物酶作为催化剂的一类燃料以生物酶作为催化剂的一类燃料电池，一般以生物相容性物质作电池，一般以生物相容性物质作为燃料，如葡萄糖、为燃料，如葡萄糖、O2、乙醇、乙醇等，能作为特定植入器官的动力等，能作为特定植入器官的动力来源、一些特殊环境下检测的仪来源、一些特

15、殊环境下检测的仪器的能源等。器的能源等。特点：清洁、无污染、生物相容特点：清洁、无污染、生物相容性、燃料来源广泛等。性、燃料来源广泛等。1951年，化学家首次在实验室中合成了一种无色的四面体分子年，化学家首次在实验室中合成了一种无色的四面体分子气体气体A。A是由是由KClO3在在40时与时与F2反应氟化而成的。反应氟化而成的。 1 写出制备写出制备A的化学反应方程式。的化学反应方程式。 2 在在300时将时将A通入浓通入浓NaOH溶液中，在高压下的密封管中发溶液中，在高压下的密封管中发生非氧化还原反应。试写出该化学反应方程式。生非氧化还原反应。试写出该化学反应方程式。 3 A能与足量的能与足量

16、的NH3发生非氧化还原反应，生成等物质的量的发生非氧化还原反应，生成等物质的量的两种铵盐两种铵盐B和和C。B和和C与与NaCl同构型，试写出化学反应方程式。同构型，试写出化学反应方程式。 4 在在B的水溶液中，加入过量的的水溶液中，加入过量的NaOH溶液，可得盐溶液，可得盐D。经研究。经研究表明，盐表明，盐D与与K2SO4类质同晶。试写出化学反应方程式。类质同晶。试写出化学反应方程式。 5 在有机化学反应中，在有机化学反应中，A广泛用作温和的氟化剂。试写出广泛用作温和的氟化剂。试写出A与与苯基锂发生反应的化学方程式。苯基锂发生反应的化学方程式。 1951年，化学家首次在实验室中合成了一种无色的

17、四面体分子年，化学家首次在实验室中合成了一种无色的四面体分子气体气体A。A是由是由KClO3在在40时与时与F2反应氟化而成的。反应氟化而成的。 1 写出制备写出制备A的化学反应方程式。的化学反应方程式。 1 KClO3F2KFFClO3； 2 在在300时将时将A通入浓通入浓NaOH溶液中，在高压下的密封管中发溶液中，在高压下的密封管中发生非氧化还原反应。试写出该化学反应方程式。生非氧化还原反应。试写出该化学反应方程式。 2 FClO32NaOHNaClO4NaFH2O； 3 A能与足量的能与足量的NH3发生非氧化还原反应，生成等物质的量的发生非氧化还原反应，生成等物质的量的两种铵盐两种铵盐

18、B和和C。B和和C与与NaCl同构型，试写出化学反应方程式。同构型，试写出化学反应方程式。 3 FClO33NH3NH4HNClO3NH4F； 4 在在B的水溶液中，加入过量的的水溶液中，加入过量的NaOH溶液，可得盐溶液，可得盐D。经研究。经研究表明，盐表明，盐D与与K2SO4类质同晶。试写出化学反应方程式。类质同晶。试写出化学反应方程式。 4 NH4HNClO32NaOHNa2NClO3NH32H2O； 5 在有机化学反应中，在有机化学反应中，A广泛用作温和的氟化剂。试写出广泛用作温和的氟化剂。试写出A与与苯基锂发生反应的化学方程式。苯基锂发生反应的化学方程式。 5 FClO3PhLiPh

19、ClO3LiF；已知：对于电对已知：对于电对Cr2O72-/Cr3+：=1.232 V；对于电对；对于电对Cl2/Cl-：=1.3583V。（。（1）从）从数据，判断下述反应在标态下能否进数据，判断下述反应在标态下能否进行？行？Cr2O72- + 6Cl- + 14H+ = 2Cr3+ + 7H2O + 3Cl2 （2）采取什么措施，有利于用该反应来制备氯气？）采取什么措施，有利于用该反应来制备氯气？（3）如果将上述反应设计成原电池，写出电池的正极反应、）如果将上述反应设计成原电池，写出电池的正极反应、负极反应与原电池符号。负极反应与原电池符号。（4）计算该反应的平衡常数）计算该反应的平衡常数

20、(298 K)。（1）不能。）不能。（2）提高酸度，使用浓盐酸。）提高酸度，使用浓盐酸。（3）正极：）正极：Cr2O72- + 6e- + 14H+ = 2Cr3+ + 7H2O负极：负极：2Cl- - 2e- = Cl2原电池符号：原电池符号：(-)Pt, Cl2(p1)Cl-(c1)Cr2O72-(c2), Cr3+(c3)Pt(+)（4）lgK=n E/0.0592=6 (1.232-1.3583)/0.0592=-12.770K=1.70 10-13根据中国环境公报，根据中国环境公报，1998年我国二氧化硫排放量为年我国二氧化硫排放量为2090万万t。二。二氧化硫是酸雨的前体物，我国酸

21、雨以硫酸型为主，据统计年均氧化硫是酸雨的前体物，我国酸雨以硫酸型为主，据统计年均降水降水pH约为约为5.6的区域面积已占全国面积的的区域面积已占全国面积的30%左右，每年因酸左右，每年因酸雨造成的经济损失达雨造成的经济损失达1100亿元。由此可见，控制二氧化硫污染亿元。由此可见，控制二氧化硫污染和酸雨的危害已刻不容缓。二氧化硫排放指数和酸雨的危害已刻不容缓。二氧化硫排放指数I是指含二氧化硫是指含二氧化硫的尾气中二氧化硫的排放浓度的尾气中二氧化硫的排放浓度(mg/m3)，生产企业国家标准为，生产企业国家标准为400（二级）与（二级）与800（三级）。（三级）。二氧化硫的测定过程：取体积为二氧化硫

22、的测定过程：取体积为V(L)尾气经过足量氢氧化钠溶尾气经过足量氢氧化钠溶液，然后用中性高锰酸钾溶液（浓度为液，然后用中性高锰酸钾溶液（浓度为C mol/L）滴定到等当点，）滴定到等当点，消耗高锰酸钾的体积为消耗高锰酸钾的体积为V1(mL)。（1）写出测定反应的化学方程式。）写出测定反应的化学方程式。（2）写出排放指数）写出排放指数I与与V，V1，C的关系式。的关系式。（3）对某水泥厂尾气进行检测的数据如下：）对某水泥厂尾气进行检测的数据如下：C=0.01023，V1=4.50，V=5.00，说明该厂是否达到国家排放标准，要不要停，说明该厂是否达到国家排放标准，要不要停业整顿？业整顿？1、SO2

23、+2NaOH=Na2SO3+H2ONa2SO3+2KMnO4+2NaOH=2Na2MnO4+K2SO4+H2O2、I=3.204 104 C V1/V (mg/m3)3、I=295，达到了国家三级标准，不要整顿。达到了国家三级标准，不要整顿。工业上为了除去酸性工业废水中的致癌成分工业上为了除去酸性工业废水中的致癌成分Cr(VI)，往往通，往往通过下列过程：过下列过程：往工业废水中加入适量食盐；往工业废水中加入适量食盐；以铁为电极以铁为电极进行电解；进行电解；鼓入适量空气。经过上述处理后，能使废水中鼓入适量空气。经过上述处理后，能使废水中Cr(VI)降低到很低水平，达到排放标准。降低到很低水平，

24、达到排放标准。1、写出阳极与阴极反应方程式。、写出阳极与阴极反应方程式。2、过程的目的是什么？过程的目的是什么？3、写出、写出Cr(VI)浓度降低所涉及的化学反应方程式。浓度降低所涉及的化学反应方程式。4、废水溶液、废水溶液pH值在处理过程中如何变化？为什么？值在处理过程中如何变化？为什么？5、Cr(VI)最后转化为什么物质除去，该物质中可能还含有什最后转化为什么物质除去，该物质中可能还含有什么成分？么成分？6、能否用石墨电极代替铁电极？、能否用石墨电极代替铁电极？1、阳极：铁溶解；阴极：生成氢气。、阳极：铁溶解；阴极：生成氢气。2、：增加导电性；：增加导电性；起搅拌作用，使反应完全。起搅拌作

25、用，使反应完全。3、Cr(VI)到到Cr(III)，再到，再到Cr(OH)3沉淀。沉淀。4、pH值在处理过程中变大，因为氧还反应和电极反应均反值在处理过程中变大，因为氧还反应和电极反应均反应消耗氢离子。应消耗氢离子。5、Cr(VI)最后转化最后转化Cr(OH)3还有还有Fe(OH)3。6、阳极不能，否则不能生成还原物质。、阳极不能，否则不能生成还原物质。电解水的装置中电解水的装置中A极与电源正极相连，极与电源正极相连，B极与电源负极相连。极与电源负极相连。电解回路中串联电流表，并联电压表；维持电解回路中串联电流表，并联电压表；维持6.00 V和和100 mA下电解。下电解。1、A极与极与B极生

26、成气体的体积比为多少？极生成气体的体积比为多少？2、A、B两极各发生什么反应？两极各发生什么反应？3、加入稀硫酸、稀盐酸、稀氢氧化钠和稀氯化钠中哪些物质、加入稀硫酸、稀盐酸、稀氢氧化钠和稀氯化钠中哪些物质可提高电解水的速率？可提高电解水的速率？4、已知实验条件下，水的标准摩尔生成焓为、已知实验条件下，水的标准摩尔生成焓为-280.8 kJ/mol，10.0分钟内增加了多少化学能和内能？分钟内增加了多少化学能和内能？5、根据电解池中产生的内能估算两极间液体的电阻？、根据电解池中产生的内能估算两极间液体的电阻？1、A极与极与B极生成气体的体积比为多少？极生成气体的体积比为多少？A极为阳极，生成氧气

27、；极为阳极，生成氧气；B极为阴极，生成氢气；根据极为阴极，生成氢气；根据H2O的化的化学组成可知：学组成可知：V(O2):V(H2)=1:2。2、A、B两极分别发生氧化、还原反应。两极分别发生氧化、还原反应。3、加入稀硫酸和稀氢氧化钠。、加入稀硫酸和稀氢氧化钠。4、10.0分钟内增加了多少化学能和内能？分钟内增加了多少化学能和内能？Q=It=0.10010.060=60.0 (C)，转移的电子数，转移的电子数=60.0(qeNA) =60.0(1.6010-196.021023)=6.2310-4 (mol)，增加的化学能增加的化学能=6.2310-40.5280.8=0.0875 (kJ)消耗电能共消耗电能共=IUt=0.1006.006010.0=360 (J)增加内能增加内能=360-87.5=272 (J)5、根据电解池中产生的内能估算两极间液体的电阻？、根据电解池中产生的内能估算两极间液体的电阻？R=Q(I2t)=272(0.1002600)=45.3 ()设计出燃