第一讲 氧化还原反应资料.doc

1、2010年高考总复习化学1氧化还原反应在化学复习中,首先要落实的是在化学研究中比较重要的一些基本概念,其中最为重要的有两个方面的知识氧化还原反应和离子反应氧化还原反应和离子反应在生产生活和生命活动中有着极为重要的意义对于高中阶段的学习,氧化还原方面的知识是学习物质性质必备的基础知识之一,在高考中,要求考生能够运用氧化还原的有关知识分析解决有关的生产生活问题,具体要求有以下几点:了解氧化还原反应的本质是电子的转移,掌握分析化学变化,判断物质发生氧化反应还原反应的方法运用知识分析研究在生产生活和生命活动中出现的氧化还原反应了解重要的氧化剂和还原剂,以及它们之间的常见反应了解氧化性还原性的含义,掌握

2、几种常见的比较物质氧化性还原性相对强弱的方法,并且能够列举出在化学学习中具体应用的实例能够把氧化还原反应的知识和其他知识,特别是实验电化学两部分内容相结合,解决实际问题一基础知识的运用:在氧化还原反应中,共有四组(八个)重要的概念,它们的定义并不难,关键是它们之间的相互关系氧化还原反应本质是在化学变化中发生了电子转移,无机物发生氧化还原反应的标志是所含元素化合价的变化对于有机化合物,由于组成和结构通常比较复杂,一般利用反应前后有机物分子中氢氧原子数目的变化来进行分析准确理解和记忆有关基本概念是搞好氧化还原反应总复习的基础在高考中,对于氧化还原反应的基础知识,最常见的考查方法是让考生分析一个陌生

3、的氧化还原反应例1(08高考).氮化铝(AlN,Al和N的相对原子质量分别为27和14)广泛应用于电子陶瓷等工业领域在一定条件下,AlN可通过反应Al2O3+N2+3C2AlN+3CO合成下列叙述正确的是()A.上述反应中,N2是还原剂,Al2O3是氧化剂B.上述反应中,每生成1 mol AlN需转移3 mol电子C.AlN中氮元素的化合价为+3D.AlN的摩尔质量为41g答案:B例2(07高考).三聚氰酸C3N3(OH)3可用于消除汽车尾气中的NO2其反应原理为:C3N3(OH)33HNCO;8HNCO+6NO2 7N2+8CO2+4H2O下列说法正确的是()A.C3N3(OH)3与HNCO

4、为同一物质 B.HNCO是一种很强的氧化剂C.1 mol NO2在反应中转移的电子为4 mol D.反应中NO2是还原剂答案:C但是,在生产生活中往往有一些比较复杂的反应,在分析这样的反应时,需要的不仅仅是扎实的基础知识,还需要我们做出适当的迁移例3(04高考).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,下列说法正确的是()A.Cu2S既是氧化产物又是还原产物B.5 mol FeS2发生反应,有10 mol电子转移C.产物中的SO42-离子有一部分是氧化产物D.FeS2只作还原剂解析:这

5、道题有这样几个考点,首先是物质中所含元素的化合价的判断在FeS2中元素的价态是怎样的呢?其次是在反应的过程中元素的价态变化是怎样的对应关系呢?有一个我们非常熟悉的反应可以帮助我们解答:2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2通过对过氧化钠的学习我们可以理解硫元素同样有-1价这个价态通过对过氧化钠这个实验中氧元素价态变化的分析我们可以把题目中反应的价态变化分析出来,-1价的硫元素一部分作氧化剂,而另一部分作还原剂类似这样的反应在我们的课本上还有几个:Cl2 + H2O = HCl + HClO,2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2,3NO2 + H2O = 2HNO3 + N

6、O当然,我们还可以通过对反应前后原子化合价的分析来解决这个问题:反应前反应后1451410145177答案:C例4(07高考).已知氧化还原反应:2Cu(IO3)2+24 KI+12 H2SO4=2 CuI+13 I2+12 K2SO4+12 H2O,其中1 mol 氧化剂在反应中得到的电子为()A.10molB.11 molC.12 molD.13 mol反应前反应后24242226答案:B例5(08高考).已知在热的碱性溶液中,NaClO发生如下反应:3NaClO2NaCl+NaClO3在相同条件下NaClO2也能发生类似的反应,其最终产物是()A.NaClNaClOB.NaClNaClO

7、3C.NaClONaClO3D.NaClO3NaClO4解析:在已知反应中氯元素的化合价:+1+5和+1-1,既然NaClO2也有类似的反应,即氯元素的化合价既有升高,也有降低,选项A中均降低,选项D化合价均升高;选项BC与题意相符,但根据题目的信息,选项C中NaClO不是最终产物答案:B在高考复习中,我们已经形成了一定的思维定势,这对我们快速解决问题有很大的帮助,针对这种情况,出题人会有意识地进行回避,甚至还会设置一些障碍例6(08上海卷).某反应体系的物质有:NaOHAu2O3Na2S4O6Na2S2O3Au2OH2O(1)请将Au2O3之外的反应物与生成物分别填入以下空格内(2)反应中,

8、被还原的元素是,还原剂是(3)将氧化剂与还原剂填入空格中,并标出电子转移的方向和数目+ (4)纺织工业中常用氯气作漂白剂,Na2S2O3可作为漂白后布匹“脱氯剂”,Na2S2O3和Cl2反应的产物是H2SO4NaCl和HCl,则还原剂与氧化剂物质的量之比为解析:因为Au2O3为反应物,则Au2O必定为生成物,在Au2O3中Au的化合价为+3,Au2O中Au的化合价为+1,即Au在反应中化合价降低,则另一种元素的化合价必定升高,在Na2S2O3中S的化合价为+2,Na2S4O6中S的平均化合价为+2.5价,所以Na2S2O3为反应物,Na2S4O6为生成物,根据化合价的升降总数相等,在Na2S4

9、O6前配2,由S守恒,可知Na2S2O3前配4,Au2O3和Au2O前分别配1,再根据Na+守恒,则生成物中必定为NaOH,且配平系数为4,则H2O为反应物,在其前面配2,配平后的化学方程式为:Au2O3+4Na2S2O3+2H2O=Au2O+2Na2S4O6+4NaOH答案:(1)Au2O3Na2S2O3H2ONa2S4O6Au2ONaOH(2);Na2S2O3(3)(4)14二氧化还原知识在无机化学中的应用:氧化还原反应在无机化学中是非常重要的一类变化,在无机化学中,我们研究物质的化学性质主要从以下四个方面入手:氧化/还原性酸碱性热稳定性特性特别是中学化学中常见的氧化剂还原剂,以及它们之间

10、的重要反应,多年来在高考中始终作为重点内容进行考查我们在复习中要及时进行总结,当然,总结的方法多种多样:结合物质中元素所处的价态进行分析;结合元素周期表的学习进行总结;按照物质类别进行总结例如,我们可以按照物质类别对常见的氧化剂进行总结中学化学中我们学过许多具有氧化性的物质,通常我们把它们分为强氧化剂和弱氧化剂两大类,在实验中,这两类物质是通过具体的反应进行划分的,利用的是我们常见的一种金属元素铁铁元素位于第四周期族,它的原子结构示意图:,在化学反应中,易失去最外层的2个电子生成+2价铁的化合物,也能失去3个电子(次外层失去一个电子)生成+3价铁的化合物在学习金属元素的时候,我们知道+3价的铁

11、元素具有较强的氧化性,因此氧化性与+3价铁相当或是更强,能够使铁氧化生成+3价化合物的氧化剂我们通常称之为“强氧化剂”物质类别强氧化性弱氧化性单质F2O2Cl2Br2I2S氧化物和过氧化物Na2O2H2O2NO2H2OCuO酸浓硫酸HNO3HClOH+盐MnO4Cr2O72CrO42ClOCu2+Ag+我们也可以对还原剂进行总结,常见的还原剂包括以下物质:金属单质(可以利用金属活动性顺序元素周期表等知识比较金属性的强弱)非金属单质中的碳单质氢气硅单质对于氧化物酸碱盐之中具有较强还原性的物质,我们可以这样记忆:含有+2价铁元素+4价硫元素-2价硫元素-1价碘元素的化合物+2价铁+4价硫-2价硫-

12、1价碘氧化物FeOSO2酸H2SO3H2SHI碱Fe(OH)2盐Fe2+SO32HSO3S2HSI这些氧化剂还原剂之间的反应,不仅出现在一些常见的无机化学题,如推断题中,在实验中,例如药品的保存物质的制备物质的鉴别分离与提纯;在粒子共存与离子反应中;在工业生产生活实践中都有着重要的应用例7(04高考).有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与二氧化硫的反应,都用如下图所示的装置进行实验通入SO2气体,将带余烬的木条插入试管C中,木条复燃请回答下列问题:(1)第1小组同学认为Na2O2与SO2反应生成了Na2SO3和O2,该反应的化学方程式是:(2)请设计一种实验方案证明Na2O2与SO2反应生成的

13、白色固体中含有Na2SO3:(3)第2小组同学认为Na2O2与SO2反应除了生成Na2SO3和O2外,还有Na2SO4生成为检验是否有Na2SO4生成,他们设计了如下方案:仍有部分白色沉淀不溶解，证明有Na2SO4生成BaCl2溶液 白色沉淀将B中反应后的固体溶解于水稀硝酸上述方案是否合理?请简要说明两点理由:;答案:(1)2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2(2)取白色固体,加稀硫酸,产生能使品红溶液褪色的气体(3)不合理稀硝酸能将亚硫酸钡氧化为硫酸钡如果反应后的固体中还残留Na2O2,它溶于水后能将亚硫酸根氧化成硫酸根氧化还原反应的知识在具体的应用过程中,有两个难点:一是比较物质氧

14、化性还原性相对强弱的方法;二是重要的氧化剂还原剂的强弱顺序及其应用我们常说的物质性质的相对强弱(如氧化性还原性的强弱,酸碱性的强弱)取决于物质发生变化的难易程度比较方法上,可以总结出几种甚至是十几种方法,但是高考的复习要抓住其中的核心知识我们最常用的方法有这样几种:(1)比较在同一条件下发生变化的难易程度,包括:金属单质与水或酸发生反应的难易程度;非金属单质与氢气化合的难易程度,以及生成的气态氢化物的稳定性;形成原电池时,作为负极的通常是相对较活泼的金属;电解过程中水溶液中粒子的放电顺序这些方法中,还贯穿着科学实验中常用的一个研究手段控制变量法,即在其它条件不变时,只改变单一变量,用以研究该变

15、量的作用,甚至可以得出具体的数学证明(2)通过分析具体的氧化还原反应中电子的转移方向,直接比较得失电子的难易程度即氧化性:氧化剂>氧化产物还原性:还原剂>还原产物我们在实验中常用的相互置换的方法实际就是这种原理的具体应用氧化剂还原剂氧化产物还原产物Cl2BrBr2ClBr2II2BrCl2Fe2+Fe3+ClFe3+CuCu2+Fe2+例8(06高考).已知:向KMnO4晶体滴加浓盐酸,产生黄绿色气体;向FeCl2溶液中通入少量实验产生的气体,溶液变黄色;取实验生成的溶液滴在淀粉KI试纸上,试纸变蓝色下列判断正确的是()A.上述实验证明氧化性:MnO4->Cl2>Fe3

16、+>I2B.上述实验中,共有两个氧化还原反应C.实验生成的气体不能使湿润的淀粉KI试纸变蓝D.实验证明Fe2+既有氧化性又有还原性答案:A在高考中,重要的氧化还原强弱顺序有这样两个氧化性:Cl2>Br2>Fe3+>I2>S;Fe3+>Cu2+例9(09高考).向含有a mol FeBr2的溶液中,通入x mol Cl2下列各项为通Cl2过程中,溶液内发生反应的离子方程式,其中不正确的是()A.x=0.4a,2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-B.x=0.6a,2Br-+ Cl2=Br2+2Cl-C.x=a,2Fe2+2Br-+2Cl2=Br2+2Fe3+4C

17、l-D.x=1.5a,2Fe2+4Br-+3Cl2=2Br2+2Fe3+6Cl-解析:由于Fe2+的还原性强于Br-,故根据氧化还原反应的先后顺序知,Cl2先氧化Fe2+,然后再氧化Br-2Fe2+ + Cl22Fe3+ + 2Cl-,2Br-+ Cl2Br2 + 2Cl-,2FeBr2 + 3Cl22FeCl3 + 2Br2当x/a0.5时,Cl2仅氧化Fe2+,故A项正确当x/a1.5时,Fe2+和Br-全部被氧化,D项正确;当介于两者之间时,则要分步书写方程式,然后进行叠加得总反应方程式如B项,当x=0.5a时,Cl2刚好把Fe2+全部氧化,而当x=0.6a,显然Cl2还要氧化Br-,而

18、选项中没有表示,故错答案:B三氧化还原知识在实验中的应用:化学以实验为基础,在高考中,氧化还原反应可以与实验结合在一起,考查综合运用知识解决实际问题的能力既可以结合元素化合物知识在反应原理上设计探究性实验,又可以根据实际生产生活中的具体应用设计定量实验,尤其是后者,把基本概念化学实验基本计算结合在一起,是近年来高考的热门题目应用氧化还原反应进行定量测定实验,在生活中特别是食品健康标准方面有广泛的应用实验的步骤与酸碱中和滴定基本相同,但是根据氧化还原反应的特点又有所差异:滴定管的选择不能仅仅依靠溶液的酸碱性进行判断,还要结合有机化学中的知识,天然橡胶中含有碳碳双键,因此强氧化性的药品不能用碱式滴

19、定管盛装滴定终点的判断要利用溶液颜色发生突变,而且在半分钟内不恢复原来的颜色,与酸碱中和滴定基本相同,但是在是否需要指示剂上要针对具体的实验进行选择,如果利用高锰酸钾或是重铬酸钾,一般不需要外加指示剂在实验测定的步骤上比酸碱中和滴定更复杂,往往要利用多步连续反应的计算,有些实验直接测定存在困难,会采取反滴法,因此数据处理的难度较酸碱中和滴定复杂,计算量往往较大,经常采用字母运算,对计算能力要求很高例10(09高考).过氧化氢是重要的氧化剂还原剂,它的水溶液又称为双氧水,常用作消毒杀菌漂白剂等某化学兴趣小组取一定量的过氧化氢溶液,准确测定了过氧化氢的含量,并探究了过氧化氢的性质1.测定过氧化氢的

20、含量请填写下列空白:(1)移取10.00 mL密度为g/mL的过氧化氢溶液至250 mL(填仪器名称)中,加水稀释至刻度,摇匀移取稀释后的过氧化氢溶液25.00 mL至锥形瓶中,加入稀硫酸酸化,用蒸馏水稀释,作被测试样(2)用高锰酸钾标准溶液滴定被测试样,其反应的离子方程式如下,请将相关物质的化学计量数及化学式填写在方框里MnO4+H2O2+H+=Mn2+H2O+(3)滴定时,将高锰酸钾标准溶液注入(填“酸式”或“碱式”)滴定管中滴定到达终点的现象是(4)重复滴定三次,平均耗用c mol/L KMnO4标准溶液V mL,则原过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为(5)若滴定前滴定管尖嘴中有气泡,滴

21、定后气泡消失,则测定结果(填“偏高”或“偏低”或“不变”)2.探究过氧化氢的性质该化学兴趣小组根据所提供的实验条件设计了两个实验,分别证明了过氧化氢的氧化性和不稳定性(实验条件:试剂只有过氧化氢溶液氯水碘化钾淀粉溶液饱和硫化氢溶液,实验仪器及用品可自选)请将他们的实验方法和实验现象填入下表:实验内容实验方法实验现象验证氧化性验证不稳定性答案:1.(1)容量瓶(2)2,5,6,2,8,5O2(3)酸式滴入一滴高锰酸钾溶液,溶液呈浅红色,且30秒内不褪色(4)(5)偏高2.实验内容实验方法实验现象验证氧化性取适量饱和硫化氢溶液于试管中,滴入过氧化氢溶液(取适量碘化钾淀粉溶液于试管中,加入过氧化氢溶

22、液)产生淡黄色沉淀或溶液变浑浊(溶液变蓝色)验证不稳定性取适量过氧化氢溶液于试管中,加热,用带火星的木条检验(取适量过氧化氢溶液于试管中,加热,用导气管将得到的气体通入到装有饱和硫化氢溶液的试管中)产生气泡,木条复燃(溶液变浑浊或有浅黄色沉淀产生)例11(09高考).二氧化氯(ClO2)是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂与Cl2相比,ClO2不但具有更显著地杀菌能力,而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物(1)在ClO2的制备方法中,有下列两种制备方法:方法一:2NaClO3+4HCl=2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O方法二:2NaClO3+H2O2+H2SO4=2ClO

23、2+Na2SO4+O2+2H2O用方法二制备的ClO2更适合用于饮用水的消毒,其主要原因是(2)用ClO2处理过的饮用水(pH为5.56.5)常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子(ClO2)2001年我国卫生部规定,饮用水ClO2的含量应不超过0.2 mg·L1饮用水中ClO2ClO2的含量可用连续碘量法进行测定ClO2被I还原为ClO2Cl的转化率与溶液pH的关系如下图所示当pH 2.0时,ClO2也能被I完全还原成Cl反应生成的I2用标准Na2S2O3溶液滴定:I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6请写出pH 2.0时,ClO2与I反应的离子方程式请完成相应的实验步骤:

24、步骤1:准确量取VmL水样加入到锥形瓶中步骤2:调节水样的pH为7.08.0步骤3:加入足量的KI晶体步骤4:加少量淀粉溶液,用c mol·L1 Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V1 mL步骤5:步骤6;再用c mol·L1 Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V2 mL根据上述分析数据,测得该引用水样中的ClO2的浓度为mg·L1(用含字母的代数式表示)若饮用水中ClO2的含量超标,可向其中加入适量的Fe2+将ClO2还原成Cl,该反应的氧化产物是(填化学式)答案:(1)方法二制备的ClO2中不含Cl2(2)ClO2+4H+4

25、I=Cl+2I2+2H2O调节溶液的pH2.0Fe(OH)3例12(08高考).为测试一铁片中铁元素的含量,某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验(以下数据为多次平行实验测定结果的平均值):方案一:将a g铁片完全溶解于过量稀硫酸中,测得生成氢气的体积为580 mL(标准状况);方案二:将 g铁片完全溶解于过量稀硫酸中,将反应后得到的溶液用0.02000 mol·L-1的KMnO4溶液滴定,达到终点时消耗了25.00 mL KMnO4溶液请回答下列问题:(1)配平下面的化学方程式(将有关的化学计量数填入答题卡的横线上):KMnO4+FeSO4+H2SO4=Fe2(SO4)3+Mn

26、SO4+K2SO4+H2O(2)在滴定实验中不能选择式滴定管,理由是;(3)根据方案一和方案二测定的结果计算,铁片中铁的质量分数依次为和;(铁的相对原子质量以55.9计)(4)若排除实验仪器和操作的影响因素,试对上述两种方案测定结果的准确性做出判断和分析:方案一(填“准确”“不准确”“不一定准确”),理由是;方案二(填“准确”“不准确”“不一定准确”),理由是解析:(1)Mn:+7+2,改变数为5,Fe:+2+3,改变数为2,根据化合价升降的总数相等,所以在Fe2(SO4)3前配5,MnSO4前配2,然后再根据方程式两边的原子个数相等配平其它元素的原子配平后的化学方程式为:2KMnO4+10F

27、eSO4+8H2SO4=5Fe2(SO4)3+2MnSO4+K2SO4+8H2O(2)不能选用碱式滴定管,因为碱式滴定管的下端有一段橡皮管,易被酸性的KMnO4氧化而被腐蚀(3)由电子守恒得:方法一:×2=×2,m(Fe)=1.45g,Fe的质量分数为:×100%方法二:×1=0.02000mol·L-1×0.025L×5,m(Fe)=0.140g,×100%=×100%(4)不一定准确如果铁片中存在与稀硫酸反应并能生成氢气的其他金属,会导致结果偏高;铁片中存在与稀硫酸反应而溶解但不产生氢气的铁的氧化物,会导致结果偏低;如果上述情况均不存在,则结果准确不一定准确如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的其他金属,生成的金属离子在酸性溶液中能被高锰酸钾氧化,会导致结果偏高;如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的铁的氧化物,生成的Fe3+离子在酸性溶液中不能被高锰酸钾氧化,会导致结果偏低;如果上述情况均不存在,则结果准确注:本小题属于开放性试题,若考生回答“准确”或“不准确”且理由合理,可酌性给分例如:考生回答:方案一准确,因为铁片中不存在能与稀硫酸反应并能生成氢气的其他金属,