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文档简介

第3节氧化还原反应课标要求核心素养1.根据实验事实了解氧化还原反应的本质是电子的转移。2.举例说明生产、生活中常见的氧化还原反应。1.模型认知——根据氧化还原反应的本质认识“价态规律、强弱规律、守恒规律”三大规律及应用的思维模型。2.证据推理——根据某些事实和信息归纳推导氧化性或还原性的强弱问题。3.科学探究——科学探究是认识氧化还原反应的重要途径。从氧化还原反应的角度设计探究方案,进行实验探究加深性质的理解与深化。考点一氧化还原反应1.本质和特征电子转移(得失或偏移)化合价得氧化性还原反应还原产物2.氧化还原反应的有关概念及其相互关系还原性氧化反应氧化产物失

[记忆卡片]失(失电子)升(化合价升高)氧(被氧化,发生氧化反应),得(得电子)降(化合价降低)还(被还原,发生还原反应)。概括为“失升氧、得降还,剂性一致、其他相反”。3.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系4.两种电子转移的表示方法①双线桥法:标变价→画箭头→标得失→定数目。

②单线桥法:箭头由失电子原子指向得电子原子,线桥上只标电子转移的数目,不标“得到”“失去”字样。5.氧化剂和还原剂(1)常见氧化剂常见氧化剂包括某些非金属单质、含有高价态元素的化合物等。如(2)常见还原剂

常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属阴离子及含低价态元素的化合物、低价金属阳离子、某些非金属单质及其氢化物等。如

(3)元素化合价处于中间价态的物质既有氧化性,又有还原性FeSH2OFe3+O2还原氧化

[自主测评]1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)。(1)有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应()(2)金属阳离子一定只具有氧化性()(3)氧化还原反应中有一种元素被氧化时,一定有另一种元素被还原()(4)某元素从游离态变为化合态,该元素可能被氧化也可能被还原()(5)CaO2

与水发生氧化还原反应时,CaO2

只作氧化剂()答案:(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×

2.【深度思考】某国外化学教材中有一张关于氧化还原反应的插图。由图可知

(1)氧化剂是________,还原剂是________。

(2)氧化产物是________,还原产物是________。答案:(1)(2)(1)在氧化还原反应中,非金属单质不一定只作氧化剂;金属单质一定作还原剂。(2)某元素由化合态变为游离态,该元素可能被氧化也可能被还原。

(3)在氧化还原反应中,若有一种元素被氧化,则不一定有另一种元素被还原,也可能同一元素既被氧化又被还原。(4)某元素的化合价越高,氧化性不一定越强。(5)金属阳离子不一定只具有氧化性,如Fe2+。考向1氧化还原反应概念和转移电子的有关计算A.①⑤中产生的气体能使带火星的木条复燃B.①④中均发生了氧化还原反应和复分解反应C.②⑤中KMnO4

与MnO2

的作用不同,产生气体的量也不同D.通过③能比较酸性:HCl>H2O2

解析:A项,试管①中过氧化钠与水反应最终生成氢氧化钠与氧气,试管⑤中过氧化氢在二氧化锰催化剂作用下分解生成水和氧气,因此产生的气体均能使带火星的木条复燃,正确;B项,①中的反应机理可以认为过氧化钠与水反应生成过氧化氢与氢氧化钠,过氧化氢分解生成水和氧气,发生的反应为复分解与氧化还原反应,④中过氧化钡再与稀硫酸反应生成过氧化氢与硫酸钡沉淀,过氧化氢分解产生了氧气,因此两个试管中均发生了氧化还原反应和复分解反应,正确;C项,②中KMnO4

与过氧化氢反应生成氧气,KMnO4

体现氧化性,而⑤中MnO2

则起催化作用,两个试管中产生氧气的量均由过氧化氢的量决定,因溶液是等分的,但②中过氧化氢全部被氧化,⑤中过氧化氢发生歧化反应,所以产生气体的量不相同,正确;D项,根据已知条件可以看出过氧化氢属于二元弱酸,而盐酸属于一元强酸,试管③因为生成了过氧化钡沉淀,不是可溶性的盐溶液,则不能证明盐酸与过氧化氢的酸性强弱,错误。答案:D

2.(2020年湖北名校联考)三氟化氮(NF3)是微电子工业中优良的等离子刻蚀气体,它在潮湿的环境中能发生反应:3NF3+5H2O===2NO+HNO3+9HF,下列有关该反应的说法正确的是(

)A.NF3

是氧化剂,H2O是还原剂B.HF是还原产物C.还原剂和氧化剂的物质的量之比是2∶1D.3molNF3

参加反应转移电子2mol解析:由+9HF可知,该反应中3molNF3

参加反应时,2molNF3

被还原成NO,1molNF3被氧化成HNO3,即NF3

既是氧化剂又是还原剂,还原剂和氧化剂物质的量之比为1∶2,NO为还原产物,HNO3

为氧化产物,HF既不是氧化产物也不是还原产物,故A、B、C项均错误。

答案:D[归纳提升]转移电子数的计算思路考向2电子转移的表示方法3.(2020年济南模拟)下列表示电子转移方向和数目正确的是()

解析:A项,得失电子数为2;B项,还原产物指向错误,得失电子数为5,箭头指向应为KClO3→Cl2,HCl→Cl2;C项,得失电子数为2,箭头指向应为H2SO4(浓)→SO2,H2S→S。答案:D4.单线桥法表示电子转移的方向和数目。

考点二物质的氧化性、还原性强弱比较得电子失电子难易多少1.氧化性、还原性的判断2.氧化性、还原性强弱比较(1)依据反应原理氧化产物还原产物

氧化剂+还原剂―→还原产物+氧化产物 氧化性:氧化剂>______________

还原性:还原剂>______________ (2)依据反应条件及反应的剧烈程度 反应条件要求越低,反应越________,对应反应物的氧化性或还原性________。如是否加热、有无催化剂及反应温度高低和反应物浓度大小等。例如:剧烈越强(3)依据产物中元素价态的高低来判断①相同条件下,不同氧化剂作用于同一种还原剂,氧化产物价态高的对应反应的氧化剂的氧化性强。例如:

②相同条件下,不同还原剂作用于同一种氧化剂,还原产物价态低的对应反应的还原剂的还原性强。例如:(4)依据电化学原理①原电池:一般情况下,两种不同的金属构成原电池的两极,其还原性_____>_____。负极正极

②电解池:用惰性电极电解混合溶液时,在阴极先放电的阳离子的_______性较强,在阳极先放电的阴离子的________性较强。氧化还原(5)根据“三度”(浓度、温度、酸碱度)判断

一般情况下,浓度越大,温度越高,氧化剂的氧化性(或还原剂的还原性)越强,如氧化性HNO3(浓)>HNO3(稀),HNO3(热)>HNO3(冷);酸碱度是影响氧化性强弱的重要因素,如KMnO4在酸性条件下具有较强的氧化性,常温下即可和浓盐酸反应制取氯气。(6)依据“二表”判断①依据元素周期表

a.同周期从左到右,金属元素单质的还原性逐渐减弱,对应阳离子的氧化性逐渐增强;非金属元素单质的氧化性逐渐增强,对应阴离子的还原性逐渐减弱。

b.同主族从上到下,金属元素单质的还原性逐渐增强,对应阳离子的氧化性逐渐减弱;非金属元素单质的氧化性逐渐减弱,对应阴离子的还原性逐渐增强。②依据金属、非金属活动性顺序a.依据金属活动性顺序b.依据非金属活动性顺序

[自主测评]1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)。答案:(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√(6)×

(1)浓硫酸具有强氧化性,故SO2不能用浓硫酸干燥(

)

(2)Cu与Fe3+反应生成Fe2+,故Cu比Fe还原性强(

)

(3)HCl中Cl为-1价,故HCl只能被氧化(

)

(4)向含I-的无色溶液中滴加少量新制氯水,再滴加淀粉溶液,加入淀粉后溶液变成蓝色,则氧化性Cl2>I2(

)

(5)在H2S与浓硫酸的反应中,氧化产物和还原产物可以均为SO2(

)

(6)MnO2不与稀盐酸反应是因为H+浓度小(

)2.【深度思考】下列各组物质:①Cu与HNO3

溶液②Cu与FeCl3

溶液与NaOH溶液③Zn与H2SO4

溶液 ⑥Fe与HNO3溶液

④Fe与FeCl3

溶液⑦Fe与H2SO4

溶液⑤Cl2

⑧Na与O2

(1)由于浓度不同而发生不同氧化还原反应的是_______________________(填序号,下同)。

(2)由于温度不同而发生不同氧化还原反应的是________________。

(3)氧化还原反应不受浓度、温度影响的是__________。答案:(1)①③⑥⑦(2)⑤⑥⑦⑧(3)②④根据影响因素判断氧化性、还原性强弱的方法

(1)浓度:同一种物质浓度越大,氧化性(或还原性)越强。如氧化性:浓H2SO4>稀H2SO4,浓HNO3>稀HNO3;还原性:浓HCl>稀HCl。(2)温度:同一种物质,温度越高其氧化性越强。如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。(3)酸碱性:同一种物质,所处环境酸(碱)性越强其氧化性(还原性)越强。考向1氧化性、还原性强弱比较

1.(2020年泰安一模)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2

的混合溶液中反应回收S,其物质转化如图所示。下列叙述正确的是()

解析:A项,根据图中各元素化合价知,Cu元素化合价都是+2价、H元素化合价都是+1价、Cl元素化合价都是-1价,所以化合价不变的是Cu、H、Cl元素,错误;B项,转化过程中O2

把Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+把硫离子氧化为S,则氧化性的

A.在转化过程中化合价不变的元素只有Cu和Cl

B.由图示的转化可得出氧化性的强弱顺序:O2>Cu2+>S

C.在转化过程中能循环利用的物质只有FeCl2

D.反应中当有34gH2S转化为硫单质时,保持溶液中Fe3+的量不变,需要消耗O2的质量为16g答案:D答案:B[归纳提升]

熟记常见物质氧化性、还原性顺序

考向2物质氧化性强弱或还原性强弱的实验探究ABCD将铁片放入冷的浓硫酸中无明显现象向FeCl2溶液中滴加KSCN溶液,不变色,滴加氯水后溶液显红色向Na2SO3固体中加入硫酸,生成无色气体向包有Na2O2粉末的脱脂棉上滴几滴蒸馏水,脱脂棉燃烧

解析:A项,铁遇冷的浓硫酸发生钝化,铁被氧化生成致密的氧化层薄膜,涉及氧化还原反应,错误;B项,向FeCl2溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后,氯化亚铁被氯气氧化生成氯化铁,氯化铁与硫氰化钾溶液反应,溶液显红色,涉及氧化还原反应,错误;C项,亚硫酸钠与硫酸发生复分解反应生成硫酸钠、二氧化硫和水,反应前后没有化合价改变,不涉及氧化还原反应,正确;D项,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,反应放出大量的热,放出的热量使脱脂棉燃烧,涉及氧化还原反应,错误。答案:C

4.已知下列实验事实: ①Cr2O3

固体既能溶于KOH溶液得到KCrO2

溶液,又能溶于硫酸得到Cr2(SO4)3

溶液;②向KCrO2

溶液中滴加H2O2

溶液,再酸化,可得K2Cr2O7

溶液;③将K2Cr2O7

溶液滴加到淀粉和KI的混合溶液中,溶液变蓝。

解析:A项,化合物KCrO2

中K和O元素的化合价分别是+1价和-2价,因此Cr元素为+3价,正确;B项,Cr2O3

固体既能溶于KOH溶液得到KCrO2

溶液,又能溶于硫酸得到Cr2(SO4)3

溶液,根据氧化铝的性质可类推Cr2O3

是两性氧化物,正确;C项,向KCrO2

溶液中滴加H2O2

溶液,再酸化,可得K2Cr2O7

溶液。在反应中Cr元素的化合价从+3价升高到+6价,失去电子,因此KCrO2

是还原剂,则双氧水是氧化剂,不正确;D项,将K2Cr2O7

溶液滴加到淀粉和KI的混合溶液中,溶液变蓝,这说明反应中有单质碘生成,因此K2Cr2O7

是氧化剂,其氧化性强于氧化产物单质碘的氧化性,正确。答案:C

[归纳提升]证明物质氧化性强弱或还原性强弱的实验模板

(1)探究物质的氧化性强弱,需利用氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物进行设计,且反应中要有明显的实验现象。

(2)探究物质的还原性强弱,需利用氧化还原反应中还原剂的还原性强于还原产物进行设计,且反应中要有明显的实验现象。考向3氧化还原反应方程式的书写与配平答案:(1)513333(2)29335(3)256H+2586.根据下列各图示信息,完成有关方程式:

(1)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4

为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下:

①过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2

反应生成PbSO4的化学方程式是______________________________________。ⅱ.……

写出ⅱ的离子方程式:_____________________________。

(2)地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程,利用Fe粉和KNO3

溶液反应,探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。

如图表示足量Fe粉还原上述KNO3

溶液过程中,测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t1

时刻前该反应的离子方程式:________________________________。[归纳提升]

氧化还原反应方程式的配平原则与方法(1)配平原则(2)配平方法(3)“缺项”配平对于化学反应方程式,所缺物质往往是酸、碱或水。补项的两原则条件补项原则酸性条件下缺H(氢)或多O(氧)补H+,少O(氧)补H2O(水)碱性条件下缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水),少O(氧)补OH-考向4电子守恒法的应用计算

7.(2020年济南二模)高铁酸钠是一种新型高效水处理剂,主要制备方法如下:下列说法正确的是()A.高铁酸钠既有杀菌消毒的作用也有净水的作用B.用湿法制备1molNa2FeO4

需消耗1molNaClOC.干法中被FeSO4

还原的Na2O2

与做还原剂的Na2O2

的物质的量之比为4∶3D.分别用湿法和干法制备等量高铁酸钠,两个反应过程中转移的电子数相同

解析:A项,高铁酸钠中铁元素的化合价为+6价,高铁酸钠具有强氧化性,既有杀菌消毒的作用也有净水的作用,正确;B项,根据湿法:2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH===2Na2FeO4+3NaCl+5H2O,制备1molNa2FeO4

需消耗1.5molNaClO,错误;C项,根据干法:2FeSO4+6Na2O2===2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑,被FeSO4还原的Na2O2

有4mol,作还原剂的Na2O2

有1mol,其物质的量之比为4∶1,错误;D项,干法制备2mol高铁酸钠,转移10mol电子,湿法制备2mol高铁酸钠,转移6mol电子,转移的电子数不相同,错误。答案:A

8.(2020年山东三模)硼氢化钠(NaBH4)具有强还原性,在工业生产上广泛用于非金属及金属材料的化学镀膜、贵金属回收、工业废水处理等。工业上采用的Bayer法制备NaBH4

通常分两A.用B2O3

代替Na2B4O7

也可制得NaBH4B.两步的总反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1C.将SiO2粉碎能增大得到熔体的速率D.由图可知该工艺过程中无污染性物质产生,符合绿色化学理念

解析:A项,Na2B4O7

可表示成Na2O·2B2O3

的组成形式,则在制备NaBH4

过程中,也可用B2O3

代替Na2B4O7

作原料,正确;B项,两步的总反应中B元素化合价未变,氢气中H元素化合价从0价降低到-1价,被还原作氧化剂,而Na元素化合价从0价升高到+1价,被氧化作还原剂,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,错误;C项,将SiO2

粉碎,可增大反应中固体的接触面积,从而可增大得到熔体的速率,正确;D项,由图可知该工艺过程整个制备过程中无污染性物质产生,则符合绿色化学理念,正确。答案:B[归纳提升]电子守恒法的一般计算热点突破四氧化还原反应的规律与应用

[热点精讲]

1.氧化还原反应的规律

(1)守恒规律 氧化还原反应遵循以下三个守恒规律: ①质量守恒:反应前后元素的种类和质量不变。 ②电子守恒:即氧化剂得电子的总数等于还原剂失电子的总数,这是配平氧化还原反应方程式的依据,也是有关氧化还原反应计算的依据。对于多步连续进行的氧化还原反应,只要中间各步反应过程中电子无损耗,可直接根据起始物和最终产物得失电子数相等,删去中间产物,建立二者之间的守恒关系,迅速求解。例如:CuNOxHNO3,则Cu失去电子的物质的量等于H2O2

得到电子的物质的量,忽略HNO3

参与反应的中间过程。 ③电荷守恒:离子方程式中,反应物中各离子的电荷总数与产物中各离子的电荷总数相等。书写氧化还原反应的离子方程式时要注意满足电荷守恒,如Fe3+

+Cu===Fe2+

+Cu2+

(错

(2)“价态归中,互不交叉”规律

含不同价态同种元素的物质间发生氧化还原反应时,该元素价态的变化一定遵循“高价+低价→中间价”,而不会出现价态交叉现象,简记为“两相靠,不相交”。例如:不同价态硫元素之间可以发生氧化还原反应的是①②③④。注:不会出现⑤H2S转化为SO2,而H2SO4

转化为S的情况。(3)价态歧化规律

同一元素发生氧化还原反应生成不同价态的物质时,该元素的价态变化一定遵循“中间价态→高价态+低价态”,不会出现“一边倒”的现象,即生成物中该元素的价态不能都比中间价态高或都比中间价态低。

[案例分析]

[答案]A

[热点精练]A.+3B.+4C.+5D.+6

答案:DA.用淀粉-KI试纸和食醋可检验食盐是否加碘答案:C答案:D

解析:A项,由分析可知Na4S2O3为Na2SO3和Na2S的混盐,Na2SO3和Na2S都是强碱弱酸盐,溶液呈碱性,错误;B项,由分析可知Na4S2O3为Na2SO3和Na2S的混盐,所以1molNa4S2O3中共含离子数为2+1+2+1=6NA,错误;C项,由2Na4S2O3+4H2SO4===4Na2SO4+3S↓+SO2↑+4H2O可知,生成单质硫中S元素化合价由+1变为0,则每产生3molS,转移电子的物质的量为3mol,错误;D项,在酸性条件下,发生反应:Cl-+ClO-+2H+===Cl2↑+H2O,即向CaOCl2中加入足量稀硫酸会有Cl2产生,正确。

4.(先后规律)(2019年武汉模拟)向含有

FeBr2、FeI2

的溶液中缓缓通入一定量的氯气后,再向溶液中滴加KSCN溶液,溶液变为红色,若只从反应顺序角度考虑反应情况,则下列叙述答案:B

解析:溶液中离子的还原性强弱顺序为I->Fe2+>Br-。溶液变为红色说明Fe2+被氧化成Fe3+,则I-全部被氧化,故溶液中一定不存在I-,A正确;Fe2+可能全部被氧化,也可能是部分氧化,B错误;溶液变为红色只能说明Fe2+被氧化成Fe3+,而Br-可能被氧化,C正确;根据题意知有I2生成,I2易溶于有机溶剂,则下层溶液呈紫红色,D正确。

解析:由①得出Q中氯元素价态高于G中氯元素价态,因为G中氯元素价态必介于Q中氯元素价态和-1价之间,-1价为氯元素的最低价;将该结论引用到③,Y中氯元素价态介于Q中氯元素价态与G中氯元素价态之间,故有Q中氯元素价态高于Y中氯元素价态,Y中氯元素价态高于G中氯元素价态;分析②:H2O中的H化合价降低,则Q中的氯元素转变为X中的氯元素,化合价必升高,则得出X中氯元素价态高于Q中氯元素价态;最后分析④:Z中氯元素价态介于Q中氯元素价态、X中氯元素价态之间,则X中氯元素价态高于Z中氯元素价态,Z中氯元素价态高于Q中氯元素价态。答案:A1.(2020年浙江选考)反应

MnO2

+4HCl(浓)MnCl2

+Cl2↑+2H2O中,氧化产物与还原产物的物质的量之比是()A.1∶2C.2∶1B.1∶1D.4∶1

解析:由反应方程式可知,反应物MnO2

中的Mn元素的化合价为+4价,生成物MnCl2

中Mn元素的化合价为+2价,反应物HCl中Cl元素的化合价为-1价,生成物Cl2

中Cl元素的化合价为0价,故MnCl2

是还原产物,Cl2是氧化产物,由氧化还原反应中得失电子守恒可

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