第08课 氧化还原反应的基本规律（解析版）-2024-2025初升高衔接资料（新高一暑假学习提升）

第08课氧化还原反应的基本规律[知识精讲]1.价态规律①高低规律元素最高价态：只有氧化性。元素中间价态：既有氧化性又有还原性。元素最低价态：只有还原性。应用：判断元素或物质的氧化性、还原性。【提醒】元素处于最高价态不一定具有氧化性，更不一定具有强氧化性，如Na＋；元素处于最低价态不一定具有还原性，更不一定具有强还原性，如Au。②归中规律同种元素不同价态之间发生氧化还原反应，元素的化合价“只向中间靠拢不出现交叉”。如：(√)(×)[例1]从硫元素的化合价判断，下列物质中的硫元素不能表现氧化性的是()A．Na2SB．SC．SO2D．H2SO4[答案]A【解析】硫化钠中硫元素的化合价处于最低价，该物质只有还原性，不能表现氧化性，A项正确；单质硫中硫元素的化合价处于中间价，既有氧化性又有还原性，B项错误；二氧化硫中硫元素的化合价处于中间价，既有氧化性又有还原性，C项错误；硫酸中硫元素的化合价处于最高价，该物质中的硫元素只能表现氧化性，D项错误。[例2]按要求填空。(1)在S2－、Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋、S、I－、H＋中，只有氧化性的是__Fe3＋、Mg2＋、H＋__，只有还原性的是__S2－、I－__，既有氧化性又有还原性的是__Fe2＋、S__。(2)某同学写出以下三个化学方程式(未配平)：①H2SO4＋SO2→S＋H2O②Na2O＋O2→Na2O2③C＋HNO3(浓)→CO2＋NO2＋H2O你认为不可能实现的是__①__(填序号)。【解析】(1)元素处于最高价态时，该元素只能得电子因而只具有氧化性；当元素处于最低价态时，该元素只能失电子因而只具有还原性；而当元素处于中间价态时，该元素既可以得电子又可以失电子，故既具有氧化性又具有还原性。(2)三个化学方程式中都有元素化合价的变化，化学反应中若有元素化合价的升高，则一定有元素化合价的降低。①式反应中只有硫元素化合价的降低，没有其他元素化合价的升高，该反应不可能发生；②式反应中，Na2O中氧元素的化合价由－2价升到Na2O2中的－1价，O2中氧元素的化合价由0价降到Na2O2中的－1价，有元素化合价的升高和降低，该反应能实现；③式反应中碳元素的化合价由0价升到＋4价，氮元素的化合价由＋5价降到＋4价，有元素化合价的升高和降低，反应能实现。2.强弱规律还原剂＋氧化ne－剂→氧化产物＋还原产物(强还原性)(强氧化性)(弱氧化性)(弱还原性)还原性：还原剂＞还原产物。氧化性：氧化剂＞氧化产物。应用：物质间氧化性(或还原性)的强弱比较或判断氧化剂和有还原性的物质在一定条件下是否发生反应。[例3]有A、B、C、D四种物质，已知它们能发生下列反应：①A2＋＋B=B2＋＋A②A2＋＋C=C2＋＋A③B2＋＋C=C2＋＋B④C2＋＋D=D2＋＋C由此可推知，各物质的氧化性、还原性强弱顺序正确的是()A．氧化性：C2＋＞D2＋＞A2＋＞B2＋B．氧化性：D2＋＞C2＋＞B2＋＞A2＋C．还原性：A＞B＞C＞DD．还原性：D＞C＞B＞A[答案]D[解析]由①知，氧化性：A2＋＞B2＋，还原性：B＞A；由②知，氧化性：A2＋＞C2＋，还原性：C＞A；由③知，氧化性：B2＋＞C2＋，还原性：C＞B；由④知，氧化性：C2＋＞D2＋，还原性：D＞C。综合①～④可得，氧化性：A2＋＞B2＋＞C2＋＞D2＋，还原性：D＞C＞B＞A。[例4]金属钛具有许多优异的性能，是航空、军工、电力等领域的必需材料。金红石[主要成分为二氧化钛(TiO2)]是地壳中钛矿石中的一种，目前，大规模生产钛的方法如下：第一步，让金红石、碳单质在高温下与氯气反应，制得四氯化钛(TiCl4)。TiO2＋2C＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高温))TiCl4＋2CO。第二步，在氩气氛围中加热，使金属镁与四氯化钛反应制得金属钛。TiCl4＋2Mgeq\o(=,\s\up7(Ar、高温))Ti＋2MgCl2。(1)制备金属钛的两步反应是否属于氧化还原反应？__是__(填“是”或“否”)。(2)试比较Cl2、TiCl4、Ti三种物质氧化性的强弱：__Cl2＞TiCl4＞Ti__。【解析】(1)第一步C、Cl元素的化合价分别升高和降低，第二步Mg、Ti元素的化合价分别升高和降低，都为氧化还原反应。(2)第一步反应氧化性：Cl2＞TiCl4，第二步反应氧化性：TiCl4＞Ti，三种物质氧化性的强弱顺序是Cl2＞TiCl4＞Ti。3.先后规律①同一氧化剂与多种还原剂混合，还原性强的先被氧化。②同一还原剂与多种氧化剂混合，氧化性强的先被还原。应用：判断物质的氧化性、还原性强弱或判断反应的先后顺序。[例5]在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2、AgNO3的溶液中加入适量锌粉，首先置换出的是(C)A．MgB．CuC．AgD．H2【解析】由金属活动性顺序可知，Cu2＋、Mg2＋、Ag＋、H＋的氧化性由强到弱的顺序为Ag＋＞Cu2＋＞H＋＞Mg2＋，故混合液与锌粉反应时，首先置换出Ag。4.守恒规律氧化还原反应中，得失电子总数相等，元素化合价升降总数相等，反应前后电荷总数相等(离子反应)。即有关系式：还原剂失电子总数＝氧化剂得电子总数。化合价降低的总数＝化合价升高的总数。应用：氧化还原反应方程式的配平和相关计算。(1)应用电子守恒规律进行计算的一般步骤①找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。②找准一个原子或离子得失电子数(注意化学式中该种粒子的个数)。③根据题中粒子的个数和得失电子守恒列出等式：N(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)＝N(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)。[例6]已知在碱性溶液中可发生如下反应：2R(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2ROeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋3Cl－＋5H2O，则每生成1个ROeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，转移电子的个数是(A)A．3B．4C．5D．6【解析】2R(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2ROeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋3Cl－＋5H2O，反应中R的化合价升高3价，Cl的化合价降低2价，转移电子数是6，即每生成2个ROeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))转移电子的个数是6，所以每生成1个ROeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))转移电子的个数是3。[例7]已知M2Oeq\o\al(\s\up1(x－),\s\do1(7))＋3S2－＋14H＋=2M3＋＋3S↓＋7H2O，则M2Oeq\o\al(\s\up1(x－),\s\do1(7))中M元素的化合价为(D)A．＋2 B．＋3C．＋4 D．＋6【解析】该反应是离子反应型的氧化还原反应，由电荷守恒可以得到式子：－x＋3×(－2)＋14＝2×3，x＝2，设M2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))中M元素的化合价为y，则有－2×7＋2y＝－2，y＝＋6；故D正确。[例8]新型纳米材料氧缺位铁酸盐MFe2Ox(3＜x＜4，M＝Mn、Co、Zn或Ni，在该盐中均显＋2价)由铁酸盐(MFe2O4)经高温与氢气反应制得，常温下，它能使工业废气中的酸性氧化物(SO2、NO2等)转化为相应单质而除去，转化流程如图所示。关于此转化过程的叙述不正确的是(C)MFe2O4eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(300～500℃))MFe2Ox常温分解SO2、NO2等A．MFe2O4在与H2的反应中表现了氧化性B．MFe2O4与MFe2Ox的相互转化反应均属于氧化还原反应C．MFe2Ox与SO2的反应中MFe2Ox被还原D．若4个MFe2Ox与1个SO2恰好完全反应，则MFe2Ox中x的值为3.5【解析】MFe2O4在与H2的反应中，Fe元素的化合价降低，则MFe2O4在反应中表现了氧化性，A正确；MFe2O4与MFe2Ox的相互转化反应中均有元素化合价的升降，均属于氧化还原反应，B正确；MFe2Ox与SO2的反应中，Fe元素的化合价升高，MFe2Ox被氧化，C错误；设MFe2Ox中Fe元素的化合价为n，若4个MFe2Ox与1个SO2恰好完全反应，由电子守恒可知，4×2×(3－n)＝1×(4－0)，解得n＝2.5，由化合物中各元素正、负化合价的代数和为0可知，＋2＋(＋2.5)×2－2x＝0，所以x＝3.5，D正确。(2)氧化还原反应方程式的配平①配平原则②配平步骤(建构模型)③配平示例配平反应：Zn＋HNO3(稀)→Zn(NO3)2＋NO↑＋H2O标变价列变化求总数配系数(1)先配变价元素：(2)再用观察法配平其他的物质：3Zn＋8HNO3(稀)=3Zn(NO3)2＋2NO↑＋4H2O查守恒检查质量、电荷、得失电子是否守恒[例9]配平下列氧化还原反应方程式：(1)Mn2＋＋O2＋OH－→MnO(OH)2↓(2)MnO(OH)2＋I－＋H＋→Mn2＋＋I2＋H2O解析：(1)(2)答案：(1)2Mn2＋＋O2＋4OH－=2MnO(OH)2↓(2)MnO(OH)2＋2I－＋4H＋=Mn2＋＋I2＋3H2O[效果检测]1.已知锰元素的最高化合价为+7价，下列对KMnO4推测或判断错误的是A．物质分类属于盐 B．在反应中易表现氧化性C．在反应中易表现还原性 D．可用于实验室制O22.下列粒子不具有还原性和只具有还原性的依次是()A．Fe2+、Fe B．CO2、CO C．S、S2- D．Na+、Na3.)根据下列反应的化学方程式，判断有关物质的还原性强弱顺序是I2+SO2+2H2O=H2SO4+2HI；2FeCl2+Cl2=2FeCl3；2FeCl3+2HI=2FeCl2+2HCl+I2A．I->Fe2+>Cl->SO2 B．Cl->Fe2+>SO2>I-C．Fe2+>I->Cl->SO2 D．SO2>I->Fe2+>Cl-4.已知有如下反应∶①ClO+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O，②2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2③2FeCl2+Cl2=2FeCl3。下列各微粒氧化能力由强到弱的顺序正确的是A．ClO>Cl2>Fe3+>I2 B．Cl2>ClO>I2>Fe3+C．ClO>Cl2>I2>Fe3+ D．ClO>Fe3+>Cl2>I25.在AgNO3、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2的混合溶液中加入一些铁粉，待反应完成后再过滤，下列情况中不可能存在的是A．滤纸上有Ag，滤液中有Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe2+B．滤纸上有Ag、Cu、Fe，滤液中有Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe2+C．滤纸上有Ag、Cu、Fe，滤液中有Zn2+、Fe2+D．滤纸上有Ag、Cu，滤液中有Zn2+、Fe2+6.在KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O的反应中，被氧化的氯与被还原的氯的原子个数比为()A．1∶6 B．6∶1 C．1∶5 D．5∶17.N2O既是医学上的一种麻醉剂，又是一种常见的温室气体。制取N2O的方法有很多，例如：①NH4NO3=N2O↑+2H2O②K2SO3+2NO=K2SO4+N2O③2NH3+2O2=N2O+3H2O④2NaNO3+(NH4)2SO4=2N2O↑+Na2SO4+4H2O下列说法中正确的是A．反应①中NH4NO3既是氧化剂又是还原剂，H2O是氧化产物B．反应②中K2SO3是还原剂，N2O是氧化产物C．反应③中每生成1个N2O，转移8个电子D．反应④中NaNO3是还原剂，N2O既是氧化产物又是还原产物8．在下列反应中：①2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑②2F2＋2H2O=4HF＋O2③Cl2＋H2OHCl＋HClO④C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO＋H2⑤CaO＋H2O=Ca(OH)2⑥2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑试从氧化还原的角度，回答下列问题：(1)水只作氧化剂的是________。(2)水只作还原剂的是________。(3)水既不作氧化剂又不作还原剂的是________。9．针对以下A～D四个涉及H2O2的反应填空：A．Na2O2＋2HCl=H2O2＋2NaClB．Ag2O＋H2O2=2Ag＋O2↑＋H2OC．2H2O2eq\o(=,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑D．3H2O2＋Cr2(SO4)3＋10KOH=2K2CrO4＋3K2SO4＋8H2O(1)H2O2仅体现氧化性的反应是________(填字母，下同)，H2O2仅体现还原性的反应是________，H2O2既体现氧化性又体现还原性的反应是________，H2O2既不作氧化剂又不作还原剂的反应是________。(2)请用单线桥标出D反应中电子转移的方向和数目：__________________________。反应中氧化剂是__________，被氧化的元素是________。10.有下列三个在溶液中发生的氧化还原反应：①2FeCl3＋2KI=2FeCl2＋2KCl＋I2②2FeCl2＋Cl2=2FeCl3③K2Cr2O7+14HCl=2KCl+2CrCl3+7H2O+3Cl2↑请根据上述反应分析推断后回答下列问题：(1)FeCl3、I2、Cl2、K2Cr2O7的氧化性由强到弱依次是___________。(2)Cr2O、I-在强酸性溶液中能否大量共存？___________(填“能”或“不能”)，理由是___________。(3)在酸性溶液中存在大量的I-，则Cr2O、Fe3+、Fe2+、Cl-中能与I-大量共存的离子是___________。(4)＋6价铬的化合物毒性较大，常用NaHSO3将酸性废液中的Cr2O还原成Cr3＋，反应的离子方程式为___________。11.现有①KMnO4、②H2、③O2、④Cl2、⑤CO、⑥A16种物质，从氧化性、还原性的角度分类，若将常用的氧化剂放入甲药品柜中，常用的还原剂放入乙药品柜中。(1)甲药品柜中有_______。(均填序号)(2)由FeFe3O4，Fe2O3Fe可知，欲实现I反应过程应从_______(填“甲”或“乙”)药品柜中找物质。(3)请将Fe、Fe2O3、CO、CO24种物质填入下面的横线上，组成一个配平了的化学方程式。并用双线桥法标出电子转移的方向和数目_______。1.【答案】C【解析】A．KMnO4属于盐，A正确，不符合题意；B．KMnO4中锰元素是最高价,具有氧化性，B正确，不符合题意；C．KMnO4一般易表现氧化性，通常只是在分解反应中表现还原性，C错误，符合题意；D．KMnO4分解得到氧气，可以用于实验室制取氧气，D正确，不符合题意；故选C。2.【答案】D3.【答案】D【解析】根据还原剂的还原性强于还原产物的还原性判断：①SO2为还原剂，HI为还原产物，故SO2的还原性强于I-；②FeCl2为还原剂，FeCl3为还原产物，故Fe2+的还原性强于Cl-；③HI为还原剂，FeCl2为还原产物，故I-的还原性强于Fe2+；综上所述I-、Fe2+、Cl-、SO2四种粒子的还原性强弱大小为SO2>I->Fe2+>Cl-，故答案选D。4.【答案】A【解析】由①式可知，ClO3-的氧化性强于Cl2，ClO>Cl2，由②式可知，铁离子的氧化性强于碘单质，Fe3+>I2，由③式可知，氯气的氧化性强于铁离子，Cl2>Fe3+，综上所述，氧化能力的强弱顺序为ClO>Cl2>Fe3+>I2，故选A。5.【答案】B【解析】由于还原性：Zn＞Fe＞Cu＞Ag，则氧化性：Ag+＞Cu2+＞Fe2+＞Zn2+，故加入铁粉后，首先发生反应：Fe+2Ag+=Fe2++2Ag，若AgNO3反应完后，铁粉还有剩余，则接着发生反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+。A．若滤纸上有Ag，说明此时发生反应Fe+2Ag+=Fe2++2Ag，Ag+有可能完全反应也可能部分反应，故反应后溶液中可能有离子：Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe2+，A不符合题意；B．若滤纸上有Ag、Cu、Fe，说明铁粉过量，故此时溶液中Ag+、Cu2+被全部置换出来，反应后溶液中不可能还有Ag+、Cu2+，B符合题意；C．由B选项分析知，反应后溶液中一定有Fe2+，以及Fe不能置换的Zn2+，C不符合题意；D．若滤纸上有Ag、Cu，则Ag+完全反应，Cu2+可能完全反应或部分反应，若Cu2+也完全反应，则反应后溶液中含有Zn2+、Fe2+，D不符合题意；故答案选B。6.【答案】D7.【答案】C【解析】A．反应①NH4NO3=N2O↑+2H2O中，NH4NO3中N元素的化合价既升高又降低，则硝酸铵既是氧化剂又是还原剂，N2O既是氧化产物又是还原产物，而H2O既不是氧化产物也不是还原产物，A错误；B．反应②K2SO3+2NO=K2SO4+N2O中，N元素的化合价降低，S元素的化合价升高，所以K2SO3是还原剂，NO是氧化剂，N2O是还原产物，B错误；C．反应③2NH3+2O2=N2O+3H2O中，N元素的化合价由-3升高到+1，则每生成1molN2O，转移1mol×2×(3+1)=8mol电子，C正确；D．反应④2NaNO3+(NH4)2SO4=2N2O↑+Na2SO4+4H2O中，NaNO3中N元素的化合价降低，则NaNO3是氧化剂，(NH4)2SO4中N元素的化合价升高，生成N2O既是氧化产物又是还原产物，D错误；故合理选项是C。8．答案：(1)①④(2)②(3)③⑤9．解析：Na2O2和H2O2中氧元素的化合价是－1。A中H2O2既不是氧化剂，也不是还原剂；B中H2O2中氧元素的化合价升高，H2O2仅表现还原性；C中H2O2中氧元素的化合价既有升高也有降低，H2O2既表现氧化性，又表现还原性；D中H2O2中氧元素的化合价降低，H2O2只表现氧化性。答案：(1)DBCA10.【答案】(1)K2Cr2O7＞Cl2＞FeCl3＞I2(2)不