第7讲氧化还原反应的规律及配平

第一章物质及其变化第三节氧化还原反应第3课时氧化还原反应的规律及配平[学习目标]1.了解氧化还原反应的基本规律——价态律、强弱律、先后律、守恒律。2.能初步配平不同类型的氧化还原反应方程式。3.能够根据氧化还原反应方程式进行相简单计算。模块导航：[核心知识梳理]→[典例分析]→[基础达标训练]→[素养提升训练][核心知识梳理]一、氧化还原反应的基本规律1．价态规律（1）高低规律元素处于最高价态时，只有氧化性；元素处于最低价态时，只有还原性；元素处于中间价态时，既有氧化性又有还原性。（2）归中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”，而不会出现交叉现象。简记为“两靠近，不交叉”。如：H2S中S元素为－2价，与生成物中单质S的0价近，所以H2S生成S而不是SO2，H2SO4中S元素为+6价，与生成物中SO2的+4价近，所以H2SO4生成SO2而不是S。（3）歧化规律氧化还原反应中，有原子化合价升高，必然有原子化合价降低。某物质发生歧化反应时，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。如：eq\o(C,\s\up6(0))l2＋2NaOH=Naeq\o(Cl,\s\up6(－1))＋Naeq\o(Cl,\s\up6(＋1))O＋H2O2．强弱规律还原剂＋氧化剂===氧化产物＋还原产物（1）还原性强弱：还原剂>还原产物；（2）氧化性强弱：氧化剂>氧化产物。（3）应用：强弱规律主要应用与物质间氧化性(或还原性)强弱的比较或判断氧化剂(或还原剂)和有还原性(或氧化性)的物质在一定条件下能否发生反应。3．先后规律（1）同一氧化剂与多种还原剂混合时，还原性强的先被氧化。如已知还原性：I－>Fe2＋>Br－，当把氯气通入FeBr2溶液时，因为还原性：Fe2＋>Br－，所以氯气的量不足时首先氧化Fe2＋；把氯气通入FeI2溶液时，因为还原性：I－>Fe2＋，所以氯气的量不足时首先氧化I－。（2）同一还原剂与多种氧化剂混合时，氧化性强的先被还原。如，在含有Fe3＋、Cu2＋、H＋的溶液中加入铁粉，因为氧化性：Fe3＋>Cu2＋>H＋，所以铁粉先与Fe3＋反应，然后再依次与Cu2＋、H＋反应。4.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：反应前后原子的种类和个数不变。(2)得失电子守恒：氧化剂和还原剂得失电子总数相等，化合价升高总数＝化合价降低总数。(3)电荷守恒：离子反应前后，阴、阳离子所带电荷总数相等。如Fe3＋＋Cu=Fe2＋＋Cu2＋(错误)，2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋(正确)。(4)应用：守恒规律应用于氧化还原反应的配平及计算。二、氧化还原反应的配平（一）氧化还原反应的配平原则(1)质量守恒：反应前后原子的种类和个数不变。(2)得失电子守恒：氧化剂和还原剂得失电子总数相等，化合价升高总数＝化合价降低总数。(3)电荷守恒：离子反应前后，阴、阳离子所带电荷总数相等。（二）氧化还原反应的配平方法——化合价升降法1.配平步骤：五步法以化学方程式C＋HNO3(浓)NO2↑＋CO2↑＋H2O为例子(1)标：写出反应物和生成物的化学式，标出发生氧化反应和还原反应的元素化合价。(2)等：依据得失电子守恒，使化合价升高和降低的总数相等。(3)定：确定变价物质的化学计量数。(4)平：用观察法配平其他物质的化学计量数。C＋4HNO3(浓)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O(5)查：检查电荷是否守恒，原子个数是否守恒，配平后，把箭头改成双线，标注反应条件。C＋4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up8(△))4NO2↑＋CO2↑＋2H2O2.氧化还原反应方程式配平的技巧(1)正向配平法适合反应物分别是氧化剂、还原剂的反应。如上述示例：(2)逆向配平法适用于一种元素的化合价既升高又降低的反应和分解反应中的氧化还原反应。先确定生成物的化学计量数，然后确定反应物的化学计量数，最后根据质量守恒配平其他物质。如：由于S的化合价既升高又降低，而且升降总数要相等，所以K2S的化学计量数为2，K2SO3的化学计量数为1，然后确定S的化学计量数为3，最后根据质量守恒配平其他物质。(3)缺项型氧化还原反应方程式的配平方法①方法先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数，然后由原子守恒确定未知物，再根据原子守恒进行配平。②补项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－[典例分析]知识点一氧化还原反应的基本规律[典例1]已知几种阴离子还原性顺序为Cl＜Br＜I＜S2，若某溶液含有相同数目的Cl、Br、I、S2，当向其中通入过量的Cl2，最后被氧化的离子是A．Br B．Cl C．I D．S2【答案】A【详解】已知几种阴离子还原性强弱顺序为Cl＜Br＜I＜S2，若某溶液含有相同浓度的Cl、Br、I、S2，当向其中通入过量的Cl2，还原性强的离子先反应，则S2先反应，氯气不能氧化Cl，所以最后被氧化的离子是Br，故答案为：A。[变式1]（2324高一上·福建厦门·期中）下列转化过程必须加入还原剂才能实现的是A．H2O2→O2 B．FeCl3→FeCl2 C．Cu→CuO D．KI→I2【答案】B【详解】A．过氧化氢分解产生氧气，无需加入还原剂，加入催化剂即可，A错误；B．变成，铁元素化合价降低，需要加入还原剂才能实现，B正确；C．Cu变成CuO中，Cu元素的化合价升高，需要加氧化剂，C错误；D．KI变成I2，碘元素化合价升高，需要加入氧化剂，D错误。故答案为：B[变式2]离子间发生氧化还原反应时存在质量守恒、电子守恒、电荷守恒等规律。在一定条件下，和发生反应：，则中的化合价为A．+3 B．+4 C．+5 D．+6【答案】C【详解】设中的化合价为，元素的化合价由降至1价，元素的化合价由1价升至0价，根据电子守恒可知，，解得；故选C。知识点二氧化还原反应的配平及相关计算[典例2]高锰酸钾溶液在酸性条件下可以与硫酸亚铁反应，化学方程式如下：（未配平）。下列说法正确的是A．是氧化剂，是还原产物B．还原剂没有氧化性C．生成4个水分子时，反应中转移5个电子D．氧化剂和还原剂的个数之比为1∶15【答案】C【详解】A．根据化合价升降法可配平该反应的化学方程式：。是氧化产物，A项错误；B．中既有氧化性又有还原性，B项错误；C．由化合价变化可知生成4个水分子时，反应中转移5个电子，C项正确；D．反应中氧化剂和还原剂的个数之比为1∶5，D项错误；故选C。[变式1]汽车剧烈碰撞时，安全气囊中发生反应：NaN3+KNO3→K2O+Na2O+N2↑(未配平)。对上述反应的描述错误的是A．NaN3是还原剂，KNO3是氧化剂B．该反应中只有1种元素的化合价发生变化C．配平后物质的化学计量数依次为10、2、1、5、16D．生成N2的个数与转移电子个数之比为4：5【答案】D【分析】NaN3中N元素化合价从－价升高到0价，硝酸钾中氮元素化合价从+5价降低到0价，所以根据电子得失守恒和原子守恒可知配平后的方程式为10NaN3＋2KNO3＝K2O＋5Na2O＋16N2↑，反应中若生成16个N2分子，则转移10个电子。【详解】A．NaN3是还原剂，KNO3是氧化剂，A正确；B．该反应中只有氮元素的化合价发生变化，B正确；C．配平后物质的系数依次为10、2、1、5、16，C正确；D．反应中若生成16个N2分子，则转移10个电子，则生成N2的个数与转移电子个数之比为8：5，D错误；答案选D。[变式2]一定条件下，当溶液中XO与H2O2分子个数比恰好为2：5时，溶液中XO离子被还原为较低价态，则X元素的化合价为A．+2 B．+3 C．+4 D．+5【答案】A【详解】XO中X元素的化合价为+7，一定条件下，当溶液中XO与H2O2分子个数比恰好为2：5时，溶液中XO离子被还原为较低价态，H2O2被氧化为O2，设还原产物中X元素的化合价为a，根据得失电子守恒(7a)×2=2×5，a=+2，故选A。[基础达标训练]1．（2324高一下·黑龙江哈尔滨·期中）从化合价角度认识物质的氧化性和还原性，是化学学习的重要方法：“高价氧、低价还、中间价态两相兼”。下列物质中的硫元素只有氧化性的是A．Na2S B．S C．SO2 D．H2SO4【答案】D【详解】A．硫为2价，只有还原性，故A不符合题意；B．硫为0价，有还原性还有氧化性，故B不符合题意；C．硫为+4价，有还原性还有氧化性，故C不符合题意；D．硫为+6价，只有氧化性，故D符合题意；答案选D。2．化学反应SO2+H2O+HNO3—H2SO4+NO经配平后，还原剂的化学计量数为A．1 B．2 C．3 D．4【答案】C【分析】，还原剂SO2的计量数为3；【详解】根据电子得失守恒，还原剂SO2前系数为3，故选C。3．（2324高一上·云南丽江·月考）在离子反应方程式中，m值是A．2x B．4 C．3 D．2【答案】B【详解】由质量守恒可得n=2，则y=4，x=m；由氧化还原反应得失电子守恒可知，R失去电子数等于氧得到电子数，则2×(2−0)=m×(1−1)，m=4；故选B。4．（2324高一上·北京顺义·期中）实现下列物质之间的转化，需要加入氧化剂才能实现的是A． B． C．CuO→Cu D．【答案】B【详解】A．时不存在元素化合价的变化，未发生氧化还原反应，不需要加入氧化剂或还原剂即可实现，A不符合题意；B．时Cu元素化合价升高，发生氧化反应，需要加入氧化剂反应才能实现，B符合题意；C．CuO→Cu时Cu元素化合价降低，发生还原反应，需要加入还原剂反应才能实现，C不符合题意；D．时铁元素化合价降低，发生还原反应，需要加入还原剂反应才能实现，D不符合题意；故选B。5．已知反应：①Cl2＋2NaBr=2NaCl＋Br2；②2KI＋Br2=2KBr＋I2；③Na2S＋I2=2NaI＋S↓。则下列离子还原性由强到弱的排列中，正确的是A．Cl>Br>I>S2 B．Br>Cl>I>S2C．S2>Br>I>Cl D．S2>I>Br>Cl【答案】D【分析】①Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2，氯元素化合价降低，Cl2是氧化剂、NaCl是还原产物；溴元素化合价升高，NaBr是还原剂、Br2是氧化产物；②2KI+Br2=2KBr+I2，溴元素化合价降低，Br2是氧化剂、KBr是还原产物；碘元素化合价升高，KI是还原剂、I2是氧化产物；③Na2S+I2=2NaI+S，碘元素化合价降低，I2是氧化剂、NaI是还原产物；硫元素化合价升高，Na2S是还原剂、S是氧化产物；【详解】根据同一氧化还原反应中还原剂的还原性强于还原产物的还原性，由反应①知还原性：Br＞Cl，由反应②知还原性：I＞Br，由反应③知还原性：S2＞I，即还原性：S2＞I＞Br＞Cl，D项符合题意。故选D。6．（2324高一上·江西抚州·期中）实验室制备氧气的化学方程式：KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑，对于该反应有关说法错误的是A．KMnO4只作氧化剂 B．部分氧元素被氧化C．锰元素被还原 D．该反应既属于分解反应，也属于氧化还原反应【答案】A【详解】A．KMnO4中，锰元素化合价降低，部分氧元素化合价升高，KMnO4既做氧化剂又作还原剂，A错误；B．部分氧元素被氧化，化合价升高生成氧气，B正确；C．锰元素化合价降低，被还原，C正确；D．该反应既属于分解反应，也属于氧化还原反应，D正确；故选A。7．已知①；②，由此判断下列说法正确的是A．常温下不能反应 B．氧化性强弱顺序为C．还原性强弱顺序为 D．常温下能进行反应【答案】C【分析】在氧化还原反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，则根据反应①可知，氯气为氧化剂，KBr为还原剂，溴单质为氧化产物，KCl为还原产物，氧化性：Cl2＞Br2，还原性：Br＞Cl，同理可知，反应②中，氧化性：Br2＞I2，还原性：I＞Br，据此分析解答。【详解】A．因氧化性：Cl2＞Br2＞I2，所以常温下能发生反应，A错误；B．结合上述分析可知，氧化性：Cl2＞Br2＞I2，B错误；C．结合上述分析可知，还原性：，C正确；D．根据分析可知，氧化性：Cl2＞Br2＞I2，所以不能发生，D错误；故选C。8．根据化学方程式：5X+KIO3+3H2SO4==3K2SO4+3H2O+3I2，推知X的化学式为A．KI B．K2S C．K2SO3 D．KOH【答案】A【详解】根据反应的化学方程式5X+KIO3+3H2SO4=3K2SO4+3H2O+3I2，反应后K、S、O、I、H元素的原子个数分别为6、3、15、6、6，而反应前除5个X分子外K、S、O、I、H元素的原子个数分别为1、3、15、1、6；根据反应前后原子个数不变，可判断5个X分子中应含有5个钾原子和5个碘原子，则每个X分子由1个钾原子、1个碘原子所构成，所以，物质X的化学式为KI；9．已知在酸性溶液中易被还原成，且还原性：。下列反应在水溶液中不可能发生的是A． B．C． D．【答案】A【详解】A．氯气可以氧化Fe2+，也可以氧化I，但是碘离子还原性强于亚铁离子，碘离子会先被氯气氧化，正确的离子方程式是：Cl2不足时，Cl2+2I=2Cl+I2，Cl2过量时，3Cl2+2Fe2++4I=6C1+2I2+2Fe3+，不可能发生，故A符合题意；B．根据可知，还原性：，该反应能发生，故B不符合题意；C．根据可知，还原性：，该反应能发生，故C不符合题意；D．根据可知，还原性：，该反应能发生，故D不符合题意；故答案选A。10．在强碱性条件下，发生反应：，XO中X的n的值为A．1 B．2 C．3 D．4【答案】B【详解】由电荷守恒可知，XO中X的n的值为2，故选B。[素养提升训练]1．已知：①，②，③，根据上述反应，判断下列结论错误的是A．溶液中可发生反应 B．还原性：C．氧化性： D．在反应①③中均为氧化剂【答案】D【分析】根据①可知，氧化性：，还原性：Cl＞Mn2+；根据②可知，氧化性：Br2＞Fe3+，还原性：Fe2+＞Br；根据③可知，氧化性：Cl2＞Br2，还原性：Br＞Cl，以此分析；【详解】A．由反应②③可知，氧化性Cl2＞Br2＞Fe3+，所以溶液中Cl2可以将Fe2+氧化为Fe3+，该反应可以发生，A正确；B．由反应①可知，还原性：Cl＞Mn2+，由由反应②③可知，还原性：Fe2+＞Br＞Cl，则还原性：Fe2+＞Mn2+，B正确；C．由反应①可知，氧化性，由反应②可知，氧化性Cl2＞Br2，则氧化性：，C正确；D．反应①中是氧化剂，Cl2是氧化产物，反应③中，Cl2是氧化剂，D错误；故选D。2．（2324高一上·重庆永川·期中）下列变化需要加入氧化剂才能实现的转化是A．浓H2SO4→SO2 B．Br→Br2 C．Fe2O3→Fe D．HCO→CO2【答案】B【详解】A．浓H2SO4→SO2，S元素的价态降低，浓硫酸作氧化剂，需加入还原剂，A不合题意；B．Br→Br2，Br元素的化合价升高，需加入氧化剂，B符合题意；C．Fe2O3→Fe，Fe元素的化合价降低，需加入还原剂，C不符合题意；D．→CO2，没有元素价态的改变，不需加入氧化剂，D不合题意；故选B。3．已知下列变化过程中，2个参加反应时，共转移4个电子。则x的值为A．1 B．2 C．3 D．4【答案】B【详解】2个参加反应，共转移4个电子，则2×x×(4)=4，解得：x=2；故选B。4．（2324高一上·海南·期中）黑火药是中国古代四大发明之一，其爆炸反应为。下列说法正确的是A．反应为置换反应 B．氧化产物是和C．反应中S作还原剂 D．生成1个转移12个电子【答案】D【详解】A．该反应中反应物和生成物都是三种，则不是置换反应，故A错误；B．S元素化合价降低得到、N元素化合价降低得到，和是还原产物，故B错误；C．反应中N和S元素化合价降低，被还原，C元素化合价升高，所以还原剂是C，故C错误；D．C的化合价由0升为+4，转移3×4e=12e，每生成1个N2转移12个电子，故D正确；答案选D。5．（2324高一上·四川成都·期中）现有下列三个氧化还原反应：①；②；③；根据上述反应，判断下列结论中正确的是A．在溶液中不可能发生反应：B．是的氧化产物，是的还原产物C．还原性强弱顺序为：D．只除去含有、和混合溶液中的，应加入【答案】C【分析】由方程式可知，反应①中是反应的氧化剂、是还原产物，是还原剂、是氧化产物；反应②中是反应的氧化剂、是还原产物，是还原剂、是氧化产物；反应③中是反应的氧化剂、是还原产物，是还原剂、是氧化产物，由氧化还原反应规律可知，氧化性强弱顺序为＞＞＞，还原性的强弱顺序为。【详解】A．由分析可知，的氧化性强于，则由氧化还原反应规律可知，反应可能发生，故A错误；B．由分析可知，是的还原产物，是的氧化产物，故B错误；C．由分析可知，还原性的强弱顺序为，故C正确；D．由分析可知，氧化性强弱顺序为＞＞＞，则只除去含有、和混合溶液中的，应加入，故D错误；故选C。6．（2324高一上·四川成都·期中）现有下列几个离子反应：①＋14H+＋6Cl=2Cr3+＋3Cl2↑＋7H2O；②2Fe2+＋Br2=2Fe3＋＋2Br；③2Fe3+＋SO2＋2H2O=2Fe2+＋＋4H+；④Cl2＋2Br=2Cl＋Br2，下列判断正确的是A．氧化性：>Cl2>Fe3＋B．若在FeBr2溶液中通入少量Cl2，则优先发生反应④C．还原性：SO2<Fe2+<BrD．不能将Fe2+氧化为Fe3+【答案】A【分析】①反应＋14H+＋6Cl=2Cr3+＋3Cl2↑＋7H2O，中Cr元素化合价降低发生还原反应，氯元素化合价升高发生氧化反应，是氧化剂、Cr3+是还原产物，Cl是还原剂、Cl2是氧化产物；②反应2Fe2+＋Br2=2Fe3+＋2Br，Fe元素化合价升高、Br元素化合价降低，Fe2+是还原剂、Fe3+是氧化产物，Br2是氧化剂、Br是还原产物；③反应2Fe3+＋SO2＋2H2O=2Fe2+＋＋4H+，Fe元素化合价降低、S元素化合价升高，Fe3+是氧化剂、Fe2+是还原产物，SO2是还原剂、是氧化产物；④反应Cl2＋2Br=2Cl＋Br2，Br元素化合价升高、Cl元素化合价降低，Br是还原剂、Br2是氧化产物，Cl2是氧化剂、Cl是还原产物；【详解】A．氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，反应①氧化性>Cl2，反应②氧化性Br2>Fe3+，反应③氧化性Fe3+>,反应④氧化性Cl2>Br2，所以氧化性>Cl2>Br2>Fe3＋，故A正确；B．根据反应②，还原性Fe2+>Br，若在FeBr2溶液中通入少量Cl2，Fe2+先被氧化，故B错误；C．还原剂的还原性大于还原产物的还原性，反应①还原性Cl>Cr3+；反应②还原性Fe2+>Br；反应③还原性SO2>Fe2+；反应④还原性Br>Cl，所以还原性：SO2>Fe2+>Br>Cl，故C错误；D．氧化性>Fe3＋，所以能将Fe2+氧化为Fe3+，故D错误；选A。7．把b中三个碎纸片补充到a中，可得到一个完整的离子方程式(未配平)。b中补充到a中的反应物是A．S2 B．SO C．OH D．无法确定【答案】C【详解】结合元素质量守恒、氧化还原反应价态变化规律，由图可知该反应为S与OH反应生成S2、SO和H2O；故选C。8．（2324高一上·陕西咸阳·月考）将SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，再加入K2Cr2O7溶液，发生如下两个化学反应：，。下列有关说法正确的是A．还原性：SO2>Fe2+>Cr3+ B．氧化性：>>Fe3+C．不能将Na2SO3氧化成Na2SO4 D．两个反应中Fe2(SO4)3均用作还原剂【答案】A【详解】A．反应中S元素的化合价升高、Fe元素的化合价降低，SO2为还原剂，Fe2+为还原产物，根据同一氧化还原反应中还原性：还原剂>还原产物，则还原性：SO2>Fe2+，反应中Cr元素的化合价降低、Fe元素的化合价升高，Fe2+为还原剂，Cr3+为还原产物，则还原性：Fe2+>Cr3+，则还原性：SO2>Fe2+>Cr3+，A正确；B．反应中Fe3+为氧化剂、为氧化产物，根据同一氧化还原反应中氧化性：氧化剂>氧化产物，则氧化性：Fe3+>，反应中为氧化剂、Fe3+为氧化产物，则氧化性：>Fe3+，则氧化性：>Fe3+>，B错误；C．根据A、B项的分析，结合氧化还原反应中“强制弱”的规律，能将Na2SO3氧化成Na2SO4，C错误；D．反应中Fe2(SO4)3作氧化剂，反应中Fe2(SO4)3为氧化产物，D错误；故答案选A。9．已知几种阴离子还原性顺序为Cl＜Br＜I＜S2，若某溶液含有相同数目的Cl、Br、I、S2，当向其中通入过量的Cl2，最后被氧化的离子是A．Br B．Cl C．I D．S2【答案】A【详解】已知几种阴离子还原性强弱顺序为Cl＜Br＜I＜S2，若某溶液含有相同浓度的Cl、Br、I、S2，当向其中通入过量的Cl2，还原性强的离子先反应，则S2先反应，氯气不能氧化Cl，所以最后被氧化的离子是Br，故答案为：A。10．（2324高一上·河北邢台·期末）已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应：由此可以确定、、三种离子的还原性由弱到强的顺序是A． B．C． D．【答案】B【详解】根据反应：，还原性是Fe2+>Ce3+，根据反应：，还原性是Sn2+>Fe2+，所以还原性顺序是：Ce3+<Fe2+<Sn2+，故B正确；故选：B。11．（2324高一上·陕西延安·期末）试用化合价升降法配平下列化学方程式。(1)____Cu+____HNO3(浓)=____Cu(NO3)2+____NO2↑+____H2O