专题04-氧化还原反应及其应用(讲)-原卷版

专题04氧化还原反应及其应用【考情探究】课标解读内容氧化还原反应的概念及规律氧化还原反应方程式的配平及应用解读1.根据化学反应的特点理解不同类型的化学反应2.在分析元素化合价变化的基础上,理解氧化还原反应的本质根据氧化还原反应的规律研究物质的化学性质以及常见氧化剂和还原剂之间的反应考情分析高考对氧化还原反应基本概念的考查主要涉及相关概念的判断,同时考查考生对氧化还原反应基本规律的掌握情况。有的题目较为简单,有的题目比较复杂,有较高的区分度。氧化还原反应方程式的书写则重在综合运用,对考生的要求较高,出现频率也很高,属于难度较大的题目备考策略氧化还原反应主要在具体问题情境里进行考查,是证据推理与模型认知素养的基本载体,建议将知识情景化、问题化,在实际问题解决过程中掌握氧化还原反应规律【高频考点】高频考点一氧化还原反应的概念一、氧化还原反应1.氧化还原反应本质和特征2.基本概念及相互关系概括为“升失氧、降得还，剂性一致、其他相反”例如，反应Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O中，氧化剂是浓H2SO4，还原剂是Cu，氧化产物是CuSO4。生成1molSO2时转移电子数目为2NA，被还原的H2SO4的物质的量是1__mol，浓硫酸表现的性质是酸性和强氧化性。【特别提醒】(1)元素由化合态变为游离态，该元素不一定被还原。(2)在氧化还原反应中，一种元素被氧化，不一定有另一种元素被还原，也可能是同一元素既被氧化又被还原。3.氧化还原反应电子转移的表示方法(1)双线桥法：①标变价，②画箭头，③算数目，④说变化。实例：用双线桥法标出铜和浓硝酸反应电子转移的方向和数目。(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。实例：用单线桥法标出铜和稀硝酸反应电子转移的方向和数目。4.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系二、常见的氧化剂和还原剂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、过氧化物等。如：2.常见还原剂常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属离子及低价态化合物、低价金属阳离子、非金属单质及其氢化物等。如：3.具有中间价态的物质既有氧化性，又有还原性高频考点二氧化还原反应的规律及应用1.守恒规律氧化剂得电子总数＝还原剂失电子总数。2.价态规律：(1)元素处于最高价，只有氧化性，如Fe3＋、Ag＋等；元素处于最低价，只有还原性，如S2－、I－等；元素处于中间价态，既有氧化性又有还原性，如Fe2＋、Cl2等。(2)归中反应规律不同价态的同种元素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“两相靠，不相交”。如在反应KClO3＋6HCl(浓)=KCl＋3Cl2↑＋3H2O中，氧化产物是Cl2，还原产物是Cl2，1molKClO3反应时转移电子数是5NA。(3)歧化反应规律“中间价→高价＋低价”。具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应，如：Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O。1molCl2反应时转移电子数为NA。3.强弱规律自发进行的氧化还原反应，一般遵循强氧化剂制弱氧化剂，强还原剂制弱还原剂，即“强制弱”。氧化剂＋还原剂→还原产物＋氧化产物氧化性：氧化剂＞氧化产物；还原性：还原剂＞还原产物。4.先后规律在浓度相差不大的溶液中：(1)同时含有几种还原剂时eq\o(→,\s\up7(加入氧化剂))将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。如在FeBr2溶液中通入少量Cl2时，因为还原性：Fe2＋>Br－，所以Fe2＋先与Cl2反应。(2)同时含有几种氧化剂时eq\o(→,\s\up7(加入还原剂))将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。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，然后再与Cu2＋反应，最后与H＋反应。高频考点三氧化还原反应方程式的书写与配平1.氧化还原方程式配平的基本原则2.氧化还原方程式配平的一般步骤3.缺项型氧化还原反应方程式的配平方法①配平方法先用“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或多O补H＋，少O补H2O碱性条件下缺H或多O补H2O，少O补OH－高频考点四氧化还原滴定1.原理：以氧化剂或还原剂为滴定剂，直接滴定一些具有还原性或氧化性的物质，或者间接滴定一些本身并没有还原性或氧化性，但能与某些还原剂或氧化剂反应的物质。2.试剂：常见的用于滴定的氧化剂有KMnO4、K2Cr2O7等；常见的用于滴定的还原剂有亚铁盐、草酸、维生素C等。3.指示剂：氧化还原滴定法的指示剂有三类。①氧化还原指示剂；②专用指示剂，如在碘量法滴定中，可溶性淀粉溶液遇碘标准溶液变蓝；③自身指示剂，如高锰酸钾标准溶液滴定草酸时，滴定终点为溶液由无色变为紫色。【题型突破】题型一考查氧化还原反应的概念例1．（2020·山东卷）下列叙述不涉及氧化还原反应的是（）A.谷物发酵酿造食醋 B.小苏打用作食品膨松剂C.含氯消毒剂用于环境消毒 D.大气中NO2参与酸雨形成【变式探究】（2020·浙江卷）反应中，氧化产物与还原产物的物质的量之比是()A.1:2 B.1:1 C.2:1 D.4:1【举一反三】(2019·北京卷)下列除杂试剂选用正确且除杂过程不涉及氧化还原反应的是()选项物质(括号内为杂质)除杂试剂AFeCl2溶液(FeCl3)Fe粉BNaCl溶液(MgCl2)NaOH溶液、稀HClCCl2(HCl)H2O、浓H2SO4DNO(NO2)H2O、无水CaCl2【变式探究】（2018·北京卷）下列实验中的颜色变化，与氧化还原反应无关的是（）ABCD实验NaOH溶液滴入FeSO4溶液中石蕊溶液滴入氯水中Na2S溶液滴入AgCl浊液中热铜丝插入稀硝酸中现象产生白色沉淀，随后变为红褐色溶液变红，随后迅速褪色沉淀由白色逐渐变为黑色产生无色气体，随后变为红棕色题型二氧化还原反应规律例2．（2021·安徽池州模拟）将过量H2O2溶液加入含(NH4)2CrO4的氨水中，加热后冷却，生成暗棕红色晶体M[化学式为Cr(NH3)3O4]，其离子方程式为：CrOeq\o\al(2－,4)＋3NH3＋3H2O2=M＋2H2O＋2OH－＋O2↑，测得M中有2个过氧键。下列叙述正确的是()A．M中Cr的化合价为＋3B．参与反应的H2O2全部被氧化C．向FeSO4溶液中滴加几滴M的溶液，没有明显现象D．转移0.2mol电子时，生成M的质量为16.7g【变式探究】（2021·山东聊城模拟）CuS、Cu2S用于处理酸性废水中的Cr2Oeq\o\al(2－,7)，反应如下。反应Ⅰ：CuS＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H＋→Cu2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋Cr3＋＋H2O(未配平)反应Ⅱ：Cu2S＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H＋→Cu2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋Cr3＋＋H2O(未配平)下列有关说法正确的是()A．反应Ⅰ和Ⅱ中各有2种元素的化合价发生变化B．处理1molCr2Oeq\o\al(2－,7)时反应Ⅰ、Ⅱ中消耗H＋的物质的量相等C．反应Ⅱ中还原剂与氧化剂的物质的量之比为3∶5D．质量相同时，Cu2S能去除更多的Cr2Oeq\o\al(2－,7)题型三考查氧化还原反应的本质与规律例3．（2021·陕西榆林模拟）向含Fe2＋、I－、Br－的溶液中通入过量的氯气，溶液中四种粒子的物质的量变化如图所示，已知：b－a＝5，线段Ⅳ表示一种含氧酸，且Ⅰ和Ⅳ表示的物质中含有相同的元素。下列说法不正确的是()A．线段Ⅱ表示Fe2＋的变化情况B．线段Ⅳ发生反应的离子方程式为I2＋5Cl2＋12OH－=2IOeq\o\al(－,3)＋10Cl－＋6H2OC．根据图像可计算a＝6D．原溶液中c(Fe2＋)∶c(I－)∶c(Br－)＝2∶1∶3【举一反三】（2021·内蒙赤峰模拟）为验证还原性SO2＞Fe2＋＞Cl－，三组同学分别进行了下图实验，并对溶液1和溶液2中所含离子进行了检验，能证明上述还原性顺序的实验组有()溶液1溶液2甲含Fe3＋、Fe2＋含SOeq\o\al(2－,4)乙含Fe3＋，无Fe2＋含SOeq\o\al(2－,4)丙含Fe3＋，无Fe2＋含Fe2＋A.只有甲 B.甲、乙C.甲、丙 D.甲、乙、丙【变式探究】（2021·四川自贡模拟）已知：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I22Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－。向含等物质的量浓度的FeI2、FeBr2混合溶液中通入一定量的氯气后，再滴加少量的KSCN溶液，溶液变为红色，则下列离子方程式书写不合理的是()A．2Fe2＋＋4I－＋3Cl2===2Fe3＋＋2I2＋6Cl－B．2Br－＋2I－＋2Fe2＋＋3Cl2===I2＋Br2＋2Fe3＋＋6Cl－C．2Br－＋4I－＋2Fe2＋＋4Cl2===2I2＋Br2＋2Fe3＋＋8Cl－D．2I－＋2Fe2＋＋2Cl2===2Fe3＋＋I2＋4Cl－题型四考查氧化还原方程式的配平与计算例4．[2019浙江4月选考]反应8NH3＋3Cl2N2＋6NH4Cl，被氧化的NH3与被还原的Cl2的物质的量之比为（）A．2∶3 B．8∶3 C．6∶3 D．3∶2【方法技巧】利用电子守恒关系解题的思维模板一找各物质找出反应中的氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物，并标出变价元素的化合价二定得失数找准一个原子(或离子)得失电子数目(注意化学式中粒子的个数)三列守恒式根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式关系：n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值【举一反三】（2021·广东韶关模拟）完成下列各小题。(1)将NaBiO3固体(黄色，微溶)加入MnSO4和H2SO4的混合溶液里，加热，溶液显紫色(Bi3＋无色)。配平该反应的离子方程式：eq\x()NaBiO3＋eq\x()Mn2＋＋eq\x()________→eq\x()Na＋＋eq\x()Bi3＋＋eq\x()________＋eq\x()________。(2)高铁酸钾(K2FeO4)作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质，配平该反应的离子方程式：eq\x()FeOeq\o\al(2－,4)＋eq\x()H2O===eq\x()Fe(OH)3(胶体)＋eq\x()O2↑＋eq\x()OH－。(3)以亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备ClO2，反应原理为5NaClO2＋4HCl===5NaCl＋4ClO2↑＋2H2O。该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。(4)在含VO2＋的溶液中加入KClO3，可使VO2＋转化为VOeq\o\al(＋,2)，则欲使3molVO2＋变成VOeq\o\al(＋,2)，需要氧化剂KClO3至少为________mol。(5)已知M2Oeq\o\al(2－,n)可与R2－作用，R2－被氧化为R单质，M2Oeq\o\al(2－,n)的还原产物中M为＋3价；又知c(M2Oeq\o\al(2－,n))＝0.3mol·L－1的溶液100mL可与c(R2－)＝0.6mol·L－1的溶液150mL恰好完全反应，则n值为________。题型五考查氧化还原反应的综合应用例5．（2021·湖南省长沙市雅礼中学模拟）白银(Ag)是高新技术产业的基础材料之一。在一种光盘金属层中回收少量白银(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)的流程如下：已知：NaC1O溶液在受热或酸性条件下易分解。下列叙述正确的是A．“氧化”过程若在加强热和强酸性条件下进行时可提高氧化速率B．“操作1”所用到的玻璃仪器是玻璃棒、烧杯、分液漏斗C．若“还原”过程通过原电池来实现，则N2为正极产物D．“还原”过程中参加反应的n[Ag(NH3)]：n[N2H4·H2O]=4：1【变式探究】（2021·山东青岛模拟）三氯化六氨合钴[Co(NH3)6]Cl3是橙黄色、微溶于水的配合物，是合成其他一些含钴配合物的原料。下图是某科研小组以含钴废料(含少量Fe、Al等杂质)制取[Co(NH3)6]Cl3的工艺流程：回答下列问题：(1)写出加“适量NaClO3”发生反应的离子方程式：__________________________________________。(2)“加Na2CO3调pH至a”会生成两种沉淀，分别为__________________(填化学式)。(3)操作Ⅰ的步骤包括________________________、冷却结晶、减压过滤。(4)流程中NH4Cl除作反应物外，还可防止加氨水时c(OH－)过大，其原理是_____________________________________________________________________________。(5)“氧化”步骤，甲同学认为应先加入氨水再加入H2O2，乙同学认为试剂添加顺序对产物无影响。你认为______(填“甲”或“乙”)同学观点正确，理由是___________________________________________。写出该步骤的化学方程式：______________________________________________________。【变式探究】（2021·湖北荆门一中模拟）在南北朝刘宋·雷敩所著的《雷公炮炙论》中收录了一种矿物类药材石髓铅，又称自然铜，具有活血化瘀止痛的效果。今用现代分析技术检测一份石髓铅样品，发现其含铜极少，含有铁元素的质量分数为44.8%，硫元素的质量分数为51.2%。回答下列问题：(1)石髓铅的主要成分是一种化合物(质量分数为96%)，化学式为______________；石髓铅粉末几乎能完全溶于硫酸酸化的高锰酸钾溶液中，形成多种硫酸盐的混合液，写出主要反应的离子方程式：______________________。(2)利用石髓铅、焦炭和氧气在高温下反应可制造硫黄，副产品为Fe3O4和CO。Fe3O4是________色晶体，可用于制作复印机的墨粉，CO可用于合成在纺织工业中广泛使用的保险粉(Na2S2O4)，其流程如下：合成塔Ⅰ中得到的HCOONa溶液溶质质量分数约为5%，从中分离出HCOONa·2H2O的主要步骤是________、________、过滤、洗涤、干燥；合成塔Ⅱ中发生主要反应的化学方程式为___________________。保险粉暴露在空气中易吸收氧气和水蒸气而变质，当吸收自身物质的量一半的氧气和一定量水蒸气时，变质形成___________(填化学式)。题型六考查信息氧化还原反应方程式的书写例6.（2021·江苏盐城一中模拟）从某废催化剂(含ZnO、CuO、Fe2O3、石墨及MnO2等)中回收金属并制取活性氧化锌的工艺流程如下(已知：Zn及其氧化物、氢氧化物的性质与Al及其相应化合物性质类似)：“氧化”时Mn2＋被氧化的离子方程式为____________________________________。“中和、沉淀”时，若pH过高，则碱式碳酸锌的产率偏小。写出其反应的离子方程式(任写一个即可)：_____________________________________________________________________________________。【方法技巧】突破信息氧化还原反应方程式书写中反应物与产物判断(1)从工艺流程题框图进出物质中分析判断(2)整合题干信息，从文字叙述中剥离(3)常见变化如SOeq\o\al(2－,3)→SOeq\o\al(2－,4)MnOeq\o\al(－,4)、MnOeq\o\al(2－,4)、MnO2→Mn2＋ClOeq\o\al(－,4)、ClOeq\o\al(－,3)、ClO2、ClOeq\o\al(－,2)、HClO2、HClO→Cl－(4)焙烧要注意空气中的O2有可能参与反应【变式探究】（2021·山西大同一中模拟）NaCN属于剧毒化学品，应与酸类、氧化剂、食用化学品分开存放。其阴离子CN－中各原子均满足8电子稳定结构，NaCN的电子式为______________________；NaCN溶液显碱性，原因是_________________________________________________________。(用离子方程式表示)；强氧化剂NaClO会将CN－氧化，生成N2、COeq\o\al(2－,3)和Cl－等无毒无害物质，可用该反应处理含氰废水(破氰)，反应的离子方程式为_________________________________________________。若用一定量NaClO处理浓缩后的含氰废水10L[c(CN－)＝0.2mol·L－1]，过程中产生标准状况下21L氮气，则该过程的破氰率达到______________________%。题型七氧化还原滴定例7.(2021·云南昆明调研)准确测定某溶液中Fe2＋质量分数的一种方法是：在FeSO4溶液中加入(NH4)2SO4固体制成莫尔盐晶体[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]，该晶体比一般亚铁盐稳定。称取ag莫尔盐样品溶于水，配制成200mL溶液，每次取待测液20.00mL，用浓度为bmol·L－1的酸性KMnO4溶液滴定。实验结果记录如下：实验次数第一次第二次第三次消耗酸性KMnO4溶液体积/mL20.02