2024高考化学课件 第5讲　氧化还原反应的规律及应用

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物质及其变化第5讲

氧化还原反应的规律及应用考点一氧化还原反应的规律及应用考点二氧化还原方程式的配平与计算经典真题·明考向作业手册考点一氧化还原反应的规律及应用知识梳理

夯实必备知识|提升关键能力夯实必备知识1.氧化还原反应的基本规律及应用2.两种特殊的氧化还原反应夯实必备知识(1)歧化反应规律思维模型“中间价

高价+低价”。具有多种价态的元素(如氯、硫、氧、氮和磷元素等)均可发生歧化反应,如:Na2O2与H2O、Na2O2与CO2、Cl2与H2O、Cl2与NaOH、Cl2与Ca(OH)2、Na2S2O3与稀硫酸等反应都属于歧化反应。夯实必备知识(2)价态归中规律思维模型含不同价态的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。可简记为“两相靠,不相交”。例如,不同价态硫元素之间可以发生的氧化还原反应如图所示。注:不会出现⑤中H2S转化为SO2而H2SO4转化为S的情况。夯实必备知识(3)应用①判断同种元素不同价态物质间发生氧化还原反应的可能性,如浓H2SO4与SO2不发生反应。②根据化合价判断反应体系中的氧化剂、还原剂及氧化产物、还原产物。如对于反应6HCl+KClO3KCl+3Cl2↑+3H2O中,氧化剂为KClO3,还原剂为HCl,氧化产物和还原产物都为Cl2。夯实必备知识1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)

含硫化合物X、Y,反应S+NaOHX+Y+H2O中,硫单质中硫元素的化合价最低(

)(2)少量铁加入硝酸银、硝酸铜的混合溶液中,首先置换出铜(

)×[解析]该反应为歧化反应,则X或Y中有一种为Na2S,则Na2S中S元素化合价最低。×(3)反应KClO3+6HCl(浓)KCl+3Cl2↑+3H2O中,生成1molCl2时转移2mol电子(

)×

[解析]金属活动性:Cu>Ag,则氧化性:Ag+>Cu2+,Fe先与Ag+反应置换出Ag。夯实必备知识(4)向浓硫酸中通入H2S气体,1mol硫酸完全反应转移电子数可能是6NA,也可能是2NA(设NA为阿伏伽德罗常数的值)(

)(5)

1molCl2与Ca(OH)2完全反应,转移的电子数是2NA(

)√[解析]浓H2SO4与H2S可能发生反应:H2SO4(浓)+3H2S4S↓+4H2O、H2SO4(浓)+H2SSO2+S↓+2H2O,前一反应中1mol硫酸完全反应转移6NA个电子,后一反应中1mol硫酸完全反应转移2NA个电子。×[解析]Cl2

既是氧化剂又是还原剂,1molCl2和Ca(OH)2完全反应,转移电子数应为NA。夯实必备知识2.

[2023·重庆质量检测]常温下,在溶液中可发生如下反应:①2A2++B22A3++2B-;②2B-+Z2B2+2Z-。下列说法正确的是(

)A.反应①中B2作为还原剂B.Z元素在反应②中被氧化C.还原性由强到弱的顺序是Z->B->A2+D.反应Z2+2A2+2A3++2Z-可以进行D[解析]反应①中B2转化为B-,元素化合价降低,被还原,作氧化剂,A错误;反应②中Z2转化为Z-,元素化合价降低,被还原,B错误;还原剂的还原性大于还原产物的还原性,根据反应①可知,还原性:A2+>B-,同理根据反应②可知,还原性:B->Z-,所以还原性:A2+>B->Z-,C错误;根据C项分析可知,还原性:A2+>B->Z-,所以反应Z2+2A2+2A3++2Z-可以进行,D正确。提升关键能力题组一物质氧化性、还原性强弱的判断与应用1.已知下列四个反应:①Cl2+FeI2FeCl2+I2②2Fe2++Br22Fe3++2Br-③2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O④Cl2+2Br-2Cl-+Br2下列说法正确的是(

)A.反应①②③④中的氧化产物依次是I2、Fe3+、MnCl2、Br2B.氧化性:KMnO4>Cl2>Br2>Fe3+C.根据反应①可以推理得到Cl2+FeBr2Br2+FeCl2D.在反应③中,当有1molKMnO4参加反应时,有8molHCl被氧化B提升关键能力[解析]反应③中Mn元素由+7价降低到+2价,MnCl2是还原产物,A错误。氧化还原反应中,氧化性:氧化剂>氧化产物;据反应①~④分别可得氧化性:Cl2>I2、Br2>Fe3+、KMnO4>Cl2、Cl2>Br2,综合可得氧化性:KMnO4>Cl2>Br2>Fe3+,B正确。Fe2+的还原性强于Br-,Cl2先与Fe2+反应,C错误。反应③中,有1molKMnO4参与反应,同时消耗8molHCl,只有5molHCl被氧化,D错误。提升关键能力

D提升关键能力

[方法技巧]

氧化性、还原性强弱比较的方法提升关键能力方法一:依据反应原理判断(还原性强)(氧化性强)(氧化性较弱)(还原性较弱)氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物可总结为比什么性,找什么剂,产物之性弱于剂。提升关键能力方法二:依据元素周期表及相关物质的活动性顺序判断(1)根据元素周期表判断提升关键能力(2)根据金属活动性顺序判断提升关键能力(3)根据非金属活动性顺序判断提升关键能力方法三:依据电化学原理判断(1)原电池:一般情况下,两种不同的金属构成原电池的两极,还原性为负极>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氧化性较强,在阳极先放电的阴离子的还原性较强。方法四:根据影响因素判断(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:浓盐酸>稀盐酸。(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。提升关键能力题组二先后规律的应用1.[2023·湖北高中名校联盟测评]向FeBr2、FeI2的混合溶液中通入适量氯气,溶液中某些离子的物质的量变化如图所示,则下列有关说法中不正确的是(

)A.曲线d代表溶液中Br-变化的情况B.原溶液中FeI2的物质的量为2molC.原溶液中n(Fe2+)∶n(Br-)=2∶3D.当通入2molCl2时,溶液中的离子反应为2I-+2Fe2++2Cl2I2+2Fe3++4Cl-B提升关键能力[解析]因还原性:I->Fe2+>Br-,故通入氯气时,被氯气氧化的顺序依次是I-、Fe2+、Br-。根据氧化还原反应发生的先后顺序,曲线d代表Br-变化的情况,A项正确;曲线a代表的是I-的变化情况,n(I-)=2mol,则n(FeI2)=1mol,B项错误;曲线b代表Fe2+的变化情况,n(Fe2+)=4mol,曲线d代表Br-的变化情况,n(Br-)=6mol,两者物质的量之比为4∶6=2∶3,C项正确;通入2molCl2,I-全部被氧化,2molFe2+被氧化,因此离子反应为2I-+2Fe2++2Cl2I2+2Fe3++4Cl-,D项正确。

提升关键能力C提升关键能力

考点二氧化还原方程式的配平与计算知识梳理

夯实必备知识|提升关键能力夯实必备知识1.氧化还原方程式的配平(1)配平原则(2)配平氧化还原方程式的“五个步骤”提升关键能力2.氧化还原反应的计算夯实必备知识(1)应用得失电子守恒解题的一般步骤还原产物氧化产物化合价化合价(2)多步连续进行的氧化还原反应的有关计算有的试题反应过程多,涉及的氧化还原反应也多,数量关系较为复杂,若用常规方法求解比较困难,若抓住失电子总数等于得电子总数这一关系,则解题就变得很简单。解这类试题时,注意不要遗漏某个氧化还原反应,要理清具体的反应过程,分析在整个反应过程中化合价发生变化的元素得电子数目和失电子数目。夯实必备知识夯实必备知识1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)在反应KIO3+6HIKI+3I2+3H2O中,每生成3molI2,转移的电子数为6NA(设NA为阿伏伽德罗常数的值) (

)(2)(NH4)2PtCl6晶体受热分解,生成氮气、氯化氢、氯化铵和金属铂,在此分解反应中,氧化产物与还原产物的物质的量之比是2∶3(

)(3)反应CH3OH+NaClO3+H2SO4ClO2↑+CO2↑+Na2SO4+H2O(未配平)生成1molCO2时,转移电子的物质的量为4mol(

)×√×夯实必备知识

√×√夯实必备知识

B夯实必备知识

夯实必备知识

166H+163H2O2516H+2108H2O

提升关键能力题组一氧化还原反应方程式的配平411123832451333321610258

提升关键能力3621329335324OH-325256H+2582.重铬酸钾是一种重要的化工原料,一般由铬铁矿制备,铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3。对于制备过程中涉及的反应FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3Na2CrO4+Fe2O3+CO2↑+NaNO2(未配平),配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的化学计量数之比为

。

提升关键能力2∶7

提升关键能力第三步:求总数确定氧化剂(或还原产物)和还原剂(或氧化产物)的化学计量数。提升关键能力第四步:配化学计量数先配平变价元素,再利用原子守恒配平其他元素。2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO34Na2CrO4+Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2第五步:查守恒检查剩余元素Na、C和O是否守恒。FeO·Cr2O3的化学计量数为2,NaNO3的化学计量数为7,故FeO·Cr2O3与NaNO3的化学计量数之比为2∶7。[方法技巧]

“三步法”配平缺项氧化还原方程式提升关键能力提升关键能力题组二氧化还原反应的计算1.[2022·辽宁营口期末]某铁的氧化物(FexO)1.52g溶于足量盐酸中,向所得溶液中通入标准状况下112mLCl2,恰好将Fe2+完全氧化,则x为(

)A.0.80 B.0.85 C.0.90 D.0.93A

2.羟胺(NH2OH)是一种还原剂,能将某些氧化剂还原。现用25.00mL0.049mol·L-1羟胺的酸性溶液与足量的硫酸铁溶液在煮沸条件下反应,生成的Fe2+恰好与24.50mL0.020mol·L-1酸性KMnO4溶液完全反应。已知:FeSO4+KMnO4+H2SO4Fe2(SO4)3+K2SO4+MnSO4+H2O(未配平),则羟胺的氧化产物是(

)A.N2 B.N2O C.NO D.NO2提升关键能力B[解析]设羟胺的氧化产物中N的化合价为x,根据得失电子守恒有25.00×10-3L×0.049mol·L-1×[x-(-1)]=24.50×10-3L×0.02mol·L-1×(7-2),解得x=1。经典真题·明考向知识梳理

1.[2021·北京卷]用电石(主要成分为CaC2,含CaS和Ca3P2等)制取乙炔时,常用CuSO4溶液除去乙炔中的杂质。反应为①CuSO4+H2SCuS↓+H2SO4②11PH3+24CuSO4+12H2O3H3PO4+24H2SO4+8Cu3P↓下列分析不正确的是(

)A.CaS、Ca3P2发生水解反应的化学方程式:CaS+2H2OCa(OH)2+H2S↑、Ca3P2+6H2O3Ca(OH)2+2PH3↑B.不能依据反应①比较硫酸与氢硫酸的酸性强弱C.反应②中每24molCuSO4氧化11molPH3D.用酸性KMnO4溶液验证乙炔还原性时,H2S、PH3有干扰C[解析]水解过程中元素的化合价不变,根据水解原理结合乙炔中常混有H2S、PH3可知CaS的水解方程式为CaS+2H2OCa(OH)2+H2S↑;Ca3P2的水解方程式为Ca3P2+6H2O3Ca(OH)2+2PH3↑,A项正确。反应①能发生是因为有不溶于水也不溶于酸的CuS生成,因此反应①不能说明H2S的酸性强于H2SO4,事实上硫酸的酸性强于氢硫酸,B项正确。反应②中Cu元素化合价从+2价降低到+1价,得到1个电子,P元素化合价从-3价升高到+5价,失去8个电子,则24molCuSO4完全反应时,可氧化PH3的物质的量是24mol÷8=3mol,C项错误。H2S、PH3均可被酸性KMnO4溶液氧化,所以会干扰酸性KMnO4溶液对乙炔性质的检验,D项正确。2.

[2022·辽宁卷节选]取2.50gH2O2产品,加蒸馏水定容至100mL,摇匀。取20.00mL于锥形瓶中,用0.0500mol·L-1酸性KMnO4标准溶液滴定。平行滴定三次,消耗标准溶液体积分别为19.98mL、20.90mL、20.02mL。假设其他杂质不干扰结果,产品中H2O2质量分数为

。

17%

3.

[2020·全国卷Ⅱ节选]化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是重要化工原料,又是高效、广谱的灭菌消毒剂。回答下列问题:(1)Cl2O为淡棕黄色气体,是次氯酸的酸酐,可由新制的HgO和Cl2反应来制备,该反应为歧化反应(氧化剂和还原剂为同一种物质的反应)。上述制备Cl2O的化学方程式为

。

2Cl2+HgOHgCl2+Cl2O[解析](1)根据题意,Cl2与HgO反应中,Cl的化合价既升高又降低,所以反应方程式为2Cl2+HgOHgCl2+Cl2O;(2)ClO2常温下为黄色气体,易溶于水,其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡腾片”,能快速溶于水,溢出大量气泡,得到ClO2溶液。上述过程中,生成ClO2的反应属于歧化反应,每生成1molClO2消耗NaClO2的量为

mol;产生“气泡”的化学方程式为

。1.25NaHCO3+NaHSO4CO2↑+Na2SO4+H2O

(3)“84消毒液”的有效成分为NaClO,不可与酸性清洁剂混用的原因是

(用离子方程式表示)。工业上是将氯气通入到30%的NaOH溶液中来制备NaClO溶液,若NaClO溶液中NaOH的质量分数为1%,则生产1000kg该溶液需消耗氯气的质量为

kg(保留整数)。ClO-+Cl-+2H+ Cl2↑+H2O203

4.[2020·北京卷节选]MnO2是重要化工原料,由软锰矿制备MnO2的一种工艺流程如下:软锰矿Mn2+溶出液Mn2+纯化液MnO2[资料]软锰矿的主要成分为MnO2,主要杂质有Al2O3和SiO2。(1)电解。Mn2+纯化液经电解得MnO2。生成MnO2的电极反应式是

。

Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+[解析](1)电解时,溶液呈酸性,Mn2+失电子,与水反应生成二氧化锰和H+,则电极反应式为Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+。

1.

ClO2是新一代饮用水的消毒剂,许多发达国家的自来水厂采用ClO2代替Cl2来进行自来水消毒。我国成功研制出制取ClO2的新方法,其反应的微观过程如图所示:下列有关该反应的叙述中正确的是 (

)A.该反应是复分解反应B.该反应的化学方程式为Cl2+2NaClO2

2ClO2+2NaClC.反应中Cl2既是氧化剂,又是还原剂D.氧化性:Cl2<ClO2备用习题B备用习题[解析]该反应中有元素化合价变化,属于氧化还原反应,A错误;将符号代入图示,可得Cl2+2NaClO22ClO2+2NaCl,B正确;反应中氯气是氧化剂,NaClO2是还原剂,C错误;该反应中,Cl2是氧化剂,ClO2是氧化产物,则氧化性:Cl2>ClO2,D错误。

备用习题B备用习题[解析]该反应中,KMnO4是氧化剂,Cl2是氧化产物,则氧化性:KMnO4>Cl2,A错误;Mn元素的化合价由+7价降低到+2价,HCl中部分Cl元素的化合价由-1价升高到0价,根据化合价升降总数相等配平方程式可得2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,B正确;该反应中,部分HCl生成MnCl2和KCl,表现出酸性,部分HCl被氧化生成Cl2,作为还原剂,表现出还原性,C错误;氧化性:KMnO4>Cl2,而Cl2的氧化性强于Fe3+,故该反应不能发生,D错误。

备用习题C

备用习题

备用习题①过程Ⅰ:加NaOH溶液,调节pH至9后,升温至30℃,通入空气将氨赶出并回收。请用离子方程式表示加NaOH溶液时所发生的反应:

。

备用习题

备用习题

-2160g备用习题(2)折点氯化法是将氯气通入氨氮废水中达到某一点,在该点时水中游离氯含量最低,而氨氮的浓度降为零,该点称为折点,该状态下的氯化称为折点氯化。当氯气与氨氮的物质的量之比至少为

时即“折点”。

[解析](2)氨氮废水中氮元素化合价为-3价,处理完后无氨氮存在,其转化为0价氮元素,1mol氨氮转移3mol电子,氯气参与反应转化为氯离子,1mol氯气转移2mol电子,根据得失电子守恒,当氯气与氨氮的物质的量之比至少为3∶2时达到折点。3∶2考点一

氧化还原反应的规律及应用

C12345678910111234567891011

2.

[2022·辽宁铁岭六校联考]高铜酸钠(NaCuO2)是黑色难溶于水的固体,具有强氧化性,在中性或碱性环境下稳定。一种制备高铜酸钠的原理为2Cu+3NaClO+2NaOH2NaCuO2+3NaCl+H2O。下列说法错误的是(

)A.NaCuO2中铜的化合价为+3价B.1molClO-参加反应转移2mol电子C.反应中氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶3D.氧化性:NaClO<NaCuO2D1234567891011[解析]NaCuO2中Na为+1价、O为-2价,则铜的化合价为+3价,A正确;ClO-→Cl-,氯元素的化合价由+1价降低到-1价,则1molClO-参加反应转移2mol电子,B正确;该反应中Cu元素化合价升高,则NaCuO2为氧化产物,Cl元素化合价降低,则NaCl为还原产物,两者的物质的量之比为2∶3,C正确;氧化性:氧化剂>氧化产物,则氧化性:NaClO>NaCuO2,D错误。12345678910113.

[2022·湖南邵阳文德高级中学月考]已知还原性:I->Fe2+>Br-,下列离子方程式正确的是(

)A.将少量Cl2通入FeBr2溶液中:Cl2+2Br-Br2+2Cl-B.将足量Cl2通入FeBr2溶液中:2Fe2++2Br-+2Cl22Fe3++Br2+4Cl-C.将少量Cl2通入FeI2溶液中:2Fe2++4I-+3Cl22Fe3++2I2+6Cl-D.将672mLCl2(标准状况)通入250mL0.1mol·L-1的FeI2溶液中:2Fe2++10I-+6Cl212Cl-+5I2+2Fe3+D12345678910111234567891011

4.已知:2Fe2++Br22Fe3++2Br-,2Fe3++2I-2Fe2++I2,向FeI2、FeBr2的混合溶液中缓缓通入氯气,溶液中某些离子的物质的量变化如图甲所示。下列有关说法不正确的是 (

)A.还原性:I->Fe2+>Br-B.随着氯气的通入,溶液中水的电离程度变化趋势如图乙所示C.当通入3molCl2时,溶液中发生反应的离子方程式为4Fe2++2I-+3Cl24Fe3++I2+6Cl-D.原溶液中:n(Fe2+)∶n(I-)∶n(Br-)=2∶1∶3B1234567891011[解析]反应2Fe2++Br22Fe3++2Br-中,还原剂Fe2+的还原性强于还原产物Br-的还原性,反应2Fe3++2I- 2Fe2++I2中,还原剂I-的还原性强于还原产物Fe2+的还原性,所以还原性:I->Fe2+>Br-,A正确。由图像可知,通入氯气后,碘离子先被氧化,反应为2I-+Cl22Cl-+I2,该过程Fe2+的浓度不变,故水的电离程度不变,接下来是Fe2+被氧化,反应为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,由于Fe3+的水解程度大于Fe2+,故水的电离程度增大,最后是Br-被氧化,反应为2Br-+Cl2Br2+2Cl-,由于Fe3+浓度不变,水解程度不变,故水的电离程度不变,故水的电离程度变化趋势与图乙不相符,B错误。由图像可知,通入氯气后,I-先被氧化,其次是Fe2+,最后是Br-,I-从最大量2mol降到0,即得到I-的物质的量为2mol,Fe2+从4mol降到0,Fe3+的量逐渐增大,所以含有Fe2+共4mol,Br-从6mol降到0,所以Br-的物质的量是6mol,故当通入3molCl2时,2mol的I-消耗氯气1mol,4mol的Fe2+消耗2molCl2,即溶液中发生反应的离子方程式为4Fe2++2I-+3Cl24Fe3++I2+6Cl-,C正确。根据C项中分析可知,n(Fe2+)∶n(I-)∶n(Br-)=4∶2∶6=2∶1∶3,D正确。1234567891011

B1234567891011

12345678910116.[2023·浙江金丽衢十二校联考]已知酸性KMnO4溶液能被Na2SO3溶液还原成Mn2+而使溶液褪色。欲使20.00mL1.00×10-2mol·L-1酸性KMnO4溶液恰好褪色,需消耗25.00mLNa2SO3溶液,则该Na2SO3溶液的物质的量浓度(单位:mol·L-1)为(

)A.2.00×10-2 B.3.00×10-2C.4.00×10-2 D.5.00×10-2A1234567891011考点二

氧化还原反应的配平和计算

12345678910117.

[2022·辽宁实验中学检测]将Mg、Cu组成的6.6g混合物投入适量稀硝酸中恰好反应,固体完全溶解时收集到唯一还原产物NO气体2.24L(标准状况),向反应后溶液中加入一定量的NaOH溶液,金属离子恰好沉淀完全,则形成沉淀质量为(

)A.10.8g B.11.7g C.13.4g D.15.95gB1234567891011[解析]硝酸被还原为NO气体且标准状况下体积为2.24L(0.1mol),转移的电子的物质的量为0.1mol×(5-2)=0.3mol,最后沉淀为Cu(OH)2、Mg(OH)2,金属提供的电子的物质的量恰好等于OH-的物质的量,则沉淀中n(OH-)=0.3mol,故最后沉淀质量为6.6g+0.3mol×17g·mol-1=11.7g。1234567891011

C1234567891011

12345678910119.[2023·湖北部分重点校联考]一定量的某磁黄铁矿(主要成分FexS,S为-2价)与100mL盐酸恰好完全反应(矿石中其他成分不与盐酸反应),生成3.2g硫单质、0.4molFeCl2和一定量H2S气体,且溶液中无Fe3+。则下列说法正确的是(

)A.该盐酸的物质的量浓度为4.0mol·L-1B.该磁黄铁矿FexS中,Fe2+与Fe3+的物质的量之比为2∶1C.生成的H2S气体在标准状况下的体