2019年高考化学大串讲 专题06 氧化还原反应教案.doc

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专题06 氧化还原反应 一、氧化还原反应基本概念 1．概念 本质：凡有电子得失或共用电子对偏移的一类反应称氧化还原反应，得失电子数相等。 特征：是反应前后有元素化合价发生变化的反应。 2. 氧化还原反应电子转移的表示方法 ①双线桥法： ②单线桥法： 3. 重要的氧化剂和还原剂 物质在反应中是作氧化剂还是作还原剂，表观上可通过元素的化合价来判断。一般来说，元素处于最高化合价时，只能作为氧化剂；元素处于最低化合价时，只能作还原剂；元素处于中间化合价时，既可作氧化剂，也可作还原剂。 ⑴ 常见的氧化剂 物质类型 举例 对应的还原产物 活泼的非金属单质 X2（卤素） X- O2 O2- 、H2O 、OH- 元素处于高化合价 时的化合物或离子 氧化物 MnO2 Mn2+ 含氧酸 浓硫酸 SO2 HNO3 NO、NO2 盐 KMnO4 Mn2+ Fe3+ Fe2+ 过氧化物 Na2O2 、H2O2 H2O 常见氧化剂的氧化性顺序为： Fe3+ ＞Cu2+＞H+ ＞Fe2+ ＞Zn2+ ⑵ 常见的还原剂有 物质类型 举例 对应的氧化产物 活泼的金属单质 Zn Zn2+ 活泼的非金属单质 H2 H2O C CO 、 CO2 元素处于低化合价 时的化合物或离子 氧化物 CO CO2 SO2 SO3 、H2SO4 酸 H2S S HCl、HBr 、HI Cl2、 Br2 、 I2 H2SO3 H2SO4 盐 Fe2+ Fe3+ SO32- SO42- 常见还原剂的还原性顺序为： S2-(H2S) ＞SO32- (SO2、H2SO3)＞I- ＞Fe2+ ＞Br - ＞Cl- 例1已知氧化还原反应： 2Cu(IO3)2＋24KI＋12H2SO4＝2CuI↓＋13I2＋12K2SO4＋12H2O。则有关该反应的说法正确的是（ ） A． 当1molCu(IO3)2发生反应共转移的电子为10mol B． 反应中KI被氧化 C． I2是氧化产物CuI是还原产物 D． 当1molCu(IO3)2发生反应被Cu2+氧化的I—为2mol 例2已知二氯化二硫(S2Cl2)的结构式为Cl—S—S—Cl，它易与水反应2S2Cl2＋2H2O===4HCl＋SO2↑＋3S↓。对该反应的说法正确的是 A． S2Cl2中S的化合价为-2 B． H2O作还原剂 C． 每生成1 mol SO2转移3 mol电子 D． 氧化产物与还原产物物质的量比为3∶1 【答案】C 【解析】A.由化合物中正负化合物的代数和为零可知，S2Cl2中氯元素化合价为-1，则硫元素的化合价为+1，故A说法错误；B.在该反应中，H2O中的氢和氧的化合价反应前后均没有发生变化，故H2O既不是氧化剂，也不是还原剂，故B说法错误；C.在该反应中硫元素的化合价由+1价上升到+4价，则每生成1mol SO2转移3 mol电子，故C说法正确；D.在该反应中氧化产物是SO2，还原产物是S，二者的物质的量之比是1︰3，故D说法错误。 二、氧化性、还原性强弱的判断方法和依据 氧化性→ 得 电子性（填“得”或“失”），得到电子越容易→氧化性越 强 ； 还原性→ 失 电子性（填“得”或“失”），失去电子越容易→还原性越 强 。 与得失电子的多少 无 关。如：还原性：Na＞Mg＞Al ，氧化性：浓HNO3＞稀HNO3 1. 根据元素在周期表中的位置 同周期元素： 从左至右，金属性（ 还原 性）逐渐减弱 ，非金属性（ 氧化 性）逐渐增强； 同主族元素： 从上至下，金属性（ 还原 性）逐渐增强 ，非金属性（ 氧化 性）逐渐减弱 。 2. 根据金属活动顺序 3. 根据非金属活动顺序 非金属的活动顺序一般为：F　O　Cl　Br I　S 氧化性逐渐减弱 ； F— O2— Cl— Br— I— S2— 还原性逐渐 增强 。 4. 依据反应式中的反应物和生成物之间的关系 氧化剂 的氧化性 ＞ 氧化产物 的氧化性 还原剂 的还原性 ＞ 还原产物 的还原性 5. 氧化性、还原性的强弱与温度、浓度、酸碱性的关系 ⑴温度：升高温度，氧化剂的氧化性增强，还原剂的还原性也增强。 如：热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强 。 若不同的氧化剂(或还原剂)与同一还原剂(或氧化剂)发生反应时，所需温度高低不同，则温度低的氧化性(或还原性)强，反之则弱。 例：已知 MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O， 2KMnO4 + 16HCl = 2KCl +2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O 4HCl+O2 2Cl2 + 2H2O， 则KMnO4 、MnO2 、O2 氧化性强弱的顺序为： KMnO4 > MnO2 > O2  ⑵ 浓度 一般情况下，同种氧化剂(或还原剂)浓度越大，氧化性(或还原性)越强。 如：浓硝酸的氧化性比稀硝酸强 ；浓H2SO4的氧化性比稀H2SO4强；浓盐酸还原MnO2生成氯气，而稀盐酸不与MnO2反应，说明还原性：浓盐酸>稀盐酸。 ⑶ 酸碱性 溶液的酸性增强，氧化剂的氧化性增强，很多氧化剂在酸性溶液中能氧化某些物质，在中性溶液中就不一定能氧化了。 如：中性环境中NO3- 不显氧化性，酸性环境中NO3- 显氧化性；KMnO4、KClO3能氧化浓HCl中的Cl-，而不能在NaCl溶液中氧化Cl- ；KMnO4氧化Fe2+ 也要在酸性条件下进行。 6. 根据氧化还原程度的大小 ⑴相同条件下，不同的氧化剂与同一种还原剂反应，使还原剂氧化程度大的(价态高的)氧化性强。 例如：2Fe +3Br2 2FeBr3 , Fe +S FeS ，说明氧化性：Br2 > S。 ⑵相同条件下，不同的还原剂使同种氧化剂还原程度大的(价态低的)还原性强。 例如：8HI+H2SO4(浓)= H2S↑+4I2+4H2O，2HBr+H2SO4(浓)= SO2↑+Br2+2H2O 说明还原性；HI 大于 HBr。 7. 根据元素化合价高低比较 ⑴ 同一元素的阳离子高价态的氧化性大于其低价态的氧化性。 如氧化性： Fe3+ > Fe2+，Sn4+> Sn2+ ⑵ 含氧酸的比较 在浓度相同时，具有可变化合价的同一元素在组成不同含氧酸时，该元素价态较低者氧化性强。 如氧化性：HClO > HClO2 > HClO3 > HClO4 8. 根据原电池的正负极来判断 在原电池中，作负极的金属的还原性一般比作正极金属的还原性强 。 9. 根据电解池中溶液里阴、阳离子在两极放电顺序来判断 如：Cl- 失去电子的能力> OH-，还原性：Cl- > OH- 。 例3SO2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： ①SO2＋2Fe3＋＋2H2O===SO42-＋2Fe 2＋＋4H＋； ②Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。 下列有关说法不正确的是（ ） A． SO2发生氧化反应 B． 若有13.44 L SO2(标准状况)参加反应，则最终消耗0.4mol K2Cr2O7 C． 氧化性：SO42- < Fe3＋ < Cr2O72- D． 每0.2 mol K2Cr2O7参加反应，转移电子的数目为1.2NA 【答案】B 例4将SO2通入足量Fe2(SO4)3溶液中,完全反应后再加入K2CrO4溶液,发生的两个化学反应为SO2+2Fe3++2H2O=SO42-+2Fe2++W　①,Cr2O72-+aFe2++bH+Cr3++Fe3++H2O　②,下列有关说法正确的是 A． 还原性:Cr3+>SO2 B． 配平后方程式②中,a=6,b=7 C． Cr2O72-能将Na2SO3氧化成Na2SO4 D． 方程式①中W为OH- 三、氧化还原反应的有关规律 1. 守恒规律： 得 电子总数 = 失 电子总数 (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。 (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＋(错误) ,2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(正确)。 2. 价态规中规律： 同种元素不同价态之间发生反应，元素化合价靠近不交叉；相邻价态间不发生氧化还原。 如：H2S + H2SO4（浓）→S + SO2 + H2O (或SO2 + H2O) Fe3+ + Fe → Fe2+ ， Fe3+ + Fe2+ 不反应。 3. 强弱规律： ① 两强→两弱： 氧化性：氧化剂＞氧化产物 还原性：还原剂＞还原产物 ② 先强后弱：当几个氧化反应均可发生时，氧化性或还原性强的微粒优先反应。 如：Cl2与FeBr2反应，Cl2先氧化Fe2+ ，再氧化Br— ；Cl2与FeI2反应，Cl2先氧 化 I— ，再氧化Fe2+ 。 例5已知M2On2－可与R2－ 作用，R2－被氧化为R单质，M2On2－的还原产物中，M为＋3价；又知 c(M2On2－)＝0.3 molL－1的溶液100 mL可与c(R2－)＝0.6 molL－1的溶液150 mL恰好完全反应，则n值为 A． 4 B． 5 C． 6 D． 7 【答案】D 【解析】分析题意知M2On2—是氧化剂，M显+(n−1)价，对应还原产物中M为+3价，有关系式，R2—是还原剂，对应氧化产物是R单质，有关系式，已知n(M2On2—)=0.3mol/L0.1L=0.03mol，n(R2—)=0.6mol/L0.15L=0.09mol，因为恰好反应，根据电子得失守恒有：0.03mol(2n-8)e—=0.09mol2e—。解得n=7，答案选D。 例6某离子反应中涉及、、、、、六种微粒，其中的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列判断正确的是 A． 该反应的氧化剂ClO-，还原产物是 B． 消耗1mol还原剂，转移6mol电子 C． 水是生成物，且反应后溶液的酸性明显增强 D． 氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：3 【答案】C 四、氧化还原反应方程式的配平 氧化还原反应的实质是反应过程中发生了电子转移，而氧化剂得电子总数(或元素化合价降低总数)必然等于还原剂失电子总数(或元素化合价升高总数)，根据这一原则可以对氧化还原反应的化学方程式进行配平。 1. 配平的基本步骤： (1)标好价：正确标出反应前后化合价有变化的元素的化合价。 (2)列变化：列出元素化合价升高和降低的数值。 (3)求总数：求元素化合价升高和降低的总数，确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数。 (4)配系数：用观察法配平其他各物质的化学计量数。 (5)细检查：利用“守恒”三原则(即质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒)，逐项检查配平的方程式是否正确。 2．配平的三大守恒原则 3．配平的四种方法技巧 (1)正向配平法：适合反应物分别是氧化剂、还原剂的反应，配平按以下4步进行。 例如： (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，然后再确定反应物的化学计量数。 例如： ＋KOH(热、浓)——K2 化合价降低2＋K2O3＋H2O 化合价升高4 由于S的化合价既升又降，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。 (3)奇数配偶法：适用于物质种类少且分子组成简单的氧化还原反应。如S＋C＋KNO3——CO2↑＋N2↑＋K2S，反应物KNO3中三种元素原子数均为奇数，而生成物中三种元素的原子数均为偶数，故可将KNO3乘以2，然后用观察法配平得：S＋3C＋2KNO3===3CO2↑＋N2↑＋K2S。 (4)缺项配平法：对于化学反应方程式，所缺物质往往是酸、碱或水；如果是离子方程式，所缺物质往往是H＋、OH－或水。可以根据质量守恒先写出所缺物质，再用其他守恒法配平。如果无法确定所缺物质，可先依据元素化合价的升降相等原则将已知的物质配平，然后再根据质量守恒确定所缺物质的化学式及化学计量数。 例7 知在稀硫酸中，KBrO3和KI能发生以下反应(均未配平)：BrO3—+H++I—IO3—+Br2+H2O IO3—+H++ Br—Br2+I2+H2O （1）试比较在酸性条件下BrO3—、Br2、IO3—、I2氧化性的强弱：_____＞_____＞_____＞_____。 （2）配平下列反应的离子方程式：_____BrO3—+_____H++_____I— _____I2+ _____Br—+_____H2O，反应中的氧化剂是__________；被氧化的元素是___________。 （3）以下离子方程式错误的是______________(选填答案编号)。 a．6I－+ BrO3－+ 6H + → 3I2 + Br－+ 3H2O b．IO3－+ Br－→I－+ BrO3－ c．5I－+ 6BrO3－+ 6H + →3 Br2+ 5 IO3－+ 3H2O d．5I－+ 2BrO3－+ 6H + → Br2 + IO3－+ 2I2 + 3H2O 【答案】BrO3－IO3－Br2I2166313BrO3－碘b 例8完成下列方程式的书写及配平。 (1) _____NaBO2＋____SiO2＋____Na＋____H2=____NaBH4＋____Na2SiO3；________ (2) _____P＋____FeO＋_____CaO _____Ca3(PO4)2＋____Fe；________ (3) _____P4＋_____KOH＋_____H2O=_____K3PO4＋_____PH3；________ (4) _____BiO3－＋_____Mn2＋＋_______=_____Bi3＋＋_____ MnO4-＋________；_______。 (5)向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为_________________。 (6)烟气中含有SO2和NO，写出用NaClO2溶液将烟气中NO转化成NO3－的离子方程式：________________。 (7)一定条件下，向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液，溶液中BH4- (B元素的化合价为＋3)与Fe2＋反应生成纳米铁粉、H2和B(OH)4－，其离子方程式为______________。 【答案】1　2　4　2　1　2 2　5　3　1　52 9 3 3 55　2　14H＋　5　2　7H2O2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O4NO+3ClO2-+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O2Fe2++BH4-+4OH-=2Fe+2H2↑+B(OH)4-