第二單元第3講氧化還原反應(yīng)
解讀與闡釋
考綱要求權(quán)威解讀
1.了解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移。
2．了解常見的氧化還原反應(yīng)�！ 〕Ｒ姷目疾樾问剑孩傺趸�原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)及概念的判斷是近幾年考查的重點(diǎn)；②結(jié)合常見的氧化還原反應(yīng)分析物質(zhì)的氧化性、還原性強(qiáng)弱；③結(jié)合物質(zhì)推斷及離子反應(yīng)考查氧化還原反應(yīng)方程式的書寫及簡(jiǎn)單配平，但近幾年高考弱化了此類題的考查。
梳理與整合
一、化學(xué)反應(yīng)的類型及相互關(guān)系
導(dǎo)學(xué)誘思
下列反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)的是__________；屬于化合反應(yīng)的是____；屬于分解反應(yīng)的是____；屬于置換反應(yīng)的是____；屬于復(fù)分解反應(yīng)的是____。
①TiCl4＋2Mg=====高溫2MgCl2＋Ti
②3O2=====一定條件2O3
③2Fe＋3Cl2=====△2FeCl3
④2H2O2=====催化劑2H2O＋O2↑
⑤H2O＋SO3===H2SO4
⑥2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
⑦3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
⑧3SiCl4＋4NH3=====一定條件Si3N4＋12HCl
⑨CaCO3=====高溫CaO＋CO2↑
教材回歸
1．氧化還原反應(yīng)
(1)概念：有元素化合價(jià)____的反應(yīng)稱為氧化還原反應(yīng)。
(2)特征：反應(yīng)前后元素的______發(fā)生了變化。
(3)實(shí)質(zhì)：反應(yīng)過程中有電子____或____。
2．幾種化學(xué)反應(yīng)類型的關(guān)系
根據(jù)反應(yīng)中有無(wú)____轉(zhuǎn)移或元素______是否發(fā)生變化，可以把化學(xué)反應(yīng)劃分為________反應(yīng)和________反應(yīng)；四種基本類型和氧化還原反應(yīng)的關(guān)系可用下圖表示：
①判斷氧化還原反應(yīng)首先要抓住化合價(jià)變化，凡是有元素化合價(jià)變化的化學(xué)反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)，元素化合價(jià)沒有變化的化學(xué)反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng)。
②凡有單質(zhì)參加的化合反應(yīng)，有單質(zhì)生成的分解反應(yīng)和置換反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)。復(fù)分解反應(yīng)都不是氧化還原反應(yīng)，有單質(zhì)參加的反應(yīng)不一定是氧化還原反應(yīng)，如2O3??3O2。
二、氧化還原反應(yīng)的有關(guān)概念
導(dǎo)學(xué)誘思
(1)在Fe2O3＋3CO=====高溫2Fe＋3CO2的反應(yīng)中，______是氧化劑，____是還原劑；____元素被氧化，____元素被還原；Fe2O3具有氧化性，CO具有還原性；____是氧化產(chǎn)物，____是還原產(chǎn)物。
(2)在Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O的反應(yīng)中，____是氧化劑，____是還原劑；____元素被氧化，____元素被還原；______是氧化產(chǎn)物，____是還原產(chǎn)物。
(3)在4NH3＋6NO===5N2＋6H2O的反應(yīng)中，____是氧化劑，______是還原劑；____元素被氧化，____元素被還原；____具有氧化性，______具有還原性；____是氧化產(chǎn)物，____是還原產(chǎn)物。
教材回歸
1．還原劑
在反應(yīng)中表現(xiàn)為所含元素化合價(jià)____，實(shí)質(zhì)是____電子。還原劑具有____性，反應(yīng)時(shí)本身被____，發(fā)生____反應(yīng)。
2．氧化劑
在反應(yīng)中表現(xiàn)為所含元素化合價(jià)____，實(shí)質(zhì)是____電子。氧化劑具有____性，反應(yīng)時(shí)本身被____，發(fā)生____反應(yīng)。
三、常見的氧化劑和還原劑
導(dǎo)學(xué)誘思
(1)向Na2SO3溶液中滴加稀硝酸的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：________________________；然后再向反應(yīng)后的溶液中滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成，此沉淀為______。
(2)向FeCl3溶液中滴加淀粉KI溶液的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：__________。
教材回歸
1．常見的氧化劑
物質(zhì)類型舉例對(duì)應(yīng)還原產(chǎn)物
活潑的非金屬單質(zhì)Cl2、Br2Cl－、Br－
O2、O3O－2
變價(jià)元素中高價(jià)態(tài)化合物或離子氧化物MnO2Mn2＋
H＋稀硫酸、鹽
酸、醋酸H2
氧化性酸HNO3NO或NO2
濃硫酸SO2
HClOCl－
鹽KMnO4Mn2＋
Fe3＋Fe2＋
過氧化物Na2O2、H2O2O－2
2．常見的還原劑
物質(zhì)類型舉例對(duì)應(yīng)氧化產(chǎn)物
活潑的金屬單質(zhì)Na、Fe、AlNa＋、Fe2＋(或Fe3＋)、Al3＋
某些非金屬單質(zhì)H2、C、SH＋1、CO(或CO2)、SO2
變價(jià)元素中低價(jià)態(tài)化合物或離子氧化物COCO2
SO2SO2－4、SO3
氫化物NH3NO
H2SS
鹽SO2－3
SO2－4
Fe2＋Fe3＋
過氧化物Na2O2、H2O2O2
理解與深化
一、氧化還原反應(yīng)中基本概念之間的聯(lián)系
例如：
為了方便記憶、快速解題可采用如下口訣：“升失氧、降得還；劑性一致、其他相反”�！吧а�、降得還”即：反應(yīng)后化合價(jià)升高的物質(zhì)失電子被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)；反應(yīng)后化合價(jià)降低的物質(zhì)得電子被還原，發(fā)生還原反應(yīng)�！皠┬砸恢隆奔矗貉趸瘎┚哂醒趸裕�原劑具有還原性�！捌渌喾础奔矗貉趸瘎┍贿�原，發(fā)生還原反應(yīng)，得到還原產(chǎn)物；還原劑被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，得到氧化產(chǎn)物。
【例1】 對(duì)于反應(yīng)CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑有下列判斷：①H2只是氧化產(chǎn)物�、贖2只是還原產(chǎn)物�、跦2O是氧化劑�、蹸aH2中的H元素被還原 ⑤此反應(yīng)中的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的分子個(gè)數(shù)之比為1∶1。上述判斷正確的是( )。
A．①④⑤ B．②④ C．① D．③⑤
①只要看到有關(guān)氧化還原反應(yīng)的題，就首先看化合價(jià)變化，然后再根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律解決問題。
②分析此種類型的題目時(shí)，我們還要注意氧化還原反應(yīng)的一個(gè)重要規(guī)律??歸中規(guī)律：同種元素間不同價(jià)態(tài)的物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，其產(chǎn)物的價(jià)態(tài)既不相互交換，也不交錯(cuò)。如：H2S與濃硫酸作用，H2S的氧化產(chǎn)物不可能為硫酸，而濃硫酸的還原產(chǎn)物也不可能為H2S; H2S的氧化產(chǎn)物可能是S或SO2，濃硫酸的還原產(chǎn)物可能為S或SO2，所以氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物有可能是同一物質(zhì)，即S或SO2。
另外，同種元素相鄰價(jià)態(tài)間不發(fā)生氧化還原反應(yīng)；同種元素高價(jià)化合物與低價(jià)化合物，當(dāng)有中間價(jià)態(tài)時(shí)才有可能發(fā)生反應(yīng)，若無(wú)中間價(jià)態(tài)，則不反應(yīng)。如濃硫酸不能氧化二氧化硫。同種元素的高價(jià)態(tài)氧化低價(jià)態(tài)時(shí)可簡(jiǎn)記為：高到高，低到低，可以歸中，不能跨越。
對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1用硫酸鐵電化浸出黃銅礦精礦工藝中，精礦在陽(yáng)極浸出的反應(yīng)比較復(fù)雜，其中有一主要反應(yīng)：CuFeS2＋4Fe3＋===Cu2＋＋5Fe2＋＋2S
下列說法正確的是( )。
A．反應(yīng)中硫元素被氧化，所有鐵元素均被還原
B．還原劑是S2－和Cu＋，氧化劑是Fe3＋
C．氧化產(chǎn)物是S，還原產(chǎn)物是Cu2＋和Fe2＋
D．當(dāng)轉(zhuǎn)移1 mol e－時(shí)，有46 g CuFeS2參加反應(yīng)
二、氧化性、還原性強(qiáng)弱的判斷
1．依據(jù)氧化還原方程式來判斷
氧化劑＋還原劑?→氧化產(chǎn)物＋還原產(chǎn)物
氧化性：氧化劑＞氧化產(chǎn)物
還原性：還原劑＞還原產(chǎn)物
口訣：比什么“性”找什么劑，“產(chǎn)物”之“性”小于“劑”。
2．據(jù)“三表”判斷
(1)根據(jù)元素周期表判斷
(2)根據(jù)金屬活動(dòng)性順序判斷
(3)根據(jù)非金屬活動(dòng)性順序判斷
口訣：易得者，不易失；易失者，不易得。(“易得者，不易失”， 例如：Cl2比Br2易得到電子，而得到電子后的Cl－比Br－難失去電子，從而可知Cl2的氧化性比Br2的強(qiáng)，而其被還原后得到的Cl－比Br－的還原性弱；“易失者，不易得”，例如：Na比Mg易失去電子，而失去電子后的Na＋比Mg2＋難得電子，從而可知Na的還原性比Mg的強(qiáng)，而其被氧化后得到的Na＋比Mg2＋的氧化性弱)
3．依據(jù)“兩池”判斷
(1)兩種不同的金屬構(gòu)成原電池的兩極。負(fù)極金屬是電子流出的極，正極金屬是電子流入的極。其還原性：正極＜負(fù)極。
(2)用惰性電極電解混合溶液時(shí)，在陰極先得電子的陽(yáng)離子氧化性較強(qiáng)，在陽(yáng)極先失電子的陰離子還原性較強(qiáng)。
4．依據(jù)產(chǎn)物價(jià)態(tài)的高低來判斷
在相同條件下，還原劑還原性越強(qiáng)，把氧化劑還原到的價(jià)態(tài)越低；氧化劑氧化性越強(qiáng)，把還原劑氧化到的價(jià)態(tài)越高。
例如：2Fe＋Cl2=====△2FeCl3 Fe＋S=====△FeS
氧化性：Cl2＞S
5．依據(jù)反應(yīng)條件來判斷
當(dāng)不同的氧化劑作用于同一還原劑時(shí)，如氧化產(chǎn)物價(jià)態(tài)相同，可依據(jù)反應(yīng)條件的難易程度來判斷，一般的來說反應(yīng)條件越苛刻，說明越難發(fā)生(即氧化劑得電子越困難)，則對(duì)應(yīng)氧化劑的氧化性越弱，例如：
Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
Cu＋2H2SO4(濃)=====△CuSO4＋SO2↑＋2H2O
氧化性：濃硝酸＞濃硫酸
6．依據(jù)“三度”判斷(“三度”即：濃度、溫度、酸堿度)
一般地，濃度越大，溫度越高，氧化劑的氧化性(或還原劑的還原性)越強(qiáng)；酸堿度是影響氧化性強(qiáng)弱的重要因素。例如，①KMnO4在酸性條件下具有較強(qiáng)的氧化性，常溫下即可和濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣；②HNO3(濃)的氧化性大于HNO3(稀)的氧化性；③HNO3(熱)的氧化性大于HNO3(冷)的氧化性。
【例2】 已知：①向KMnO4固體滴加濃鹽酸，產(chǎn)生黃綠色氣體；②向FeCl2溶液中通入少量實(shí)驗(yàn)①產(chǎn)生的氣體，溶液變黃色；③取實(shí)驗(yàn)②生成的溶液滴在淀粉KI試紙上，試紙變藍(lán)，下列判斷正確的是( )。
A．上述實(shí)驗(yàn)證明氧化性：MnO－4>Cl2 >Fe3＋>I2
B．上述實(shí)驗(yàn)中，共有兩個(gè)氧化還原反應(yīng)
C．實(shí)驗(yàn)①生成的氣體不能使?jié)駶?rùn)的淀粉KI試紙變藍(lán)
D．實(shí)驗(yàn)②證明Fe2＋既有氧化性又有還原性
①根據(jù)化學(xué)方程式比較物質(zhì)的氧化性、還原性時(shí)，首先應(yīng)依據(jù)化合價(jià)判斷出氧化劑、氧化產(chǎn)物、還原劑、還原產(chǎn)物，然后依據(jù)規(guī)律進(jìn)行判斷。
②不能依據(jù)氧化劑或還原劑自身化合價(jià)變化值的大小說明氧化性或還原性的強(qiáng)弱，如還原劑Na與Mg。
③在同一個(gè)氧化還原反應(yīng)中，氧化劑的氧化性＞氧化產(chǎn)物的氧化性，還原劑的還原性＞還原產(chǎn)物的還原性。
④同一氧化劑同時(shí)與同濃度的若干種還原劑反應(yīng)，往往是還原性強(qiáng)的先被氧化。例如向FeBr2溶液中滴入少量氯水，F(xiàn)e2＋先被氧化。而向FeI2溶液中滴入少量氯水，I－先被氧化。
對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2(2011?湖南婁底重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)X、Y、Z為三種單質(zhì)。已知：Y能將Z從其化合物的水溶液中置換出來，而Z又能將X從其化合物中置換出來。由此可以推斷下列說法中可能正確的是( )。
①單質(zhì)的氧化性：Y>Z>X�、趩钨|(zhì)的還原性：Y>Z>X ③對(duì)應(yīng)離子的氧化性：X>Z>Y�、軐�(duì)應(yīng)離子的還原性：X>Z>Y
A．只有① B．只有②③
C．只有①④ D．①②③④
三、氧化還原反應(yīng)方程式的配平及有關(guān)計(jì)算
1．配平原理
在氧化還原反應(yīng)中，從現(xiàn)象看是化合價(jià)升降總數(shù)相等，從本質(zhì)看是電子得失總數(shù)相等，對(duì)離子方程式進(jìn)行配平時(shí)，除滿足上述要求外，還應(yīng)注意電荷守恒。
2．配平步驟
(1)“標(biāo)價(jià)態(tài)”即先寫出反應(yīng)物和生成物的化學(xué)式，并標(biāo)出發(fā)生氧化還原反應(yīng)的元素的正負(fù)化合價(jià)。
(2)“標(biāo)變化”即標(biāo)出元素的化合價(jià)的變化(升高或者降低)。
(3)“求總數(shù)”即使化合價(jià)升高和降低的總數(shù)相等。
(4)用觀察的方法配平其他物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。
3．抓住一個(gè)關(guān)鍵，掌握三個(gè)原則
(1)一個(gè)關(guān)鍵
準(zhǔn)確判斷并標(biāo)出變價(jià)元素的化合價(jià)，求出化合價(jià)升降數(shù)及其最小公倍數(shù)，進(jìn)而求得氧化劑、還原劑的計(jì)量數(shù)。
(2)三個(gè)原則
①反應(yīng)前后各元素的原子個(gè)數(shù)相等。
②氧化劑得電子總數(shù)與還原劑失電子總數(shù)相等。
③反應(yīng)前后各帶電微粒所帶電荷總數(shù)相等(離子反應(yīng))。
【例3】 (1)配平下列離子反應(yīng)方程式：
________Fe(OH)3＋________ClO－＋________OH－?→________FeOn－4＋________Cl－＋________H2O
(2)已知有10.7 g Fe(OH)3參加反應(yīng)，共轉(zhuǎn)移了0.3NA個(gè)電子，則n＝________，F(xiàn)eOn－4中鐵元素的化合價(jià)為________。
(3)根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，推測(cè)FeOn－4能和下列________(填序號(hào))物質(zhì)反應(yīng)。
A．KMnO4 B．SO2
C．H2S D．O2
實(shí)驗(yàn)與探究
關(guān)于物質(zhì)的氧化性、還原性的實(shí)驗(yàn)探究
氧化還原反應(yīng)的知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用主要有如下三個(gè)方面。
1．利用某些實(shí)驗(yàn)手段證明物質(zhì)具有氧化性或還原性。利用常見的氧化劑證明某物質(zhì)的還原性，利用常見的還原劑證明某物質(zhì)的氧化性。
2．利用某些實(shí)驗(yàn)手段比較物質(zhì)氧化性或還原性的強(qiáng)弱。例如KMnO4與濃鹽酸反應(yīng)生成Cl2，Cl2通入Na2S溶液中生成S，可證明氧化性：KMnO4>Cl2>S。
3．物質(zhì)的氧化性和還原性對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的影響。例如實(shí)驗(yàn)室制備Fe(OH)2時(shí)，要避免氧化劑的影響。
實(shí)驗(yàn)典例
Ⅰ.亞硝酸鈉(NaNO2)外觀近似食鹽，有像食鹽一樣的咸味，它的毒性較大，長(zhǎng)期食用可能致癌。近年來新聞媒體不斷報(bào)道有人誤將NaNO2當(dāng)食鹽用，發(fā)生中毒事件甚至造成死亡。NaNO2在酸性條件下既具有氧化性(可將I－氧化為I2)，也具有還原性(與高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng))。為了區(qū)別食鹽與亞硝酸鈉，老師提供了下表中的試劑、操作供學(xué)生選擇。
試劑操作
①H2SO4溶液A.把樣品放入H2SO4溶液中，溶解后再加入淀粉溶液
②KMnO4溶液B.把樣品放入H2SO4溶液中，溶解后再加入其他試劑
③KI溶液C.把樣品放入水中，溶解后再加入其他試劑
④AgNO3溶液D.把樣品放入水中，溶解后直接觀察溶液顏色變化
⑤淀粉溶液
(1)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)兩套方案判斷被檢驗(yàn)的樣品是亞硝酸鈉。
方案一：試劑及操作：________，現(xiàn)象：_______________________________________。
方案二：試劑及操作：________，現(xiàn)象：________________________________________。
(2)某同學(xué)檢驗(yàn)樣品是亞硝酸鈉時(shí)采用了②、D的組合，是否可行？并說明理由：________________________________________________________________________。
Ⅱ.如上圖所示裝置，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：左邊棉花變?yōu)槌壬�，右邊棉花變�(yōu)樗{(lán)色，所得結(jié)論氧化性：Cl2＞Br2＞I2是否正確？并說明理由：________________________________。
答案與解析
梳理與整合
一、
導(dǎo)學(xué)誘思
①③④⑥⑦�、邰荨、堍帷、佟、�
教材回歸
1．變化 化合價(jià) 得失 偏移
2．電子 化合價(jià) 氧化還原 非氧化還原 置換 復(fù)分解 分解
二、
導(dǎo)學(xué)誘思
(1)Fe2O3 CO 碳 鐵 CO2 Fe
(2)Cl2 Cl2 氯 氯 NaClO NaCl
(3)NO NH3 氮 氮 NO NH3 N2 N2
教材回歸
1．升高 失去 還原 氧化 氧化
2．降低 得到 氧化 還原 還原
三、
導(dǎo)學(xué)誘思
(1)有無(wú)色氣體生成，遇到空氣變成紅棕色 BaSO4
(2)溶液變藍(lán)色
理解與深化
【例1】D 解析：首先標(biāo)化合價(jià)，看價(jià)變化：CaH－12＋2H＋12O===Ca(OH)2＋2H02↑，所以H2O是氧化劑被還原，CaH2 是還原劑被氧化，H2既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物。
對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1 D 解析：Cu＋2Fe＋2S2－2＋4Fe＋33＋===Cu2＋＋5Fe＋22＋＋2S0，其中Fe3＋化合價(jià)降低，CuFeS2中S－2化合價(jià)升高、Cu化合價(jià)不變，且CuFeS2沒有電離，所以A、B、C均錯(cuò)誤。當(dāng)轉(zhuǎn)移1 mol e－時(shí)，有14 mol CuFeS2參加反應(yīng)，即14 mol×184 g?mol－1＝46 g。
【例2】A 解析：題中三步都是氧化還原反應(yīng)，①中氧化劑為KMnO4，黃綠色氣體為氧化產(chǎn)物Cl2 ，所以氧化性MnO－4＞Cl2；②中氧化劑為Cl2，氧化產(chǎn)物Fe3＋的生成導(dǎo)致溶液變黃色，所以氧化性Cl2 ＞Fe3＋；③中氧化劑為Fe3＋，有氧化產(chǎn)物I2生成使淀粉變藍(lán)，所以氧化性Fe3＋＞I2，可知A正確。實(shí)驗(yàn)②只能證明Fe2＋具有還原性，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。
對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2 D
【例3】答案：(1)2 (5－n) 2n 2 (5－n) (n＋3)
(2)2�。�6
(3)BC
解析：(1)首先標(biāo)出化合價(jià)，看化合價(jià)的變化：Fe?OH?3＋3 ↑＋8－n－3＋Cl＋1↓2O－＋OH－?→Fe＋8－nOn－4＋Cl－1－＋H2O，根據(jù)化合價(jià)升降配平：2Fe(OH)3＋(5－n) ClO－＋________OH－?→2FeOn－4＋(5－n)Cl－＋________H2O，然后根據(jù)電荷守恒配平OH－、H2O，最后用H或O檢查是否配平；
(2)10.7 g Fe(OH)3為0.1 mol，所以如果1 mol Fe(OH)3參加反應(yīng)，則轉(zhuǎn)移3 mol電子，F(xiàn)e的化合價(jià)升高3價(jià)，為＋6價(jià)，n＝2；
(3)根據(jù)信息可知FeOn－4為強(qiáng)氧化劑，推測(cè)能與還原劑SO2、H2S反應(yīng)。
實(shí)驗(yàn)與探究
答案：Ⅰ.(1)方案一：①②、B 溶液紫色褪去 方案二：①③⑤、B 溶液顯藍(lán)色
(2)不可行，鹽酸也能與高錳酸鉀反應(yīng)給實(shí)驗(yàn)造成干擾
Ⅱ.不正確，無(wú)法證明與KI反應(yīng)的是氯氣還是溴蒸氣
解析：Ⅰ.(1)我們?cè)谠O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要使現(xiàn)象明顯，依據(jù)信息KMnO4溶液與亞硝酸鈉反應(yīng)褪色，淀粉碘化鉀在酸性條件下遇亞硝酸鈉變藍(lán)；(2)依據(jù)氧化性強(qiáng)弱，高錳酸鉀的氧化性大于氯氣，所以高錳酸鉀能與鹽酸反應(yīng)。
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