第3课时 氧化还原反应的规律
【学习目标】 1.认识氧化还原反应中的守恒规律,并学会利用守恒规律配平氧化还原反应的化学方程式。
2.认识氧化还原反应中的先后规律,会判断物质的稳定性和反应顺序。
3.认识氧化还原反应中的价态规律中的归中规律和歧化规律。
知识点一 氧化还原反应的规律[学生用书P73]
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1.守恒规律
氧化还原反应中,原子得失电子总数相等,元素化合价升降总数相等,即有关系式:
还原剂失电子的总数=氧化剂得电子的总数;
元素化合价升高的总数=元素化合价降低的总数。
2.价态规律
(1)高低规律:最高价态只有氧化性,最低价态只有还原性,中间价态既有氧化性又有还原性。
(2)归中规律:同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时,高价态+低价态→中间价态,即“只靠拢,不交叉”“就近变价”。例如,
H2S+H2SO4(浓)===S↓+SO2↑+2H2O中,硫元素的价态变化为 INCLUDEPICTURE "25LX113.TIF" INCLUDEPICTURE "25LX113.TIF" \* MERGEFORMAT ,而非 INCLUDEPICTURE "25LX114.TIF" INCLUDEPICTURE "25LX114.TIF" \* MERGEFORMAT 。
(3)歧化规律:同种元素的中间价态可自身发生氧化还原反应,生成高价态和低价态,即中间价态→高价态+低价态,如3NO2+H2O===2HNO3+NO。
(4)同种元素相邻价态之间不发生氧化还原反应,如H2SO4与SO2不反应,Fe3+与Fe2+不反应。
3.强弱规律
(较强 (较强,,(较弱 (较弱
氧化性) 还原性),,还原性) 氧化性))
还原性:还原剂>还原产物;氧化性:氧化剂>氧化产物,即“强制弱”或“前强后弱”。
4.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。例如,已知还原性:I->Fe2+>Br-,当把少量Cl2通入FeBr2溶液中时,首先氧化Fe2+;当把少量Cl2通入FeI2溶液中时,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。例如,已知氧化性:Fe3+>Cu2+>H+,在含有Fe3+、Cu2+、H+的溶液中加入铁粉,铁粉先与Fe3+反应,再依次与Cu2+、H+反应。
应用:判断物质的氧化性、还原性强弱或判断反应的先后顺序。
INCLUDEPICTURE "多维迁移应用LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "多维迁移应用LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1.关于反应KClO3+6HCl===KCl+3Cl2↑+3H2O的下列说法中不正确的是( )
A.KClO3的氧化性强于Cl2的
B.HCl在反应中体现出酸性和还原性
C.氧化产物与还原产物的质量之比为5∶1
D.每生成6 mol H2O,转移电子的物质的量为12 mol
解析:选D。该反应中,KClO3为氧化剂,Cl2为氧化产物,氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,A正确;HCl在反应中生成KCl体现出酸性,生成Cl2体现出还原性,B正确;Cl2既是氧化产物又是还原产物,根据化合价升降规律,氧化产物与还原产物的质量之比为5∶1,C正确;根据反应可知,每生成3 mol H2O,转移5 mol电子,故每生成6 mol H2O,转移10 mol电子,D错误。
2.有下列三个氧化还原反应:
①2FeCl3+2KI===2FeCl2+2KCl+I2;
②2FeCl2+Cl2===2FeCl3;
③2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
若某溶液中Fe2+、I-、Cl-共存,要除去I-而不使Fe2+和Cl-的量减少,可加入的试剂是( )
A.Cl2 B.KMnO4
C.FeCl3 D.HCl
解析:选C。根据已知的三个氧化还原反应可判断出Cl2、KMnO4、FeCl3和I2的氧化性由强到弱的顺序为KMnO4>Cl2>FeCl3>I2,Fe2+、I-、Cl-的还原性由强到弱的顺序为I->Fe2+>Cl-,故要除去I-而不减少Fe2+和Cl-的量可加入FeCl3。
3.(2024·西安中学高一月考)已知X、Y中含有相同的元素,Z、W中也含有相同的元素,根据反应X+H2O―→Y+H2;Z+H2O―→W+O2(方程式均未配平),可推断X、Y中和Z、W中相同元素的化合价的高低顺序为( )
A.X>Y、Z>W B.X<Y、Z<W
C.X>Y、Z<W D.X<Y、Z>W
解析:选D。X+H2O―→Y+H2中,H元素化合价降低,根据氧化还原反应中化合价有升必有降可知,X中某元素化合价低于Y中;Z+H2O―→W+O2中,O元素化合价升高,则Z中某元素化合价高于W中,因此X、Y中和Z、W中相同元素的化合价的高低顺序为X<Y、Z>W。
知识点二 氧化还原反应方程式的配平及有关计算 [学生用书P74]
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1.氧化还原反应方程式的配平
(1)配平“三原则”
INCLUDEPICTURE "25LX115.TIF" INCLUDEPICTURE "25LX115.TIF" \* MERGEFORMAT
(2)配平步骤——化合价升降法
①标变价:写出反应物和生成物的化学式,标出反应前后变价元素的化合价。
②列变化:标出反应前后元素化合价的变化值。
③求总数:通过求最小公倍数使化合价升降总数相等。
④配系数:确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数,通过观察法配平其他物质的化学计量数。
C+4HNO3(浓)——4NO2↑+CO2↑+2H2O
⑤查守恒:检查电荷是否守恒,原子个数是否守恒,配平后,把单线改成等号,并标注反应条件。
C+4HNO3(浓)4NO2↑+CO2↑+2H2O
(3)两种配平技巧
①正向配平法:适用于氧化剂、还原剂中某元素化合价全部改变的反应。例如:
INCLUDEPICTURE "25LX115A.TIF" INCLUDEPICTURE "25LX115A.TIF" \* MERGEFORMAT
____KI+____KIO3+____H2SO4===____I2+____K2SO4+____H2O
②逆向配平法:适用于自身氧化还原反应(包括分解、歧化)或者某物质部分被氧化或被还原的反应,先确定生成物的化学计量数,再确定反应物的化学计量数。例如:
______Cu+______HNO3(稀)===______Cu(NO3)2+____NO↑+____H2O
INCLUDEPICTURE "25LX115B.TIF" INCLUDEPICTURE "25LX115B.TIF" \* MERGEFORMAT
(4)缺项类方程式的配平方法
缺项方程式是指某些反应物或生成物的化学式没有写出来,一般为水、酸或碱。
①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,再观察两边电荷。酸性溶液以H+和H2O找平,碱性溶液以OH-和H2O找平。然后由原子守恒确定未知物,再根据原子守恒进行配平。
②当化学方程式中有多个缺项时,应根据元素化合价的变化找准氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
2.氧化还原反应的计算
(1)计算的依据:得失电子守恒。
(2)守恒法解题的思维流程
①找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
②找准一个原子或离子得失电子个数(注意化学式中微粒的个数)。
③根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。
n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)。
INCLUDEPICTURE "特别提醒a.TIF" INCLUDEPICTURE "特别提醒a.TIF" \* MERGEFORMAT 对于多步连续进行的氧化还原反应,若中间各步反应过程中无损耗,可直接根据得失电子守恒建立起始反应物和最终生成物的关系,快速列式求解。
[答案自填] 5 1 3 3 3 3 3
8 3 2 4
INCLUDEPICTURE "多维迁移应用LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "多维迁移应用LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1.(2024·聊城茌平区高一统考)10 mL 0.05 mol/L含有R2O的浓溶液恰好能将60 mL 0.05 mol/L的Fe2+溶液完全氧化。元素R在还原产物中的化合价为( )
A.+1价 B.+2价
C.+3价 D.+6价
解析:选C。反应中Fe2+→Fe3+,被氧化,R2O中R元素化合价为+6价,设元素R在还原产物中的化合价为x价,根据得失电子守恒列式: 60 mL×0.05 mol/L×(3-2)=10 mL×0.05 mol/L×2×(6-x),解得x=+3,即元素R在还原产物中的化合价为+3价。
2.(2024·吴忠高一检测)在一定条件下,PbO2与Cr3+恰好完全反应,产物是Pb2+和Cr2O,则PbO2与Cr3+的物质的量之比为( )
A.3∶2 B.2∶3
C.3∶1 D.1∶3
解析:选A。1 mol Cr3+失去3 mol电子生成 mol Cr2O,1 mol PbO2得到2 mol电子生成1 mol Pb2+,根据得失电子守恒可知,PbO2与Cr3+的物质的量之比为3∶2。
3.(1)配平下列离子方程式
①______Fe3++______SO2+______H2O===______Fe2++______SO+______H+
②______Mn2++______ClO+______H2O===______MnO2↓+______Cl2↑+______
(2)配平下列反应的化学方程式,并用单线桥法标出电子转移的方向和数目。
FeS2+____O2____Fe2O3+______SO2
(3)配平下列反应的化学方程式,并用双线桥法标出电子转移的方向和数目。
________K2S+________HNO3===________KNO3+________NO↑+________S↓+________H2O
解析:(2)FeS2与O2反应,1 mol FeS2发生反应转移11 mol电子,根据得失电子守恒以及原子守恒配平反应的化学方程式为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2;用单线桥法表示电子转移的方向和数目
(3)K2S与HNO3发生氧化还原反应,1 mol K2S失去2 mol电子生成1 mol S,1 mol HNO3得到3 mol 电子生成1 mol NO,根据得失电子守恒以及原子守恒配平反应的化学方程式为3K2S+8HNO3===6KNO3+2NO↑+3S↓+4H2O,用双线桥法表示电子转移的方向和数目为
答案:(1)①2 1 2 2 1 4
②5 2 4 5 1 8H+
INCLUDEPICTURE "课堂检测巩固落实LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课堂检测巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMAT [学生用书P76]
1.向AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后,有金属析出。过滤、洗涤后往滤渣中加入稀盐酸,有无色气体放出。滤液中一定存在( )
A.Fe2+ B.Cu2+、Fe2+
C.Ag+、Fe2+ D.Ag+、Cu2+、Fe2+
解析:选A。在金属活动性顺序中,活泼性:Fe>H>Cu>Ag,往滤渣中加入稀盐酸,有无色气体放出,说明滤渣中含有铁,铁能与硝酸银反应生成硝酸亚铁和银,能与硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜。当铁有剩余时,说明硝酸铜和硝酸银全部参加反应,滤液中无Cu2+、Ag+,只有生成的Fe2+。
2.已知在热的碱性溶液中,NaClO发生如下反应:3NaClO===2NaCl+NaClO3。在相同条件下NaClO2也能发生类似的反应,最终产物是( )
A.NaCl、NaClO B.NaCl、NaClO3
C.NaClO、NaClO3 D.NaClO3、NaClO4
解析:选B。题给化学方程式中氯元素的化合价变化为由+1价升高到+5价和降低到-1价,符合歧化规律。相同条件下NaClO2也能发生类似的反应,即氯元素的化合价应既有升高,又有降低。A中氯元素的化合价均降低,D中氯元素的化合价均升高;根据已知反应可知,C中NaClO不是最终产物,故B正确。
3.(2024·江苏邗江中学高一质检)水溶液中的Mn2+可以用KMnO4除去,该反应的离子方程式为2MnO+3Mn2++2H2O===5MnO2↓+4H+。下列说法正确的是( )
A.KMnO4是氧化剂,发生还原反应
B.还原性:MnO2>Mn2+
C.浓盐酸中的Cl-能被还原成Cl2
D.每生成5 mol MnO2,反应中转移电子的物质的量为12 mol
解析:选A。A.KMnO4中Mn元素的化合价由+7价降低到+4价,化合价降低,得到电子,是氧化剂,发生还原反应,A正确;B.氧化还原反应中还原剂的还原性大于还原产物的还原性,Mn2+是还原剂,MnO2是还原产物,还原性:MnO24.(2024·石家庄一中高一月考)重铬酸铵[(NH4)2Cr2O7]是一种受热易分解的盐,具有很强的氧化性,下列各组对重铬酸铵受热分解产物的判断符合实际的是( )
A.Cr2O3+N2+H2O
B.Cr2O3+NH3+H2O
C.CrO3+N2+H2O
D.CrO3+NO2+H2O
解析:选A。重铬酸铵[(NH4)2Cr2O7]是一种受热易分解的盐,具有很强的氧化性,若分解时发生氧化还原反应,则应有元素化合价的升降。A.N元素的化合价由-3价升高到0价,Cr元素的化合价由+6价降低到+3价,符合氧化还原反应的特征,故A符合实际;B.只有Cr元素的化合价由+6价降低到+3 价,没有元素的化合价升高,故B不符合实际;C.只有N元素的化合价由-3价升高到0价,没有元素的化合价降低,故C不符合实际;D.只有N元素的化合价由-3价升高到+4价,没有元素的化合价降低,故D不符合实际。
5.Ⅰ.已知下列反应:
①Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2
②2KI+Br2===2KBr+I2
③Na2S+I2===2NaI+S↓
(1)Cl-、Br-、I-、S2-的还原性由强到弱的顺序是_________________________________________________。
(2)Cl2、Br2、I2、S的氧化性由强到弱的顺序是_______________________________________________。
(3)Cl2与Na2S溶液能否发生反应?________(填“能”或“否”)。
(4)向含有Cl-、Br-、I-、S2-的溶液中通入Cl2,最先发生反应的离子是________,该反应的离子方程式为___________。
Ⅱ.某同学写出以下三个化学方程式(未配平):
①NO+HNO3→N2O3+H2O
②NH3+NO→HNO2+H2O
③N2O4+H2O→HNO3+HNO2
三个反应中,一定不可能实现的是反应______(填序号);在反应①中若消耗15 g NO,则转移电子的物质的量为________mol。
解析:Ⅰ.(1)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-,即还原性由强到弱的顺序为S2->I->Br->Cl-。
(2)根据同一氧化还原反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,由反应①知氧化性:Cl2>Br2,由反应②知氧化性:Br2>I2,由反应③知氧化性:I2>S,故氧化性由强到弱的顺序为Cl2>Br2>I2>S。
(3)由(2)知氧化性:Cl2>S,故Cl2能与Na2S溶液发生反应Cl2+Na2S===2NaCl+S↓。
(4)由(1)知还原性:S2->I->Br->Cl-,故向含有Cl-、Br-、I-、S2-的溶液中通入Cl2,Cl2最先与S2-反应,离子方程式为S2-+Cl2===2Cl-+S↓。
Ⅱ.氧化还原反应的特征是元素化合价的升降,反应②中N元素化合价只升高不降低,故该反应不可能实现;配平反应①的化学方程式为4NO+2HNO3===3N2O3+H2O,当4 mol NO参加反应时,转移电子的物质的量为4 mol,故15 g(0.5 mol) NO参与反应时,转移电子的物质的量为0.5 mol。
答案:Ⅰ.(1)S2->I->Br->Cl- (2)Cl2>Br2>I2>S (3)能 (4)S2- S2-+Cl2===S↓+2Cl-
Ⅱ.② 0.5第3课时 氧化还原反应的规律
【学习目标】 1.认识氧化还原反应中的守恒规律,并学会利用守恒规律配平氧化还原反应的化学方程式。
2.认识氧化还原反应中的先后规律,会判断物质的稳定性和反应顺序。
3.认识氧化还原反应中的价态规律中的归中规律和歧化规律。
知识点一 氧化还原反应的规律[学生用书P73]
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1.守恒规律
氧化还原反应中,原子得失电子总数相等,元素化合价升降总数相等,即有关系式:
还原剂失电子的总数=氧化剂得电子的总数;
元素化合价升高的总数=元素化合价降低的总数。
2.价态规律
(1)高低规律:最高价态只有氧化性,最低价态只有还原性,中间价态既有氧化性又有还原性。
(2)归中规律:同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时,高价态+低价态→中间价态,即“只靠拢,不交叉”“就近变价”。例如,
H2S+H2SO4(浓)===S↓+SO2↑+2H2O中,硫元素的价态变化为 INCLUDEPICTURE "25LX113.TIF" INCLUDEPICTURE "25LX113.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "25LX113.TIF" \* MERGEFORMAT ,而非 INCLUDEPICTURE "25LX114.TIF" INCLUDEPICTURE "25LX114.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "25LX114.TIF" \* MERGEFORMAT 。
(3)歧化规律:同种元素的中间价态可自身发生氧化还原反应,生成高价态和低价态,即中间价态→高价态+低价态,如3NO2+H2O===2HNO3+NO。
(4)同种元素相邻价态之间不发生氧化还原反应,如H2SO4与SO2不反应,Fe3+与Fe2+不反应。
3.强弱规律
(较强 (较强,,(较弱 (较弱
氧化性) 还原性),,还原性) 氧化性))
还原性:还原剂>还原产物;氧化性:氧化剂>氧化产物,即“强制弱”或“前强后弱”。
4.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。例如,已知还原性:I->Fe2+>Br-,当把少量Cl2通入FeBr2溶液中时,首先氧化Fe2+;当把少量Cl2通入FeI2溶液中时,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。例如,已知氧化性:Fe3+>Cu2+>H+,在含有Fe3+、Cu2+、H+的溶液中加入铁粉,铁粉先与Fe3+反应,再依次与Cu2+、H+反应。
应用:判断物质的氧化性、还原性强弱或判断反应的先后顺序。
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1.关于反应KClO3+6HCl===KCl+3Cl2↑+3H2O的下列说法中不正确的是( )
A.KClO3的氧化性强于Cl2的
B.HCl在反应中体现出酸性和还原性
C.氧化产物与还原产物的质量之比为5∶1
D.每生成6 mol H2O,转移电子的物质的量为12 mol
2.有下列三个氧化还原反应:
①2FeCl3+2KI===2FeCl2+2KCl+I2;
②2FeCl2+Cl2===2FeCl3;
③2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
若某溶液中Fe2+、I-、Cl-共存,要除去I-而不使Fe2+和Cl-的量减少,可加入的试剂是( )
A.Cl2 B.KMnO4
C.FeCl3 D.HCl
3.(2024·西安中学高一月考)已知X、Y中含有相同的元素,Z、W中也含有相同的元素,根据反应X+H2O―→Y+H2;Z+H2O―→W+O2(方程式均未配平),可推断X、Y中和Z、W中相同元素的化合价的高低顺序为( )
A.X>Y、Z>W B.X<Y、Z<W
C.X>Y、Z<W D.X<Y、Z>W
知识点二 氧化还原反应方程式的配平及有关计算 [学生用书P74]
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1.氧化还原反应方程式的配平
(1)配平“三原则”
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(2)配平步骤——化合价升降法
①标变价:写出反应物和生成物的化学式,标出反应前后变价元素的化合价。
②列变化:标出反应前后元素化合价的变化值。
③求总数:通过求最小公倍数使化合价升降总数相等。
④配系数:确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数,通过观察法配平其他物质的化学计量数。
C+4HNO3(浓)——4NO2↑+CO2↑+2H2O
⑤查守恒:检查电荷是否守恒,原子个数是否守恒,配平后,把单线改成等号,并标注反应条件。
C+4HNO3(浓)4NO2↑+CO2↑+2H2O
(3)两种配平技巧
①正向配平法:适用于氧化剂、还原剂中某元素化合价全部改变的反应。例如:
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____KI+____KIO3+____H2SO4===____I2+____K2SO4+____H2O
②逆向配平法:适用于自身氧化还原反应(包括分解、歧化)或者某物质部分被氧化或被还原的反应,先确定生成物的化学计量数,再确定反应物的化学计量数。例如:
______Cu+______HNO3(稀)===______Cu(NO3)2+____NO↑+____H2O
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(4)缺项类方程式的配平方法
缺项方程式是指某些反应物或生成物的化学式没有写出来,一般为水、酸或碱。
①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,再观察两边电荷。酸性溶液以H+和H2O找平,碱性溶液以OH-和H2O找平。然后由原子守恒确定未知物,再根据原子守恒进行配平。
②当化学方程式中有多个缺项时,应根据元素化合价的变化找准氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
2.氧化还原反应的计算
(1)计算的依据:得失电子守恒。
(2)守恒法解题的思维流程
①找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
②找准一个原子或离子得失电子个数(注意化学式中微粒的个数)。
③根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。
n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)。
INCLUDEPICTURE "特别提醒a.TIF" INCLUDEPICTURE "特别提醒a.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "特别提醒a.TIF" \* MERGEFORMAT 对于多步连续进行的氧化还原反应,若中间各步反应过程中无损耗,可直接根据得失电子守恒建立起始反应物和最终生成物的关系,快速列式求解。
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1.(2024·聊城茌平区高一统考)10 mL 0.05 mol/L含有R2O的浓溶液恰好能将60 mL 0.05 mol/L的Fe2+溶液完全氧化。元素R在还原产物中的化合价为( )
A.+1价 B.+2价
C.+3价 D.+6价
2.(2024·吴忠高一检测)在一定条件下,PbO2与Cr3+恰好完全反应,产物是Pb2+和Cr2O,则PbO2与Cr3+的物质的量之比为( )
A.3∶2 B.2∶3
C.3∶1 D.1∶3
3.(1)配平下列离子方程式
①______Fe3++______SO2+______H2O===______Fe2++______SO+______H+
②______Mn2++______ClO+______H2O===______MnO2↓+______Cl2↑+______
(2)配平下列反应的化学方程式,并用单线桥法标出电子转移的方向和数目。
FeS2+____O2____Fe2O3+______SO2
(3)配平下列反应的化学方程式,并用双线桥法标出电子转移的方向和数目。
________K2S+________HNO3===________KNO3+________NO↑+________S↓+________H2O
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1.向AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后,有金属析出。过滤、洗涤后往滤渣中加入稀盐酸,有无色气体放出。滤液中一定存在( )
A.Fe2+ B.Cu2+、Fe2+
C.Ag+、Fe2+ D.Ag+、Cu2+、Fe2+
2.已知在热的碱性溶液中,NaClO发生如下反应:3NaClO===2NaCl+NaClO3。在相同条件下NaClO2也能发生类似的反应,最终产物是( )
A.NaCl、NaClO B.NaCl、NaClO3
C.NaClO、NaClO3 D.NaClO3、NaClO4
3.(2024·江苏邗江中学高一质检)水溶液中的Mn2+可以用KMnO4除去,该反应的离子方程式为2MnO+3Mn2++2H2O===5MnO2↓+4H+。下列说法正确的是( )
A.KMnO4是氧化剂,发生还原反应
B.还原性:MnO2>Mn2+
C.浓盐酸中的Cl-能被还原成Cl2
D.每生成5 mol MnO2,反应中转移电子的物质的量为12 mol
4.(2024·石家庄一中高一月考)重铬酸铵[(NH4)2Cr2O7]是一种受热易分解的盐,具有很强的氧化性,下列各组对重铬酸铵受热分解产物的判断符合实际的是( )
A.Cr2O3+N2+H2O
B.Cr2O3+NH3+H2O
C.CrO3+N2+H2O
D.CrO3+NO2+H2O
5.Ⅰ.已知下列反应:
①Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2
②2KI+Br2===2KBr+I2
③Na2S+I2===2NaI+S↓
(1)Cl-、Br-、I-、S2-的还原性由强到弱的顺序是_________________________________________________。
(2)Cl2、Br2、I2、S的氧化性由强到弱的顺序是_______________________________________________。
(3)Cl2与Na2S溶液能否发生反应?________(填“能”或“否”)。
(4)向含有Cl-、Br-、I-、S2-的溶液中通入Cl2,最先发生反应的离子是________,该反应的离子方程式为___________。
Ⅱ.某同学写出以下三个化学方程式(未配平):
①NO+HNO3→N2O3+H2O
②NH3+NO→HNO2+H2O
③N2O4+H2O→HNO3+HNO2
三个反应中,一定不可能实现的是反应______(填序号);在反应①中若消耗15 g NO,则转移电子的物质的量为________mol。(共47张PPT)
第3课时 氧化还原反应的规律
【学习目标】 1.认识氧化还原反应中的守恒规律,并学会利用守恒规律配平氧化还原反应的化学方程式。
2.认识氧化还原反应中的先后规律,会判断物质的稳定性和反应顺序。
3.认识氧化还原反应中的价态规律中的归中规律和歧化规律。
知识点一
PART
01
第一部分
知识点一 氧化还原反应的规律
1.守恒规律
氧化还原反应中,原子得失电子总数相等,元素化合价升降总数相等,即有关系式:
还原剂失电子的总数=氧化剂得电子的总数;
元素化合价升高的总数=元素化合价降低的总数。
(3)歧化规律:同种元素的中间价态可自身发生氧化还原反应,生成高价态和低价态,即中间价态→高价态+低价态,如3NO2+H2O===2HNO3+NO。
(4)同种元素相邻价态之间不发生氧化还原反应,如H2SO4与SO2不反应,Fe3+与Fe2+不反应。
3.强弱规律
还原性:还原剂>还原产物;氧化性:氧化剂>氧化产物,即“强制弱”或“前强后弱”。
4.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。例如,已知还原性:I->Fe2+>Br-,当把少量Cl2通入FeBr2溶液中时,首先氧化Fe2+;当把少量Cl2通入FeI2溶液中时,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。例如,已知氧化性:Fe3+>Cu2+>H+,在含有Fe3+、Cu2+、H+的溶液中加入铁粉,铁粉先与Fe3+反应,再依次与Cu2+、H+反应。
应用:判断物质的氧化性、还原性强弱或判断反应的先后顺序。
√
1.关于反应KClO3+6HCl===KCl+3Cl2↑+3H2O的下列说法中不正确的是( )
A.KClO3的氧化性强于Cl2的
B.HCl在反应中体现出酸性和还原性
C.氧化产物与还原产物的质量之比为5∶1
D.每生成6 mol H2O,转移电子的物质的量为12 mol
解析:该反应中,KClO3为氧化剂,Cl2为氧化产物,氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,A正确;
HCl在反应中生成KCl体现出酸性,生成Cl2体现出还原性,B正确;
Cl2既是氧化产物又是还原产物,根据化合价升降规律,氧化产物与还原产物的质量之比为5∶1,C正确;
根据反应可知,每生成3 mol H2O,转移5 mol电子,故每生成6 mol H2O,转移10 mol电子,D错误。
2.有下列三个氧化还原反应:
①2FeCl3+2KI===2FeCl2+2KCl+I2;
②2FeCl2+Cl2===2FeCl3;
③2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
若某溶液中Fe2+、I-、Cl-共存,要除去I-而不使Fe2+和Cl-的量减少,可加入的试剂是( )
A.Cl2 B.KMnO4
C.FeCl3 D.HCl
√
解析:根据已知的三个氧化还原反应可判断出Cl2、KMnO4、FeCl3和I2的氧化性由强到弱的顺序为KMnO4>Cl2>FeCl3>I2,Fe2+、I-、Cl-的还原性由强到弱的顺序为I->Fe2+>Cl-,故要除去I-而不减少Fe2+和Cl-的量可加入FeCl3。
3.(2024·西安中学高一月考)已知X、Y中含有相同的元素,Z、W中也含有相同的元素,根据反应X+H2O―→Y+H2;Z+H2O―→W+O2(方程式均未配平),可推断X、Y中和Z、W中相同元素的化合价的高低顺序为( )
A.X>Y、Z>W B.X<Y、Z<W
C.X>Y、Z<W D.X<Y、Z>W
√
解析:X+H2O―→Y+H2中,H元素化合价降低,根据氧化还原反应中化合价有升必有降可知,X中某元素化合价低于Y中;Z+H2O―→W+O2中,O元素化合价升高,则Z中某元素化合价高于W中,因此X、Y中和Z、W中相同元素的化合价的高低顺序为X<Y、Z>W。
知识点二
PART
02
第二部分
知识点二 氧化还原反应方程式的配平及有关计算
1.氧化还原反应方程式的配平
(1)配平“三原则”
(2)配平步骤——化合价升降法
①标变价:写出反应物和生成物的化学式,标出反应前后变价元素的化合价。
②列变化:标出反应前后元素化合价的变化值。
③求总数:通过求最小公倍数使化合价升降总数相等。
④配系数:确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数,通过观察法配平其他物质的化学计量数。
C+4HNO3(浓)——4NO2↑+CO2↑+2H2O
⑤查守恒:检查电荷是否守恒,原子个数是否守恒,配平后,把单线改成等号,并标注反应条件。
(3)两种配平技巧
①正向配平法:适用于氧化剂、还原剂中某元素化合价全部改变的反应。例如:
____KI+____KIO3+____H2SO4===____I2+____K2SO4+____H2O
5
1
3
3
3
3
②逆向配平法:适用于自身氧化还原反应(包括分解、歧化)或者某物质部分被氧化或被还原的反应,先确定生成物的化学计量数,再确定反应物的化学计量数。例如:
______Cu+______HNO3(稀)===______Cu(NO3)2+____NO↑+____H2O
3
8
3
2
4
(4)缺项类方程式的配平方法
缺项方程式是指某些反应物或生成物的化学式没有写出来,一般为水、酸或碱。
①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,再观察两边电荷。酸性溶液以H+和H2O找平,碱性溶液以OH-和H2O找平。然后由原子守恒确定未知物,再根据原子守恒进行配平。
②当化学方程式中有多个缺项时,应根据元素化合价的变化找准氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
2.氧化还原反应的计算
(1)计算的依据:得失电子守恒。
(2)守恒法解题的思维流程
①找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
②找准一个原子或离子得失电子个数(注意化学式中微粒的个数)。
③根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。
n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)。
对于多步连续进行的氧化还原反应,若中间各步反应过程中无损耗,可直接根据得失电子守恒建立起始反应物和最终生成物的关系,快速列式求解。
√
√
2
1
2
2
1
4
5
2
4
5
1
8H+
答案:
(3)配平下列反应的化学方程式,并用双线桥法标出电子转移的方向和数目。
________K2S+________HNO3===________KNO3+________NO↑+________S↓+________H2O
答案:
课堂检测 巩固落实
PART
03
第三部分
1.向AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后,有金属析出。过滤、洗涤后往滤渣中加入稀盐酸,有无色气体放出。滤液中一定存在( )
A.Fe2+ B.Cu2+、Fe2+
C.Ag+、Fe2+ D.Ag+、Cu2+、Fe2+
√
解析:在金属活动性顺序中,活泼性:Fe>H>Cu>Ag,往滤渣中加入稀盐酸,有无色气体放出,说明滤渣中含有铁,铁能与硝酸银反应生成硝酸亚铁和银,能与硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜。当铁有剩余时,说明硝酸铜和硝酸银全部参加反应,滤液中无Cu2+、Ag+,只有生成的Fe2+。
√
2.已知在热的碱性溶液中,NaClO发生如下反应:3NaClO===2NaCl+NaClO3。在相同条件下NaClO2也能发生类似的反应,最终产物是( )
A.NaCl、NaClO B.NaCl、NaClO3
C.NaClO、NaClO3 D.NaClO3、NaClO4
解析:题给化学方程式中氯元素的化合价变化为由+1价升高到+5价和降低到-1价,符合歧化规律。相同条件下NaClO2也能发生类似的反应,即氯元素的化合价应既有升高,又有降低。A中氯元素的化合价均降低,D中氯元素的化合价均升高;根据已知反应可知,C中NaClO不是最终产物,故B正确。
√
解析:A.KMnO4中Mn元素的化合价由+7价降低到+4价,化合价降低,得到电子,是氧化剂,发生还原反应,A正确;
B.氧化还原反应中还原剂的还原性大于还原产物的还原性,Mn2+是还原剂,MnO2是还原产物,还原性:MnO2C.浓盐酸中的Cl-生成Cl2时,化合价升高被氧化,C错误;
√
4.(2024·石家庄一中高一月考)重铬酸铵[(NH4)2Cr2O7]是一种受热易分解的盐,具有很强的氧化性,下列各组对重铬酸铵受热分解产物的判断符合实际的是( )
A.Cr2O3+N2+H2O
B.Cr2O3+NH3+H2O
C.CrO3+N2+H2O
D.CrO3+NO2+H2O
解析:重铬酸铵[(NH4)2Cr2O7]是一种受热易分解的盐,具有很强的氧化性,若分解时发生氧化还原反应,则应有元素化合价的升降。A.N元素的化合价由-3价升高到0价,Cr元素的化合价由+6价降低到+3价,符合氧化还原反应的特征,故A符合实际;B.只有Cr元素的化合价由+6价降低到+3 价,没有元素的化合价升高,故B不符合实际;C.只有N元素的化合价由-3价升高到0价,没有元素的化合价降低,故C不符合实际;D.只有N元素的化合价由-3价升高到+4价,没有元素的化合价降低,故D不符合实际。
5.Ⅰ.已知下列反应:
①Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2
②2KI+Br2===2KBr+I2
③Na2S+I2===2NaI+S↓
(1)Cl-、Br-、I-、S2-的还原性由强到弱的顺序是__________________。
(2)Cl2、Br2、I2、S的氧化性由强到弱的顺序是__________________。
(3)Cl2与Na2S溶液能否发生反应?________(填“能”或“否”)。
S2->I->Br->Cl-
Cl2>Br2>I2>S
能
(4)向含有Cl-、Br-、I-、S2-的溶液中通入Cl2,最先发生反应的离子是________,该反应的离子方程式为_________________________。
Ⅱ.某同学写出以下三个化学方程式(未配平):
①NO+HNO3→N2O3+H2O
②NH3+NO→HNO2+H2O
③N2O4+H2O→HNO3+HNO2
三个反应中,一定不可能实现的是反应______(填序号);在反应①中若消耗15 g NO,则转移电子的物质的量为________mol。
S2-
S2-+Cl2===S↓+2Cl-
②
0.5
解析:Ⅰ.(1)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-,即还原性由强到弱的顺序为S2->I->Br->Cl-。
(2)根据同一氧化还原反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,由反应①知氧化性:Cl2>Br2,由反应②知氧化性:Br2>I2,由反应③知氧化性:I2>S,故氧化性由强到弱的顺序为Cl2>Br2>I2>S。
(3)由(2)知氧化性:Cl2>S,故Cl2能与Na2S溶液发生反应Cl2+Na2S===2NaCl+S↓。
(4)由(1)知还原性:S2->I->Br->Cl-,故向含有Cl-、Br-、I-、S2-的溶液中通入Cl2,Cl2最先与S2-反应,离子方程式为S2-+Cl2===2Cl-+S↓。
Ⅱ.氧化还原反应的特征是元素化合价的升降,反应②中N元素化合价只升高不降低,故该反应不可能实现;配平反应①的化学方程式为4NO+2HNO3===3N2O3+H2O,当4 mol NO参加反应时,转移电子的物质的量为4 mol,故15 g(0.5 mol) NO参与反应时,转移电子的物质的量为0.5 mol。