2026届高考化学一轮复习 第3章 物质及其变化 第3节 氧化还原反应 课件（82张PPT）
文档属性
| 名称 | 2026届高考化学一轮复习 第3章 物质及其变化 第3节 氧化还原反应 课件（82张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 5.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-06-15 21:07:48 | ||
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文档简介
(共82张PPT)
第3节 氧化还原反应
第3章
课标要求
1.认识元素在物质中可以具有不同价态,可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化。
2.认识有化合价变化的反应是氧化还原反应,了解氧化还原反应的本质是电子的转移,知道常见的氧化剂和还原剂。
备考指导
1.本部分知识在高考中一般与元素化合物、电化学、流程图题相结合进行考查,难度中等。
2.对氧化还原反应概念的复习,首先要抓住概念的本质,建立氧化还原反应的观点,通过分析、推理等方法认识氧化还原反应的特征和实质,建立氧化还原反应计算、配平以及书写陌生方程式的思维模型。
3.能从氧化还原反应的角度,设计探究方案,进行实验探究,加深对物质氧化性、还原性的理解。
内容索引
01
02
03
第一环节 必备知识落实
第二环节 关键能力形成
第三环节 核心素养提升
第一环节 必备知识落实
知识点1
氧化还原反应的相关概念及电子转移的表示方法
知识筛查
1.氧化还原反应的本质和特征
2.相关概念及其关系
简单概括为“升失氧、降得还,剂性一致、其他相反”。
3.氧化还原反应中电子转移的表示方法
(1)双线桥法。
Cu与稀硝酸的反应中电子转移的方向和数目可表示为:
(2)单线桥法。
Cu与稀硝酸的反应中电子转移的方向和数目可表示为:
4.氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系
知识巩固
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)反应2Na2O2+2H2O══4NaOH+O2↑与反应Cl2+H2O HCl+HClO均为水做还原剂的氧化还原反应。( )
(2)将KI和FeCl3溶液在试管中混合后,加入CCl4,振荡,静置,下层溶液显紫红色,说明氧化性Fe3+>I2。( )
(3)Cl2+2Br-══2Cl-+Br2,Zn+Cu2+══Zn2++Cu均为单质被还原的置换反应。( )
(4)某元素从游离态变为化合态,该元素可能被氧化也可能被还原。( )
(5)铜与浓硝酸的反应中电子转移的方向和数目可表示为
×
√
×
√
√
2.(1)用双线桥法标出下列反应的电子转移情况。
(2)用单线桥法标出下列反应的电子转移情况。
SO2+2H2S══3S↓+2H2O
知识点2
氧化性、还原性强弱的判断
知识筛查
1.定义
氧化性是指氧化剂得到电子的能力;还原性是指还原剂失去电子的能力。
2.氧化性、还原性强弱的比较方法
物质氧化性、还原性的强弱取决于物质得失电子的难易,与得失电子的数目无关,与外界因素(如反应条件、反应物浓度、溶液酸碱性等)有关,具体判断方法如下。
方法1:根据氧化还原反应原理来判断。
(1)氧化性强弱:氧化剂>氧化产物。
(2)还原性强弱:还原剂>还原产物。
有以下反应:
①H2SO3+I2+H2O══2HI+H2SO4
②2FeCl3+2HI══2FeCl2+I2+2HCl
③3FeCl2+4HNO3══2FeCl3+NO↑+2H2O+Fe(NO3)3
由上述反应可得出下表中信息。
得出总的强弱顺序:
还原性为H2SO3>I->Fe2+>NO;
氧化性为HNO3>Fe3+>I2>H2SO4。
反应 还原性 氧化性
① H2SO3>I- I2>H2SO4
② I->Fe2+ Fe3+>I2
③ Fe2+>NO HNO3>Fe3+
方法2:依据“二表”“一律”判断。
(1)根据元素周期表判断。
①同主族元素对应单质的氧化性从上到下逐渐减弱,对应阴离子的还原性逐渐增强。
②同周期主族元素对应单质的还原性从左到右逐渐减弱,氧化性逐渐增强。
(2)根据金属活动性顺序判断。
(3)依据元素周期律判断。
①非金属元素的最高价氧化物对应水化物的酸性越强,其对应单质的氧化性越强。
如酸性为HClO4>H2SO4>H3PO4>H2CO3>H2SiO3,则氧化性为Cl2>S>P>C>Si。
②金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性越强,其对应单质的还原性越强。
如碱性为NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,则还原性为Na>Mg>Al。
方法3:依据产物中元素价态的高低判断。
相同条件下,不同氧化剂作用于同一种还原剂,所得氧化产物价态高的其氧化性强。
方法4:依据反应条件判断。
(1)浓度:同一种物质,浓度越大,氧化性(或还原性)越强。如氧化性为浓硫酸>稀硫酸,浓硝酸>稀硝酸;还原性为浓盐酸>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。如:氧化性为KMnO4(酸性)>KMnO4(中性)>KMnO4(碱性)。
知识巩固
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)强氧化剂与强还原剂混合不一定能发生氧化还原反应。( )
(2)阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性。( )
(3)元素的非金属性越强,其单质的氧化性越强,相应单质越活泼。( )
(4)难失电子的物质一定易得电子。( )
(5)NO2和NH3之间可能发生反应产生N2。( )
(6)若下列反应能够发生:S+NaOH→X+Y+H2O,则所含硫元素化合价最低的为硫单质。( )
(7)锌粉加入硝酸铁、硝酸铜的混合溶液中,锌首先与硝酸铁反应置换出铁。( )
(8)硝酸铜分解的产物可能是CuO、NO2、NO。( )
√
×
×
×
√
×
×
×
2.已知反应:①Cl2+2KBr══2KCl+Br2,②KClO3+6HCl(浓)══ 3Cl2↑+KCl+3H2O,③2KBrO3+Cl2══Br2+2KClO3。
下列说法正确的是( )。
A.上述三个反应都有单质生成,所以都是置换反应
B.反应③中1 mol还原剂参加反应,氧化剂得到电子的物质的量为2 mol
C.反应②中还原剂与氧化剂的物质的量之比为6∶1
D.氧化性由强到弱的顺序为KBrO3>KClO3>Cl2>Br2
D
解析:反应②KClO3+6HCl(浓)══3Cl2↑+KCl+3H2O,反应物中不存在单质,不属于置换反应,A项错误。由电子守恒可知,反应③中1 mol还原剂(Cl2)反应,氧化剂得到电子的物质的量为1 mol×2×(5-0)=10 mol,B项错误。反应②中还原剂为HCl,与氧化剂KClO3的物质的量之比为5∶1,有部分HCl只表现酸性,C项错误。由氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知,氧化性由强到弱的顺序为KBrO3>KClO3>Cl2>Br2,D项正确。
3.已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2+,Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是( )。
A.3Cl2+6FeI2══2FeCl3+4FeI3
B.Cl2+FeI2══FeCl2+I2
C.Co2O3+6HCl(浓)══2CoCl2+Cl2↑+3H2O
D.2Fe3++2I-══2Fe2++I2
A
解析:根据氧化还原反应中,氧化性:氧化剂>氧化产物,可判断B中Cl2>I2,C中Co2O3>Cl2,D中Fe3+>I2,这些结论与题给信息一致。对于A项,由于I-的还原性强于Fe2+的还原性,所以Cl2应先氧化I-,而不应先氧化Fe2+。
第二环节 关键能力形成
能力点1
准确分析一个氧化还原反应的能力
整合建构
1.相关概念及其关系
2.规避氧化还原反应概念的五个“误区”
误区一:某元素由化合态变为游离态时,该元素一定被还原。
某元素由化合态变为游离态时,该元素不一定被还原,也不一定被氧化。因为元素处于化合态时,其化合价可能为正,也可能为负。若元素由负价变为0价,则其被氧化;若元素由正价变为0价,则其被还原。
误区二:在氧化还原反应中,非金属单质一定只做氧化剂。
在氧化还原反应中,非金属单质不一定只做氧化剂,大部分非金属单质往往既具有氧化性又具有还原性,只是以氧化性为主。如在反应Cl2+H2O HCl+HClO中,Cl2既表现氧化性又表现还原性。
误区三:物质氧化性或还原性的强弱取决于得失电子数目的多少。
物质氧化性或还原性的强弱取决于其所含元素原子得失电子的难易程度,与得失电子数目的多少无关。
误区四:所含元素价态越高,化合物的氧化性一定越强。
含有最高价元素的化合物不一定具有强氧化性。如HClO4中Cl为+7价(最高价态),HClO中Cl为+1价,而实际上HClO4的氧化性比HClO的氧化性弱。
误区五:在氧化还原反应中,若有一种元素被氧化,则一定有另一种元素被还原。
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,有许多反应是一种元素既被氧化又被还原。如在反应2Na2O2+2H2O══4NaOH+ O2↑中,Na2O2中氧元素的化合价既升高又降低。
问题引领
如何准确分析一个氧化还原反应
点拨在明确相关概念的前提下,找变价、判类型、分升降、定其他。其中“找变价”是非常关键的一步,特别是不同反应物中含有同种元素的氧化还原反应,必须弄清元素化合价的变化情况。简言之“三步走”,就是首先确定谁(哪种元素)的化合价在变,然后确定如何变(升高或降低),最后根据升(升高前为还原剂,升高后的产物为氧化产物)降(降低前为氧化剂,降低后的产物为还原产物)确定结果。
训练突破
1.(2024山东卷)中国书画是世界艺术瑰宝,古人所用文房四宝制作过程中发生氧化还原反应的是( )。
A.竹管、动物尾毫→湖笔 B.松木→油烟→徽墨
C.楮树皮→纸浆纤维→宣纸 D.端石→端砚
解析:A项,制笔过程是将竹管和动物尾毫组装到一起,为物理变化,不符合题意;B项,松木制油烟是在特制的炉灶燃烧取其烟(不完全燃烧产生的炭黑),该过程为氧化还原反应,符合题意;C项,楮树皮经浸泡、炖煮、打浆、晾晒等程序制作出宣纸,未涉及氧化还原反应,不符合题意;D项,端石经过雕刻制作出端砚,未涉及氧化还原反应,不符合题意。
B
2.金属铬(Cr)常用于制造不锈钢和仪器仪表的金属表面镀铬。由FeCr2O4(亚铬酸亚铁)制备Cr的流程如下(+6价铬元素在酸性条件下以
的形式存在)。下列说法错误的是( )。
A.FeCr2O4中铬元素的化合价为+3价
B.反应①中参加反应的FeCr2O4和Na2CO3的物质的量之比为3∶1
C.反应③的化学方程式为Na2Cr2O7+2C Cr2O3+Na2CO3+CO↑
D.反应④中的Si可用Al来代替
B
解析:FeCr2O4(亚铬酸亚铁)中各元素的化合价之和等于0,设铬元素的化合价为x,+2+2x+4×(-2)=0,则铬元素的化合价为+3价,A项正确。反应①为4FeCr2O4+8Na2CO3+7O2══2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2,反应①中参加反应的FeCr2O4和Na2CO3的物质的量之比为1∶2,B项错误。+6价铬元素在酸性
能力点2
氧化还原反应规律的应用能力
整合建构
1.先强后弱规律
(1)同时含有几种还原剂时,加入氧化剂后,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Cl2时,Fe2+先与Cl2反应。
(2)同时含有几种氧化剂时,加入还原剂后,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,铁粉先与Fe3+反应,然后依次为 Cu2+、H+。
2.得失电子守恒规律
氧化还原反应中,氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数,表现为元素化合价升高的总数等于元素化合价降低的总数。
3.价态转化规律
(1)同种元素不同价态之间发生氧化还原反应,高价降低,低价升高,但只靠拢不交叉。如H2S与浓硫酸发生氧化还原反应,有以下3种情况:
而不会出现以下情况:
(2)相邻价态之间不发生氧化还原反应,如S与SO2、SO2与H2SO4、H2S与S之间均不反应。
应用:根据化合价判断氧化还原反应体系中的氧化剂、还原剂和氧化产物、还原产物及电子转移的数目,判断同种元素不同价态的物质之间反应的可能性。
4.歧化反应规律
同一元素发生氧化还原反应生成不同价态的物质时,该元素的价态变化一定遵循“中间价态→高价态+低价态”,不会出现“一边倒”的现象,即生成物中该元素的价态不能都比中间价态高或都比中间价态低。如Cl2+2NaOH══NaCl+NaClO+H2O。
问题引领
如何应用得失电子守恒进行相关计算
点拨(1)应用电子守恒解题的一般步骤。
(2)对于多步连续进行的氧化还原反应的有关计算,只要中间各步反应过程中电子没有损耗,可直接找出起始物和最终产物,删去中间产物,建立两者之间的电子守恒关系,快速求解。
训练突破
1.某溶液中含有的溶质是FeBr2、FeI2,若先向该溶液中通入一定量的氯气,再向反应后的溶液中滴加KSCN溶液,溶液变为红色,则下列叙述正确的是( )。
①原溶液中的Br-一定被氧化 ②通入氯气之后原溶液中的Fe2+一定有部分或全部被氧化 ③不能确定通入氯气后的溶液中是否存在Fe2+ ④若取少量所得溶液,再加入CCl4溶液,静置、分液,向上层溶液中加入足量的AgNO3溶液,只产生白色沉淀,说明原溶液中的I-、Fe2+、Br-均被完全氧化
A.①②③ B.②③④
C.①③④ D.①②④
B
解析:在FeBr2和FeI2混合液中存在三种还原性不同的离子,它们的还原性:I->Fe2+>Br-,向混合液中通入的氯气首先与还原性最强的离子I-反应,当I-完全反应后,氯气才与Fe2+反应,Fe2+被完全氧化后才与Br-反应。通入一定量氯气后再滴加KSCN溶液,溶液呈红色,说明有Fe3+生成,I-已经反应完全,Fe2+被氧化但不一定全部被氧化,因为没有实验现象说明Fe2+被完全氧化,同理,也没有实验现象说明Br-被氧化或被完全氧化,①错误,故选B。
2.已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物,在一定条件下有下列转化关系(未配平):①G→Q+NaCl ②Q+H2O X+H2↑ ③Y+NaOH→ G+Q+H2O ④Z+NaOH→Q+X+H2O
这五种化合物中氯元素化合价由低到高的顺序是( )。
A.G、Y、Q、Z、X B.X、Z、Q、G、Y
C.X、Z、Q、Y、G D.G、Q、Y、Z、X
A
解析:结合歧化反应规律由①②③④四个反应知氯元素价态Q>G,X>Q, Q>Y>G,X>Z>Q,综合判断氯元素价态:X>Z>Q>Y>G。
能力点3
正确配平氧化还原反应方程式的能力
整合建构
1.氧化还原反应方程式配平的基本原则
问题引领
氧化还原反应方程式配平有哪些方法
点拨(1)一般氧化还原反应方程式配平——化合价升降法。
(2)缺项氧化还原反应方程式的配平。
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,所缺物质一般为水、酸或碱。
①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,然后根据元素守恒和电荷守恒进行配平。
②补项原则:
训练突破
1.(2024浙江卷)利用CH3OH可将废水中的N转化为对环境无害的物质后排放。反应原理为H++CH3OH+N→X+CO2+H2O(未配平)。下列说法正确的是( )。
A.X表示NO2
B.可用O3代替CH3OH
C.反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为6∶5
D.若生成标准状况下的CO2气体11.2 L,则反应转移的电子数为2NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
解析:利用得失电子守恒和元素守恒配平该离子方程式6H++5CH3OH+6N══5CO2↑+3N2↑+13H2O。
C
2.二氧化硒(SeO2)是一种氧化剂,其被还原后的单质硒可能成为环境污染物,通过与浓硝酸或浓硫酸反应生成H2SeO3(SeO2)来回收Se。回答下列问题。
(1)Se与浓硝酸反应的还原产物为NO和NO2,且NO和NO2的物质的量之比为1∶1,写出Se与浓硝酸反应的化学方程式: 。
(2)回收得到的SeO2的含量,可以通过下面的方法测定:
① SeO2+ KI + HNO3══ Se+ I2+ KNO3+ H2O
②I2+2Na2S2O3══Na2S4O6 +2NaI
配平化学方程式①。
(3)实验中,准确称量SeO2样品0.150 0 g,消耗0.200 0 mol·L-1的Na2S2O3溶液25.00 mL,所测定的样品中SeO2的质量分数为 。
答案:(1)Se+2HNO3(浓)══H2SeO3+NO↑+NO2↑
(2)1 4 4 1 2 4 2
(3)92.50%
解析:(1)利用题中信息可知Se与浓硝酸反应,Se被氧化为+4价的H2SeO3,HNO3被还原为NO与NO2,生成NO与NO2的物质的量之比为1∶1,即两者化学计量数之比为1∶1,令两者化学计量数为1,根据得失电子守恒可知,Se的化学计量数为 =1,故反应的化学方程式为Se+2HNO3(浓)══H2SeO3+NO↑+NO2↑。
(2)根据得失电子守恒配平化学方程式①为SeO2+4KI+4HNO3══ Se+2I2+4KNO3+2H2O。
能力点4
正确书写信息型氧化还原反应方程式的能力
整合建构
1.常见氧化剂的还原产物(一般情况下)
常见氧化剂 实例 还原产物
元素处于高价时的物质 KMnO4 酸性条件:Mn2+;
碱性条件:K2MnO4;
中性条件:MnO2
HNO3 NO或NO2
浓硫酸 SO2
Fe3+ Fe2+或Fe
某些氧化物(过氧化物) MnO2 Mn2+
H2O2 H2O
Na2O2 NaOH
2.常见还原剂的氧化产物(一般情况下)
3.具有中间价态的物质的反应产物(一般情况下)
问题引领
信息型氧化还原反应方程式书写的一般步骤是怎样的
点拨信息型氧化还原反应方程式书写的步骤。
训练突破
1.(1)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下:
①Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4价,其中过氧键的数目为 。
②写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式: 。
(2)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2还原成Cr3+,该反应的离子方程式为 。
(3)H2O2溶液浓度可在酸性条件下用KMnO4溶液测定,该反应的离子方程式为 。
(4)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度为323 K,NaClO2溶液浓度为5×10-3 mol·L-1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式: 。
解析:(1)①锂元素在化合物中只有一种化合价(+1价),化合物中元素化合价代数和等于0,过氧键中氧元素显-1价,类似过氧化氢、过氧化钠。如果能求出-1价氧原子个数,就能求出过氧键数目,即过氧键数目等于-1价氧原
②H2C2O4中碳元素为+3价,高温煅烧过程中铁元素的化合价降低,碳元素的化合价升高,有CO2生成。
2.(1)H3PO2及NaH2PO2均可将溶液中的Ag+还原为银,从而可用于化学镀银。
①H3PO2 中,P元素的化合价为 。
②利用H3PO2进行化学镀银反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1,则氧化产物为 (填化学式)。
(2)P2O5是非氧化性干燥剂,下列气体不能用浓硫酸干燥,可用P2O5干燥的是 。
A.NH3 B.HI
C.SO2 D.CO2
(3)H2O2在Fe2(SO4)3催化下发生分解反应,写出H2O2分解反应的化学方程式并标出电子转移的方向和数目。
(4)ClO2常用于水的净化,工业上可用Cl2氧化NaClO2溶液制取ClO2。写出该反应的离子方程式,并标出电子转移的方向和数目。
(5)大量的碘富集在海藻中,用水浸取后浓缩,再向浓缩液中加MnO2和H2SO4,即可得到I2,该反应的还原产物为 。
(6)AgNO3光照易分解,生成Ag和红棕色气体等物质,其光照分解反应的化学方程式为 。
(7)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热能,热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示:
反应Ⅰ的化学方程式是 。
(8)软锰矿(主要成分MnO2,含杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4·H2O,反应的化学方程式为MnO2+SO2══MnSO4。
质量为17.40 g纯净MnO2最多能氧化 L(标准状况)SO2。
(9)CuSO4溶液能用作P4中毒的解毒剂,反应可生成P的最高价氧化物对应水化物和铜,该反应的化学方程式是 。
答案:(1)①+1价 ②H3PO4
(2)B
(5)MnSO4(或Mn2+)
(6)2AgNO3 2Ag+2NO2↑+O2↑
(7)SO2+I2+2H2O══H2SO4+2HI
(8)4.48
(9)10CuSO4+P4+16H2O══4H3PO4+10Cu+10H2SO4
解析:(5)海藻中的碘元素以I-形式存在,MnO2在酸性条件下将I-氧化为I2,自身被还原为Mn2+(MnSO4)。(6)根据氧化还原反应规律,硝酸银分解生成银和二氧化氮气体,银元素和氮元素的化合价均降低,则必有另一元素化合价升高,推知该反应中有氧气生成。(7)由反应过程图示可知,反应Ⅰ的反应物为SO2、I2和H2O,生成物为H2SO4和HI,从而可写出该反应的化学方程式。(8)n(MnO2)= =0.2 mol,由题给反应可知,最多氧化0.2 mol SO2,标准状况下其体积为4.48 L。(9)由题意可知,反应物是CuSO4、P4和H2O,生成物是H3PO4和Cu,根据得失电子守恒和元素守恒可写出反应的化学方程式。
第三环节 核心素养提升
【高考真题剖析】
【例题】 立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白),是一种常用的白色颜料。回答下列问题。
(1)利用焰色试验的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花,亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时,钡的焰色为 (填字母)。
A.蓝色 B.红色
C.紫色 D.黄绿色
(2)以重晶石(BaSO4)为原料,可按如下工艺生产立德粉:
①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,该过程的化学方程式为 。 回转炉尾气中含有有毒气体,生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体,该反应的化学方程式为 。
②在潮湿空气中长期放置的“还原料”,会逸出臭鸡蛋气味的气体,且水溶性变差,其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的 (填化学式)。
③沉淀器中反应的离子方程式为 。
(3)成品中S2-的含量可以用“碘量法”测得。称取a g样品,置于碘量瓶中,移取25.00 mL 0.100 0 mol·L-1的I2-KI溶液于其中,并加入乙酸溶液,密闭,置暗处反应5 min,有单质硫析出。以淀粉溶液为指示剂,过量的I2用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定,反应的离子方程式为 。测定时消耗Na2S2O3溶液体积b mL。终点颜色变化为 ,样品中S2-的含量为 (写出表达式)。
【核心素养考查点剖析】本题主要考查了利用氧化还原反应的有关知识解决实际探究性实验问题的能力,综合考查了考生的“科学探究与创新意识”“变化观念与平衡思想”以及“证据推理与模型认知”等化学核心素养。本题还着重考查了利用氧化还原反应的原理进行定量测定(氧化还原滴定)的素养。
【答案及评分细则】(1)D(写成小写字母或其他字母不得分)
(化学式错误或缺漏不得分,方程式不配平不得分,书写不规范如化学计量数非最简扣1分)
②BaCO3(写名称不得分)
③S2-+Ba2++Zn2++ ══ZnS·BaSO4↓(化学式错误或缺漏不得分,方程式不配平不得分,书写不规范如化学计量数非最简扣1分,写成化学方程式不得分)
(3)浅蓝色至无色(其他合理表述同样得分,颜色错误不得分)
解析:(1)常见的金属元素在焰色试验中呈现的焰色分别为:钠—黄色、钾—紫色(透过蓝色钴玻璃观察)、钙—砖红色、锶—洋红色、铜—绿色、钡—黄绿色。
(2)①由于焦炭过量,故C被氧化为CO,反应的化学方程式为4C+BaSO4
BaS+4CO↑;根据生成CO2和一种清洁能源气体的信息可以写出CO与H2O反应生成CO2与H2的化学方程式。
②根据信息并结合框图可知,还原料的主要成分为BaS,BaS表面与空气中的H2O和CO2反应生成有臭鸡蛋气味的H2S和难溶于水的BaCO3。
③根据立德粉的化学式和框图可知反应的离子方程式为Ba2++S2-+Zn2+
+ ══ZnS·BaSO4↓。
(3)淀粉遇I2显蓝色,当I2全部被消耗完后,溶液蓝色褪去。
【典题训练】
1.实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。
资料:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在碱性溶液中较稳定。
(1)制备K2FeO4(夹持装置略)
①A为氯气发生装置。A中反应的化学方程式是 (锰被还原为Mn2+)。
②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
③C中得到紫色固体和溶液,C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+ 10KOH══2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外还有 。
(2)探究K2FeO4的性质
①取C中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黄绿色气体,得溶液a,经检验气体中含有Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl-而产生Cl2,设计以下方案:
ⅰ.由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有 离子,但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化,还可能由 (用方程式表示)产生。
ⅱ.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗涤的目的是 。
答案:(1)①2KMnO4+16HCl(浓)══2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
②
③Cl2+2KOH══KCl+KClO+H2O
解析:(1)①装置A中浓盐酸与高锰酸钾反应生成氯化钾、氯化锰、氯气和水,反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓)══2KCl+MnCl2+5Cl2↑ +8H2O;②装置B的目的是用饱和食盐水除去氯气中混有的氯化氢气体;③氯气还可能与氢氧化钾溶液反应生成氯化钾、次氯酸钾和水;(2)①ⅰ.方案Ⅰ中滴加KSCN溶液至过量,溶液变红色,说明溶液中有Fe3+存在;Fe3+的生成可能是高铁酸钾氧化溶液中Cl-的缘故,也可能是高铁酸钾在酸性条件
2.某小组同学为探究H2O2、H2SO3、Br2的氧化性强弱,设计如下实验(夹持仪器已略去,装置的气密性已检查)。
实验记录如下:
请回答下列问题。
(1)实验操作Ⅰ中,A中反应的离子方程式为 。
(2)实验操作Ⅱ吹入热空气的目的是 。
(3)装置C的作用是 ;C中盛放的试剂是 。
(4)实验操作Ⅲ中混合液逐渐变成红棕色,其对应的离子方程式为 。
(5)由上述实验得出的结论是 。
(6)①有同学认为实验操作Ⅱ吹入的热空气,会干扰(5)中结论的得出,你认为是否有干扰,理由是 。
②实验操作Ⅲ,开始时颜色无明显变化的原因是 (写出一条即可)。
答案:(1)2Br-+Cl2══Br2+2Cl-
(2)吹出单质Br2
(3)吸收多余的Br2,以免污染环境 NaOH溶液
(4)H2O2+2Br-+2H+══Br2+2H2O
(5)氧化性:H2O2>Br2>H2SO3
(6)①不干扰,无论热空气是否参加氧化H2SO3,只要观察到B中产生白色沉淀的同时颜色无明显变化,即能证明Br2氧化了H2SO3 ②H2SO3有剩余(或H2O2浓度小或Br-与H2O2反应慢等合理答案均可)
解析:(1)氯水中的Cl2将Br-氧化为单质Br2。
(2)利用Br2的挥发性,吹入热空气使Br2挥发。
(3)因为Br2有毒,所以C中盛放NaOH溶液,除去尾气中的有毒气体,防止污染环境。
(4)混合液逐渐变成红棕色,说明H2O2把Br-氧化为Br2,配平可得离子方程式。
(5)根据氧化剂的氧化性强于氧化产物,可知氧化性H2O2>Br2>H2SO3。
(6)①溶液无明显颜色变化,说明Br2参加了反应,即氧化了H2SO3。
②实验操作Ⅲ发生的反应为H2O2氧化Br-,开始时颜色无明显变化,说明反应受到了影响,H2SO3有剩余、H2O2浓度小、Br-与H2O2反应慢等都是可能因素。
【新情境模拟训练】
(2022湖南卷)科学家发现某些生物酶体系可以促进H+和e-的转移(如a、b和c),能将海洋中的 转化为N2进入大气层,反应过程如图所示。
下列说法正确的是( )。
D
第3节 氧化还原反应
第3章
课标要求
1.认识元素在物质中可以具有不同价态,可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化。
2.认识有化合价变化的反应是氧化还原反应,了解氧化还原反应的本质是电子的转移,知道常见的氧化剂和还原剂。
备考指导
1.本部分知识在高考中一般与元素化合物、电化学、流程图题相结合进行考查,难度中等。
2.对氧化还原反应概念的复习,首先要抓住概念的本质,建立氧化还原反应的观点,通过分析、推理等方法认识氧化还原反应的特征和实质,建立氧化还原反应计算、配平以及书写陌生方程式的思维模型。
3.能从氧化还原反应的角度,设计探究方案,进行实验探究,加深对物质氧化性、还原性的理解。
内容索引
01
02
03
第一环节 必备知识落实
第二环节 关键能力形成
第三环节 核心素养提升
第一环节 必备知识落实
知识点1
氧化还原反应的相关概念及电子转移的表示方法
知识筛查
1.氧化还原反应的本质和特征
2.相关概念及其关系
简单概括为“升失氧、降得还,剂性一致、其他相反”。
3.氧化还原反应中电子转移的表示方法
(1)双线桥法。
Cu与稀硝酸的反应中电子转移的方向和数目可表示为:
(2)单线桥法。
Cu与稀硝酸的反应中电子转移的方向和数目可表示为:
4.氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系
知识巩固
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)反应2Na2O2+2H2O══4NaOH+O2↑与反应Cl2+H2O HCl+HClO均为水做还原剂的氧化还原反应。( )
(2)将KI和FeCl3溶液在试管中混合后,加入CCl4,振荡,静置,下层溶液显紫红色,说明氧化性Fe3+>I2。( )
(3)Cl2+2Br-══2Cl-+Br2,Zn+Cu2+══Zn2++Cu均为单质被还原的置换反应。( )
(4)某元素从游离态变为化合态,该元素可能被氧化也可能被还原。( )
(5)铜与浓硝酸的反应中电子转移的方向和数目可表示为
×
√
×
√
√
2.(1)用双线桥法标出下列反应的电子转移情况。
(2)用单线桥法标出下列反应的电子转移情况。
SO2+2H2S══3S↓+2H2O
知识点2
氧化性、还原性强弱的判断
知识筛查
1.定义
氧化性是指氧化剂得到电子的能力;还原性是指还原剂失去电子的能力。
2.氧化性、还原性强弱的比较方法
物质氧化性、还原性的强弱取决于物质得失电子的难易,与得失电子的数目无关,与外界因素(如反应条件、反应物浓度、溶液酸碱性等)有关,具体判断方法如下。
方法1:根据氧化还原反应原理来判断。
(1)氧化性强弱:氧化剂>氧化产物。
(2)还原性强弱:还原剂>还原产物。
有以下反应:
①H2SO3+I2+H2O══2HI+H2SO4
②2FeCl3+2HI══2FeCl2+I2+2HCl
③3FeCl2+4HNO3══2FeCl3+NO↑+2H2O+Fe(NO3)3
由上述反应可得出下表中信息。
得出总的强弱顺序:
还原性为H2SO3>I->Fe2+>NO;
氧化性为HNO3>Fe3+>I2>H2SO4。
反应 还原性 氧化性
① H2SO3>I- I2>H2SO4
② I->Fe2+ Fe3+>I2
③ Fe2+>NO HNO3>Fe3+
方法2:依据“二表”“一律”判断。
(1)根据元素周期表判断。
①同主族元素对应单质的氧化性从上到下逐渐减弱,对应阴离子的还原性逐渐增强。
②同周期主族元素对应单质的还原性从左到右逐渐减弱,氧化性逐渐增强。
(2)根据金属活动性顺序判断。
(3)依据元素周期律判断。
①非金属元素的最高价氧化物对应水化物的酸性越强,其对应单质的氧化性越强。
如酸性为HClO4>H2SO4>H3PO4>H2CO3>H2SiO3,则氧化性为Cl2>S>P>C>Si。
②金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性越强,其对应单质的还原性越强。
如碱性为NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,则还原性为Na>Mg>Al。
方法3:依据产物中元素价态的高低判断。
相同条件下,不同氧化剂作用于同一种还原剂,所得氧化产物价态高的其氧化性强。
方法4:依据反应条件判断。
(1)浓度:同一种物质,浓度越大,氧化性(或还原性)越强。如氧化性为浓硫酸>稀硫酸,浓硝酸>稀硝酸;还原性为浓盐酸>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。如:氧化性为KMnO4(酸性)>KMnO4(中性)>KMnO4(碱性)。
知识巩固
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)强氧化剂与强还原剂混合不一定能发生氧化还原反应。( )
(2)阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性。( )
(3)元素的非金属性越强,其单质的氧化性越强,相应单质越活泼。( )
(4)难失电子的物质一定易得电子。( )
(5)NO2和NH3之间可能发生反应产生N2。( )
(6)若下列反应能够发生:S+NaOH→X+Y+H2O,则所含硫元素化合价最低的为硫单质。( )
(7)锌粉加入硝酸铁、硝酸铜的混合溶液中,锌首先与硝酸铁反应置换出铁。( )
(8)硝酸铜分解的产物可能是CuO、NO2、NO。( )
√
×
×
×
√
×
×
×
2.已知反应:①Cl2+2KBr══2KCl+Br2,②KClO3+6HCl(浓)══ 3Cl2↑+KCl+3H2O,③2KBrO3+Cl2══Br2+2KClO3。
下列说法正确的是( )。
A.上述三个反应都有单质生成,所以都是置换反应
B.反应③中1 mol还原剂参加反应,氧化剂得到电子的物质的量为2 mol
C.反应②中还原剂与氧化剂的物质的量之比为6∶1
D.氧化性由强到弱的顺序为KBrO3>KClO3>Cl2>Br2
D
解析:反应②KClO3+6HCl(浓)══3Cl2↑+KCl+3H2O,反应物中不存在单质,不属于置换反应,A项错误。由电子守恒可知,反应③中1 mol还原剂(Cl2)反应,氧化剂得到电子的物质的量为1 mol×2×(5-0)=10 mol,B项错误。反应②中还原剂为HCl,与氧化剂KClO3的物质的量之比为5∶1,有部分HCl只表现酸性,C项错误。由氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知,氧化性由强到弱的顺序为KBrO3>KClO3>Cl2>Br2,D项正确。
3.已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2+,Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是( )。
A.3Cl2+6FeI2══2FeCl3+4FeI3
B.Cl2+FeI2══FeCl2+I2
C.Co2O3+6HCl(浓)══2CoCl2+Cl2↑+3H2O
D.2Fe3++2I-══2Fe2++I2
A
解析:根据氧化还原反应中,氧化性:氧化剂>氧化产物,可判断B中Cl2>I2,C中Co2O3>Cl2,D中Fe3+>I2,这些结论与题给信息一致。对于A项,由于I-的还原性强于Fe2+的还原性,所以Cl2应先氧化I-,而不应先氧化Fe2+。
第二环节 关键能力形成
能力点1
准确分析一个氧化还原反应的能力
整合建构
1.相关概念及其关系
2.规避氧化还原反应概念的五个“误区”
误区一:某元素由化合态变为游离态时,该元素一定被还原。
某元素由化合态变为游离态时,该元素不一定被还原,也不一定被氧化。因为元素处于化合态时,其化合价可能为正,也可能为负。若元素由负价变为0价,则其被氧化;若元素由正价变为0价,则其被还原。
误区二:在氧化还原反应中,非金属单质一定只做氧化剂。
在氧化还原反应中,非金属单质不一定只做氧化剂,大部分非金属单质往往既具有氧化性又具有还原性,只是以氧化性为主。如在反应Cl2+H2O HCl+HClO中,Cl2既表现氧化性又表现还原性。
误区三:物质氧化性或还原性的强弱取决于得失电子数目的多少。
物质氧化性或还原性的强弱取决于其所含元素原子得失电子的难易程度,与得失电子数目的多少无关。
误区四:所含元素价态越高,化合物的氧化性一定越强。
含有最高价元素的化合物不一定具有强氧化性。如HClO4中Cl为+7价(最高价态),HClO中Cl为+1价,而实际上HClO4的氧化性比HClO的氧化性弱。
误区五:在氧化还原反应中,若有一种元素被氧化,则一定有另一种元素被还原。
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,有许多反应是一种元素既被氧化又被还原。如在反应2Na2O2+2H2O══4NaOH+ O2↑中,Na2O2中氧元素的化合价既升高又降低。
问题引领
如何准确分析一个氧化还原反应
点拨在明确相关概念的前提下,找变价、判类型、分升降、定其他。其中“找变价”是非常关键的一步,特别是不同反应物中含有同种元素的氧化还原反应,必须弄清元素化合价的变化情况。简言之“三步走”,就是首先确定谁(哪种元素)的化合价在变,然后确定如何变(升高或降低),最后根据升(升高前为还原剂,升高后的产物为氧化产物)降(降低前为氧化剂,降低后的产物为还原产物)确定结果。
训练突破
1.(2024山东卷)中国书画是世界艺术瑰宝,古人所用文房四宝制作过程中发生氧化还原反应的是( )。
A.竹管、动物尾毫→湖笔 B.松木→油烟→徽墨
C.楮树皮→纸浆纤维→宣纸 D.端石→端砚
解析:A项,制笔过程是将竹管和动物尾毫组装到一起,为物理变化,不符合题意;B项,松木制油烟是在特制的炉灶燃烧取其烟(不完全燃烧产生的炭黑),该过程为氧化还原反应,符合题意;C项,楮树皮经浸泡、炖煮、打浆、晾晒等程序制作出宣纸,未涉及氧化还原反应,不符合题意;D项,端石经过雕刻制作出端砚,未涉及氧化还原反应,不符合题意。
B
2.金属铬(Cr)常用于制造不锈钢和仪器仪表的金属表面镀铬。由FeCr2O4(亚铬酸亚铁)制备Cr的流程如下(+6价铬元素在酸性条件下以
的形式存在)。下列说法错误的是( )。
A.FeCr2O4中铬元素的化合价为+3价
B.反应①中参加反应的FeCr2O4和Na2CO3的物质的量之比为3∶1
C.反应③的化学方程式为Na2Cr2O7+2C Cr2O3+Na2CO3+CO↑
D.反应④中的Si可用Al来代替
B
解析:FeCr2O4(亚铬酸亚铁)中各元素的化合价之和等于0,设铬元素的化合价为x,+2+2x+4×(-2)=0,则铬元素的化合价为+3价,A项正确。反应①为4FeCr2O4+8Na2CO3+7O2══2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2,反应①中参加反应的FeCr2O4和Na2CO3的物质的量之比为1∶2,B项错误。+6价铬元素在酸性
能力点2
氧化还原反应规律的应用能力
整合建构
1.先强后弱规律
(1)同时含有几种还原剂时,加入氧化剂后,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Cl2时,Fe2+先与Cl2反应。
(2)同时含有几种氧化剂时,加入还原剂后,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,铁粉先与Fe3+反应,然后依次为 Cu2+、H+。
2.得失电子守恒规律
氧化还原反应中,氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数,表现为元素化合价升高的总数等于元素化合价降低的总数。
3.价态转化规律
(1)同种元素不同价态之间发生氧化还原反应,高价降低,低价升高,但只靠拢不交叉。如H2S与浓硫酸发生氧化还原反应,有以下3种情况:
而不会出现以下情况:
(2)相邻价态之间不发生氧化还原反应,如S与SO2、SO2与H2SO4、H2S与S之间均不反应。
应用:根据化合价判断氧化还原反应体系中的氧化剂、还原剂和氧化产物、还原产物及电子转移的数目,判断同种元素不同价态的物质之间反应的可能性。
4.歧化反应规律
同一元素发生氧化还原反应生成不同价态的物质时,该元素的价态变化一定遵循“中间价态→高价态+低价态”,不会出现“一边倒”的现象,即生成物中该元素的价态不能都比中间价态高或都比中间价态低。如Cl2+2NaOH══NaCl+NaClO+H2O。
问题引领
如何应用得失电子守恒进行相关计算
点拨(1)应用电子守恒解题的一般步骤。
(2)对于多步连续进行的氧化还原反应的有关计算,只要中间各步反应过程中电子没有损耗,可直接找出起始物和最终产物,删去中间产物,建立两者之间的电子守恒关系,快速求解。
训练突破
1.某溶液中含有的溶质是FeBr2、FeI2,若先向该溶液中通入一定量的氯气,再向反应后的溶液中滴加KSCN溶液,溶液变为红色,则下列叙述正确的是( )。
①原溶液中的Br-一定被氧化 ②通入氯气之后原溶液中的Fe2+一定有部分或全部被氧化 ③不能确定通入氯气后的溶液中是否存在Fe2+ ④若取少量所得溶液,再加入CCl4溶液,静置、分液,向上层溶液中加入足量的AgNO3溶液,只产生白色沉淀,说明原溶液中的I-、Fe2+、Br-均被完全氧化
A.①②③ B.②③④
C.①③④ D.①②④
B
解析:在FeBr2和FeI2混合液中存在三种还原性不同的离子,它们的还原性:I->Fe2+>Br-,向混合液中通入的氯气首先与还原性最强的离子I-反应,当I-完全反应后,氯气才与Fe2+反应,Fe2+被完全氧化后才与Br-反应。通入一定量氯气后再滴加KSCN溶液,溶液呈红色,说明有Fe3+生成,I-已经反应完全,Fe2+被氧化但不一定全部被氧化,因为没有实验现象说明Fe2+被完全氧化,同理,也没有实验现象说明Br-被氧化或被完全氧化,①错误,故选B。
2.已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物,在一定条件下有下列转化关系(未配平):①G→Q+NaCl ②Q+H2O X+H2↑ ③Y+NaOH→ G+Q+H2O ④Z+NaOH→Q+X+H2O
这五种化合物中氯元素化合价由低到高的顺序是( )。
A.G、Y、Q、Z、X B.X、Z、Q、G、Y
C.X、Z、Q、Y、G D.G、Q、Y、Z、X
A
解析:结合歧化反应规律由①②③④四个反应知氯元素价态Q>G,X>Q, Q>Y>G,X>Z>Q,综合判断氯元素价态:X>Z>Q>Y>G。
能力点3
正确配平氧化还原反应方程式的能力
整合建构
1.氧化还原反应方程式配平的基本原则
问题引领
氧化还原反应方程式配平有哪些方法
点拨(1)一般氧化还原反应方程式配平——化合价升降法。
(2)缺项氧化还原反应方程式的配平。
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,所缺物质一般为水、酸或碱。
①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,然后根据元素守恒和电荷守恒进行配平。
②补项原则:
训练突破
1.(2024浙江卷)利用CH3OH可将废水中的N转化为对环境无害的物质后排放。反应原理为H++CH3OH+N→X+CO2+H2O(未配平)。下列说法正确的是( )。
A.X表示NO2
B.可用O3代替CH3OH
C.反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为6∶5
D.若生成标准状况下的CO2气体11.2 L,则反应转移的电子数为2NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
解析:利用得失电子守恒和元素守恒配平该离子方程式6H++5CH3OH+6N══5CO2↑+3N2↑+13H2O。
C
2.二氧化硒(SeO2)是一种氧化剂,其被还原后的单质硒可能成为环境污染物,通过与浓硝酸或浓硫酸反应生成H2SeO3(SeO2)来回收Se。回答下列问题。
(1)Se与浓硝酸反应的还原产物为NO和NO2,且NO和NO2的物质的量之比为1∶1,写出Se与浓硝酸反应的化学方程式: 。
(2)回收得到的SeO2的含量,可以通过下面的方法测定:
① SeO2+ KI + HNO3══ Se+ I2+ KNO3+ H2O
②I2+2Na2S2O3══Na2S4O6 +2NaI
配平化学方程式①。
(3)实验中,准确称量SeO2样品0.150 0 g,消耗0.200 0 mol·L-1的Na2S2O3溶液25.00 mL,所测定的样品中SeO2的质量分数为 。
答案:(1)Se+2HNO3(浓)══H2SeO3+NO↑+NO2↑
(2)1 4 4 1 2 4 2
(3)92.50%
解析:(1)利用题中信息可知Se与浓硝酸反应,Se被氧化为+4价的H2SeO3,HNO3被还原为NO与NO2,生成NO与NO2的物质的量之比为1∶1,即两者化学计量数之比为1∶1,令两者化学计量数为1,根据得失电子守恒可知,Se的化学计量数为 =1,故反应的化学方程式为Se+2HNO3(浓)══H2SeO3+NO↑+NO2↑。
(2)根据得失电子守恒配平化学方程式①为SeO2+4KI+4HNO3══ Se+2I2+4KNO3+2H2O。
能力点4
正确书写信息型氧化还原反应方程式的能力
整合建构
1.常见氧化剂的还原产物(一般情况下)
常见氧化剂 实例 还原产物
元素处于高价时的物质 KMnO4 酸性条件:Mn2+;
碱性条件:K2MnO4;
中性条件:MnO2
HNO3 NO或NO2
浓硫酸 SO2
Fe3+ Fe2+或Fe
某些氧化物(过氧化物) MnO2 Mn2+
H2O2 H2O
Na2O2 NaOH
2.常见还原剂的氧化产物(一般情况下)
3.具有中间价态的物质的反应产物(一般情况下)
问题引领
信息型氧化还原反应方程式书写的一般步骤是怎样的
点拨信息型氧化还原反应方程式书写的步骤。
训练突破
1.(1)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下:
①Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4价,其中过氧键的数目为 。
②写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式: 。
(2)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2还原成Cr3+,该反应的离子方程式为 。
(3)H2O2溶液浓度可在酸性条件下用KMnO4溶液测定,该反应的离子方程式为 。
(4)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度为323 K,NaClO2溶液浓度为5×10-3 mol·L-1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式: 。
解析:(1)①锂元素在化合物中只有一种化合价(+1价),化合物中元素化合价代数和等于0,过氧键中氧元素显-1价,类似过氧化氢、过氧化钠。如果能求出-1价氧原子个数,就能求出过氧键数目,即过氧键数目等于-1价氧原
②H2C2O4中碳元素为+3价,高温煅烧过程中铁元素的化合价降低,碳元素的化合价升高,有CO2生成。
2.(1)H3PO2及NaH2PO2均可将溶液中的Ag+还原为银,从而可用于化学镀银。
①H3PO2 中,P元素的化合价为 。
②利用H3PO2进行化学镀银反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1,则氧化产物为 (填化学式)。
(2)P2O5是非氧化性干燥剂,下列气体不能用浓硫酸干燥,可用P2O5干燥的是 。
A.NH3 B.HI
C.SO2 D.CO2
(3)H2O2在Fe2(SO4)3催化下发生分解反应,写出H2O2分解反应的化学方程式并标出电子转移的方向和数目。
(4)ClO2常用于水的净化,工业上可用Cl2氧化NaClO2溶液制取ClO2。写出该反应的离子方程式,并标出电子转移的方向和数目。
(5)大量的碘富集在海藻中,用水浸取后浓缩,再向浓缩液中加MnO2和H2SO4,即可得到I2,该反应的还原产物为 。
(6)AgNO3光照易分解,生成Ag和红棕色气体等物质,其光照分解反应的化学方程式为 。
(7)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热能,热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示:
反应Ⅰ的化学方程式是 。
(8)软锰矿(主要成分MnO2,含杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4·H2O,反应的化学方程式为MnO2+SO2══MnSO4。
质量为17.40 g纯净MnO2最多能氧化 L(标准状况)SO2。
(9)CuSO4溶液能用作P4中毒的解毒剂,反应可生成P的最高价氧化物对应水化物和铜,该反应的化学方程式是 。
答案:(1)①+1价 ②H3PO4
(2)B
(5)MnSO4(或Mn2+)
(6)2AgNO3 2Ag+2NO2↑+O2↑
(7)SO2+I2+2H2O══H2SO4+2HI
(8)4.48
(9)10CuSO4+P4+16H2O══4H3PO4+10Cu+10H2SO4
解析:(5)海藻中的碘元素以I-形式存在,MnO2在酸性条件下将I-氧化为I2,自身被还原为Mn2+(MnSO4)。(6)根据氧化还原反应规律,硝酸银分解生成银和二氧化氮气体,银元素和氮元素的化合价均降低,则必有另一元素化合价升高,推知该反应中有氧气生成。(7)由反应过程图示可知,反应Ⅰ的反应物为SO2、I2和H2O,生成物为H2SO4和HI,从而可写出该反应的化学方程式。(8)n(MnO2)= =0.2 mol,由题给反应可知,最多氧化0.2 mol SO2,标准状况下其体积为4.48 L。(9)由题意可知,反应物是CuSO4、P4和H2O,生成物是H3PO4和Cu,根据得失电子守恒和元素守恒可写出反应的化学方程式。
第三环节 核心素养提升
【高考真题剖析】
【例题】 立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白),是一种常用的白色颜料。回答下列问题。
(1)利用焰色试验的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花,亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时,钡的焰色为 (填字母)。
A.蓝色 B.红色
C.紫色 D.黄绿色
(2)以重晶石(BaSO4)为原料,可按如下工艺生产立德粉:
①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,该过程的化学方程式为 。 回转炉尾气中含有有毒气体,生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体,该反应的化学方程式为 。
②在潮湿空气中长期放置的“还原料”,会逸出臭鸡蛋气味的气体,且水溶性变差,其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的 (填化学式)。
③沉淀器中反应的离子方程式为 。
(3)成品中S2-的含量可以用“碘量法”测得。称取a g样品,置于碘量瓶中,移取25.00 mL 0.100 0 mol·L-1的I2-KI溶液于其中,并加入乙酸溶液,密闭,置暗处反应5 min,有单质硫析出。以淀粉溶液为指示剂,过量的I2用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定,反应的离子方程式为 。测定时消耗Na2S2O3溶液体积b mL。终点颜色变化为 ,样品中S2-的含量为 (写出表达式)。
【核心素养考查点剖析】本题主要考查了利用氧化还原反应的有关知识解决实际探究性实验问题的能力,综合考查了考生的“科学探究与创新意识”“变化观念与平衡思想”以及“证据推理与模型认知”等化学核心素养。本题还着重考查了利用氧化还原反应的原理进行定量测定(氧化还原滴定)的素养。
【答案及评分细则】(1)D(写成小写字母或其他字母不得分)
(化学式错误或缺漏不得分,方程式不配平不得分,书写不规范如化学计量数非最简扣1分)
②BaCO3(写名称不得分)
③S2-+Ba2++Zn2++ ══ZnS·BaSO4↓(化学式错误或缺漏不得分,方程式不配平不得分,书写不规范如化学计量数非最简扣1分,写成化学方程式不得分)
(3)浅蓝色至无色(其他合理表述同样得分,颜色错误不得分)
解析:(1)常见的金属元素在焰色试验中呈现的焰色分别为:钠—黄色、钾—紫色(透过蓝色钴玻璃观察)、钙—砖红色、锶—洋红色、铜—绿色、钡—黄绿色。
(2)①由于焦炭过量,故C被氧化为CO,反应的化学方程式为4C+BaSO4
BaS+4CO↑;根据生成CO2和一种清洁能源气体的信息可以写出CO与H2O反应生成CO2与H2的化学方程式。
②根据信息并结合框图可知,还原料的主要成分为BaS,BaS表面与空气中的H2O和CO2反应生成有臭鸡蛋气味的H2S和难溶于水的BaCO3。
③根据立德粉的化学式和框图可知反应的离子方程式为Ba2++S2-+Zn2+
+ ══ZnS·BaSO4↓。
(3)淀粉遇I2显蓝色,当I2全部被消耗完后,溶液蓝色褪去。
【典题训练】
1.实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。
资料:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在碱性溶液中较稳定。
(1)制备K2FeO4(夹持装置略)
①A为氯气发生装置。A中反应的化学方程式是 (锰被还原为Mn2+)。
②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
③C中得到紫色固体和溶液,C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+ 10KOH══2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外还有 。
(2)探究K2FeO4的性质
①取C中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黄绿色气体,得溶液a,经检验气体中含有Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl-而产生Cl2,设计以下方案:
ⅰ.由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有 离子,但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化,还可能由 (用方程式表示)产生。
ⅱ.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗涤的目的是 。
答案:(1)①2KMnO4+16HCl(浓)══2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
②
③Cl2+2KOH══KCl+KClO+H2O
解析:(1)①装置A中浓盐酸与高锰酸钾反应生成氯化钾、氯化锰、氯气和水,反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓)══2KCl+MnCl2+5Cl2↑ +8H2O;②装置B的目的是用饱和食盐水除去氯气中混有的氯化氢气体;③氯气还可能与氢氧化钾溶液反应生成氯化钾、次氯酸钾和水;(2)①ⅰ.方案Ⅰ中滴加KSCN溶液至过量,溶液变红色,说明溶液中有Fe3+存在;Fe3+的生成可能是高铁酸钾氧化溶液中Cl-的缘故,也可能是高铁酸钾在酸性条件
2.某小组同学为探究H2O2、H2SO3、Br2的氧化性强弱,设计如下实验(夹持仪器已略去,装置的气密性已检查)。
实验记录如下:
请回答下列问题。
(1)实验操作Ⅰ中,A中反应的离子方程式为 。
(2)实验操作Ⅱ吹入热空气的目的是 。
(3)装置C的作用是 ;C中盛放的试剂是 。
(4)实验操作Ⅲ中混合液逐渐变成红棕色,其对应的离子方程式为 。
(5)由上述实验得出的结论是 。
(6)①有同学认为实验操作Ⅱ吹入的热空气,会干扰(5)中结论的得出,你认为是否有干扰,理由是 。
②实验操作Ⅲ,开始时颜色无明显变化的原因是 (写出一条即可)。
答案:(1)2Br-+Cl2══Br2+2Cl-
(2)吹出单质Br2
(3)吸收多余的Br2,以免污染环境 NaOH溶液
(4)H2O2+2Br-+2H+══Br2+2H2O
(5)氧化性:H2O2>Br2>H2SO3
(6)①不干扰,无论热空气是否参加氧化H2SO3,只要观察到B中产生白色沉淀的同时颜色无明显变化,即能证明Br2氧化了H2SO3 ②H2SO3有剩余(或H2O2浓度小或Br-与H2O2反应慢等合理答案均可)
解析:(1)氯水中的Cl2将Br-氧化为单质Br2。
(2)利用Br2的挥发性,吹入热空气使Br2挥发。
(3)因为Br2有毒,所以C中盛放NaOH溶液,除去尾气中的有毒气体,防止污染环境。
(4)混合液逐渐变成红棕色,说明H2O2把Br-氧化为Br2,配平可得离子方程式。
(5)根据氧化剂的氧化性强于氧化产物,可知氧化性H2O2>Br2>H2SO3。
(6)①溶液无明显颜色变化,说明Br2参加了反应,即氧化了H2SO3。
②实验操作Ⅲ发生的反应为H2O2氧化Br-,开始时颜色无明显变化,说明反应受到了影响,H2SO3有剩余、H2O2浓度小、Br-与H2O2反应慢等都是可能因素。
【新情境模拟训练】
(2022湖南卷)科学家发现某些生物酶体系可以促进H+和e-的转移(如a、b和c),能将海洋中的 转化为N2进入大气层,反应过程如图所示。
下列说法正确的是( )。
D
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