第一章 物质及其变化
第三节 氧化还原反应
第1课时 氧化还原反应
基础过关练
题组一 氧化还原反应的判断与本质
1.下列反应中,属于氧化还原反应的是 ( )
A.NH3+HCl NH4Cl
B.2NO+O2 2NO2
C.2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
D.FeCl3+3NaOH Fe(OH)3↓+3NaCl
2.下列变化过程没有电子转移的是 ( )
A.SO3→S B.Na→Na+
C.CO→CO2 D.Fe3+→Fe2+
3.古诗文是我们中华民族优秀传统文化的结晶,下列诗文中隐含化学变化但不属于氧化还原反应的是 ( )
A.春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干
B.千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲
C.野火烧不尽,春风吹又生
D.爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏
题组二 氧化还原反应相关概念
4.(经典题)有关反应Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,下列说法不正确的是 ( )
A.反应中碳元素被氧化
B.Fe2O3发生了还原反应
C.反应后铁元素的化合价升高
D.工业上可利用该反应炼铁
5.(易错题)下列有关氧化还原反应的说法正确的是 ( )
A.有单质生成的反应一定是氧化还原反应
B.在氧化还原反应中,非金属单质一定是被还原
C.元素由化合态转化为游离态时,该元素可能被还原
D.当反应中有一种元素被氧化时,一定有另一种元素被还原
6.铬能慢慢地溶于稀盐酸得到蓝色溶液,若通入空气则溶液颜色变绿,发生的反应有①Cr+2HCl CrCl2+H2↑、②4CrCl2+4HCl+O2 4CrCl3+2H2O,下列叙述中正确的是 ( )
A.反应①②均属于置换反应
B.HCl在反应①②中均发生还原反应
C.反应①中HCl被氧化
D.溶液颜色由蓝变绿是因为Cr2+发生氧化反应生成了Cr3+
7.实验室中利用下列方法制取氧气:
(1)加热固体KMnO4:2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑,该反应所属基本反应类型是 ,此反应中Mn元素的化合价 (填“升高”或“降低”),该元素的原子 (填“失去”或“得到”)电子被 (填“氧化”或“还原”)。
(2)加热固体KClO3:2KClO3 2KCl+3O2↑,此反应中 (填元素符号,下同)元素发生氧化反应, 发生还原反应。
(3)H2O2分解:2H2O2 2H2O+O2↑,此反应中被氧化与被还原元素的质量比为 。
题组三 氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
8.人们常用图示的方法表示不同反应类型之间的关系。如分解反应和氧化还原反应的关系可用图甲表示。图乙表示离子反应、氧化还原反应和置换反应三者之间的关系,则C表示 ( )
A.离子反应 B.氧化还原反应
C.置换反应 D.三者中的任一反应
9.(经典题)下列化学反应属于区域3的是 ( )
A.4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3
B.2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑
C.4NH3+5O2 4NO+6H2O
D.Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑
10.海洋碳循环是全球碳循环的重要组成部分,是影响全球气候变化的关键环节。如图为海洋中碳循环的简单原理图,流程[钙化产物中含Ca(HCO3)2]中没有涉及的反应类型为 ( )
A.氧化还原反应 B.分解反应
C.置换反应 D.复分解反应
题组四 氧化还原反应中电子转移的表示
11.(经典题)下列双线桥的表示方法正确的是 ( )
A.
B.
C.
D.
12.下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是 ( )
A. 2NaOH+H2↑
B.
C.+2H2O
D. CuSO4+SO2↑+2H2O
13.把Cl2通入浓氨水中,发生如下反应:3Cl2+8NH3 6NH4Cl+N2。
(1)该反应中, 元素化合价降低,该元素在化学反应中 (填“得到”或“失去”)电子。
(2)用双线桥法表示该反应电子转移的方向和数目: 。
(3)反应中发生电子转移的Cl2与NH3的分子数之比为 。
(4)若反应中有6.8 g NH3发生氧化反应,则反应中生成氮气的质量为 。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.B 2.A 3.B 4.C 5.C 6.D 8.A 9.C
10.C 11.D 12.C
1.B 只有B项中有元素化合价发生变化,属于氧化还原反应。
解题技巧 有单质参加的反应不一定是氧化还原反应,比如氧气和臭氧之间的转化;但有单质参加的分解反应和化合反应一定是氧化还原反应,比如本题B项为有单质参加的化合反应。
2.A 没有电子转移即元素的化合价没有发生变化,A符合题意;其他三项均有元素化合价发生变化,即均有电子发生转移。
3.B A项涉及蜡烛燃烧,C项涉及野草燃烧,燃烧反应属于氧化还原反应;B项涉及煅烧石灰石,反应的化学方程式为CaCO3 CaO+CO2↑,反应中无元素化合价发生变化,该反应不是氧化还原反应;D项涉及爆竹中炸药发生爆炸,为氧化还原反应。
4.C 该反应中碳元素化合价升高被氧化,铁元素化合价降低被还原,即CO发生氧化反应,Fe2O3发生还原反应。
5.C 同素异形体间的转化,反应前后元素化合价均为0价,不是氧化还原反应,A错误;氧化还原反应中非金属单质不一定被还原,如C+O2 CO2,C为非金属单质,在该反应中C被氧化,B错误;氧化、还原反应可能发生在同种元素间(易错点),即在同一氧化还原反应中,相同元素可能既被氧化又被还原,如Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O,D错误。
6.D 置换反应是一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物,反应②不属于置换反应,A项错误;反应②中,HCl所含两种元素的化合价在反应过程中均保持不变,故HCl未发生还原反应,B项错误;反应①中,HCl中的H元素化合价降低,被还原,C项错误;反应②中,Cr2+被O2氧化生成Cr3+,导致溶液颜色由蓝变绿,D项正确。
7.答案 (1)分解反应 降低 得到 还原
(2)O Cl
(3)1∶1
解析 (1)该反应为分解反应,Mn元素化合价(由+7价→+6价或+4价)降低,得到电子,被还原,发生还原反应。(2)O元素的化合价由-2价升高到0价,O元素发生氧化反应;Cl元素化合价由+5价降低到-1价,Cl元素发生还原反应。(3)2H2O2 2H2O+O2↑反应中2个O原子由-1价升高到0价,2个O原子由-1价降低到-2价,被氧化与被还原的O元素的质量比为1∶1。
8.A 置换反应全部属于氧化还原反应,部分属于离子反应,离子反应部分属于氧化还原反应,即图乙中A表示氧化还原反应,B表示置换反应,C表示离子反应。
9.C 结合图示可知区域3的反应属于氧化还原反应但不属于四种基本反应类型,A项为化合反应,B项为分解反应,D项为置换反应,利用排除法(方法指导)知符合要求的为C。
10.C 本题涉及的循环过程中没有单质的参加,所以一定不涉及置换反应。
11.D 根据化合价升降分析。
A.
B.
C.
D项,锌元素化合价由0价升高为+2价,失去电子,氢元素化合价从+1价降低为0价,得到电子,正确。
12.C 2个Na原子失去2个电子,2个H原子得到2个电子,转移电子数标错,A错误;Cl2→2NaCl得到2个电子,而2NaI→I2失去2个电子,B错误;两分子Cl2中有一分子Cl2得到2个电子生成CaCl2,另一分子Cl2失去2个电子生成Ca(ClO)2,C正确;Cu在反应中失去电子,H2SO4中S元素得到电子生成SO2,即图示电子转移方向错误,D错误。
13.答案 (1)氯(或Cl) 得到
(2)
(3)3∶2 (4)5.6 g
解析 (1)该反应中氯元素化合价降低,得到电子发生还原反应。(2)根据反应中Cl元素由0价变为-1价,N元素由-3价变为0价,用双线桥法可标出电子转移的方向和数目。(3)该反应中3分子Cl2参与反应时,有8分子NH3参加反应,但仅有2分子NH3中N元素发生变化,即反应中发生电子转移的Cl2与NH3的分子数之比为3∶2。(4)6.8 g NH3中N元素质量是6.8 g×=5.6 g,根据质量守恒,反应中6.8 g NH3发生氧化反应,则生成N2的质量为5.6 g。
10第一章 物质及其变化
第三节 氧化还原反应
第2课时 氧化剂和还原剂
基础过关练
题组一 氧化剂与还原剂的判断
1.宋代著名法医学家宋慈所著的《洗冤集录》中有“银针验毒”的记载。“银针验毒”的原理是4Ag+2H2S+O2 2Ag2S+2H2O,下列有关该反应的说法正确的是 ( )
A.H2S发生氧化反应,是还原剂
B.O2被氧化,是氧化剂
C.Ag发生氧化反应,是还原剂
D.氧化性:O2
2.(经典题)下列反应中,水既不是氧化剂又不是还原剂的是( )
A.2H2O 2H2↑+O2↑
B.2H2O+2K 2KOH+H2↑
C.2H2O+2F2 4HF+O2
D.H2O+3NO2 2HNO3+NO
3.(1)工业盐的主要成分是NaNO2,以前有许多起因误食NaNO2而中毒的事件,其原因是NaNO2把人体内的Fe2+转化为Fe3+而失去与O2结合的能力,这说明NaNO2具有 性。下列不能实现这种转化的物质是 (填字母)。
A.Cl2 B.O2 C.FeCl3 D.浓硫酸
(2)工业盐中毒后,可服用维生素C来缓解中毒状况,这说明维生素C具有 性。
题组二 物质的氧化性、还原性强弱比较
4.根据以下4个反应:①H2S+I2 S↓+2I-+2H+,②SO2+2H2S 3S+2H2O,③2I-+Br2 I2+2Br-,④SO2+I2+2H2O H2SO4+2HI。判断Br-、I-、H2S、SO2的还原性由强到弱的顺序是( )
A.SO2>H2S>I->Br- B.H2S>SO2>I->Br-
C.H2S>I->Br->SO2 D.I->Br->H2S>SO2
5.(2024山东济宁一中月考)已知I-、Fe2+、SO2、Cl-和H2O2均有还原性,它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为SO2>I->Fe2+>H2O2>Cl-,则下列反应不可能发生的是( )
A.2Fe3++SO2+2H2O 2Fe2++S+4H+
B.I2+SO2+2H2O H2SO4+2HI
C.2Fe2++I2 2Fe3++2I-
D.H2O2+SO2 H2SO4
6.已知有如下反应:
①2Br
②Cl+5Cl-+6H+ 3Cl2↑+3H2O
③2FeCl2+Cl2 2FeCl3
根据上述反应,判断下列结论中错误的是( )
A.在反应②中氧化产物和还原产物的质量之比为5∶1
B.Cl2在反应①、③中均为氧化剂
C.氧化性强弱的顺序为Br>Cl2>Fe3+
D.溶液中可发生Cl+6Fe2++6H+ Cl-+6Fe3++3H2O
7.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)判断下列物质间能否发生反应,若能,写出离子方程式;若不能,说明理由。
①Cl2与Na2S: 。
②I2与NaBr: 。
能力提升练
题组一 氧化性、还原性强弱的判断及应用
1.铋(Bi)为+3价时较稳定,铋酸钠(NaBiO3)为黄色或棕色粉末。现取一定量的硫酸锰(MnSO4)溶液,先用硫酸酸化,再向其中依次加入下列试剂,对应的现象如下表所示:
加入 试剂 ①适量铋酸钠粉末 ②过量的双氧水 ③适量KI-淀粉溶液
实验 现象 溶液呈紫红色 紫红色消失,产生气泡 溶液变成蓝色
则NaBiO3、KMnO4、I2、H2O2的氧化性由强到弱的顺序为 ( )
A.I2、H2O2、KMnO4、NaBiO3
B.H2O2、I2、NaBiO3、KMnO4
C.NaBiO3、KMnO4、H2O2、I2
D.KMnO4、NaBiO3、I2、H2O2
2.(经典题)已知:①2KMnO4+16HCl 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O、②6FeCl2+3Br2 4FeCl3+2FeBr3、③Cl2+2KBr Br2+2KCl。根据上述反应,判断下列结论错误的是 ( )
A.反应①中,MnCl2是还原产物
B.氧化性强弱顺序为KMnO4>Cl2>FeCl3>Br2
C.溶液中可发生反应:2FeCl2+Cl2 2FeCl3
D.少量KMnO4溶液加入HBr和HCl的混合溶液中:HBr先被氧化
题组二 氧化还原反应规律的应用
3.在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2、AgNO3、Al(NO3)3的溶液中加入适量锌粉,首先置换出的是 ( )
A.Mg B.Cu C.Ag D.Al
4.(2024山东淄博实验中学月考)已知2M+5S2-+16H+ 2M2++5S↓+8H2O,下列叙述正确的是 ( )
A.M为还原剂
B.x=7
C.y=3
D.M中M元素的化合价为+7价
5.含X的溶液与亚硫酸钠(Na2SO3)溶液恰好反应完全,已知Na2SO3被氧化为Na2SO4,并且参加反应的X的个数比为1∶2。则还原产物可能是 ( )
A.XO- B.X D.X-
题组三 守恒法配平氧化还原反应
6.反应Cr2+H2O配平后,还原剂的化学计量数是 ( )
A.1 B.3 C.5 D.8
7.把碎纸片b补充到a中,可得到一个完整的离子方程式(未配平)。下列说法正确的是 ( )
A.反应物粒子是S、S、OH-
B.该反应可能在酸性条件下进行
C.氧化剂与还原剂的粒子个数之比为1∶2
D.3个S原子参加反应时,转移4个电子
8.配平下列反应方程式。
① Na+ H2O NaOH+ H2↑
② Cu+ HNO3(稀) Cu(NO3)2+ NO↑+ H2O
③ Mn+ H++ Cl- Mn2++ Cl2↑+ H2O
④ S+ KOH K2S+ K2SO3+ H2O
题组四 氧化还原反应知识的综合应用
9.(原创题)铅元素有+2、+4两种价态,铅的氧化物均难溶于水,已知有下列两个反应:
①Pb3O4+4HNO3 PbO2+2Pb(NO3)2+2H2O
②PbO+NaClO PbO2+NaCl
下列有关叙述正确的是 ( )
A.Pb3O4可写成PbO·Pb2O3的形式
B.反应①中Pb3O4既是氧化剂又是还原剂
C.根据反应①、②可推测在题给条件下氧化性:NaClO>HNO3
D.生成相同质量的PbO2,反应①、②转移电子数之比为2∶3
10.三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂,在催化剂表面物质转化的关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.在转化过程中,氮元素均被还原
B.依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程
C.还原过程中生成1个N2,转移5个电子
D.三效催化剂使汽车尾气中污染物转化为无毒物质
11.如图横坐标、纵坐标分别表示一定条件下氧化剂的氧化性、还原剂的还原性由弱到强的变化,1、2、3点表示了横、纵坐标对应微粒在水溶液中反应的产物。下列说法正确的是 ( )
A.反应1中SO2表现氧化性
B.反应2的离子方程式为Fe3++2I- Fe2++I2
C.反应3的产物a是ClO-
D.由图可推得Cl2能氧化I-、SO2
12.N2F4可作高能燃料的氧化剂,它可由以下反应制得:HNF2+Fe3+ N2F4+Fe2++H+(未配平)。下列说法不正确的是( )
A.被氧化的元素是N,被还原的元素是Fe
B.氧化剂与还原剂的化学计量数之比为1∶1
C.Fe3+的氧化性弱于N2F4的氧化性
D.若反应生成1个N2F4分子,则转移2个电子
13.含氮废水不仅会引起水体富营养化而导致黑臭,而且对人体及其他生物产生毒害作用。某含氮碱性废水中N浓度为1.86×10-2 g/L,现采用铝还原法将N还原为N2。
(1)N中氮元素的化合价为 。
(2)配平下列有关反应的化学方程式并用单线桥分析该反应的电子转移情况。
KNO3+ Al+ KOH+ H2O N2↑+ K[Al(OH)4]
(3)上述反应中,还原剂是 ,被还原的元素是 。
(4)有上述废水200 m3,若要完全处理所含的N,则需消耗金属铝的质量为 g。
(5)某强酸反应体系中发生的一个离子反应中,反应物和生成物共六种微粒:Fe2+、N、H+和H2O,已知N为该反应的还原产物,写出该反应的离子方程式: 。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C 2.D 4.B 5.C 6.B
1.C 反应前后,Ag元素化合价升高,O元素化合价降低,所以Ag发生氧化反应,是还原剂,Ag2S为氧化产物,O2被还原,是氧化剂,氧化性:O2>Ag2S,C正确,B、D错误。反应前后,H、S元素的化合价不变,H2S既不是氧化剂也不是还原剂,A错误。
2.D A项,H2O中氢元素化合价降低,氧元素化合价升高,水既是氧化剂又是还原剂,不符合题意;B项,H2O中氢元素化合价降低,水为氧化剂,不符合题意;C项,H2O中氧元素化合价升高,水为还原剂,不符合题意;D项,H2O中氢、氧元素化合价均不变,水既不是氧化剂也不是还原剂,符合题意。
3.答案 (1)氧化 C (2)还原
解析 (1)根据题意NaNO2能将Fe2+转化为Fe3+,说明NaNO2为氧化剂,具有氧化性。选项中物质均具有强氧化性,Cl2、O2、浓硫酸均能将Fe2+氧化成Fe3+,但FeCl3不能将Fe2+转化为Fe3+,故选C。(2)中毒时NaNO2体现氧化性,服用维生素C可缓解中毒状况,说明维生素C具有还原性。
4.B 根据4个反应中各元素化合价的变化,以及同一氧化还原反应中还原性:还原剂>还原产物,还原剂>氧化剂,可得到如下结论:
反应 ① ② ③ ④
还原性 H2S>I- H2S>SO2 I->Br- SO2>I-
综上所述,还原性由强到弱的顺序为H2S>SO2>I->Br-,B项正确。
5.C A项中SO2是还原剂,Fe2+是还原产物,故还原性为SO2>Fe2+,A能发生;B项中SO2是还原剂,HI是还原产物,故还原性为SO2>I-,B能发生;C项中Fe2+是还原剂,I-是还原产物,故还原性为Fe2+>I-,与已知信息矛盾,C不能发生;D项中SO2是还原剂,H2O2是氧化剂,故还原性为SO2>H2O2,D能发生。
6.B 根据反应②中Cl元素化合价变化可知,Cl是氧化剂,Cl-是还原剂,故氧化产物和还原产物的质量之比为5∶1,A正确;根据Cl元素化合价变化可知,①中Cl2为还原剂,③中Cl2为氧化剂,B错误;根据氧化剂的氧化性强于氧化产物,结合反应中元素化合价变化,可知氧化性:①Br,②Cl>Cl2,③Cl2>Fe3+,综上可知氧化性强弱顺序为Br>Cl2>Fe3+,C正确;由氧化性:Cl>Fe3+可知,溶液中可发生Cl+6Fe2++6H+ Cl-+6Fe3++3H2O,D正确。
7.答案 (1)S2->I->Br->Cl- (2)Cl2>Br2>I2>S (3)①Cl2+S2- 2Cl-+S↓ ②氧化性:Br2>I2,故I2与NaBr不能反应
解析 (1)根据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:S2->I->Br->Cl-。
(2)根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,由①得Cl2>Br2,由②得Br2>I2,由③得I2>S,故氧化性由强到弱的顺序为Cl2>Br2>I2>S。
(3)①由(2)知氧化性Cl2>S,故Cl2与Na2S能发生反应:Cl2+S2- 2Cl-+S↓。
②由(2)知氧化性:Br2>I2,故I2与NaBr不能反应。
能力提升练
1.C 2.B 3.C 4.D 5.A 6.B 7.D 9.C
10.D 11.D 12.C
1.C 该题需根据实验现象分析产物,进而分析哪些物质发生了变化(破题关键)。由①中现象可知,NaBiO3把Mn2+氧化成Mn,则NaBiO3(氧化剂)的氧化性强于Mn(氧化产物)的氧化性;由②中现象可知,Mn氧化H2O2产生O2,自身被还原为Mn2+,则Mn(氧化剂)的氧化性强于H2O2的氧化性;由③中现象可知,I-被H2O2氧化成I2,则H2O2(氧化剂)的氧化性强于I2(氧化产物)的氧化性;综上所述,NaBiO3、KMnO4、I2、H2O2的氧化性由强到弱的顺序是NaBiO3>KMnO4>H2O2>I2。
2.B 反应①中Mn元素化合价降低,MnCl2是还原产物,A正确;根据氧化性:氧化剂>氧化产物,结合题中3个反应可知氧化性:①KMnO4>Cl2、②Br2>FeCl3、③Cl2>Br2,故氧化性强弱顺序为KMnO4>Cl2>Br2>FeCl3,B错误;由于氧化性:Cl2>FeCl3,溶液中可发生2FeCl2+Cl2 2FeCl3,C正确;由反应③可知还原性:Br->Cl-,故HBr和HCl的混合溶液中加入少量KMnO4溶液,优先氧化HBr,D正确。
3.C 由金属活动性顺序可知,Cu2+、Mg2+、Ag+、Al3+的氧化性强弱顺序为Ag+>Cu2+>Al3+>Mg2+,反应中加入的锌粉是还原剂,Zn与氧化性最强的Ag+先反应,即首先置换出Ag,C项正确。
4.D 该反应中由O原子守恒可知2y=8,则y=4,C错误;由电荷守恒可知2×(-x)+5×(-2)+16=2×2,则x=1,M中M元素的化合价为+7价,B错误、D正确;该反应中M元素化合价降低,S元素化合价升高,则S2-为还原剂,M为氧化剂,A错误。
5.A 参加反应的X的个数比为1∶2,设还原产物中元素X的化合价为x,结合Na2SO3被氧化为Na2SO4,依据得失电子守恒可知1×(+5-x)=2×(+6-4),解得x=+1,故还原产物可能是XO-。
6.B Cr2→Cr3+,Cr元素化合价由+6价降至+3价,Cr2为氧化剂;HS,S元素化合价由+4价升至+6价,HS为还原剂;根据得失电子守恒可知Cr2的个数比为1∶3,则还原剂的化学计量数为3,B正确。
7.D
反应物粒子是S、OH-,A错误;酸性环境中存在大量氢离子,不能发生此反应,B错误;反应3S+6OH- 2S2-+S+3H2O中,S单质中S元素化合价既升高又降低,则S单质既是还原剂又是氧化剂,由生成物中S2-和S的个数之比为2∶1,可知氧化剂与还原剂的粒子个数之比为2∶1,C错误;由反应的离子方程式可知,3个S原子参与反应时,转移4个电子,D正确。
反思升华 陌生氧化还原反应方程式的配平是考试中的难点,此题属于陌生氧化还原反应方程式配平的变式考查,首先需要依据所给物质判断反应物和生成物,再根据氧化还原反应的基本规律配平方程式,根据配平的离子方程式来逐项分析,判断正确选项。在判断所给物质属于反应物还是生成物时,一般要考虑的条件有二:一是化合价有升必有降,二是反应所处的化学环境。在平时的学习过程中多积累、记忆一些陌生的氧化还原反应方程式,做此类题时会更加得心应手。
8.答案 ①2 2 2 1
②3 8 3 2 4
③2 16 10 2 5 8
④3 6 2 1 3
解析 氧化还原反应方程式的配平遵循得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒,一般包括标价态、列变化、求总数、配化学计量数、查守恒五个步骤。
以③为例:
第一步:标价态
Mn元素由+7价变为+2价,Cl元素由-1价变为0价,H、O元素化合价未发生变化。
第二步:列变化
l2
第三步:求总数
得失电子数的最小公倍数为10,可暂定得失电子总数均为10,根据得失电子守恒得出氧化剂、还原剂、还原产物和氧化产物的化学计量数关系为2Mn~10Cl-~2Mn2+~5Cl2。
第四步:配化学计量数
根据反应前后原子守恒、电荷守恒配平其他物质,可得离子方程式为2Mn+16H++10Cl- 2Mn2++5Cl2↑+8H2O。
第五步:查守恒
检查得到的离子方程式反应前后原子数、电荷数是否守恒,得失电子总数是否相等。
9.C Pb有+2、+4两种价态,故Pb3O4可写成2PbO·PbO2的形式,A项错误;Pb3O4中Pb元素为+2价、+4价,与HNO3反应前后Pb元素的化合价并未发生变化,反应①不是氧化还原反应,B项错误;反应①中HNO3没有将Pb3O4中+2价的Pb氧化,反应②中PbO被NaClO氧化,因此根据反应①、②可推知在题给条件下,氧化性:NaClO>HNO3,C项正确;反应①不是氧化还原反应,无电子转移,D项错误。
10.D 根据题图可知,NOx与BaO、O2转化成Ba(NO3)2的过程中,N元素化合价升高被氧化,A错误;题图中BaO为催化剂,NOx与BaO、O2转化成Ba(NO3)2时,BaO参与储存N元素,B错误;还原过程中生成1个N2,转移电子数为1×(5-0)×2=10,C错误;三效催化剂使汽车尾气中污染物CO、NOx等转化为CO2、N2等无毒物质,D正确。
11.D 由题图可知反应1中SO2转化为S,SO2表现还原性,A错误;题给离子方程式电荷不守恒,应为2Fe3++2I- 2Fe2++I2,B错误;由题图可知反应3中Fe2+被氧化为Fe3+,Fe元素化合价升高,则Cl2中Cl元素化合价应降低,故产物a是Cl-,C错误;由题图可知氧化性:Cl2>Fe3+>I2,Fe3+可氧化I-,I2可氧化SO2,则Cl2也能氧化I-、SO2,D正确。
12.C 配平该反应:2HNF2+2Fe3+ N2F4+2Fe2++2H+。由元素化合价变化可知N元素被氧化,Fe元素被还原,A项正确;氧化剂Fe3+和还原剂HNF2的化学计量数之比为1∶1,B项正确;根据氧化性:氧化剂>氧化产物,可知氧化性:Fe3+>N2F4,C项错误;由元素化合价变化可知生成1个N2F4分子,转移2个电子,D项正确。
13.答案 (1)+5价
(2)+4KOH+18H2O 3N2↑+10K[Al(OH)4]
(3)Al N
(4)2 700
(5)8Fe2++N+3H2O
解析 (1)N中氧元素的化合价为+2价,根据正负化合价代数和等于-1,可得氮元素的化合价为+5价。
(2)反应中N元素化合价由+5价降低为0价,Al元素化合价由0价升高为+3价,根据得失电子守恒、原子守恒,配平化学方程式为6KNO3+10Al+4KOH+18H2O 3N2↑+10K[Al(OH)4],用单线桥法表示电子转移的方向和数目为+4KOH+18H2O 3N2↑+10K[Al(OH)4]。
(3)Al元素化合价由0价升高为+3价,还原剂是Al;KNO3中N元素化合价降低,被还原的元素是N。
(4)设完全处理200 m3废水中所含的N[m(N)=200×103 L×1.86×10-2 g/L=3 720 g]需消耗金属铝的质量为x g,可列式如下:
6N + 10Al+4OH-+18H2O 3N2↑+10[Al(OH)4]-
6×62 10×27
3 720 g x g
,解得x=2 700,所以需要Al的质量为2 700 g。
(5)N为该反应的还原产物,则N是氧化剂,Fe2+被氧化为Fe3+,根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒,可写出该反应的离子方程式为8Fe2++N+3H2O。
19(共40张PPT)
1.多角度认识氧化还原反应
第三节 氧化还原反应
知识点 1 认识氧化还原反应
必备知识 清单破
得氧失氧 化合价变化 电子转移
氧化 反应 物质得到氧的反应 所含元素化合价升高的物质发生的反应 失去电子(或共用电子对偏离)的反应
还原 反应 物质失去氧的反应 所含元素化合价降低的物质发生的反应 得到电子(或共用电子对偏向)的反应
得氧失氧 化合价变化 电子转移
举例 分析
结论 氧化反应和还原反应是同时发生的 续表
2.概念、本质
(1)概念:有元素化合价发生变化的化学反应。
(2)本质:有电子发生转移(包括电子的得失或共用电子对的偏移)。
(1)置换反应一定是氧化还原反应,复分解反应一定不是氧化还原反应。
(2)有单质参加的化合反应是氧化还原反应,有单质生成的分解反应是氧化还原反应。
知识点 2 氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
1.氧化剂和还原剂
(1)还原剂:在反应时,所含元素的化合价升高,即失去电子(或电子对偏离)的物质。
(2)氧化剂:在反应时,所含元素的化合价降低,即得到电子(或电子对偏向)的物质。
2.氧化产物和还原产物
(1)氧化产物:还原剂被氧化得到的产物。
(2)还原产物:氧化剂被还原得到的产物。
3.氧化性和还原性
(1)氧化性:氧化剂具有氧化性,反应时本身被还原。
(2)还原性:还原剂具有还原性,反应时本身被氧化。
(3)物质氧化性、还原性强弱的比较(详见定点3)
知识点 3 氧化还原反应的有关概念
4.常见的氧化剂和还原剂
物质种类 常见物质
氧化剂 部分非金属单质 O2、Cl2等
含有高价态元素的化合物 浓H2SO4、HNO3、KMnO4、FeCl3等
还原剂 活泼的金属单质 Al、Zn、Fe等
某些非金属单质 C、H2等
某些非金属氧化物 CO、SO2等
某些盐 Na2SO3、KI等
知识辨析
1.有单质参加或有单质生成的反应,一定属于氧化还原反应。这种说法是否正确
2.在氧化还原反应中,反应物中元素的化合价升高或降低,没有化合价不变的元素。这种说法
是否正确
3.金属阳离子一定只有氧化性。这种说法是否正确
4.在氧化还原反应中,一种物质被氧化的同时,一定有另一种物质被还原。这种说法是否正确
5.Fe3+ Fe的过程中得到3个电子,Cl2 Cl-过程中得到2个电子,所以氧化性:Fe3+>Cl2。这
种说法是否正确
一语破的
1.不正确。同素异形体间的转化如3O2 2O3,既有单质参加又有单质生成,其不属于氧化还
原反应。除同素异形体间的转化外,有单质参加或生成的反应,均有元素化合价的变化,均属
于氧化还原反应。
2.不正确。氧化还原反应中,反应物中元素的化合价一定有升高或降低,但不是所有元素的化
合价都发生变化。如反应Fe+2HCl FeCl2+H2↑中,Cl元素的化合价反应前后保持不变。
3.不正确。处于最高价态的金属阳离子只有氧化性,而处于中间价态的金属阳离子,如Fe2+既
有氧化性又有还原性。
4.不正确。氧化还原反应中,可能同种物质既被氧化又被还原,如反应Cl2+2NaOH NaCl+
NaClO+H2O中,Cl2既是氧化剂又是还原剂,即Cl2在反应中既被氧化又被还原。
5.不正确。物质的氧化性强弱,与得到的电子数目无关,而与得电子的能力有关;同理,还原性
的强弱与失去的电子数目也无关。
1.“析”概念
关键能力 定点破
定点 1 氧化还原反应的概念剖析
可用“七字诀”记忆。
氧化剂为:降得还原叫氧化。
3.“用”步骤
(1)正确标出反应前后变价元素的化合价。
(2)先找化合价升高的元素,根据“升失氧化叫还原”找还原剂和相对应的氧化产物。
2.“巧”记忆
(3)再找对应的氧化剂和还原产物。
1.双线桥法
(1)基本步骤
定点 2 氧化还原反应中电子转移的表示方法
(2)注意事项
①箭头、箭尾必须对应化合价变化的同种元素的原子。
②必须注明“得到”或“失去”。
③电子转移数用a×be-形式表示,a表示发生氧化或还原反应的原子个数,b表示每个原子得到
或失去的电子数。
④得电子总数=失电子总数=转移电子总数。实例:
2.单线桥法
(1)基本步骤
②要用箭头标明电子转移的方向;
③箭头由反应物失电子元素原子指向反应物得电子元素原子。实例:
(2)注意事项
①不标“得到”或“失去”,只标明电子转移数目;
1.根据氧化还原反应方程式比较
(1)氧化性:氧化剂>氧化产物。
(2)还原性:还原剂>还原产物。
定点 3 物质氧化性、还原性强弱的比较
2.根据活动性顺序比较
(1)根据金属活动性顺序
(2)根据非金属活动性顺序
3.根据反应条件和反应的剧烈程度比较
一般来说,一组反应中反应条件要求越低,反应越剧烈,对应反应物的氧化性或还原性越
强。如Na、Mg、Al单质与H2O反应:Na与冷水剧烈反应,Mg与冷水缓慢反应,Al与冷水很难
反应,故还原性:Na>Mg>Al。
4.根据元素的价态比较
(1)一般来说,同种元素的价态越高,其氧化性越强,如氧化性:Fe3+>Fe2+。
(2)同种元素的价态越低,其还原性越强,如还原性:S2->S>SO2。
(3)最高价态的元素只有氧化性,最低价态的元素只有还原性,处于中间价态的元素兼有氧化
性和还原性。
典例 已知下列三个离子反应:
①MnO2+2Cl-+4H+ Mn2++Cl2↑+2H2O
②Cl2+2Fe2+ 2Fe3++2Cl-
③2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+
根据上述反应,下列结论正确的是 ( )
A.还原性强弱顺序为Cu>Fe2+>Mn2+>Cl-
B.氧化性强弱顺序为MnO2>Cl2>Fe3+>Cu2+
C.反应①、②中Cl2均为氧化剂
D.溶液中可发生反应:2Cl-+Cu2+ Cu↓+Cl2↑
B
思路点拨 解答本题根据比什么“性”找什么“剂”,“产物”之“性”小于“剂”判断。
解析
反应① 反应② 反应③
氧化剂 MnO2 Cl2 Fe3+
氧化产物 Cl2 Fe3+ Cu2+
氧化性 MnO2>Cl2>Fe3+>Cu2+ 还原剂 Cl- Fe2+ Cu
还原产物 Mn2+ Cl- Fe2+
还原性 Cu>Fe2+>Cl->Mn2+ 由分析知,A错误,B正确;反应①中Cl2为氧化产物,反应②中Cl2为氧化剂,C错误;由分析知,氧化
性Cl2>Cu2+,还原性Cu>Cl-,则反应2Cl-+Cu2+ Cu↓+Cl2↑在溶液中不能发生,D错误。
1.守恒规律
还原剂失电子总数=氧化剂得电子总数=氧化剂化合价降低总数=还原剂化合价升高总
数=转移电子总数。
【应用】氧化还原反应方程式的配平及有关计算。
2.强弱规律
在同一个氧化还原反应中,氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。
【应用】利用已知反应判断物质氧化性或还原性的强弱;通过比较物质的氧化性或还原性的
强弱,判断氧化还原反应能否发生。
3.先后规律
多种氧化剂与一种还原剂相遇,氧化性强的首先得电子被还原;多种还原剂与一种氧化
定点 4 氧化还原反应的规律及应用
剂相遇,还原性强的首先失电子被氧化。如:氧化性Cu2+>H+,将铁钉放入稀HCl和CuCl2的混合
溶液中,铁钉先与Cu2+反应。
【应用】判断氧化还原反应发生的先后顺序。
4.转化规律
①同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应。
②归中规律
同种元素不同价态之间发生氧化还原反应,一般变为相邻价态或同一价态,元素的化合
价“只向中间靠拢不出现交叉”,如:
③歧化规律
同一元素在适宜条件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
不能都比反应物中该元素价态高,或都比反应物中该元素价态低。具有多种价态的元素(如
Cl、S、N和P等)均可发生歧化反应,如Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O。
【应用】判断氧化产物和还原产物;分析电子的转移情况;判断氧化还原反应能否发生。
典例 英国化学家戴维在1799年发现了N2O(俗称笑气),该气体具有轻微麻醉作用,早期被用于
牙科手术的麻醉,现用于外科手术和牙科起麻醉和镇痛作用。实验室中可用Cu和很稀的
HNO3反应制备笑气,其化学方程式为Cu+HNO3 Cu(NO3)2+N2O↑+H2O(未配平)。关于该
反应的下列说法中不正确的是 ( )
A.该反应中,还原性:Cu>N2O
B.N2O为还原产物,其既有氧化性又有还原性
C.该反应中硝酸只表现氧化性
D.向HNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中,加入少量铁粉不一定析出Cu
C
思路点拨 结合反应前后元素化合价的变化配平该氧化还原反应方程式,结合氧化还原反应
的强弱规律、价态规律等逐一分析各选项。
解析 根据反应中Cu元素由0价升至+2价,HNO3中N元素由+5价降至+1价,结合原子守恒、
得失电子守恒可配平该氧化还原反应方程式为4Cu+10HNO3 4Cu(NO3)2+N2O↑+5H2O。
Cu为还原剂,N2O为还原产物,则还原性:Cu>N2O,A项正确;N2O中N元素为+1价,处于中间价
态,则N2O既有氧化性又有还原性,B项正确;该反应中部分硝酸反应生成硝酸盐,部分硝酸中N
元素的化合价降低,为氧化剂,故硝酸既表现氧化性,又表现酸性,C项错误;氧化性:HNO3>Cu
(NO3)2,根据先后规律可知,混合溶液中加入少量铁粉,HNO3先反应,即反应中不一定析出Cu,D
项正确。
1.配平依据
定点 5 守恒法配平氧化还原反应方程式
以C和浓HNO3在加热条件下反应生成NO2(气体)、CO2和H2O为例。
①标价态:写出反应物和生成物的化学式,标出发生氧化反应和还原反应的元素的化合价。
+H O3(浓)—— O2↑+ O2↑+H2O
②列变化:标出反应前后元素化合价的变化。
③求总数:依据得失电子守恒,使化合价升高和降低的总数相等。
2.配平步骤
④配化学计量数:用观察法确定其他物质的化学计量数。
C+4HNO3(浓)——4NO2↑+CO2↑+2H2O
⑤查守恒:检查电荷是否相等(离子方程式),原子个数是否相等,得失电子数是否相等,配平后,
把单线改成等号,标注反应条件。
C+4HNO3(浓) 4NO2↑+CO2↑+2H2O
典例 配平下列化学方程式或离子方程式:
(1) HCl(浓)+ MnO2 Cl2↑+ MnCl2+ H2O;
(2) Cu+ HNO3(稀) Cu(NO3)2+ NO↑+ H2O;
(3) S+ KOH K2S+ K2SO3+ H2O;
(4) ClO-+ Fe(OH)3+ Cl-+ Fe + H2O。
4
1
1
1
2
3
8
3
2
4
3
6
2
1
3
3
2
4OH-
3
2
5
思路点拨 配平氧化还原反应方程式的一般思路:
①找出化合价发生变化的元素,确定“两剂”和“两产物”;
②找出化合价变化的最小公倍数;确定“两剂”和“两产物”的化学计量数;
③用观察法配平其他物质,用守恒法检验。
解析 首先标出化合价变化情况,然后利用得失电子数目相等确定发生氧化还原反应物质的
化学计量数,最后根据原子守恒、电荷守恒(离子方程式)确定其他物质的化学计量数。
方法技巧 配平氧化还原反应方程式的基本方法
(1)全变从左边配:氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的,一般从左边反应物着手配平。
(2)自变从右边配:自身氧化还原反应(包括分解、歧化)一般从右边着手配平。
(3)缺项配平法:先使得失电子数相等,再观察两边电荷。若反应物一边缺正电荷,一般加H+,生
成物一边加水;若反应物一边缺负电荷,一般加OH-,生成物一边加水,然后使方程式两边正、
负电荷的代数和相等。
(4)当方程式中有多个缺项时,应根据化合价的变化找准氧化剂、还原剂、氧化产物、还原
产物。
学科素养 情境破
实验室由炼钢污泥(简称铁泥,主要成分为铁的氧化物)制备软磁性材料α-Fe2O3。其主要
实验流程如下:
(情境选自2020年江苏卷19题)
素养 证据推理与模型认知——利用物质变化解决新情境中的问题
情境探究
问题1 酸浸时用一定浓度的H2SO4溶液浸取铁泥中的铁元素。若铁泥中铁的氧化物主要以
FeO、Fe2O3的形式存在,酸浸时发生反应的离子方程式有哪些
提示 FeO+2H+ Fe2++H2O、Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O。铁泥中铁的氧化物主要以
FeO、Fe2O3的形式存在,二者都属于碱性氧化物,与酸反应后生成相应的盐和H2O。
问题2 还原是向酸浸后的滤液中加入过量铁粉,已知酸浸后的溶液中存在Fe2+、Fe3+、H+,氧
化性Fe3+>H+>Fe2+,根据氧化还原反应的先后规律,加入铁粉后,先与铁粉反应的粒子是哪种
利用氧化还原反应规律依次写出发生反应的离子方程式。
提示 铁粉先与氧化性较强的Fe3+反应,离子方程式为2Fe3++Fe 3Fe2+,后与氧化性较弱的
H+反应,离子方程式为Fe+2H+ Fe2++H2↑。
问题3 已知,酸性条件下氧化性H2O2>Fe3+。从氧化还原反应的角度分析,若在酸浸后(含H+)的
溶液中加入H2O2溶液,Fe2+能否被H2O2氧化 若能,写出发生反应的离子方程式;若不能,说明理由。
提示 酸性条件下氧化性H2O2>Fe3+,Fe2+具有还原性,H2O2具有氧化性,二者能发生氧化还原反
应:2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O。
1.在书写离子方程式时,单质、氧化物、难溶物、气体、水等难电离的物质写化学式。
2.若体系中同时含有几种氧化剂,加入还原剂,将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。
3.铁元素有0价、+2价、+3价等化合价,在Fe、Fe2+、Fe3+三种粒子中,Fe只有还原性,Fe3+一般
只表现氧化性,Fe2+既有还原性也有氧化性。
4.陌生氧化还原反应方程式的书写方法(以H2O2溶液在酸性条件下氧化Fe2+为例)如下:
(1)写简单反应式:根据信息写出氧化剂、还原剂及其产物。
Fe2++H2O2——Fe3++H2O
(2)定氧化剂、还原剂及其产物的化学计量数:按化合价升降总数相等确定参与氧化还原反
应的各物质的化学计量数。
2Fe2++H2O2——2Fe3++2H2O
讲解分析
(3)定其他物质及其化学计量数:根据原子守恒补充其他反应物或产物,酸性条件添加H2O、H+,
碱性条件添加H2O、OH-。
2Fe2++H2O2+2H+——2Fe3++2H2O
(4)检查方程式两边的原子个数,正、负电荷代数和(离子方程式)及得失电子总数是否相等。
(5)配平后,把“——”改成“ ”,标注反应条件。
2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O
典例呈现
例题 废水中含铬的化合物毒性较大,常用化学方法进行处理,而高铁酸钾(K2FeO4)是一种环
保、高效、多功能饮用水处理剂。根据下列叙述回答问题:
(1)由Fe2O3制取高铁酸钾的化学方程式为Fe2O3+3KNO3+4KOH 2K2FeO4+3KNO2+2H2O。
该反应中 是氧化剂, 是氧化产物,每生成1个K2FeO4,转移 个电子。
(2)在酸性介质中FeSO4能将废水中+6价铬(Cr2 )还原成+3价铬(Cr3+)。写出Cr2 与FeSO4
溶液在酸性条件下反应的离子方程式: 。
(3)某工厂处理废水得到的无色溶液中,可能含有K+、Fe3+、S 、Ba2+、Cl-、C 中的几种,
对其进行如下实验操作:取少量溶液,加入足量BaCl2溶液,产生白色沉淀,继续加入足量盐酸,
沉淀部分溶解,并有无色气体生成,过滤,向滤液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成。则处理
废水得到的无色溶液中一定含有 ,可能含有 ,一定不含 。
KNO3
K2FeO4
3
Cr2 +6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O
Cl-
Ba2+、Fe3+
K+、C 、S
素养解读 本题以高铁酸钾处理废水中含铬的化合物为情境素材,考查氧化还原反应相关概
念、陌生离子方程式的书写及离子共存的问题,从而培养学生证据推理与模型认知的化学学
科核心素养。
信息提取 酸性介质中,FeSO4能将废水中的Cr2 还原成Cr3+,可据此写出简单反应式,然后
利用守恒法配平。
解题思路 (1)根据该反应中化合价变化,可知 +4KOH +3K O2
+2H2O,由正比关系可知生成1个K2FeO4转移3个电子。
(2)根据题意反应时Cr2 →Cr3+、Fe2+→Fe3+,按下列步骤书写离子方程式:
①写简单反应式:Cr2 +Fe2+——Cr3++Fe3+;
②根据化合价升降相等得Cr2 +6Fe2+——2Cr3++6Fe3+;
③酸性介质添加H2O、H+:在上述反应式中右边缺7个O,所以在右边添加7个H2O,则左边添加
14个H+,Cr2 +6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O;
④检查原子个数,正、负电荷代数和及得失电子数是否相等。
(3)无色溶液中不含Fe3+,根据加入BaCl2溶液产生白色沉淀,且加入盐酸沉淀部分溶解并产生
无色气体,可知原溶液中含C 、S ,一定不含Ba2+,根据溶液呈电中性判断,溶液中一定含
K+;滤液中加入AgNO3溶液产生的白色沉淀为AgCl,但实验中加入了BaCl2溶液和盐酸引入了
Cl-,则无法确定原溶液中是否含Cl-。
思维升华
离子反应、氧化还原反应在人类的生产和生活中广泛存在,运用相关反应规律,可以丰富物
质转化的途径,获取更高社会效益,促进人类社会的可持续发展。通过探究两类反应在生
产、生活中的应用,加深对两类反应的理解,培养学生证据推理与模型认知的化学学科核心
素养,体现“学以致用”的化学理念。