能力课时3 氧化还原反应中的基本规律
探究 任务 掌握氧化还原反应的基本规律，培养宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知的化学核心素养。
氧化还原反应
1．守恒规律
—
除得失电子守恒外，氧化还原反应当然也满足元素守恒，若是离子反应，还必须满足电荷守恒。
2．强弱规律
较强氧化性的氧化剂跟较强还原性的还原剂反应，生成弱还原性的还原产物和弱氧化性的氧化产物。
3．价性规律
4．归中规律
不同价态的同种元素，其较高价态与较低价态发生氧化还原反应时，均转化为中间价态，而不会发生交错升降。据此分析氧化产物和还原产物。
例如：H2SO4＋H2S===S↓＋SO2↑＋2H2O
所以该反应中，氧化产物是S(不是SO2)：H2S―→S；还原产物是SO2(不是S)：H2SO4―→SO2。
微点拨：归中反应的化合价变化可以表示为
还可以有部分高价或低价不发生变化，如，化合价变化为，氧化产物、还原产物都是H2。但是，如果化合价的变化出现交叉()，就是错误的。
5．先后规律
一种氧化剂同时和几种还原剂反应，还原性最强的优先反应。同理，一种还原剂同时与几种氧化剂反应时，氧化性最强的优先反应。
应用：可判断反应顺序。如将Cl2通入NaBr、NaI的混合溶液中，I－先反应，Br－后反应；将氯水滴入FeBr2溶液中，Fe2+先反应，Br－后反应。
化学实验中，如使其步骤中的有害产物作为另一步骤中的反应物，形成一个循环，就可不再向环境中排放该种有害物质。例如下图中：
(1)在上述有序号的步骤中，铬元素化合价无变化的有______(填序号，下同)，需用还原剂的是______，需用氧化剂的是______。
(2)完成步骤①的化学方程式。
Na2Cr2O7＋6KI＋14HCl===2CrCl3＋2NaCl＋6KCl＋3I2＋________。
(3)在NH3、NO2、NaNO2、Cu(NO3)2四种含氮化合物中，其中氮元素只能被氧化的是________________，只能被还原的是________，既能被氧化又能被还原的是________________。
1．已知还原性：SO2>I－>Fe2+>Cl－，下列反应不能发生的是( )
A．SO2＋Fe2(SO4)3＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4
B．3I2＋6FeCl2===4FeCl3＋2FeI3
C．SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4
D．少量Cl2通入FeI2溶液中：Cl2＋FeI2===I2＋FeCl2
2．现有24 mL浓度为0.05 mol·L-1的Na2SO3溶液恰好与20 mL浓度为0.02 mol·L-1的K2Cr2O7溶液完全反应。已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化为Na2SO4，则元素Cr在还原产物中的化合价为( )
A．＋2 B．＋3
C．＋4 D．＋5
1．铊(Tl)盐与氰化钾(KCN)被列为A级危险品。
已知下列反应在一定条件下能够发生：
①Tl3+＋2Ag===Tl＋＋2Ag＋；
②Ag＋＋Fe2+===Ag＋Fe3+；
③Fe＋2Fe3+===3Fe2+。
下列离子氧化性由强到弱的顺序是( )
A．Tl3+>Fe3+>Ag＋ B．Fe3+>Ag＋>Tl3+
C．Tl＋>Ag＋>Fe2+ D．Tl3+>Ag＋>Fe2+
2．反应①、②分别是从海藻灰和某种矿石中提取碘的主要反应：
①2NaI＋MnO2＋3H2SO4===2NaHSO4＋MnSO4＋2H2O＋I2；
②2NaIO3＋5NaHSO3===2Na2SO4＋3NaHSO4＋H2O＋I2。
下列说法正确的是( )
A．两个反应中硫元素均被氧化
B．碘元素在反应①中被还原，在反应②中被氧化
C．氧化性：>I2
D．反应①、②中生成等量的I2时，转移电子数之比为1∶5
3．汽车剧烈碰撞时，安全气囊中发生反应：10NaN3＋2KNO3===K2O＋xNa2O＋16N2↑，下列说法错误的是( )
A．x＝5
B．每生成16 mol N2转移10 mol电子
C．N2既是氧化产物又是还原产物
D．反应中氧化产物与还原产物的质量之比为1∶15
1 / 4能力课时3 氧化还原反应中的基本规律
探究 任务 掌握氧化还原反应的基本规律，培养宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知的化学核心素养。
氧化还原反应
1．守恒规律
—
除得失电子守恒外，氧化还原反应当然也满足元素守恒，若是离子反应，还必须满足电荷守恒。
2．强弱规律
较强氧化性的氧化剂跟较强还原性的还原剂反应，生成弱还原性的还原产物和弱氧化性的氧化产物。
3．价性规律
4．归中规律
不同价态的同种元素，其较高价态与较低价态发生氧化还原反应时，均转化为中间价态，而不会发生交错升降。据此分析氧化产物和还原产物。
例如：H2SO4＋H2S===S↓＋SO2↑＋2H2O
所以该反应中，氧化产物是S(不是SO2)：H2S―→S；还原产物是SO2(不是S)：H2SO4―→SO2。
微点拨：归中反应的化合价变化可以表示为
还可以有部分高价或低价不发生变化，如，化合价变化为，氧化产物、还原产物都是H2。但是，如果化合价的变化出现交叉()，就是错误的。
5．先后规律
一种氧化剂同时和几种还原剂反应，还原性最强的优先反应。同理，一种还原剂同时与几种氧化剂反应时，氧化性最强的优先反应。
应用：可判断反应顺序。如将Cl2通入NaBr、NaI的混合溶液中，I－先反应，Br－后反应；将氯水滴入FeBr2溶液中，Fe2+先反应，Br－后反应。
化学实验中，如使其步骤中的有害产物作为另一步骤中的反应物，形成一个循环，就可不再向环境中排放该种有害物质。例如下图中：
(1)在上述有序号的步骤中，铬元素化合价无变化的有______(填序号，下同)，需用还原剂的是______，需用氧化剂的是______。
(2)完成步骤①的化学方程式。
Na2Cr2O7＋6KI＋14HCl===2CrCl3＋2NaCl＋6KCl＋3I2＋________。
(3)在NH3、NO2、NaNO2、Cu(NO3)2四种含氮化合物中，其中氮元素只能被氧化的是________________，只能被还原的是________，既能被氧化又能被还原的是________________。
[解析] 先分析图中各步元素化合价的变化，然后进行判断。(1)其中铬元素的化合价升高的有④(CrCl3―→Na2CrO4)、⑥(NaCrO2―→Na2CrO4)，需与氧化剂反应；铬元素的化合价降低的有①(Na2Cr2O7―→CrCl3)，需与还原剂反应；铬元素化合价无变化的有②③⑤。
(3)根据元素价态规律，元素处于最高价态时，只能得电子而被还原，处于最低价态时，只能失电子而被氧化，处于中间价态既能失电子又能得电子时，既能被氧化也能被还原。
[答案] (1)②③⑤ ① ④⑥ (2)7H2O NO2、NaNO2
1．已知还原性：SO2>I－>Fe2+>Cl－，下列反应不能发生的是( )
A．SO2＋Fe2(SO4)3＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4
B．3I2＋6FeCl2===4FeCl3＋2FeI3
C．SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4
D．少量Cl2通入FeI2溶液中：Cl2＋FeI2===I2＋FeCl2
B [由A项反应得出还原剂SO2的还原性强于还原产物Fe2+，符合题给条件，反应能进行，不符合题意；由B项反应得出还原剂Fe2+的还原性强于还原产物I－，不符合已知的还原性强弱顺序，反应不能进行，符合题意；由C项反应得出还原剂SO2的还原性强于还原产物Cl－，符合已知条件，反应能进行，不符合题意；还原性：I－>Fe2+，Cl2先氧化I－，由D项反应得出还原剂I－的还原性强于还原产物Cl－，反应能进行且符合事实，不符合题意。]
2．现有24 mL浓度为0.05 mol·L-1的Na2SO3溶液恰好与20 mL浓度为0.02 mol·L-1的K2Cr2O7溶液完全反应。已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化为Na2SO4，则元素Cr在还原产物中的化合价为( )
A．＋2 B．＋3
C．＋4 D．＋5
B [题目中指出被还原的元素是Cr，则得电子的物质必是K2Cr2O7，失电子的物质一定是Na2SO3，其中硫元素的化合价从＋4→＋6；而铬元素的化合价将从＋6→＋n(设化合价为＋n)。根据氧化还原反应中得失电子守恒规律，有0.05 mol·L-1×0.024 L×(6－4)＝0.02 mol·L-1×0.020 L×2×(6－n)，解得n＝3。]
1．铊(Tl)盐与氰化钾(KCN)被列为A级危险品。
已知下列反应在一定条件下能够发生：
①Tl3+＋2Ag===Tl＋＋2Ag＋；
②Ag＋＋Fe2+===Ag＋Fe3+；
③Fe＋2Fe3+===3Fe2+。
下列离子氧化性由强到弱的顺序是( )
A．Tl3+>Fe3+>Ag＋ B．Fe3+>Ag＋>Tl3+
C．Tl＋>Ag＋>Fe2+ D．Tl3+>Ag＋>Fe2+
D [根据在同一氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物，可推知氧化性：Tl3+>Ag＋>Fe3+>Fe2+，D项正确。]
2．反应①、②分别是从海藻灰和某种矿石中提取碘的主要反应：
①2NaI＋MnO2＋3H2SO4===2NaHSO4＋MnSO4＋2H2O＋I2；
②2NaIO3＋5NaHSO3===2Na2SO4＋3NaHSO4＋H2O＋I2。
下列说法正确的是( )
A．两个反应中硫元素均被氧化
B．碘元素在反应①中被还原，在反应②中被氧化
C．氧化性：>I2
D．反应①、②中生成等量的I2时，转移电子数之比为1∶5
D [反应①中硫元素的化合价没有变化，A错误；碘元素在反应①中化合价升高，被氧化，在反应②中化合价降低，被还原，B错误；根据同一氧化还原反应中，氧化性：氧化剂>氧化产物，由反应①得出氧化性：MnO2>I2，由反应②得出氧化性：，C错误；反应①中生成1个I2时转移2个电子，反应②中生成1个I2时转移10个电子，则反应①、②中生成等量的I2时，转移电子数之比为1∶5，D正确。]
3．汽车剧烈碰撞时，安全气囊中发生反应：10NaN3＋2KNO3===K2O＋xNa2O＋16N2↑，下列说法错误的是( )
A．x＝5
B．每生成16 mol N2转移10 mol电子
C．N2既是氧化产物又是还原产物
D．反应中氧化产物与还原产物的质量之比为1∶15
D [据钠原子守恒可知，2x＝10，则有x＝5，A项正确；该反应中，氮元素由＋5价、－价变为0价，故每生成16 mol N2转移10 mol电子，B项正确；该反应中，氮元素既被氧化又被还原，则N2既是氧化产物又是还原产物，C项正确；生成16 mol N2时，有15 mol N2是氧化产物是还原产物，则氧化产物与还原产物的质量之比为15∶1，D项错误。]
能力课时培优练(3) 氧化还原反应中的基本规律
(本试卷共50分)
一、选择题(共12小题，每小题3分，共36分)
1．氢化钙被称为“生氢剂”，它易与水反应产生H2：CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑，下列判断正确的是( )
①H2只是氧化产物 ②H2只是还原产物 ③H2O是氧化剂 ④CaH2中的H元素被还原 ⑤氧化产物与还原产物之比为1∶1
A．①②③ B．②④
C．① D．③⑤
D [由归中规律可知元素的化合价变化为(而不是)，整个反应中电子转移的方向和数目表示为，由此可判断③⑤正确。]
2．G、Q、X、Y、Z均为含氯的化合物，它们在一定条件下具有如下转化关系(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的化合价由低到高的顺序为( )
A．GC．GB [①G→Na，氯元素化合价肯定降低，则G→Q，氯元素化合价升高，可知氯元素的化合价关系：Q>G>－1；②中氢元素化合价降低，则氯元素化合价升高，X>Q；③Y中氯元素化合价介于G、Q之间，结合①可知GZ>Q>Y>G。]
3．已知①N2＋3H2 2NH3；②3Cl2＋8NH3===N2＋6NH4Cl。判断下列物质的还原性从强到弱的顺序是( )
A．NH4Cl>NH3>H2
B．H2>NH3>NH4Cl
C．NH3>NH4Cl>H2
D．H2>NH4Cl>NH3
B [反应①中还原性H2>NH3，反应②中还原性NH3>NH4Cl。]
4．单质X和Y相互反应生成，现有下列叙述：
①X被氧化；②X是氧化剂；③X具有氧化性；是还原产物；⑤Y2-具有还原性；具有氧化性；⑦Y的氧化性比X2+的氧化性强。其中正确的是( )
A．①②③④ B．①④⑤⑥⑦
C．②③④ D．①③④⑤
B [X和Y相互反应生成，X的化合价升高，被氧化，是还原剂，具有还原性，Y的化合价降低，被还原，是氧化剂，具有氧化性，Y2-是还原产物，具有还原性，X2+是氧化产物，具有氧化性，在氧化还原反应中，氧化剂的氧化性比氧化产物的氧化性强，故Y的氧化性比X2+的氧化性强。]
5．PbO2、KMnO4、Cl2、FeCl3、CuCl2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．Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2
B．2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O
C．2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
D．5PbCl2＋2KMnO4＋2H2O===5PbO2＋2KCl＋2MnCl2＋4HCl
D [氧化性：PbO2>KMnO4>Cl2>FeCl3>CuCl2，在一个氧化还原反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性强于还原产物的还原性。A项中，氧化性Fe3+>Cu2+，与条件相符；B项中，氧化性>Cl2，与条件相符；C项中，氧化性Cl2>Fe3+，与条件相符；D项中，氧化性>PbO2，与条件不相符，所以D项反应不可能发生。]
6．实验室制取少量N2常利用的反应是NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O，关于该反应的说法正确的是( )
A．NaNO2发生氧化反应
B．生成1 mol N2时转移的电子数为6 mol
C．NH4Cl中的氮元素被还原
D．被氧化和被还原的元素是同一种元素
D [在反应2H2O中，NaNO2发生还原反应，生成1 mol N2，转移3 mol e－，NH4Cl中N被氧化，被氧化和被还原的元素均为N。]
7．当溶液中与数目之比为1∶3时正好完全发生氧化还原反应，X在还原产物中的化合价为( )
A．＋1价 B．＋2价
C．＋3价 D．＋4价
C [根据得失电子守恒解答。由题意在反应中作氧化剂过程中失去2 mol电子共失去6 mol电子，则在反应中应得到6 mol电子。设反应后X的化合价为a，则得到2×(6－a) mol电子。根据上述分析，2×(6－a)＝6，解得a＝＋3。]
8．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，其最终产物是( )
A．NaCl、NaClO B．NaCl、NaClO3
C．NaClO、NaClO3 D．NaClO3、NaClO4
B [已知反应中氯元素的化合价由＋1价变为＋5价和－1价，符合歧化反应规律。既然NaClO2也能发生类似的反应，则氯元素的化合价应既有升高，也有降低，选项A中化合价均降低，选项D中化合价均升高；选项B、C与题意相符，根据已知反应可知，选项C中NaClO不是最终产物，故B正确。]
9．N2O既是医学上的一种麻醉剂，又是一种常见的温室气体。制取N2O的方法有很多，例如：
①NH4NO3===N2O↑＋2H2O；
②K2SO3＋2NO===K2SO4＋N2O；
③2NH3＋2O2===N2O＋3H2O；
④2NaNO3＋(NH4)2SO4===2N2O↑＋Na2SO4＋4H2O。
下列说法正确的是( )
A．反应①中NH4NO3既是氧化剂又是还原剂
B．反应②中K2SO3是还原剂，N2O是氧化产物
C．反应③中每生成1个N2O，转移6个电子
D．反应④中NaNO3是还原剂，N2O既是氧化产物又是还原产物
A [反应①中氮元素的化合价升高中氮元素的化合价降低，则硝酸铵既是氧化剂又是还原剂，A正确；反应②K2SO3＋2NO===K2SO4＋N2O中，氮元素的化合价降低，硫元素的化合价升高，所以K2SO3是还原剂，NO是氧化剂，N2O是还原产物，B错误；反应③2NH3＋2O2===N2O＋3H2O中，氮元素的化合价由－3价升高到＋1价，则每生成1个N2O，转移8个电子，C错误；反应④2NaNO3＋(NH4)2SO4===2N2O↑＋Na2SO4＋4H2O，NaNO3中氮元素的化合价降低，则NaNO3是氧化剂，(NH4)2SO4中氮元素的化合价升高，是还原剂，生成的N2O既是氧化产物又是还原产物，D错误。]
10．Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4，而NaClO被还原为NaCl，若反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16，则x的值为( )
A．2 B．3
C．4 D．5
D xNa2O4，NaONa，得关系式：1×(6＋)×x＝16×2，解得x＝5。]
11．为了防止钢铁零件生锈，常采用化学处理使钢铁零件表面生成Fe3O4的致密保护层——“发蓝”。化学处理过程中其中一步的反应为3Fe＋NaNO2＋5NaOH===3Na2FeO2＋H2O＋NH3↑。下列叙述不正确的是( )
A．上述反应涉及的物质中，Fe的还原性最强
B．上述反应涉及的物质中，NaNO2的氧化性最强
C．上述反应中，铁是还原剂，NaNO2和NaOH是氧化剂
的氧化性大于的氧化性
C [3Fe＋NaNO2＋5NaOH===3Na2FeO2＋H2O＋NH3↑ 反应中，Fe是还原剂，NaNO2是氧化剂，所以上述反应涉及的物质中，铁的还原性最强，NaNO2的氧化性最强，故A、B正确；上述反应中，NaOH中元素化合价不变，既不是氧化剂又不是还原剂，故C错误；上述反应中是氧化剂是氧化产物，所以的氧化性大于的氧化性，故D正确。]
12．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、、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
D [分析各物质中相关元素化合价：S单质中硫元素为0价，亚硫酸根离子中硫元素为＋4价，硫离子中硫元素为 －2 价；氢氧根离子和水中氢、氧元素均分别为＋1价和－2价。反应前后化合价发生变化的元素只有硫元素，化合价有升必有降，S单质是反应物，则亚硫酸根离子和硫离子是生成物。因此，S和OH－是反应物，亚硫酸根离子、硫离子和水是生成物，其反应过程：＋H2O(未配平)。根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒配平反应的离子方程式：＋3H2O。根据以上分析可知：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＋3H2O中，S单质中硫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。]
二、非选择题(共2小题，共14分)
13．(7分)根据下列各组信息，完成有关问题：
(1)根据反应Cu＋4HNO3(浓＋2NO2↑＋2H2O，回答下列问题：
①还原产物是________(填化学式)。
②未被还原的硝酸与参加反应的总硝酸的质量之比为________。(5分)
(2)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，以太阳能为热源，热化学硫碳循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如图所示：
反应Ⅰ的化学方程式：________________________________________________
_____________________________________________________________________。(2分)
[解析] (1)①在反应Cu＋4HNO3(浓＋2NO2↑＋2H2O中，氮元素化合价由反应前HNO3(浓)中的＋5价变为反应后NO2中的＋4价，化合价降低，得到电子被还原，所以NO2是还原产物。②由反应的化学方程式可知，未被还原的硝酸与参加反应的总硝酸的质量之比为2∶4＝1∶2。(2)根据题图可知反应Ⅰ是SO2、I2、H2O发生氧化还原反应生成H2SO4、HI，根据元素守恒、得失电子守恒，可得该反应的化学方程式为SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI。
[答案] (1)①NO2 ②1∶2 (2)SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI
14．(7分)(素养题)(1)人体血红蛋白分子中含有Fe2+，正是这些Fe2+使血红蛋白分子具有载氧功能。亚硝酸钠(NaNO2)可将人体血红蛋白中的Fe2+转化为Fe3+，生成高铁血红蛋白而丧失与氧气的结合能力，反应过程中Fe2+发生__________反应，说明亚硝酸钠具有____________性；误食亚硝酸钠中毒，可服维生素C缓解，说明维生素C具有____________性。(3分)
(2)二氧化氯(ClO2)是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂。与Cl2相比ClO2不但具有更显著的杀菌能力，而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物。可以用下列方法制备ClO2：
2NaClO3＋H2O2＋H2SO4===2ClO2↑＋Na2SO4＋O2↑＋2H2O
被氧化的物质是__________(填化学式)，若反应中有0.1 mol电子转移，则产生的ClO2气体在标准状况下的体积为____________L。(4分)
[解析] (1) NaNO2将Fe2+氧化为Fe3+，Fe2+发生氧化反应，说明NaNO2具有氧化性。(2)反应中：H2，氧元素化合价升高，则H2O2被氧化，NaO3→lO2，氯元素化合价降低，若反应中有0.1 mol电子转移，则产生的ClO2气体在标准状况下的体积为22.4 L·mol-1×0.1 mol＝2.24 L。
[答案] (1)氧化 氧化 还原 (2)H2O2 2.24
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