高考化学 氧化还原反应分析及教学建议.docx
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高考化学氧化还原反应分析及教学建议
高考化学专题“氧化还原反应”分析及教学建议
●高考趋势展望
物质间的反应大多数是氧化还原反应，氧化还原反应的有关规律及基本概念在工农业生产、日常生活及科学研究中有非常重要的应用，与很多知识综合皆可构成新颖命题。
分析近几年的高考试题的特点，可以看出下列几个方面将是高考命题的热点：
1.氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物的判断及粒子氧化性、还原性强弱比较；
2.判断氧化还原反应发生的可能性，写出并用化合价升降法配平氧化还原反应方程式；
3.运用电子转移数目相等的原则进行有关氧化还原反应的计算。
氧化还原反应是化学反应中的主要内容，它在每年的高考试题中都会出现。
在2004年高考理科综合全国卷、理科综合北京卷、上海卷、江苏卷中均有考查氧化还原反应的典型试题，考查内容全面，几乎覆盖了有关氧化还原反应的重要考点，形式新颖灵活，题型主要是选择题和填空题，难度适中。
展望今后高考命题会继续涉及上述热点，同时也会因氧化还原反应涉及知识面广，特别是与元素化合物知识综合在一起，会有推陈出新的综合性题型出现。
但氧化还原反应的试题解法规律性强，有一定的解题技巧，在学习时要注意总结。
●主干知识整合
1.氧化性（或还原性）强弱比较与判断规律
（1）物质的氧化性或还原性的强弱只取决于得到或失去电子的难易，与得失电子的多少无关。
如Na、Mg、Al的还原性强弱依次为：
Na＞Mg＞Al；浓HNO3、稀HNO3的氧化性强弱为：
浓HNO3＞稀HNO3。
（2）金属阳离子的氧化性随其单质还原性的增强而减弱，如金属锌的还原性比金属铜的强，但氧化性：
Cu2+＞Zn2+；非金属阴离子的还原性随其单质氧化性增强而减弱，如氯气的氧化性比单质硫强，但还原性：
S2－＞Cl－。
（3）不同的还原剂（或氧化剂）与同一氧化剂（或还原剂）反应时，反应条件越易，氧化剂（或还原剂）被还原（或被氧化）的程度越大，则还原剂（或氧化剂）的还原性（或氧化性）就越强。
（4）若还原剂A+氧化剂B=====氧化产物a+还原产物b，则氧化性B＞a，还原性A＞b。
（5）一般来说，同一种元素从低价态到高价态，氧化性（得电子能力）逐渐增强，还原性逐渐减弱，如NO2氧化性大于NO。
但要注意同种元素不同价态的化合物的氧化性、还原性强弱还与化合物的稳定性有关，如次氯酸（HClO）的氧化性比高氯酸（HClO4）强。
思考讨论
依据“反应模式”得出氧化性（氧化性＞氧化产物）和还原性（还原剂＞还原产物）的顺序，这一条最常用。
如已知SO2+Br2+2H2O=====2HBr+H2SO4，则氧化性：
Br2＞H2SO4（稀），还原性：
SO2＞Br－。
但不能依据反应Cl2+H2O=====HCl+HClO得出Cl2的氧化性比HClO强、还原性比Cl－强的结论，为什么？
答：
依据反应模式得出的规律，其使用的前提是在浓度相同或差别不大上，实际上影响物质氧化性、还原性强弱的因素除物质的性质外，还有温度、浓度等，浓度增大，氧化、还原性增强。
由于氯水中c（Cl2）远大于c（HClO）、c（Cl－），故不能据此反应得出Cl2的氧化性比HClO强的结论。
另外Cl2与水的反应是可逆反应，从浓度对化学平衡的影响，也可得出相同的结论。
2.反应是否发生的规律
（1）强氧化剂与强还原剂相遇时，一般都会发生氧化还原反应。
如：
H2SO4（浓）与金属、H2S、S2－、HI、HBr、I－、Br－、Fe2+、P。
Cl2与金属、H2S、S2－、HI、I－、HBr、Br－、Fe2+、P、H2、SO2、H2SO3、SO
。
O2与金属、H2S、HI、I－、Fe2+、Si、P、H2。
（2）同种元素间不同价态相遇时，若无中间价态，不反应；若发生反应，则生成物中该元素价态必介于反应物中该元素两种价态之间。
如：
H2SO4+SO2不反应
H2S+SO2只能生成S
ClO－+Cl－只能生成Cl2
NH3+NO只能生成N2
（3）较活泼的非金属单质与一些中间价态的化合物与水或碱溶液能发生歧化反应，如：
Cl2、Br2、S、NO2等。
思考讨论
当一种氧化剂（或还原剂）能与几种还原剂（或氧化剂）发生反应时，哪一种先反应？
若将氯气通入FeBr2、FeI2混合液中，离子被氧化的先后顺序如何？
答：
还原性强的还原剂（或氧化性强的氧化剂）先反应。
离子被氧化的先后顺序为I－、Fe2+、Br－。
3.守恒规律
（1）原子个数守恒：
反应前后同种元素的原子个数相等，这也是所有化学反应必须遵循的。
（2）电子守恒：
失电子总数等于得电子总数，氧化还原反应必须遵守。
（3）电荷守恒：
反应前后离子所带正负电荷总数相等，离子方程式必须遵守。
●精典题例导引
【例1】ClO2是一种消毒杀菌效率高、二次污染小的水处理剂。
实验室可通过以下反应制得ClO2：
2KClO3+H2C2O4+H2SO42ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O
下列说法中正确的是
A.KClO3在反应中得到电子
B.ClO2是氧化产物
C.H2C2O4在反应中被氧化
D.1molKClO3参加反应有2mol电子转移
解析：
本题以氧化还原反应为命题背景，考查考生将书本知识与题给信息相联系的灵活运用知识的能力。
解题的关键是从分析元素化合价的变化入手，来理解氧化剂与还原剂、氧化产物与还原产物、被氧化与被还原等有关概念。
由所给反应可知，KClO3中氯元素化合价从+5价降低为+4价，每摩尔KClO3得到1mol电子，而被还原成为ClO2，H2C2O4中碳元素化合价从+3价升高到+4价，H2C2O4作还原剂被氧化。
故本题答案为A、C。
答案：
AC
【例2】
（1）在反应2KMnO4+16HBr====5Br2+2MnBr2+2KBr+8H2O中，还原剂是_____________。
（2）已知BrFx与H2O按物质的量之比3∶5反应的产物是HF、HBrO3、Br2、O2，该反应中的氧化剂是_____________，还原剂是_____________，BrFx中的x=_____________。
（3）浓盐酸在反应KClO3+HClKCl+ClO2+Cl2+中显示出来的性质是_____________。
（4）常温下，下列反应均能自发地向右进行：
2D－+A2====D2+2A－；2B－+D2====B2+2D－；2A－+C2====A2+2C－。
由此得出的正确结论是
A.A－、B－、C－、D－离子中，还原性最强的是C－
B.A2、B2、C2、D2单质中，氧化性最强的是C2
C.反应2C－+Br2====C2+2B－不能自发向右进行
D.反应2C－+Br2====C2+2B－能够自发向右进行
解析：
这是一道将近年高考题进行组合、改编而成的考查氧化剂、还原剂、盐酸在反应中扮演的角色以及物质氧化性、还原性强弱顺序等基础知识的试题。
（1）HBr被氧化成Br2，HBr是还原剂。
（2）依题意写出化学方程式：
3BrFx+5H2O====HBrO3+Br2+O2+3xHF
可确定x=3，氧化剂是BrF3，还原剂是BrF3、H2O。
（3）酸性（生成KCl和H2O）和还原性（被氧化成Cl2）。
（4）由题意可得出氧化性：
C2＞A2＞D2＞B2;还原性：
C－＜A－＜D－＜B－。
所以反应
2C－+B2====C2+2B－不能自发进行，即答案为B、C。
答案：
（1）HBr
（2）BrF3BrF3、H2O3
（3）1H2O酸性和还原性（4）BC
深化拓展
已知氧化性顺序是ClO
＞Cl2＞IO
＞I2，将新制的饱和氯水逐滴加入碘化钾淀粉溶液中至过量，可以观察到哪些现象？
写出相关的离子方程式。
答：
溶液先变蓝色，后来又褪为无色。
Cl2+I－====2Cl－+I2，
I2+5Cl2+6H2O====2IO
+10Cl－+12H+
【例3】L、M、Q、R、X代表五种物质，它们都含某种价态的氮元素，各物质中氮元素的化合价只有一种。
物质L中氮元素的化合价比物质M中氮元素的化合价低。
在一定条件下，它们会有如下的转化关系（未配平）：
①Q+HClM+Cl2+H2O②R+LX+H2O③R+O2L+H2O
请判断：
（1）五种物质按氮元素的化合价从高到低的顺序排列是__________。
若这五种物质中有一种是硝酸，那么硝酸应该是_____________（用字母表示）。
（2）反应③是在催化剂（如铂、氧化铁等）作用下，加热到一定温度时发生的，这个反应在工业上有重要的应用。
若X是密度比CO2小的气体，那么X的化学式是_____________。
（3）某同学写出下面三个不同价态的氮的化合物相互转化关系（未配平），其中你认为一定不能实现的是_____________。
A.NO+HNO3N2O3+H2O
B.NH3+NOHNO2+H2O
C.N2O4+H2OHNO3+HNO2
解析：
（1）本题的信息主要隐藏在所给的三个氧化还原方程式中，若由这三个反应式结合题目所给条件能分析出五种含氮元素的物质中氮元素化合价的高低，则含氮元素化合价最高的那种物质一定是HNO3。
分析反应①，可得化合物Q、M中氮元素的化合价Q＞M;分析反应③，可得氮元素价态R＜L;再分析反应②可得，氮元素价态L＞X＞R。
综合起来可得氮元素价态高低顺序为Q＞M＞L＞X＞R。
（2）由反应③的反应条件及应用可知，R为NH3，L为NO，故反应②为
NH3+NOX+H2O，则X中氮元素的价态必介于-3与+2之间。
由于X的密度小于CO2，所以X的化学式可能为N2或N2H4。
（3）含有不同价态的同种元素的物质相遇时，若发生反应，生成物中该元素的价态必介于反应物中该元素的两种价态之间，所以所给反应中只有B反应一定不能实现。
答案：
（1）QMLXRQ
（2）N2或N2H4（3）B
【例4】在氯氧化法处理含CN－的废水过程中，液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐（其毒性仅为氰化物的千分之一），氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。
（1）某厂废水中含KCN，其浓度为650mg·L－1。
现用氯氧化法处理，发生如下反应（其中N均为－3价）：
KCN+2KOH+Cl2====KOCN+2KCl+H2O。
被氧化的元素是_______________。
（2）投入过量液氯，可将氰酸盐进一步氧化为氮气。
请配平下列化学方程式：
KOCN+KOH+Cl2——CO2+N2+KCl+H2O
（3）若处理上述废水20L，使KCN完全转化为无毒物质，至少需液氯_____________g。
解析：
此题以污水处理为知识背景，考查了氧化还原的概念、氧化还原方程式的配平及氧化还原反应的计算。
（1）在KCN+2KOH+Cl2====KOCN+2KCl+H2O反应中，氯元素价态降低，H、N、O、K四种元素的价态没变，只有碳元素的价态升高，故被氧化的为碳元素。
（2）氧化还原方程式的配平，首先要找准变价元素，再利用化合价升降法配平，反应物KOCN中N的价态升高，KOCN为还原剂，氯气为氧化剂。
（3）20L废水中含KCN的物质的量为：
=0.2mol，由两步反应的化学方程式得出关系式：
2KCN～5Cl2，所以需氯气：
0.2mol×
=0.5mol，即35.5g。
答案：
（1）碳（或C）
（2）2KOCN+4KOH+3Cl2====2CO2+N2+6KCl+2H2O（3）35.5
特别提示
氧化还原反应计算的核心是守恒——原子个数、得失电子、正负电荷守恒。
追踪元素变化，把握守恒关系列等式，是解题的一般思路。
【例5】实验室为监测空气中汞蒸气的含量，往往悬挂涂有CuI的滤纸，根据滤纸是否变色或颜色发生变化所用去的时间来判断空气中的含汞量，其反应为：
4CuI+Hg====Cu2HgI4+2Cu。
（1）上述反应产物Cu2HgI4中，Cu元素显________价。
（2）以上反应中的氧化剂为______，当有1molCuI参与反应时，转移电子________mol。
（3）CuI可由Cu2+与I－直接反应制得，请配平下列反应的离子方程式。
Cu2++I－CuI+I
解析：
（1）反应中Hg是还原剂，化合价由0价升高到+2，在反应产物Cu2HgI4中碘为－1价，由2x+2+（－1）×4=0，得x=+1，即Cu元素显+1价。
（2）由所给反应知由CuI→Cu化合价从+1降到0，所以CuI为氧化剂。
由
知每有4molCuI参加反应，转移电子的物质的量为2mol，当有1molCuI参与反应时转移电子0.5mol。
（3）用化合价升降法配平：
然后根据电荷守恒，观察配平I－的化学计量数。
答案：
（1）+1
（2）CuI0.5（3）2521
特别提示
一位高考成功的考生提醒大家：
配平氧化还原反应方程式的关键是确定每分子还原剂（或氧化剂）或化合价升高（或降低）总数，这就必须弄清还原剂或氧化剂分子中有几种元素变价，每一种元素有几个变价原子。
●能力提升训练
1.臭氧可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，化学方程式为：
KI+O3+H2OKOH+I2+O2（未配平），下列叙述正确的是
A.在反应中H2O被氧化成O2
B.该反应的还原产物是I2
C.每生成1molI2，转移的电子为2mol
D.反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1
解析：
此题考查氧化还原反应的相关概念，正确判断氧化剂是关键。
O3
O2+
，O3为氧化剂，n（KI）∶n（O3）=2∶1。
答案：
C
2.近期发现一种不需要外加能源、可以节约水源，而能除去废水中的卤代烃（有碍人类健康）的方法，即把铁粉放在废水中，一段时间后卤代烃“消失”。
有人提出该过程的机理为Fe+RCH2X+H+RCH3+X－+Fe2+（X为卤素）。
下列说法中正确的是
①处理后废水的pH增大②该反应是置换反应③反应过程中RCH2X是氧化剂
④处理含卤代烃1mol的废水时，转移2mol的电子
A.只有①④B.只有②③
C.①②③④D.只有①③④
解析：
由题目所给反应机理可知，反应过程中消耗H+，故处理后的废水pH增大；反应后没有单质生成，该反应不是置换反应；化学反应前后，RCH2X中的原子团R—CH2—的化合价由+1价降为－1价，故RCH2X为氧化剂，每有1mol卤代烃参加反应时，转移2mol电子。
答案：
D
3.根据以下实验事实，判断四种粒子在酸性条件下，氧化性由强到弱的顺序是
①向FeCl3溶液中滴加KI溶液，再加入CCl4，振荡，CCl4层呈紫红色
②向FeCl2溶液中加入氯水，再加入KSCN溶液，呈红色
③向KMnO4溶液中加入浓盐酸，振荡后紫色褪去
A.I2＞Cl2＞Fe3+＞MnO
B.MnO
＞Cl2＞Fe3+＞I2
C.Cl2＞I2＞Fe3+＞MnO
D.Fe3+＞MnO
＞Cl2＞I2
解析：
同一反应中，氧化性：
氧化剂＞氧化产物；还原性：
还原剂＞还原产物。
反应①:
2Fe3++2I－====2Fe2++I2中，氧化性：
Fe3+＞I2；反应②:
Cl2+2Fe2+====2Fe3++2Cl－中，氧化性：
Cl2＞Fe3+;反应③；2MnO
+10Cl－+16H+====2Mn2++5Cl2↑+8H2O中，氧化性：
MnO
＞Cl2。
所以在酸性条件下，四种粒子氧化性由强到弱的顺序为：
MnO
＞Cl2＞Fe3+＞I2。
答案：
B
4.已知在酸性溶液中，下列物质氧化KI时，自身发生如下变化：
①Fe3+Fe2+;
②NO
NO；③MnO
Mn2+。
如果获得等物质的量的I2，则消耗Fe3+、NO
、MnO
的物质的量，按从少到多的顺序排列的是
A.①②③B.③②①
C.②③①D.③①②
解析：
由于2I－－2e－====I2，所以要获得等物质的量的I2，各种氧化剂所得电子的物质的量相等，结合其自身变化特点有：
n（Fe3+）×1=n（NO
）×（5－2）=n（MnO
）×（7－2），所以消耗Fe3+、NO
、MnO
的物质的量由少到多的顺序为③②①。
答案：
B
5.某温度下，将Cl2通入NaOH溶液中，得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合液，经测定ClO－与ClO
的物质的量浓度之比为1∶3，则Cl2与NaOH溶液反应时，被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为
A.21∶5B.11∶3
C.3∶1D.4∶1
解析：
假设反应中生成1molNaClO和3molNaClO3，则有1mol+3mol×5=16mol电子发生转移，由电子得失守恒可知，此时必有16mol氯原子被还原。
故Cl2与NaOH溶液反应时被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为16mol∶4mol=4∶1。
答案：
D
6.Fe与硝酸反应随温度和硝酸的浓度不同而产物不同。
已知
0.2molHNO3作氧化剂时，恰好把0.4molFe氧化为Fe2+，则HNO3将被还原成
A.NH
B.N2O
C.NOD.NO2
解析：
设还原产物中氮元素的化合价为x，则根据氧化还原反应中电子得失数目相等有：
0.2mol×（5－x）=0.4mol×（2－0）x=1，HNO3被还原的生成物为N2O。
答案：
B
7.已知反应:
①SO3+H2O====H2SO4②Cl2+H2O====HCl+HClO
③2F2+2H2O====4HF+O2↑④2Na+2H2O====2NaOH+H2↑
⑤2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑⑥SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O
（1）上述反应中不属于氧化还原反应的有__________（填序号，下同）。
H2O被氧化的是___________，H2O被还原的是____________。
属于氧化还原反应，但其中的H2O既不被氧化，又不被还原的有_____________。
（2）写出方程式②的离子方程式_____________。
（3）标出方程式④中电子转移的方向和数目_______________。
解析：
（1）氧化还原反应的特征是反应前后元素的化合价发生变化，故不属于氧化还原反应的有①⑥；H2O被氧化，则H2O中的氧元素化合价必然升高，只有③符合；H2O被还原，则H2O中的氢元素的化合价必然降低，应选④；H2O既不被氧化，又不被还原，则H2O中氢元素和氧元素的价态都不变，若为氧化还原反应，则其他物质的价态必然发生变化，符合题意者为②⑤。
（2）单质Cl2、弱电解质H2O、HClO等写成分子，只把HCl写成离子即可。
答案：
（1）①⑥③④②⑤
（2）Cl2+H2O====H++Cl－+HClO
（3）
8.PbO2是很强的氧化剂，在酸性溶液中它可将Mn2+氧化成MnO
。
取1支试管，加入少量PbO2固体和2mL6mol·L－1H2SO4，然后滴入2mL1mol·L－1MnSO4溶液。
试回答：
（1）搅拌后，溶液的颜色变化是_______________。
（2）反应的化学方程式是_____________，硫酸的作用是_________________。
（3）能否用盐酸来代替H2SO4？
_____________（“能”或“不能”），用化学方程式回答_________________。
解析：
（1）据题意可知：
PbO2在酸性溶液中可将Mn2+氧化成MnO
，因此搅拌PbO2、H2SO4和MnSO4的混合物，溶液会变为紫红色。
（2）根据题干信息和价态变化规律可知，反应物为MnSO4、PbO2、H2SO4，而生成物为PbSO4、Pb（MnO4）2；根据氧化剂PbO2与还原剂MnSO4二者得失电子总数相等配平。
H2SO4在整个变化过程中价态不变，仅起酸的作用。
（3）由于PbO2氧化能力大于MnO
，MnO
氧化能力大于Cl2，故PbO2可将Cl－氧化为Cl2，所以不能用盐酸代替硫酸使用。
答案：
（1）变为紫红色
（2）5PbO2+2MnSO4+2H2SO4====4PbSO4↓+Pb（MnO4）2+2H2O酸化
（3）不能PbO2+4HCl====PbCl2+Cl2↑+2H2O
9.“绿色试剂”双氧水可作为矿业废液消毒剂，如要消除采矿业废液中的氰化物（如KCN），化学方程式为：
KCN+H2O2+H2O====A+NH3↑
（1）生成物A的化学式为_____________。
（2）在标准状况下有0.448L氨气生成，则转移的电子数为_____________。
（3）反应中被氧化的元素为_____________。
（4）H2O2被称为绿色氧化剂的理由是_____________。
解析：
（1）由所给化学反应方程式中C、H、O、N、K元素原子守恒可知A的化学式为KHCO3。
（2）在所给反应中，每生成1molNH3，氧化剂H2O2共得到2×［－1－（－2）］=2mol电子，故在标准状况下有0.448LNH3生成时有0.02mol×2×6.02×1023mol－1=2.4×1022个电子发生转移。
（3）在所给反应中，碳元素的化合价由KCN中的+2价，升高到KHCO3中的+4价而被氧化。
（4）由于H2O2作氧化剂时还原产物为H2O，没有毒性和污染性，故称绿色氧化剂。
答案：
（1）KHCO3
（2）2.4×1022（3）碳（C）（4）H2O2作氧化剂，其产物是H2O，H2O没有毒性及污染性
10.在上海召开的第七届全球人类基因大会上，我国科学家第一次提出可以用砒霜（As2O3）来治疗早期幼粒白血病。
已知砒霜具有两性。
（1）完成并配平下列化学方程式：
As2O3+Zn+H2SO4AsH3+ZnSO4+.
（2）As2O3在上述反应中显示出来的性质是_____________。
A.氧化性B.还原性
C.酸性D.碱性
（3）若生成0.1molAsH3，则转移电子的物质的量为_____________mol。
（4）砒霜在烧碱溶液中反应的离子方程式为__________________________________。
解析：
（1）根据化合价升降法，按照配平步骤先把发生变价的元素配平，而后利用质量守恒定律，观察配平其他元素并确定所缺物质的化学式。
（2）在上述反应中砷元素的化合价降低，故As2O3显氧化性。
（3）由于每生成2molAsH3时，转移12mol电子，故生成0.1molAsH3时转移电子的物质的量为0.6mol。
（4）由于砒霜呈两性，故与烧碱的反应为非氧化还原反应，离子方程式为As2O3+6OH－====2AsO
+3H2O
答案：
（1）166－263H2O
（2）A（3）0.6（4）As2O3+6OH－====2AsO
+3H2O
11.有点难度哟！
工业上制备单质碘的方法之一是从碘酸盐开始的。
第一步先用适量的亚硫酸氢盐将碘酸盐还原成碘化物，离子方程式为：
IO
+3HSO
====I－+3SO
+3H+。
第二步将第一步得到的酸性碘化物溶液再跟适量的碘酸盐溶液混合，发生反应析出了碘。
试问：
（1）第二步发生反应的离子方程式是：
__________________________。
（2）若要使碘酸盐的利用率最高，碘酸盐在第一步和第二步反应中的用量之比为_____。
（3）①配平下列离子方程式：
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