2.根据非金属活动性顺序判断
氧化剂的氧化性越强,则其对应的还原产物的还原性就越弱;还原剂的还原性越强,则其对应的氧化产物的氧化性就越弱。
对单质而言,非金属单质的氧化性越强,对应阴离子的还原性越弱,非金属单质的氧化性越弱,对于阴离子的还原性越强;金属单质的还原性越强,对于阳离子的氧化性越弱,金属单质的还原性越弱,对于阳离子的氧化性越强。
3.根据化学方程式进行判断
氧化性:
氧化剂>氧化产物;
还原性:
还原剂>还原产物。
4.根据氧化还原反应进行的难易程度(反应条件或剧烈程度)的不同进行判断。
氧化还原反应越容易进行(表现为反应所需条件越简单),则氧化剂的氧化性和还原剂的还原性就越强。
例如:
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
前者比后者容易发生,可判断还原性:
Na>Mg。
5.根据使其它物质被氧化或被还原价态的不同进行判断
例如:
Cu+Cl2CuCl2,2Cu+SCu2S,根据Cl2、S分别与Cu反应,使Cu氧化的程度不同(Cu2+,Cu+)可判断出单质的氧化性:
Cl2>S
6.物质中元素具有最高价,则该元素只有氧化性;物质中元素具有最低价时,该元素只有还原性;物质中元素具有中间价时,该元素既有氧化性又有还原性。
一般,对于同一种元素,价态越高,其氧化性就越强;价态越低,其还原性就越强(正价的卤素相反)。
例如氧化性:
Fe3+>Fe2+,H2SO4(浓)>H2SO3,HClO>HClO3>HClO4
7.可根据元素周期表判断
同周期元素,随着核电荷数的递增,单质的氧化性逐渐增强,还原性逐渐减弱;最高价阳离子氧化性逐渐增强,最低价阴离子还原性逐渐减弱。
同主族元素,随着核电荷数的递增,单质的氧化性逐渐减弱,还原性逐渐增强;同价态阳离子氧化性逐渐减弱,同价态阴离子还原性逐渐增强。
8.其它条件
一般溶液的酸性越强或温度越高,则氧化剂的氧化性和还原剂的还原性就越强,反之则越弱。
如:
①温度:
如热的浓H2SO4的氧化性比冷的浓H2SO4的氧化性强。
②浓度:
氧化性 浓HNO3>稀HNO3;还原性 浓盐酸>稀盐酸。
③酸碱性:
如KMnO4溶液的氧化性随溶液的酸性的增强而增强。
一般来讲,在酸性条件下KMnO4被还原为Mn2+,在中性条件下被还原为MnO2,碱性条件下被还原为MnO42-。
注意:
①氧化还原性的强弱与该原子得失电子的难易程度有关,而与得失电子数目的多少无关。
得电子能力越强,其氧化性就越强;而失电子能力越强,其还原性就越强。
②同一元素相邻价态间不发生氧化还原反应。
例3.根据反应式:
(1),
(2),可判断离子的还原性从强到弱的顺序是( )
解析:
根据“氧化剂+还原剂=氧化产物+还原产物”中“氧化剂的氧化性>氧化产物,还原剂的还原性>还原产物”,根据⑴有还原性I->Fe2+,根据⑵有还原性Fe2+>Br-。
[例4]已知
和
均有还原性,它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为
。
则下列反应不能发生的是()
A.
B.
C.
D.
解析:
本题实质上是例5的逆向思维题,解题时可先假设各选项反应均能发生,推出选项中相应微粒还原性的强弱顺序,然后对照已知微粒还原性强弱顺序,从而确定反应能否发生。
由还原性强弱顺序的判断规律可知,各选项有关微粒还原性强弱顺序为:
A.
;B.
;C.
;D.
,对比
,C、D与此相违背,故C、D反应不能发生。
答案:
C、D。
点评:
氧化还原反应能否发生,其规律是:
强氧化剂+强还原剂
弱氧化剂+弱还原剂,或者说氧化性、还原性体现“以强制弱”的原则。
[例5]根据下列反应判断有关物质还原性由强到弱的顺序是()
(1)
(2)
(3)
A.
B.
C.
D.
解析:
本题是根据物质氧化性或还原性强弱的规律解题。
在同一氧化还原反应中,氧化剂+还原剂=还原产物+氧化产物,还原性:
还原剂>还原产物;氧化性:
氧化剂>氧化产物,概括为:
左>右。
据此规律,由反应式
(1)可知还原性
,由
(2)可知还原性
,由(3)可知还原性
。
综合
(1)
(2)(3)得:
。
答案:
A
点评:
根据氧化还原反应,判断有关微粒的氧化性、还原性的强弱是化学中的一条重要规律的应用,也是高考考查的热点知识。
四、氧化还原类型与配平方法――化合价升降法
理论依据:
氧化还原反应中,氧化剂获得电子总数与还原剂失去电子总数相等,表现为:
化合价升高与化合价降低总数相等。
此外,属于离子反应的氧化还原反应,还遵循电荷守恒。
1、普通氧化还原方程式的配平
①要标对所有变化了的化合价,单质中元素化合价为零;化合物中,一般情况下H总是+1价,O总是-2价(在个别物质中有例外,如过氧化物)然后推算其它元素的化合价。
②对于有变价的金属元素在化合物中,常先看阴离子的价态,再定金属的化合价,如:
、,Fe3O4可看成是:
Fe2O3·FeO,即其中有2个,一个
③先配平发生氧化还原的物质,倍数乘到氧化产物与还原产物中,最后通过质量守恒,完成配平
例6、配平 □H2S+□HNO3-□H2SO4+□NO2+□H2O
S:
-2→+6 ↑8×1
N:
+5→+4 ↓1×8
配平步骤与配平结果如下(其中①②③表示填写化学计量数的先后顺序):
1H2S+8HNO3=1H2SO4+8NO2↑+4H2O
练习:
完成下列化学方程式的配平
⑴Cu+HNO3──Cu(NO3)2+NO↑+H2O
⑵C+H2SO4──SO2↑+CO2↑+H2O
⑶Zn+HNO3──Zn(NO3)2+NH4NO3+H2O
2、变化的元素带下角标情况――把下角标数的该元素的原子数做为一个整体看待,倍数乘到含该角标元素的物质前(不论该物质是反应物还是生成物)
例7、配平NH3+O2──NO+H2O
此题中氧元素价态都变化,且有下角标2,把O2做为一个整体看待。
2O:
0→-2 降4×5
N:
-3→+2 升5×4
填写化学计量数步骤和结论如下:
4NH3+5O2=4NO+6H2O
再如:
K2MnF6+SbF5──KSbF6+MnF3+F2↑
Mn:
+4→+3 ↓1×2
2F:
-1→0 ↑2×1
化学计量数的填写步骤和结论如下:
2K2MnF6+4SbF5=4KSbF6+2MnF3+1F2↑
② ④ ③ ① ①
练习:
完成下列化学方程式的配平
⑴FeSO4+KMnO4+H2SO4-Fe2(SO4)3+MnSO4+K2SO4+H2O
⑵(NH4)2PtCl6-Pt+ NH4Cl+ N2↑+ HCl↑
⑶SO2+Cl2+H2O-HCl+H2SO4
⑷NaClO3+FeSO4+H2SO4-NaCl+Fe2(SO4)3+H2O
⑸Fe(OH)2+O2+H2O-Fe(OH)3
⑹KClO3+HCl(浓)-KCl+ClO2+Cl2+H2O
⑺KMnO4+HCl──KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O
⑻Fe(NO3)3+NaOH+Cl2──Na2FeO4+NaNO3+NaCl+H2O
3、岐化反应和归中反应――一般不必考虑单质的角标,把倍数乘到两端价态元素的物质前;若结果出现化学计量数为分数情况,则乘最小公倍数变为整数(如练习⑺⑻);若归中反应的元素在同一化合物中且所需两原子个数不同时,要满足倍数大者的需要(见练习⑶)。
例8、Cl2+KOH-KClO3+KCl+H2O
分析:
此反应中氯元素由0价变为+5价和-1价,属于岐化反应,不用考虑Cl2的角标问题。
如下:
Cl:
0→+5 ↑5×1
Cl:
0→-1 ↓1×5
填写化学计量数和结果如下:
3Cl2+6KOH=1KClO3+5KCl+3H2O
练习:
⑴Na2S+Na2SO3+H2SO4──S↓+Na2SO4+H2O
⑵KCl+KClO3+H2SO4──K2SO4+Cl2↑+H2O
⑶NH4NO3──HNO3+N2↑+H2O
⑷Na2S2O3+H2SO4──Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O
⑸KClO3+HCl──Cl2↑+KCl+H2O
⑹H2S+H2SO4(浓)──S↓+SO2↑+H2O
⑺Na2O2+CO2──Na2CO3+O2
⑻Na2O2+H2O──NaOH+O2↑
⑼P+KOH+H2O──KH2PO4+PH3↑
4、氧化数(化合价)为分数的情况──直接按分数进行配平,兼顾前面的3条原则(把倍数乘到有角码的物质前面等)
例9、
3Fe:
↑8×1
4O:
0→-2 ↓8×1
填写化学计量数步骤和结论如下:
3Fe+2O21Fe3O4
② ② ①
5、同一化合物的所有组成元素的价态均升高(或均降低)──把此化合物看成一个整体[保持元素原子个数比且求出化合价升高(或降低)之代数和],并结合其他规则配平。
例10、FeS2+O2-Fe2O3+SO2
填写化学计量数和配平结论如下:
2FeS2+11O21Fe2O3+4SO2
① ① ② ②
练习:
配平下面的化学方程式
⑴Cu2S+HNO3(稀)-Cu(NO3)2+H2SO4+NO↑+H2O
⑵FeS+KMnO4+H2SO4-Fe2(SO4)3+MnSO4+K2SO4+S↓+H2O
⑶S+KNO3+C-CO2↑+N2↑+K2S
6、某元素发生岐化或归中反应且还有其它元素得失电子的类型――先求出化合价升高总数与化合价降低总数,再求最水公倍数;同时注意角码。
例11、P+CuSO4+H2O-Cu3P+H3PO4+H2SO4
填写化学计量数和配平结论如下:
11P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4
② ② ④ ① ① ③
练习:
配平下面的化学方程式
①BrF3+H2O-HBrO3+Br2+HF+O2↑
②KMnO4+KI+H2SO4-MnSO4+I2+KIO3+K2SO4+H2O
7、带未知数的氧化还原方程式的配平――把未知数看成一个常数进行配平
例12、Na2Sx+NaClO+NaOH──Na2SO4+NaCl+H2O
xS:
↑(6x+2)×1
Cl:
+1→-1 ↓2×(3x+1)
填写化学计量数和结论如下:
1Na2Sx+(3x+1)NaClO+(2x-2)NaOH=xNa2SO4+(3x+1)NaCl+(x-1)H2O
① ② ③ ② ① ④
8、有机方程式的配平――计算有机物中C元素的平均氧化数或根据有机物的结构确定价态变化的元素
例13、H2C2O4+KMnO4+H2SO4──CO2+K2SO4+MnSO4+H2O
把H显+1价、O显+2价代入H2C2O4中求得C显+3价
2C:
+3→+4 ↑2×5
Mn:
+7→+2 ↓5×2
化学计量数的填写步骤和结论如下:
5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=10CO2+1K2SO4+2MnSO4+8H2O
① ② ④ ② ③ ① ⑤
练习:
配平下面的化学方程式
⑴CrO3(红色)+C2H5OH+H2SO4──Cr2(SO4)3(绿色)+CH3CHO+H2O
⑵K2Cr2O7+H2C2O4+H2SO4-K2SO4+Cr2(SO4)3+CO2+H2O
9、离子反应方程式的配平――除化合升降外,还要充分运用电荷平衡
例14、Fe2++Cl2=2Cl-+Fe3+是错误的。
正确的如下:
2Fe2++Cl2=2Cl-+2Fe3+
练习:
配平下列离子方程式
①S2-+SO32-+H+──S↓+H2O
②S2O32-+H+──S↓+SO2↑+H2O
③ClO3-+Cl-+H+──Cl2↑+H2O
④MnO2+H++Cl-──Mn2++Cl2↑+H2O
⑤Cu2++I-──CuI↓+I3-
⑥Cu+H++NO3-──Cu2++NO↑+H2O
⑦Cu+Fe3+──Fe2++Cu2+
⑧Na+H2O──Na++H2↑+OH-
⑨Al+OH-+H2O──AlO2-+H2↑
⑩Si+OH-+H2O──SiO32-+H2↑
NO3—+Zn+OH—+H2O──NH3+Zn(OH)42—
10、缺项配平
缺项配平的一般规律:
a、缺项一般不可能是氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
b、缺项一般是介质,如H2O、KOH、H2SO4,对于离子方程式的缺项通常是H+、OH-、H2O
配平的步骤是:
(1)先确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物各项化学计量数;
(2)根据两边氢、氧原子数或某一原子团确定缺项物质;
(3)用观察法确定其它各项化学计量数。
例15、2KMnO4+5KNO2+囗____──2MnSO4+K2SO4+5KNO3+3H2O缺项为H2SO4化学计量数为3
练:
3Pt+4HNO3+18HCl——3H2PtCl6+4NO↑+囗____ 缺项为H2O化学计量数为8
练:
3ClO-+2Fe(OH)3+囗____──3Cl-+2FeO42-+5H2O 缺项为OH-化学计量数为4
注意:
如果是化学反应方程式,其缺项一般为:
水、酸、碱。
如果是离子反应方程式其缺项一般为:
水、H+、OH-。
在离子反应方程式配平其缺项时如有两种可能如(H2O、H+)或(H2O、OH-),还应考虑离子共存的问题如:
Cu2++FeS2+囗____──Cu2S+SO42-+Fe2++囗____
可有两种选择:
(14、5、12H2O、7、3、5、24H+)或(14、5、24OH-、7、3、5、12H2O)后一种配平由于OH-与Cu2+不能共存所以不正确。
11、整体把握变化的原子数
练习:
配平下面的化学方程式
⑴K4[Fe(CN)6]-KCN+Fe+C+N2↑
提示:
此题中由于C、N原子均部分参加反应,且原子个数比为1∶1,配平时要注意保持二者的比例关系。
如下:
结论与步骤如下:
K4[Fe(CN)6]=4KCN+1Fe+2C+1N2↑
⑵PbO2+MnSO4+H2SO4──Pb(MnO4)2+PbSO4+H2O
分析:
此反应的特点是+4价Pb的还原产物+2价Pb分别在两种生成物中,配平时要从变化的Pb原子总数把握配平。
如下:
Pb:
+4→+2 ↓2×5
2Mn:
+2→+7 ↑10×1
此题把倍数1乘到带角码的物质Pb(MnO4)2前,但倍数5不直接乘到Pb(MnO4)2或PbSO4前,因为5是变化的Pb原子总数,结合反应中+4价Pb变化数也为4,而+4价Pb只有一种存在形式PbO2,所以,应把倍数5乘到只有一种存在形式的PbO2前。
如下:
5PbO2+2MnSO4+2H2SO4=1Pb(MnO4)2+4PbSO4+2H2O
五、氧化还原反应的基本规律及应用
1.氧化还原反应中的守恒
(1)原子守恒:
从宏观上阐述即指质量守恒,从微观上讲就是指原子守恒。
(2)电荷守恒:
方程式左边的净电荷数等于方程式右边的净电荷数。
(3)电子守恒:
氧化还原反应中得失电子总数相等。
例16、按反应式N2H5++4Fe3+→4Fe2++Y+…,在水溶液中,N2H5+将Fe3+还原为Fe2+,作为N2H5+的氧化产物Y可能是( )
A.NH3
B.N2
C.NO
D.NO2
分析:
先分析N2H5+中N的化合价。
根据H为+1价,设N的化合价为x,则有:
2x+5×(+1)=+1 解得:
x=-2。
设N2H5+的氧化产物Y中N的化合价为a价。
则
2N:
-2→a ↑2(a+2)
4Fe:
+3→+2 ↓4
根据电子得失守恒有:
2(a+2)=4
解得:
a=0,答案为B。
例17、SO和MO在酸性溶液中发生如下反应:
5SO+2MO+6H=5SO+2M+3H2O,则MO中x的数值为_______________。
分析:
根据电荷守恒有
6-2×5-2x=2×2-2×5
所以,x=1
2.强弱规律:
较强氧化性的氧化剂和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。
应用:
在