山东省潍坊市临朐县化学二轮复习专题七 氧化还原反应与电化学原理.docx

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山东省潍坊市临朐县化学二轮复习专题七氧化还原反应与电化学原理

专题七氧化还原反应与电化学原理

学案1氧化还原反应

考纲再读

考试大纲对本专题的要求：

了解氧化还原反应的本质是电子的转移。

认识生产、生活中常见的氧化还原反应。

本专题的考点有：

考点

，概念辨析。

考点

，认识氧化还原反应与书写。

考点

，认识氧化剂和还原剂，氧化产物和还原产物。

考点

，电子转移数目的计算。

考点

，氧化还原反应的计算。

考点⑥，氧化性与还原性

考点⑦，氧化还原反应知识的实际运用。

其中考点

、

、

、

、

在历年各地高考卷中均有不同程度的体现。

主干知识整合

1、氧化还原反应与四种基本反应类型及离子反应的关系：

2、氧化还原反应的基本概念及其关系

3、物质氧化性和还原性相对强弱的判断方法

（1）根据金属活动顺序进行判断规律：

金属单质的还原性越强，其对应阳离子的氧化性越弱：

[说明]一般来说，越活泼的金属，失电子氧化成金属阳离子越容易，其阳离子得电子还原成金属单质越难，氧化性越弱；反之，越不活泼的金属，失电子氧化成金属阳离子越难，其阳离子得电子还原成金属单质越容易，氧化性越强。

如Cu2++2-→Cu远比Na++e-→Na容易，即氧化性Cu2+>Na+,还原性Na>Cu

（2）根据非金属活动顺序进行判断

（3）根据氧化还原反应的发生规律判断

氧化还原反应发生规律可用如下式子表示：

氧化性：

氧化剂＞氧化产物

还原性：

还原剂＞还原产物

例：

已知①2FeCl3+2KI=2FeCl2+I2+2KCl，②2FeCl2+C12=2FeCl3。

由①知，氧化性Fe3+>I2，由②知，氧化性C12>Fe3+，综合①②结论，可知氧化性Cl2>Fe3+>I2

（4）根据氧化还原反应发生反应条件的不同进行判断

如：

Mn02十4HCl（浓）

MnCl2+C12↑+2H20，2KMn04十16HCl（浓）=2MnCl2+5C12↑+8H2O

后者比前者容易（不需要加热），可判断氧化性KMn04>Mn02

（5）根据被氧化或被还原的程度的不同进行判断

Cu十C12

CuCl2，2Cu+S

Cu2S

C12可把Cu氧化到Cu（+2价），而S只能把Cu氧化到Cu（+1价），这说明氧化性Cl2>S

（6）根据元素周期表判断

①对同一周期金属而言，从左到右其金属活泼性依次减弱。

如Na、Mg、A1金属性依次减弱，其还原性也依次减弱。

②对同主族的金属和非金属可按上述方法分析。

4、氧化还原反应的计算

氧化还原反应比较典型的计算有：

求氧化剂与还原剂物质的量之比或质量比，计算参加反应的氧化剂或还原剂的量，确定反应前后某一元素的价态变化，判断反应产物等。

计算的关键是依据氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数，列出守恒关系式求解。

计算公式如下：

氧化剂物质的量×变价元素原子的个数×化合价的变化值=还原剂物质的量×变价元素原子的个数×化合价的变化值。

提醒：

氧化还原反应的计算在高考中考查较多，但难度不大，通常运用电子得失守恒来分析，应注意不要漏掉物质或粒子的组成比。

5、氧化还原反应的规律

（1）守恒规律：

氧化还原反应中得电子总数与失电子总数相等（即电子转移守恒），表现在元素化合价降低总数与升高总数相等。

（2）价态规律：

根据元素的价态可以判断物质的氧化性、还原性。

例如：

具有还原性，

具有氧化性，

既具有氧化性又具有还原性。

（3）转化规律：

同种元素不同价态之间发生反应，元素化合价只靠近不交叉；相邻价态间不发生氧化还原反应。

例如：

H2S+H2SO4（浓）====S↓+SO2↑+2H2O，反应中

，

；Fe与Fe2+、Fe2+与Fe3+不发生反应。

（4）强弱规律：

一种氧化剂与几种还原剂反应，先氧化还原性强的还原剂，反之亦然。

例如：

Cl2与FeBr2溶液的反应，先考虑Cl2氧化Fe2+，再考虑Cl2氧化Br-；Cl2与FeI2溶液的反应，先考虑Cl2氧化I-，再考虑Cl2氧化Fe2+。

同样，一种还原剂与几种氧化剂反应，氧化性强的先反应，如Fe加到H2SO4和CuSO4组成的混合溶液中，Fe先与Cu2+反应，然后才与H+反应。

例题讲解

【例1】对于白磷引起的中毒，硫酸铜溶液是一种解毒剂，有关反应如下：

（）

1lP+15CuS04+24H20=5Cu3P+6H3P04+15H2S04。

下列关于该反应说法正确的是

A．生成1molH3P04时，有10mol电子转移B．CuS04发生了氧化反应

C．氧化产物和还原产物的物质的量之比为6︰5D．白磷只作还原剂

【例2】某反应反应物与生成物有：

AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O和一种未知物质X，已知0.2molKBrO3在反应中得1mol电子。

根据以上物质推测

（1）氧化反应过程→

（2）X的化学式是

根据该反应可推知：

a.氧化性：

KBrO3＞H3AsO4b.氧化性：

H3AsO4＞KBrO3

c.还原性：

AsH3＞Xd.还原性：

X＞AsH3

考题再现

1．（2010天津卷·5）下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是

A．用FeCl3溶液腐蚀铜线路板：

Cu+2Fe3+＝Cu2++2Fe2+

B．Na2O2与H2O反应制备O2：

Na2O2+H2O＝2Na++2OH－+O2↑

C．将氯气溶于水制备次氯酸：

Cl2+H2O＝2H++Cl－+ClO－

D．用浓盐酸酸化的KMnO4溶液与H2O2反应，证明H2O2具有还原性：

2MnO

+6H++5H2O2＝2Mn2++5O2↑+8H2O

2．（2010海南卷·7）下列物质中既有氧化性又有还原性的是

A、HClOB、Al2O3C、N2O3D、SiO2

3．（2010广东理综卷·7）能在溶液中大量共存的一组离子是

A．NH4+、Ag+、PO43-、Cl-B．Fe3+、H+、I-、HCO3-

C．K+、Na+、NO3-、MnO4-D．Al3+、Mg2+、SO42-、CO32-

4.（2010安徽卷·7）亚氨基羟（Li2NH）是一种储氢容量器，安全性好的固体储氢材料，其储氢原理可表示为Li2NH＋H2＝LiNH2＋LiH。

下列有关说法正确的是

A.Li2NH中N的化合价是－1B.该反应中H2既是氧化剂又是还原剂

C.Li＋和H＋的离子半径相等D.此法储氢和钢瓶储氢的原理相同

5.（2010江苏卷·8）下列说法不正确的是

A．铅蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加

B．常温下，反应

不能自发进行，则该反应的

C．一定条件下，使用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率

D．相同条件下，溶液中

、

、

的氧化性依次减弱

6.（2010山东理综卷·28节选）硫——碘循环分解水制氢主要涉及下列反应

ISO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI

II2HI===H2+I2

III2H2SO4=2SO2+O2+2H2O

（1）分析上述反应，下列判断正确的是

A.反应III易在常温下进行B.反应I中SO2氧化性比HI强

C.循环过程中需补充H2OD.循环过程中产生1molO2的同时产生1molH2

7.（2010广东理综卷·33）（16分）

某科研小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时，利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。

（1）请完成SO2与过量NaOH溶液反应的化学方程式：

SO2+2NaOH=________________．

（2）反应Cl2+Na2SO3+2NaOH===2NaCl+Na2SO4+H2O中的还原剂为________________．

（3）吸收尾气一段时间后，吸收液（强碱性）中肯定存在Cl

、OH

和SO

．请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子（不考虑空气的CO2的影响）．

1提出合理假设．

假设1：

只存在SO32-；假设2：

既不存在SO32-也不存在ClO

；假设3：

_____________．

2设计实验方案，进行实验。

请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。

限选实验试剂：

3moL

L-1H2SO4、1moL

L-1NaOH、0.01mol

L-1KMnO4、淀粉-KI溶液、紫色石蕊试液．

实验步骤

预期现象和结论

步骤1：

取少量吸收液于试管中，滴加3moL

L-1H2SO4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B试管中．

步骤2：

步骤3：

8.（2010安徽卷·28）某研究性学习小组在网上收集到如下信息：

Fe（NO3）3溶液可以蚀刻银，制作美丽的银饰。

他们对蚀刻银的原因进行了如下探究：

[实验]制备银镜，并与Fe（NO3）3溶液反应，发现银镜溶解。

（1）下列有关制备银镜过程的说法正确的是。

a.边振荡盛有2％的AgNO3溶液的试管，边滴入2％的氨水。

至最初的沉淀恰好溶解为止

b.将几滴银氨溶液滴入2mL乙醛中

c.制备银镜时，用酒精灯的外焰给试管底部加热

d.银氨溶液具有较弱的氧化性

e.在银氨溶液配制过程中，溶液的pH增大

[提出假设]

假设1：

Fe1＋具有氧化性，能氧化Ag。

假设2：

Fe（NO3）3溶液显酸性，在此酸性条件下NO3能氧化Ag。

[设计实验方案，验证假设]

（2）甲同学从上述实验的生成物中检验出Fe3＋，验证了假设1成立。

请写出Fe3＋氧化Ag的离子方程式：

。

（3）乙同学设计实验验证假设2，请帮他完成下表中内容（提示：

NO

在不同条件下的还原产物较复杂，有时难以观察到气体产生）。

实验步骤（不要求写具体操作过程）

预期现象和结论

①

②

……

若银镜消失，假设2成立。

若银镜不消失，假设2不成立。

[思考与交流]

（4）甲同学验证了假设1成立，若乙同学验证了假设2也成立。

则丙同学由此得出结论：

Fe（NO3）3溶液中的Fe3＋和NO

都氧化了Ag。

你是否同意丙同学的结论，并简述理由：

。

9.（2010上海卷）向盛有KI溶液的试管中加入少许CCl4后滴加氯水，CCl4层变成紫色。

如果继续向试管中滴加氯水，振荡，CCl4层会逐渐变浅，最后变成无色。

完成下列填空：

1）整个过程中的还原剂是。

2）把KI换成KBr，则CCl4层变为__色：

继续滴加氯水，CCl4层的颜色没有变化。

Cl2、HIO3、HBrO3氧化性由强到弱的顺序是。

3）加碘盐中含碘量为20mg～50mg／kg。

制取加碘盐（含KIO3的食盐）1000kg，若庄Kl与Cl2反应制KIO3，至少需要消耗Cl2L（标准状况，保留2位小数）。

跟踪训练

1、氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如图所示，则下列化学反应属于区域3的是（）

2，下列厨房中的变化与氧化还原反应无关的是（）

A．料酒久置变酸

B．新切开的土豆片一段时间后变棕黄色

C．食醋滴到大理石板上，大理石变得粗糙

D．新煮的绿豆汤久置变色

3、在3BrF3+5H2O===HBrO3+Br2+9HF+O2↑中，若有5mol水做还原剂时，被水还原的BrF3的物质的量是（）

A．3molB．2molC.5molD.4mol

4、被称为万能还原剂的NaBH4溶于水并和水发生反应：

NaBH4＋2H2O＝NaBO2＋4H2↑，下列说法中正确的是（NaBH4中H为－1价）（）

A.被氧化的元素与被还原的元素质量比为1︰1B.NaBH4是氧化剂，H2O是还原剂

C.硼元素被氧化，氢元素被还原D.NaBH4既是氧化剂又是还原剂

5、将3.48g四氧化三铁完全溶解在100mL1mol·L-1的硫酸中，然后加入K2Cr2O7溶液25mL，恰好使溶液中的Fe2+全部转化为Fe3+，Cr2O全部转化为Cr3+，则K2Cr2O7溶液的物质的量浓度是（）

A．0.05mol·L-1B．0.1mol·L-1

C．0.2mol·L-1D．0.3mol·L-1

6、某容器中发生一个化学反应，反应过程中存在As2S3、HNO3、H2SO4、NO、H3AsO4、H2O六种物质，已知As2S3是反应物之一。

下列有关判断不正确的是（）

A．该容器中发生了氧化还原反应

B．该反应中HNO3、H2O是反应物，H2SO4、NO、H3AsO4是生成物

C．该反应中只有氮元素被还原、只有硫酸是氧化产物

D．HNO3、H2SO4、H3AsO4都属于最高价氧化物的水化物

7、CsICl2是一种碱金属的多卤化物，这类物质在化学反应中既可表现氧化性又可表现还原性，有关该物质的说法正确的是（）

A.Cs显＋3价，I和Cl均显－1价

B.Cs显＋1价，Cl显＋1价，I显－1价

C.在CsICl2溶液中通入氯气，有单质碘生成

D.在CsICl2溶液中通入SO2，有硫酸生成

8、（2010·绍兴模拟）金属钛（Ti）性能优越，被称为继铁、铝之后的“第三金属”。

工业上以金红石为原料制取Ti的反应为

反应Ⅰ：

aTiO2+bCl2+cC

aTiCl4+cCO

反应Ⅱ：

TiCl4+2Mg

Ti+2MgCl2

关于反应Ⅰ、Ⅱ的分析不正确的是（）

①TiCl4在反应Ⅰ中是还原产物，在反应Ⅱ中是氧化剂

②C、Mg在反应中均为还原剂，被还原

③在反应Ⅰ、Ⅱ中Mg的还原性大于Ti，C的还原性大于TiCl4

④a=1，b=c=2

⑤每生成19.2gTi，反应Ⅰ、Ⅱ中共转移4.8mole-

A．①②④B．②③④C．③④D．②⑤

9、

（1）（2010·苏州二模）金属铜与人体分泌物中的盐酸以及子宫内的空气反应可生成超氧酸：

Cu+HCl+O2===CuCl+HO2，HO2（超氧酸）不仅是一种弱酸而且也是一种自由基，具有极高的活性。

下列说法或表示正确的是（）

A．氧化剂是O2B．HO2在碱中能稳定存在

C．氧化产物是HO2D.1molCu参加反应有2mol电子发生转移

10、某兴趣小组在“探究卤素单质的氧化性”的实验中发现：

在足量的稀氯化亚铁溶液中，加入1～2滴溴水，振荡后溶液呈黄色。

为此提出问题：

Fe3+、Br2谁的氧化性更强？

（1）猜想

①甲同学认为氧化性：

Fe3+＞Br2，故上述实验现象不是发生化学反应所致，溶液呈黄色是含　____（填化学式，下同）所致。

②乙同学认为氧化性：

Br2＞Fe3+，故上述实验现象是发生化学反应所致，溶液呈黄色是含____所致。

（2）设计实验并验证

丙同学为验证乙同学的观点，选用下列某些试剂设计出两种方案进行实验，并通过观察实验现象，证明了乙同学的观点是正确的。

供选用的试剂：

a．KMnO4酸性溶液b．CCl4c．NaOHd．KSCN溶液

请你在下表中写出丙同学选用的试剂及实验中观察到的现象。

（试剂填序号）

选用试剂

实验现象

方案1

方案2

（3）结论

氧化性：

Br2＞Fe3+。

故在足量的稀氯化亚铁溶液中，加入2～3滴溴水，溶液呈黄色所发生的离子反应方程式为。

临朐六中于志凤

学案2电化学

考纲再读

考试大纲对本学案内容的要求：

①理解原电池、电解原理；

②初步了解化学电源；

③了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法。

④了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业反应原理。

本学案考点有：

考点①：

通过进行化学能转化为电能的探究活动，了解原电池工作原理及其分析；

考点②：

能正确书写原电池的正、负极的电极反应式及电池反应方程式；

考点

：

电化学腐蚀与防护。

考点④：

电解池的工作原理及其分析；

考点⑤：

电解产物的判断及电极反应式的书写与计算；

考点⑥：

铜的电解精炼和电镀装置及原理、氯碱工业的反应原理。

主干知识整合

一、原电池的工作原理

1．能量转化：

将化学能转化为电能的装置称为原电池

2．实例剖析：

普通型原电池：

其中有一电极材料与电解质溶液能直接反应，该极失电子作负极如Cu-Zn原电池，Zn作负极。

盐桥型原电池：

如下面左图所示原电池。

盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液。

盐桥中的电解质溶液能使两烧杯中的溶液形成一个通路。

当其存在时，随着反应的进行，其中的Cl－会移向ZnSO4溶液，K＋移向CuSO4

溶液，使ZnSO4溶液、CuSO4溶液保持电中性，使氧化还原反应得以继续进行，从而使原电池

不断产生电流，而且其效率比非盐桥电池要高。

③腐蚀型原电池：

如下面右图所示原电池，两极不能与电解质溶液反应，而是形成了类似与电化学腐蚀中的吸氧腐蚀

3．电极判断

（1）根据电极的活性或得失电子来判定

负极：

失电子的电极（较活泼的金属。

电极材料的活性指的是针对同一电解质溶液中体现的活性，能和电解质溶液反应的电极材料活性就较强，如Mg、Al在NaOH溶液中，Al较活泼作负极发生氧化反应）

正极：

得电子的电极（较不活泼的金属或非金属）

（2）根据外电路电流方向或电子流向来判定

电流：

正极→负极；电子：

负极→正极

（3）根据内电路电解质溶液中的阴阳离子的定向移动方向来判定

阳离子：

负极→正极；阴离子：

负极→正极

（4）根据两极的变化来判定

①“负氧正还”：

负极发生氧化反应正极发生还原反应

②两极现象：

电极附近色变，如电解滴有酚酞的饱和食盐水溶液，变红的一极是H+放电产生OH－的一极，即得电子为正极；电极增重或减重，增重一般是金属阳离子放电生成金属单质所致，故为得电子的正极，减重则为金属单质失电子放电为金属阳离子是负极；有气泡产生，该气体一般是由阴离子放电产生，失电子化合价升高是负极；电极负极溶液pH的变化，一般是H+（或OH－）放电同时产生OH－（或H+）使pH升高（或降低）。

二、常见化学电源：

三、金属的腐蚀与防护

1．金属腐蚀分类

（1）化学腐蚀：

腐蚀过程中无电流产生（直接发生化学反应）

（2）电化学腐蚀：

腐蚀过程中有电流产生（发生原电池反应）

2．钢铁腐蚀的电化学原理

（1）析氢腐蚀（酸性较强环境中）

负极：

Fe→Fe2++2e－

正极：

2H++2e－→H2↑

电池反应为Fe+2H+==Fe2++H2↑

（2）吸氧腐蚀（中性或酸性很弱环境中）：

这是钢铁腐蚀的主要形式。

负极：

Fe→Fe2++2e－

正极：

2H2O+O2+4e—→4OH－

电池反应为2Fe+O2+2H2O

Fe（OH）2

铁生锈的过程：

Fe→Fe（OH）2→Fe（OH）3→Fe2O3·nH2O（铁锈）

3．金属的保护

（1）在金属表面覆盖保护层（如油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶、电镀、钝化等）

（2）电化学保护法（如外接直流电源保护法、牺牲阳极的阴极保护法）

（3）改变金属的内部组织结构（如制成合金）

四、电解原理

1、直流电通过电解质溶液时使阴阳两极发生氧化还原反应的过程。

电解是一个电能转化为化学能的过程。

2、实例分析（用惰性电极电解）

电解

类型

物质类型

电解反应（两极反应和总反应）

电解实质

电解质溶液中浓度变化

溶液pH

变化

电解质溶液复原

电解

溶剂型

强碱（NaOH）

H2O[

变大

变大

水

含氧酸（H2SO4）

变小

活泼金属的含氧酸盐（Na2SO4）

不变

电解

溶质型

无氧酸（HCl）

HCl

变小

变大

HCl

不活泼金属的无氧酸盐（CuCl2）

CuCl2

CuCl2

溶质溶剂同时被电解

活泼金属的无氧酸盐（NaCl）

H+（H2O）、Cl－

变大

HCl

不活泼金属的含氧酸盐（CuSO4）

Cu2+、

OH－（H2O）

变小

CuO

不活泼金属的含氧酸盐（AgNO3）

Ag+、

OH－（H2O）

变小

Ag2O

3、电解时两极物质的放电顺序：

阳极：

发生氧化反应还原性强的先反应放电顺序为：

金属电极＞S2—＞I—＞Br—＞Cl—＞OH－＞含氧酸根离子＞F—

阴极：

发生还原反应氧化性强的先反应放电顺序为：

Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞H+（酸）＞Fe2+＞Zn2+＞H+（水）＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+

注意：

（1）阳极若是活性电极，则是活性电极失去电子被氧化，若为惰性电极则考虑阴离子放电

（2）阴极任何时候都是阳离子放电

4、电解的应用

（1）电镀：

目的使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。

待镀金属作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属离子的盐溶液作电镀液。

如：

电镀铜，阳极反应

Cu→Cu2++2e－，阴极反应Cu2++2e－→Cu，

电镀液CuSO4溶液，电解前后电解质的浓度不变。

（2）精练铜：

粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解质为CuSO4溶液。

粗铜中含有Zn、Fe、Ag、Au等杂质，阳极泥中会有Ag、Au。

电解质的浓度有无变化？

变小

（3）氯碱工业：

①.电极材料：

阳极石墨电极，阴极石墨电极。

②电极反应及总反应：

2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。

阳极：

2Cl－→Cl2↑＋2e－

阴极：

2H++2e－→H2↑

阴极周围PH变大。

③设备：

立式隔膜电解槽

④粗盐水的精制：

粗盐水中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质，为了有效的除去Ca2+、Mg2+和SO42-，可加入的试剂依次是BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液、盐酸。

例题讲解

【例1】（2010·浙江）Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：

2Li++FeS+2e-===Li2S+Fe有关该电池的下列说法中，正确的是（　　）

A．Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为+1价

B．该电池的电池反应式为：

2Li+FeS===Li2S+Fe

C．负极的电极反应式为：

Al-3e-===Al3+

D．充电时，阴极发生的电极反应式为：

Li2S+Fe-2e-===2Li++FeS

【例2】（2010·南昌二模）Ⅰ.用下左图所示装置实验，U形管中a为25mLCuSO4溶液，X、Y为电极。

（1）若X为铁，Y为纯铜，则该装置所示意的是工业上常见的________池，阳极反应式为________________________________________________

（2）若X为纯铜，Y为含有Zn、Ag、C等杂质的粗铜，则该图所示意的是工业上常见的________________装置。

反应过程中，a溶液的浓度________发生变化（填“会”或“不会”）。

Ⅱ.现代氯碱工业常用阳离子交换膜将电解槽隔成两部分，以避免电解产物之间发生二次反应。

上右图为电解槽示意图。

（1）阳离子交换膜，只允许溶液中的________通过（填下列微粒的编号）。

①H2　②Cl2　③H+　④Cl-　⑤Na+　⑥OH-

（2）写出阳极的电极反应式：

________________________________________________

（3）已知电解槽每小时加入10%的氢氧化钠溶液10kg，每小时能收集到标准状况下氢气896L，而且两边的水不能自由流通。

则理论上：

电解后流出的氢氧化钠溶液的质量