K12教育学习资料高考化学一轮复习 专题23 氧化还原反应教学案.docx

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K12教育学习资料高考化学一轮复习专题23氧化还原反应教学案

专题2.3氧化还原反应

1.了解氧化还原反应的本质是电子转移；

2.能正确理解氧化还原反应的概念及概念间的相互关系；

3.能用单、双线桥正确表示氧化还原反应中电子转移的方向和数目；

4.能正确判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。

5.掌握氧化还原反应方程式的配平方法和技巧；

6.灵活运用电子转移守恒法进行氧化还原反应的相关计算。

一、氧化还原反应的相关概念　

1．本质和特征

2．有关概念及其相互关系

例如：

反应4HCl（浓）＋MnO2

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O中，氧化剂是MnO2，氧化产物是Cl2，还原剂是HCl，还原产物是MnCl2；生成1molCl2时转移电子的物质的量为2_mol，被氧化的HCl的物质的量是2_mol。

3．氧化还原反应中电子转移的表示方法

（1）双线桥法

请标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目：

（2）单线桥法

请标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目：

4．常见的氧化剂和还原剂

（1）常见氧化剂

常见氧化剂包括某些非金属单质、含有高价态元素的化合物、过氧化物等。

如：

（2）常见还原剂

常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属离子及低价态化合物、低价金属阳离子、非金属单质及其氢化物等。

如：

（3）具有中间价态的物质既有氧化性，又有还原性

具有中间价态的物质

氧化产物

还原产物

Fe2＋

Fe3＋

Fe

SO

SO

S

H2O2

O2

H2O

其中：

Fe2＋、SO

主要表现还原性，H2O2主要表现氧化性。

二、物质氧化性、还原性强弱的比较　

1．氧化性、还原性的判断

（1）氧化性是指物质得电子的性质（或能力）；还原性是指物质失电子的性质（或能力）。

（2）氧化性、还原性的强弱取决于物质得、失电子的难易程度，与得、失电子数目的多少无关。

如：

Na－e－===Na＋，Al－3e－===Al3＋，但根据金属活动性顺序表，Na比Al活泼，更易失去电子，所以Na比Al的还原性强。

（3）从元素的价态考虑：

最高价态——只有氧化性，如Fe3＋、H2SO4、KMnO4等；最低价态——只有还原性，如金属单质、Cl－、S2－等；中间价态——既有氧化性又有还原性，如Fe2＋、S、Cl2等。

2．氧化性、还原性的强弱判断方法

方法一：

依据反应原理判断

氧化性：

氧化剂>氧化产物

还原性：

还原剂>还原产物

可总结为：

比什么性，找什么剂，产物之性小于剂。

方法二：

据“三表”判断

（1）根据元素周期表判断。

（2）根据金属活动性顺序表判断。

（3）根据非金属活动性顺序表判断。

方法三：

根据“两池”判断

（1）根据原电池原理判断：

一般情况下，两种不同的金属构成原电池的两极，其还原性：

负极>正极。

（2）根据电解池原理判断

用惰性电极电解混合溶液时，若混合溶液中存在多种金属阳离子，则在阴极先得到电子的阳离子的氧化性较强（对应金属单质的还原性较弱）；若混合溶液中存在多种阴离子，则在阳极先失去电子的阴离子的还原性较强（对应非金属单质的氧化性较弱）。

方法四：

根据“三度”（浓度、温度、酸碱度）判断

（1）浓度

一般来说，氧化剂的浓度越大，其氧化性越强。

如浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，浓硫酸有强氧化性（指SO

）而稀硫酸只有弱氧化性（H＋）。

还原剂的浓度越大，其还原性越强，如浓盐酸的还原性强于稀盐酸，因此在实验室制取Cl2时用浓盐酸与MnO2共热。

（2）温度

许多氧化还原反应是在加热条件下进行的。

可见升高温度可增强氧化剂的氧化性、还原剂的还原性。

（3）酸碱度

HNO3的氧化性与H＋的浓度有关，H＋的浓度越大，HNO3的氧化性越强，KMnO4酸化后氧化性增强。

方法五：

根据反应条件来判断

当不同的氧化剂（或还原剂）与同一还原剂（或氧化剂）反应时，反应越易进行，则对应的氧化剂（或还原剂）的氧化性（或还原性）越强，反之越弱。

如：

MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

2KMnO4＋16HCl（浓）===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O

氧化性：

KMnO4>MnO2

方法六：

根据反应的剧烈程度判断

（1）金属单质与水反应的剧烈程度：

如Na、Mg、Al分别与水反应时，Na剧烈，Mg加热才明显，Al加热条件下也不明显。

故还原性：

Na>Mg>Al。

（2）非金属单质与H2化合的难易程度：

如F2、Cl2、Br2、I2分别与H2反应，F2在冷暗处剧烈反应而爆炸，Cl2在光照条件下剧烈反应而爆炸，Br2加热至500℃时才能发生反应，I2在不断加热的条件下才能缓慢进行，且为可逆反应。

故氧化性：

F2>Cl2>Br2>I2。

方法七：

根据同一物质被氧化或被还原的程度（根据产物价态的高低）判断

（1）同一物质被氧化的程度越大（把还原剂氧化到的价态越高），则氧化剂的氧化性越强。

如2Fe＋3Cl2

2FeCl3（其中铁的化合价为＋3价）、Fe＋S

FeS（其中铁的化合价为＋2价），则氧化性：

Cl2>S。

（2）同一物质被还原的程度越大（把氧化剂还原到的价态越低），则还原剂的还原性越强。

如HCl＋H2SO4（浓）→不反应、2HBr＋H2SO4（浓）===Br2＋SO2↑＋2H2O、8HI＋H2SO4（浓）===4I2＋H2S↑＋4H2O，从化学反应方程式看，HCl不能还原浓硫酸，而HBr、HI却能把浓硫酸中＋6价的硫分别还原成＋4价、－2价，故还原性：

HI>HBr>HCl。

三、氧化还原反应中的四大规律及其应用　

1．氧化还原反应规律

（1）守恒规律

化合价有升必有降，电子有得必有失。

对于一个完整的氧化还原反应，化合价升降总数相等，电子得失总数相等。

（2）强弱规律

具有较强氧化性的氧化剂跟具有较强还原性的还原剂反应，生成具有较弱还原性的还原产物和具有较弱氧化性的氧化产物。

（3）转化规律

氧化还原反应中，以元素相邻价态间的转化最易；同种元素不同价态之间若发生反应，元素的化合价只靠近而不交叉；同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应。

（4）先后规律

一种氧化剂同时和几种还原剂相遇时，优先与还原性最强的还原剂发生反应；同理，一种还原剂遇到多种氧化剂时，优先与氧化性最强的氧化剂反应。

四、氧化还原反应方程式的配平

（1）常规配平

其关键是确定还原剂（或氧化剂）化合价升高（或降低）总数，这就必须弄清还原剂（或氧化剂）中有几种元素发生化合价变化，每一种元素有几个变价原子。

配平的原则是：

化合价升降总数相等。

下面以NH3+O2—NO+H2O为例例来说明配平的步骤：

氧化还原反应方程式的配平步骤：

①写出反应物和生成物的化学式，并标出反应前后变价元素的化合价。

H3+

2—

+H2

②列出元素化合价升高和降低的数值

N：

-3→+2升高5

O：

0→-2降低2，O2中含有2个氧原子，则降低2×2=4

③求出最小公倍数，使化合价升高和降低总价数相等

5与4的最小公倍数为20，则

N：

-3→+2升高5×4

O：

0→-2降低2，O2中含有2个氧原子，则降低2×2=4×5

则4和5即是NH3与O2前的系数，但不一定是最终系数。

即4NH3+5O2—NO+H2O

④用观察法配平其他物质的系数

由NH3的系数可以确定NO的系数为4，H2O的系数为6，检查O的原子数，反应物中为5×2=10，生成物中O原子个数为4+6=10。

则

4NH3+5O2—4NO+6H2O

⑤．将“—”写为“=”，给定条件的写明条件

4NH3+5O2=4NO+6H2O

（2）缺项配平：

一般先确定氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物的化学计量数，再通过比较反应物和生成物，确定缺项。

缺项的物质一般为H2O、酸或碱，然后用观察法配平。

五、氧化还原反应的计算：

（1）题型：

计算氧化剂与还原剂的物质的量之比或质量比，参加反应的氧化剂或还原剂的量，氧化产物或还原产物的量及确定反应前后某一元素的价态等。

（2）关键：

依据电子守恒，列出守恒关系式求解。

（3）步骤

①找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。

②找准一个原子或离子得失电子数（注意：

化学式中粒子的个数）。

③根据题中物质的物质的量和电子守恒列出等式：

n（氧化剂）×变价原子个数×化合价变化值（高价－低价）＝n（还原剂）×变价原子个数×化合价变化值（高价－低价）

高频考点一　氧化还原反应及基本概念判断

例1.被称为万能还原剂的NaBH4溶于水并和水反应：

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

A．NaBH4既是氧化剂又是还原剂

B．NaBH4是氧化剂，H2O是还原剂

C．硼元素被氧化，氢元素被还原

D．被氧化的元素与被还原的元素质量之比为1∶1

答案　D

【变式探究】下列应用不涉及氧化还原反应的是（　　）

A.酸雨的形成B.根瘤菌固氮

C.氨碱法制纯碱D.电池放电

答案　C

解析　有电子转移的反应是氧化还原反应，酸雨的形成是燃烧含硫、氮化合物引起的，是氧化还原反应；根瘤菌固氮是将氮气转化为化合态的氮；电池放电是氧化还原反应；氨碱法制纯碱的反应是NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑，选C。

【举一反三】某种飞船以N2H4和N2O4为动力源发生反应：

2N2H4＋N2O4===3N2＋4H2O，反应温度可高达2700℃，对于该反应，下列说法中正确的是（　　）

A．该反应属于置换反应

B．N2H4是氧化剂

C．N2O4是还原剂

D．N2既是氧化产物又是还原产物

答案　D

高频考点二　依据方程式判断氧化性、还原性强弱

例2.已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应：

Ce4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ce3＋

Sn2＋＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Sn4＋

由此可以确定Fe2＋、Ce3＋、Sn2＋三种离子的还原性由强到弱的顺序是（　　）

A.Sn2＋、Fe2＋、Ce3＋B.Sn2＋、Ce3＋、Fe2＋

C.Ce3＋、Fe2＋、Sn2＋D.Fe2＋、Sn2＋、Ce3＋

答案　A

解析　在氧化还原反应中还原剂的还原性比还原产物的还原性强。

由方程式可知，还原性：

Fe2＋＞Ce3＋；Sn2＋＞Fe2＋。

【感悟提升】

1．物质氧化性、还原性强弱判断的常用方法

（1）根据化学方程式

氧化性：

氧化剂＞氧化产物；

还原性：

还原剂＞还原产物。

（2）依据反应条件来判断

当不同的氧化剂作用于同一还原剂时，若氧化产物价态相同，可依据反应条件的难易程度来判断氧化剂氧化性的相对强弱，一般来说反应条件越苛刻，说明反应越难发生（即氧化剂得电子越困难），则对应氧化剂的氧化性越弱，例如：

Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O

Cu＋2H2SO4（浓）

CuSO4＋SO2↑＋2H2O

氧化性：

浓硝酸＞浓硫酸。

（3）根据元素周期表判断

（4）根据金属活动性顺序表判断

2．根据影响因素判断氧化性、还原性强弱的方法

（1）浓度：

同一种物质浓度越大，氧化性（或还原性）越强。

如氧化性：

浓H2SO4＞稀H2SO4，浓HNO3＞稀HNO3，

还原性：

浓HCl＞稀HCl。

（2）温度：

同一种物质，温度越高其氧化性越强，如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。

（3）酸碱性：

同一种物质，所处环境酸（碱）性越强其氧化性（还原性）越强。

如KMnO4在酸性条件下具有较强的氧化性，常温下即可和浓盐酸反应制取Cl2。

拓展　为了提高KMnO4的氧化性，需酸化处理，所加入的酸为稀H2SO4。

【变式探究】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＋，下列离子氧化性比较顺序正确的是（　　）

A.Tl3＋>Fe3＋>Ag＋B.Fe3＋>Ag＋>Tl3＋

C.Tl＋>Ag＋>Fe2＋D.Tl3＋>Ag＋>Fe3＋

答案　D

解析　在氧化还原反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性。

高频考点三　依据氧化性、还原性强弱判断氧化还原反应能否发生

例3.已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2＋，Co2O3、Cl2、FeCl3、I2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.3Cl2＋6FeI2===2FeCl3＋4FeI3

B.Cl2＋FeI2===FeCl2＋I2

C.Co2O3＋6HCl（浓）===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O

D.2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2

答案　A

【变式探究】已知I－、Fe2＋、SO2和H2O2均有还原性，它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为Fe2＋＜H2O2＜I－＜SO2，则下列反应不能发生的是（　　）

A.2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO

＋4H＋

B.I2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HI

C.H2O2＋H2SO4===SO2↑＋O2↑＋2H2O

D.2Fe3＋＋H2O2===2Fe2＋＋O2↑＋2H＋

答案　C

解析　A项，还原性：

SO2＞Fe2＋，符合题意；B项，还原性：

SO2＞I－，符合题意；C项，还原性：

H2O2＞SO2，与题意矛盾；D项，还原性：

H2O2＞Fe2＋，符合题意。

高频考点四　氧化还原反应三条规律的应用

例4.现有下列三个氧化还原反应：

①2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2

②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3

③2KMnO4＋16HCl（浓）===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O

若某溶液中含有Fe2＋、Cl－和I－，要除去I－而不氧化Fe2＋和Cl－，可以加入的试剂是（　　）

A.Cl2B.KMnO4C.FeCl3D.HCl

答案　C

解析　本题是寻找一种氧化剂，其氧化性应大于I2的氧化性，而小于Cl2和Fe3＋的氧化性（也可等于Fe3＋的氧化性）。

由①知氧化性：

Fe3＋>I2，还原性：

I－>Fe2＋；由②知氧化性：

Cl2>Fe3＋，还原性：

Fe2＋>Cl－；由③知氧化性：

MnO

>Cl2，还原性：

Cl－>Mn2＋；由此推知氧化性强弱顺序为KMnO4>Cl2>FeCl3>I2，还原性强弱顺序为I－>Fe2＋>Cl－>Mn2＋。

所以KMnO4可氧化Cl－、Fe2＋及I－，Cl2可氧化Fe2＋及I－，FeCl3只能氧化I－。

【变式探究】已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物，在一定条件下有下列转化关系（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Cl元素化合价由低到高的顺序是（　　）

A.G、Y、Q、Z、XB.X、Z、Q、G、Y

C.X、Z、Q、Y、GD.G、Q、Y、Z、X

答案　A

【举一反三】氯气跟氢氧化钾溶液在一定条件下发生如下反应：

Cl2＋KOH―→KX＋KY（未配平），KX在一定条件下能自身反应：

KX―→KY＋KZ（未配平，KY与KZ关系比为1∶3），以上KX、KY、KZ均是一元酸的钾盐，由以上条件推知在KX中氯的化合价是（　　）

A.＋1B.＋3C.＋5D.＋7

答案　C

高频考点五、氧化还原反应的配平

例5.

（1）H3PO2的工业制法是：

将白磷（P4）与Ba（OH）2溶液反应生成PH3气体和Ba（H2PO2）2，后者再与H2SO4反应。

写出白磷与Ba（OH）2溶液反应的化学方程式：

______________________________________________________________________________。

（2）①PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为_______________________________________。

②PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为_______________________________________________________________。

（3）[（2014·天津，9（7）]Na2S2O3还原性较强，在溶液中易被Cl2氧化成SO

，常用作脱氯剂，该反应的离子方程式为_________________________

________________________________________________________________________。

【解析】

（1）根据题意可知反应物和生成物，然后根据得失电子守恒和质量守恒配平，即可得到白磷与Ba（OH）2溶液反应的化学方程式：

6H2O＋2P4＋3Ba（OH）2===2PH3↑＋3Ba（H2PO2）2。

（2）①由题意知：

该反应中，Cl元素的化合价升高，则可推出Pb元素化合价降低，又由于＋2价Pb较稳定，因此PbO2还原产物为Pb2＋，其化学方程式为：

PbO2＋4HCl（浓）

PbCl2＋Cl2↑＋2H2O。

②由题意知：

PbO＋ClO－―→PbO2，铅元素化合价升高，则Cl元素化合价应降低，故有PbO＋ClO－―→PbO2＋Cl－，利用化合价升降法配平，得反应的离子方程式为PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－。

（3）S2O

被Cl2氧化成SO

，Cl2被还原为Cl－，首先根据化合价升降总值相等写出S2O

＋4Cl2―→2SO

＋8Cl－，然后根据电子守恒、电荷守恒配平：

S2O

＋4Cl2＋5H2O===2SO

＋8Cl－＋10H＋。

【答案】

（1）6H2O＋2P4＋3Ba（OH）2===2PH3↑＋3Ba（H2PO2）2

（2）①PbO2＋4HCl（浓）

PbCl2＋Cl2↑＋2H2O

②PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－

（3）S2O

＋4Cl2＋5H2O===2SO

＋8Cl－＋10H＋

【变式探究】

1．

（1）ZnSO4溶液中含有少量Fe2＋和Mn2＋，为了除去这两种离子，调节溶液pH为5，然后加入高锰酸钾溶液，使之生成沉淀。

已知高锰酸钾的还原产物是MnO2。

请写出该过程中两反应的离子方程式：

___________________________________________________________________。

（2）用HNO3清洗试管壁上的Ag，该反应的化学方程式为___________________________________。

（3）已知将浓盐酸滴入高锰酸钾溶液中，产生黄绿色气体，而溶液的紫红色褪去。

在一氧化还原反应的体系中，共有KCl、Cl2、浓H2SO4、H2O、KMnO4、MnSO4、K2SO4七种物质。

①写出一个包含上述七种物质的氧化还原反应方程式，并配平_____________________________。

②在反应后的溶液中加入NaBiO3（不溶于冷水），溶液又变为紫红色，BiO

反应后变为无色的Bi3＋。

写出该实验中涉及反应的离子方程式

________________________________________________________________________。

（4）＋6价铬的毒性很强，制取红矾钠后的废水中含有的Cr2O

，可以用绿矾除去。

测得反应后的溶液中含Cr3＋、Fe2＋、Fe3＋、H＋等阳离子。

写出该反应的离子方程式__________________

_____________________________________________________________________________。

（5）已知：

①MnO

＋e－―→MnO

（绿色）（强碱性条件）

②MnO

＋8H＋＋5e－―→Mn2＋（无色）＋4H2O（强酸性条件）将KMnO4溶液滴入NaOH溶液中微热，得到透明的绿色溶液，写出反应的离子方程式____________________________________________

______________________________________________________________________。

【答案】

（1）MnO

＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe（OH）3↓＋MnO2↓＋5H＋，2MnO

＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋

（2）Ag＋2HNO3（浓）===AgNO3＋NO2↑＋H2O

（3）①2KMnO4＋10KCl＋8H2SO4（浓）===6K2SO4＋2MnSO4＋5Cl2↑＋8H2O

②2Mn2＋＋5NaBiO3＋14H＋===2MnO

＋5Na＋＋5Bi3＋＋7H2O

（4）Cr2O

＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O

（5）4MnO

＋4OH－

4MnO

＋2H2O＋O2↑

【方法技巧】

1．正向配平法：

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．逆向配平法：

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：

先用得失电子数相等配平，再观察两边电荷。

若反应物这边缺正电荷，一般加H＋，生成物一边加水；若反应物这边缺负电荷，一般加OH－，生成物一边加水。

然后进行两边电荷数配平。

高频考点六　电子守恒思想在氧化还原反应计算中的应用

例6.现有24mL浓度为0.05mol·L－1的Na2SO3溶液恰好与20mL浓度为0.02mol·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.＋2B.＋3C.＋4D.＋5

答案　B

【变式探究】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.2B.3C.4D.5

答案　D

解析　本题考查在氧化还原反应中利用得失电子守恒进行相关的计算。

Na2

x―→xNa2

O4　Na

O―→Na

得关系式1×

·x＝16×2，x＝5。

【举一反三】在反应3BrF3＋5H2O===9HF＋Br2＋HBrO3＋O2↑中，若有5molH2O参加反应，被水还原的溴元素为（　　）

A.1molB.

mol

C.

molD.2mol

答案　C

解析　设被水还原的溴元素（BrF3）的物质的量为x，5molH2O参加反应，失去电子4mol，根据电子守恒得：

3x＝4mol，x＝

mol。

高频考点七　多步反应得失电子守恒问题

例7.取xg铜镁合金完全溶于浓硝酸中，反应过程中硝酸被还原只产生8960mL的NO2气体和672mL的N2O4气体（都已折算到标准状态），在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀质量为17.02g。

则x等于（　　）

A.8.64B.9.20

C.9.00D.9.44

答案　B

【变式探究】足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，将这些气体与1.