高考化学一轮复习 第2章 化学物质及其变化 第4节 氧化还原反应的基本概念和规律学案.docx

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高考化学一轮复习第2章化学物质及其变化第4节氧化还原反应的基本概念和规律学案

　氧化还原反应的基本概念和规律

明考纲

1．理解氧化还原反应、氧化剂和还原剂等概念。

2．了解常见的氧化还原反应。

3．熟练掌握氧化性和还原性强弱的判断。

4．能判断氧化还原反应中电子转移的方向和数目。

析考情

在高考中常以选择题、填空题的形式考查氧化还原反应相关概念的辨析，涉及氧化性、还原性强弱比较；以具体物质为载体，考查氧化还原反应及其相关概念以及强弱规律的应用等。

预计今后高考试题中会推出新的设问方式、新的题型，特别是与工农业生产、科学研究等紧密结合的试题。

考点

　氧化还原反应及其相关概念

1．氧化还原反应

（1）概念：

有元素化合价升降的化学反应。

（2）特征：

反应过程中元素的化合价发生了改变。

（3）本质：

反应过程中有电子转移。

2．相关概念及其关系

例如，反应MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O中，氧化剂是MnO2，还原剂是HCl，氧化产物是Cl2。

生成1molCl2时转移电子数目为2NA，被氧化的HCl的物质的量是2_mol，盐酸显示的性质是还原性和酸性。

3．氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系

（1）一定属于氧化还原反应的是置换反应。

（2）一定不属于氧化还原反应的是复分解反应。

（3）属于氧化还原反应的常见化合反应的共同点是有单质参加。

（4）属于氧化还原反应的常见分解反应的共同点是有单质生成。

4．常见的氧化剂和还原剂

（1）常见的氧化剂

物质类型

实例

还原产物

活泼的非金属单质

卤素单质X2

X－

O2

O2－、O

、OH－

元素处于高价时的物质

KMnO4（H＋）

Mn2＋

HNO3

NO或NO2

浓硫酸

SO2

Fe3＋

Fe2＋或Fe

某些氧化物和过氧化物

MnO2

Mn2＋

H2O2

H2O

Na2O2

H2O

（2）常见的还原剂

物质类型

举例

氧化产物

活泼的金属单质

Na、Fe、Al

Na＋、Fe2＋或Fe3＋、Al3＋

某些非金属单质

H2、C、S

、CO或CO2、SO2

变价元素中低价态化合物或离子

氧化物

CO

CO2

SO2

SO3或SO

氢化物

NH3

N2或NO

H2S

S或SO2

离子

SO

SO

Fe2＋

Fe3＋

I－

I2

（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。

易错警示　　

（1）某元素由化合态变为游离态时，该元素不一定被还原（被氧化），因为元素处于化合态时，其化合价可能为正价，也可能为负价。

如：

Cu2＋―→Cu时，铜元素被还原，Cl－―→Cl2时，氯元素被氧化。

（2）氧化还原反应中的反应物不一定都是氧化剂或还原剂，但在氧化还原反应中一定有氧化剂和还原剂，氧化剂和还原剂可以是不同的物质，也可以是同一种物质。

（3）在氧化还原反应中，一种元素被氧化，不一定有另一种元素被还原，在反应Cl2＋H2OHCl＋HClO中，被氧化与被还原的都是氯元素。

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

（1）有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应。

（　　）

（2）氧化还原反应中有一种元素被氧化时，一定有另一种元素被还原。

（　　）

（3）氧化还原反应中的反应物，不是氧化剂就是还原剂。

（　　）

（4）某元素从游离态变为化合态，该元素可能被氧化也可能被还原。

（　　）

（5）NO2溶于水发生氧化还原反应。

（　　）

（6）Na2SO3与H2O2的反应为氧化还原反应。

（　　）

（7）3Cl2＋6KOH===5KCl＋KClO3＋3H2O中氧化剂和还原剂物质的量之比等于1∶5。

（　　）

（8）2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O中氧化产物与还原产物的物质的量之比等于2∶1。

（　　）

提示　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）√　（6）√　（7）×　（8）√

题组一氧化还原反应概念辨析

1.[2015·上海十三校联考]工业上以铬铁矿（主要成分为FeO·Cr2O3）、碳酸钠、氧气和硫酸为原料生产重铬酸钠，其主要反应为：

（1）4FeO·Cr2O3＋8Na2CO3＋7O2

8Na2CrO4＋

2Fe2O3＋8CO2

（2）2Na2CrO4＋H2SO4===Na2SO4＋Na2Cr2O7＋H2O

下列说法正确的是（　　）

A．反应

（1）和

（2）均为氧化还原反应

B．反应

（1）的氧化剂是O2，还原剂是FeO·Cr2O3

C．高温下，O2的氧化性强于Fe2O3，弱于Na2CrO4

D．反应

（1）中每生成1molNa2CrO4时转移3mol电子

答案　B

解析　根据化合价变化可知，反应

（2）为非氧化还原反应，A错误；反应

（1）中FeO·Cr2O3中的Fe元素和Cr元素化合价均升高，O2中氧元素的化合价降低，所以O2是氧化剂，FeO·Cr2O3是还原剂，B正确；根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知，反应

（1）中O2的氧化性强于Fe2O3，也强于Na2CrO4，C错误；根据反应

（1）可知每生成1molNa2CrO4应转移3.5mol电子，D错误。

2．[2015·厦门期末]安全气囊碰撞时发生反应：

10NaN3＋2KNO3===K2O＋5Na2O＋16N2↑，下列判断正确的是（　　）

A．每生成16molN2转移30mol电子

B．NaN3中N元素被还原

C．N2既是氧化剂又是还原剂

D．还原产物与氧化产物质量之比为1∶15

答案　D

解析　本题可根据化合价升降进行分析，NaN3中N元素化合价升高，被氧化，B项错误；KNO3中N元素化合价降低，被还原，故N2既是氧化产物又是还原产物，C项错误；还原产物与氧化产物质量之比为1∶15，D项正确；每生成16molN2转移10mol电子，A项错误。

★总结提升

解氧化还原反应概念辨析题要明确解题的思路：

找变价、判类型、分升降、定其他。

其中“找变价”是非常关键的一步，特别是不同反应物中含有同种元素的氧化还原反应，必须弄清元素化合价的变化情况。

题组二常见的氧化剂和还原剂

3.[2015·海淀期末]下列变化必须加入氧化剂才能实现的是（　　）

A．Cr2O

―→CrO

B．HNO3―→NO2

C．SiO2―→Si

D．CH3CH2OH―→CH3CHO

答案　D

解析　本题考查了氧化还原反应的知识，意在考查考生对氧化还原反应规律的理解及应用能力。

Cr2O

―→CrO

，元素的化合价都没有变化，与氧化还原反应无关；HNO3―→NO2、SiO2―→Si，氮元素、硅元素的化合价降低，均是被还原的过程，需要加还原剂才能实现；CH3CH2OH―→CH3CHO是被氧化的过程，需要加入氧化剂才能实现。

4．[2015·上海高考]（双选）下列反应中的氨与反应4NH3＋5O2―→4NO＋6H2O中的氨作用相同的是（　　）

A．2Na＋2NH3―→2NaNH2＋H2↑

B．2NH3＋3CuO―→3Cu＋N2＋3H2O

C．4NH3＋6NO―→5N2＋6H2O

D．3SiH4＋4NH3―→Si3N4＋12H2

答案　BC

解析　在氨催化氧化反应中NH3作还原剂。

A项，NH3作氧化剂，错误；B项，NH3作还原剂，被氧化为N2，正确；C项，反应是归中反应，NH3作还原剂，正确；D项，NH3作氧化剂，H元素被还原为H2，错误。

考点

　电子转移数目的分析方法

1．氧化还原反应中电子转移的表示方法

（1）双线桥法

注意事项：

①箭头必须由反应物指向生成物，且两端对准同种元素。

②箭头方向不代表电子转移的方向，仅表示电子转移前后的变化。

③在“桥”上标明电子的“得”与“失”，且得、失电子总数应相等。

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

注意事项：

①箭头必须由还原剂中失电子的元素指向氧化剂中得电子的元素。

②箭头方向表示电子转移的方向。

③在“桥”上标明转移的电子总数。

请标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目：

2．有关电子转移数目的分析方法

关键是明确反应中元素的化合价变化，找出氧化剂或还原剂的物质的量，以及1mol氧化剂得电子的物质的量或者1mol还原剂失电子的物质的量。

例如：

易错警示　　转移的电子个数＝化合价升高（降低）的原子个数×化合价前后价态差值。

但一定要注意是化合价发生变化的原子个数，不是所有的原子个数。

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

提示　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）√

题组一氧化还原反应中电子转移的表示方法

1.[2014·安徽高考]ClO2常用于水的净化，工业上可用Cl2氧化NaClO2溶液制取ClO2。

写出该反应的离子方程式，并标出电子转移的方向和数目____________________________________。

答案　2ClO

＋Cl2e－2===2ClO2＋2Cl－（合理即可）

解析　Cl2氧化NaClO2溶液制取ClO2，ClO

被氧化为ClO2，而Cl2被还原为Cl－，根据氧化还原反应中元素化合价升降相等可得离子方程式为2ClO

＋Cl2===2ClO2＋2Cl－。

2．二氧化硒（SeO2）是一种氧化剂，其被还原后的单质硒可能成为环境的污染物，通过与浓HNO3或浓H2SO4反应生成SeO2以回收Se。

完成下列填空：

（1）Se和浓HNO3反应的还原产物为NO和NO2，且NO和NO2的物质的量之比为1∶1，写出Se和浓HNO3的反应方程式____________________________________。

（2）回收得到的SeO2的含量，可以通过下面的方法测定：

①SeO2＋KI＋HNO3―→Se＋I2＋KNO3＋H2O

②I2＋2Na2S2O3―→Na2S4O6＋2NaI

配平方程式①，标出电子转移的方向和数目。

（3）实验中，准确称量SeO2样品0.1500g，消耗了0.2000mol·L－1的Na2S2O3溶液25.00mL，所测定的样品中SeO2的质量分数为________。

答案　

（1）Se＋2HNO3（浓）===H2SeO3＋NO↑＋NO2↑

（2）SeO2＋4KI4e－＋4HNO3===Se＋2I2＋4KNO3＋2H2O

（3）92.5%

解析　

（1）硒被浓硝酸氧化后的产物是SeO2，根据硝酸的还原产物是NO和NO2且物质的量之比为1∶1可以写出反应的方程式。

（2）①反应中SeO2被还原成Se，元素的化合价由＋4价变成0价，KI被氧化成I2，碘元素的化合价由－1价变成0价，最小公倍数是4，因此SeO2与Se的化学计量数均为1，KI的化学计量数为4，I2的化学计量数为2，根据元素守恒配平其他的物质。

（3）根据

（2）题配平后的反应方程式，找出SeO2与Na2S2O3的关系为SeO2～4Na2S2O3，根据消耗Na2S2O3的量可以确定参加反应的SeO2的量。

题组二氧化还原反应中电子转移数目的分析

3.[2016·辽宁五校联考]纤维素还原法制ClO2是一种新方法，其原理是：

纤维素水解得到的最终产物与NaClO3反应生成ClO2。

则消耗1mol最终产物转移电子的物质的量为（　　）

A．6molB．20mol

C．24molD．12mol

答案　C

解析　纤维素水解的最终产物为葡萄糖，葡萄糖具有还原性，可将NaClO3还原为ClO2，发生反应的离子方程式为C6H12O6＋24ClO

＋24H＋===24ClO2↑＋6CO2↑＋18H2O，葡萄糖中C元素的化合价由0升高为＋4，则消耗1mol葡萄糖转移电子的物质的量为1mol×4×6＝24mol，本题选C。

4．[2015·上海模拟]

（1）氯酸是一种强酸，氯酸的浓度超过40%就会迅速分解，反应的化学方程式为8HClO3===3O2↑＋2Cl2↑＋4HClO4＋2H2O。

根据题意完成下列小题：

①在上述变化过程中，发生还原反应的过程是________→________（填化学式）。

②该反应的氧化产物是________（填化学式）；所得混合气体的平均相对分子质量为________。

（2）已知测定锰的一种方法是：

锰离子转化为高锰酸根离子，反应体系中有H＋、Mn2＋、H2O、IO

、MnO

、IO

。

①有关反应的离子方程式为____________________________。

②在锰离子转化为高锰酸根离子的反应中，如果把反应后的溶液稀释到1L，测得溶液的pH＝2，则在反应中转移电子的物质的量为________mol。

答案　

（1）①HClO3　Cl2

②O2和HClO4　47.6

（2）①2Mn2＋＋5IO

＋3H2O===2MnO

＋5IO

＋6H＋

②1/60（或0.0167）

解析　

（1）①根据方程式中化合价的升降可以判断出＋5价的氯被还原为0价，故还原过程为HClO3→Cl2。

②方程式中化合价升高的有两种元素，故氧化产物是O2和HClO4；混合气体（O2和Cl2）的平均相对分子质量计算如下：

（3×32＋2×71）÷5＝47.6。

（2）①根据题意和氧化还原反应书写规律可以得出2Mn2＋＋5IO

＋3H2O===2MnO

＋5IO

＋6H＋。

②根据离子方程式，每生成6molH＋，转移电子的物质的量为10mol，当1L溶液的pH＝2时，生成n（H＋）＝0.01mol，则转移电子为1/60mol。

★总结提升

分析氧化还原反应中电子转移数目的关键——标出元素化合价

（1）确定物质中各元素（特别是变价元素）的化合价。

基本方法是先标出熟悉的元素的化合价，再根据化合物中正负化合价代数和为零的原则求解其他元素的化合价。

（2）常见元素的化合价可以借助化合价口诀来记忆：

一价氢、氯、钾、钠、银；二价氧、钙、镁、钡、锌；三铝、四硅、五价磷；说变价也不难，二三铁、二四碳、二四六硫都齐全；铜汞二价最常见。

（3）近几年高考中一些特殊物质中元素化合价判断：

CuFeS2　Cu：

＋2　Fe：

＋2　S：

－2；K2FeO4　Fe：

＋6；

Li2NH　N：

－3；　LiNH2　N：

－3；　AlN　N：

－3；

Na2S2O3　S：

＋2；　C2O

　C：

＋3；　HCN　C：

＋2

N：

－3；　CuH　Cu：

＋1　H：

－1；　FeO

　Fe：

＋（8－n）；Si3N4　Si：

＋4　N：

－3

考点

　氧化性、还原性强弱的判断

1．氧化性、还原性的概念、理解及判断

（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、失电子的数目无关。

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、还原性强弱的比较方法

（1）依据氧化还原反应方程式判断

氧化性：

氧化剂>氧化产物；还原性：

还原剂>还原产物

（2）依据反应条件及反应的剧烈程度判断

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

O2＋4HCl（浓）

2Cl2＋2H2O

氧化性：

KMnO4>MnO2>O2

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

Mg＋2H2O

Mg（OH）2＋H2↑

还原性：

Na>Mg

（3）依据相同条件下氧化还原反应的程度判断

①不同氧化剂作用于同一种还原剂，氧化产物价态高的其氧化性强。

例如：

→

②不同还原剂作用于同一种氧化剂，还原产物价态低的其还原性强。

例如：

→

（4）依据“三表”判断

①根据元素周期表判断

（5）依据“两池”判断

①原电池：

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电解池：

用惰性电极电解混合溶液时，在阴极先放电的阳离子的氧化性较强，在阳极先放电的阴离子的还原性较强。

（6）依据“三度”判断（“三度”即：

浓度、温度、酸碱度）

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：

浓盐酸>稀盐酸。

②温度：

同一种物质，温度越高其氧化性（或还原性）越强。

如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。

③酸碱度：

同一种物质，所处环境酸（碱）性越强其氧化性（或还原性）越强。

如KMnO4溶液的氧化性随溶液酸性的增强而增强。

易错警示　　

（1）元素处于最高价态时只有氧化性，但不一定有强氧化性，如Na＋、SO

；同理，元素处于最低价态时也不一定具有强还原性。

（2）对于一种物质既作氧化剂又作还原剂的反应，如Cl2＋H2OHClO＋HCl，不能根据反应方程式判断物质氧化性、还原性的强弱。

（3）依据金属活动性顺序判断阳离子的氧化性强弱时，要注意Fe对应的阳离子是Fe2＋，而不是Fe3＋。

（4）含有同种元素不同价态的物质，价态越高其氧化性不一定越强。

如氧化性HClO>HClO4。

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

（1）金属原子失去的电子数越多，金属的还原性越强。

（　　）

（2）阳离子只有氧化性，阴离子只有还原性。

（　　）

（3）同一元素不同价态的化合物中，元素的化合价越高，氧化性越强。

（　　）

（4）强氧化剂与强还原剂混合不一定发生氧化还原反应。

（　　）

（5）氧化剂浓硝酸、浓硫酸参加反应时，化合价分别降低1、2生成NO2、SO2，所以浓硫酸的氧化性强于浓硝酸。

（　　）

（6）由2NaCl

2Na＋Cl2↑得出氧化性Na＋>Cl2。

（　　）

提示　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）×　（6）×

题组一氧化性、还原性强弱的比较

1.[2015·兰州模拟]铋（Bi）位于元素周期表中ⅤA族，其价态为＋3时较稳定，铋酸钠（NaBiO3）溶液呈无色。

现取一定量的硫酸锰（MnSO4）溶液，向其中依次滴加下列溶液，对应的现象如表所示：

加入溶液

①适量铋酸钠溶液

②过量的双氧水

③适量KI淀粉溶液

实验现象

溶液呈紫红色

紫红色消失，产生气泡

溶液变成蓝色

则NaBiO3、KMnO4、I2、H2O2的氧化性由强到弱的顺序为（　　）

A．I2、H2O2、KMnO4、NaBiO3

B．H2O2、I2、NaBiO3、KMnO4

C．NaBiO3、KMnO4、H2O2、I2

D．KMnO4、NaBiO3、I2、H2O2

答案　C

解析　依题意：

①溶液由无色变成紫红色，则NaBiO3能将MnSO4中的Mn2＋氧化成MnO

，说明NaBiO3的氧化性强于KMnO4；②MnO

能将H2O2氧化成O2，说明KMnO4的氧化性强于H2O2；③H2O2能将KI氧化成I2，I2使淀粉溶液显蓝色，说明H2O2的氧化性强于I2，故C项正确。

2．高锰酸钾在不同的条件下发生的反应如下：

MnO

＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O①

MnO

＋3e－＋2H2O===MnO2↓＋4OH－②

MnO

＋e－===MnO

（溶液绿色）③

（1）从上述三个半反应中可以看出高锰酸根离子被还原的产物受溶液的________影响。

（2）将SO2通入高锰酸钾溶液中，发生还原反应的离子反应过程为________―→________。

（3）将PbO2投入到酸性MnSO4溶液中搅拌，溶液变为紫红色。

下列说法正确的是________（填字母）。

a．氧化性：

PbO2>KMnO4

b．还原性：

PbO2>KMnO4

c．该反应可以用盐酸酸化

（4）将高锰酸钾逐滴加入到硫化钾溶液中发生如下反应，其中K2SO4和S的物质的量之比为3∶2。

完成下列化学方程式：

①________KMnO4＋________K2S＋________===______K2MnO4＋______K2SO4＋______S↓＋______。

②若生成6.4g单质硫，反应过程中转移电子的物质的量为________。

答案　

（1）酸碱性　

（2）MnO

　Mn2＋　（3）a　（4）①28　5　24KOH　28　3　2　12H2O　②2.8mol

解析　

（1）上述①②③的反应分别是酸性、碱性和中性时的半反应，说明酸碱性对被还原的产物的影响。

（2）通入SO2属于酸性条件下的反应。

（3）PbO2氧化Mn2＋，产物是Pb2＋和MnO

，说明氧化性PbO2>KMnO4，由于氧化性KMnO4>Cl2，故不能用盐酸酸化。

（4）①配平后的方程式是28KMnO4＋5K2S＋24KOH===28K2MnO4＋3K2SO4＋2S↓＋12H2O。

②n（S）＝0.2mol，n（KMnO4）＝2.8mol，转移n（e－）＝2.8mol。

题组二依据氧化性、还原性强弱判断氧化还原反应能否发生

3.在一定条件下，下列微粒的还原性顺序为Cl－

A．2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO

＋4H＋

B．2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

C．2Br－＋4H＋＋SO

===SO2＋Br2＋2H2O

D．I2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO

＋2I－

答案　C

解析　由题意“Cl－

。

4．硫氰[（SCN）2]的化学性质和卤素（X2）类似，称为拟卤素，如（SCN）2＋H2O===HSCN＋HSCNO，它们的阴离子的还原性强弱为Cl－

下列说法不正确的是（　　）

A．Cl2可以与KSCN溶液反应

B．（SCN）2可以与KI溶液反应

C．KSCN溶液可以与FeCl3溶液反应

D．（SCN）2可以与KBr溶液反应

答案　D

解析　阴离子的还原性强弱顺序为Cl－Br2>（SCN）2>I2，故（SCN）2不能将Br－氧化，D错误。

★总结提升

已知物质的氧化性或还原性的强弱关系，判断某一氧化还原反应能否发生时可采用假设法：

（1）先假设反应成立；

（2）然后根据氧化性：

氧化剂>氧化产物，还原性：

还原剂>还原产物的规律，列出假设反应中的上述关系；

（3）结合题干条件判断该结论是否符合事实。

符合事实，则反应成立；反之，则不成立。

考点

　氧化还原反应规律及应用

1．守恒规律

氧化还原反应中有物质失电子必有物质得电子，且得电子总数等于失电子总数。

或者说氧化还原反应中