,A错误;还原剂的还原性强于还原产物的还原性,故根据反应①知,还原性X2+M3+,根据反应③知,氧化性Z2>R2,则氧化性Z2>M3+,故常温下可发生反应2M2++Z2===2M3++2Z-,D正确。
]
2.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===2CoCl2+Cl2↑+3H2O
D.2Fe3++2I-===2Fe2++I2
A [依据氧化还原反应进行的方向:
氧化剂的氧化性>氧化产物的氧化性,还原剂的还原性>还原产物的还原性,所以B、C、D项反应能够发生。
依据反应先后规律:
同一种氧化剂遇到不同的还原剂时,还原性强的先反应,由于还原性:
I->Fe2+,所以发生的反应为Cl2+FeI2===FeCl2+I2,A项反应不可能发生。
]
3.如何设计实验证明氧化性Cl2>Fe3+?
写出有关离子方程式。
[答案] 取少许FeCl2溶液,加入KSCN溶液,不显红色,加入氯水溶液变成红色。
Cl2+2Fe2+===2Fe3++2Cl-,Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3。
反应方程式与氧化性、还原性的关系
类型2 判断氧化性、还原性强弱的其他依据
4.(2017·朝阳模拟)已知:
①A+B2+===A2++B;②D+2H2O===D(OH)2+H2↑,③以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池,电极反应为:
E2++2e-===E,B-2e-===B2+。
下列说法正确的是( )
A.氧化性:
E2+>B2+>A2+>D2+
B.氧化性:
D2+>E2+>A2+>B2+
C.反应E+A2+===A+E2+能够进行
D.提取某废水中含有的少量A2+时可以选用D
A [根据①可知氧化性B2+>A2+,还原性A>B;根据②可知D是很活泼的金属单质;根据③可知氧化性:
E2+>B2+,还原性:
B>E。
]
5.已知:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O,
2KMnO4+16HCl===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,
MnO2与浓盐酸加热时才能反应,KMnO4与稀盐酸在常温下就可以反应,因此氧化性:
________>________。
[答案] KMnO4 MnO2
(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。
(3)根据反应条件,反应条件越易,相应的氧化性或还原性越强。
角度2 价态变化规律及其应用
6.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.+1 B.+3
C.+5 D.+7
C [反应Cl2+KOH―→KX+KY是Cl2的歧化反应,KX、KY中的氯分别显正价和-1价;由于KX也发生歧化反应KX―→KY+KZ,可断定KY为KCl,化合价高低是:
Z中Cl>X中Cl(均为正价)。
假设KX中Cl为+a价,KZ中Cl的化合价为+b价,依据化合价守恒原理及KX―→KY+3KZ,有a+1=3(b-a),把a=1、a=3、a=5代入上式讨论,可知a=5时,b=7符合题意。
则KX中Cl的化合价为+5价。
]
7.反应6HCl(浓)+KClO3===KCl+3Cl2↑+3H2O,氧化剂是________,氧化产物与还原产物的物质的量之比为________,当生成1molCl2转移的电子数为________。
[解析] 根据价态归中规律,氧化产物和还原产物均为Cl2,用双线桥法可表示:
[答案] KClO3 5∶1
NA
氧化还原反应价态规律的理解
(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)同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时可总结为:
价态相邻能共存,如SO2与浓H2SO4不反应;价态相间能归中,归中价态不交叉。
如H2S+H2SO4(浓)===S↓+SO2+2H2O中S为氧化产物,SO2为还原产物。
角度3 反应先后规律及其应用
8.含有amolFeBr2的溶液中,通入xmolCl2。
下列各项为通Cl2过程中,溶液内发生反应的离子方程式,其中不正确的是( )
A.x=0.4a,2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
B.x=0.6a,2Br-+Cl2===Br2+2Cl-
C.x=a,2Fe2++2Br-+2Cl2===Br2+2Fe3++4Cl-
D.x=1.5a,2Fe2++4Br-+3Cl2===2Br2+2Fe3++6Cl-
B [根据氧化还原反应的先后顺序知,Cl2先氧化Fe2+,然后再氧化Br-。
x=0.4a时,Cl2不能完全氧化Fe2+,只能发生反应2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,A正确;当x=0.6a时,Cl2能将Fe2+完全氧化后,又能氧化
amol的Br-,B错误;x=a时,Cl2氧化Fe2+后又能氧化amol的Br-,C正确;x=1.5a时,Cl2能将Fe2+、Br-完全氧化,D正确。
]
9.(2017·黄冈模拟)向含S2-、Fe2+、Br-、I-各0.1mol的溶液中通入标准状况下的Cl2,通入Cl2的体积和溶液中相关离子的物质的量关系图正确的是( )
C [溶液中离子的还原性强弱为S2->I->Fe2+>Br-,通入Cl2时氧化的离子先后顺序为S2-、I-、Fe2+、Br-,根据电子守恒可知答案。
]
(1)同时含有几种还原剂时
将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。
如:
在FeBr2溶液中通入少量Cl2时,因为还原性Fe2+>Br-,所以Fe2+先与Cl2反应。
(2)同时含有几种氧化剂时
将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。
如:
在含有Fe3+、Cu2+、H+的溶液中加入Fe粉,因为氧化性Fe3+>Cu2+>H+,所以Fe粉先与Fe3+反应,然后依次为Cu2+、H+。
考点3氧化还原反应方程式的配平与计算
[基础知识自查]
1.配平原则
2.常用方法——化合价升降法
3.电子守恒法在计算中的应用
对于氧化还原反应的计算,要根据氧化还原反应的实质——反应中氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等,即得失电子守恒。
[应用体验]
1.完成下列几种配平
(1)倒配法:
适用于氧化剂与还原剂为同一物质
□S+□KOH===□K2S+□K2SO3+□H2O
(2)补加法:
适用于部分被氧化或被还原的物质反应
□Cu+□HNO3===□Cu(NO3)2+□NO↑+□□
(3)电荷守恒法:
适用离子方程式
□MnO
+□Cl-+□H+===□Mn2++□Cl2↑+□H2O
[提示]
(1)3 6 2 1 3
(2)3 8 3 2 4 H2O
(3)2 10 16 2 5 8
2.对于反应:
3NO2+H2O===2HNO3+NO,氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
[提示] 1∶2
[考点多维探究]
角度1 化学反应方程式的配平
1.
(1)(2015·浙江高考)完成以下氧化还原反应的离子方程式:
( )MnO
+( )C2O
+________===
( )Mn2++( )CO2↑+________。
(2)(2014·福建高考)完成下列方程式
□NaCl+□H2O
□NaClO3+□________。
(3)在某强酸性混合稀土溶液中加入H2O2,调节pH≈3。
Ce3+通过下列反应形成Ce(OH)4沉淀得以分离。
完成反应的离子方程式:
Ce3++ H2O2+ H2O=== Ce(OH)4↓+ ________。
[解析]
(1)根据化合价升降法配平:
C2O
中C的化合价为+3价,CO2中C的化合价为+4价,每个C2O
参加反应,化合价升高2价;MnO
中Mn的化合价为+7价,Mn2+中Mn的化合价为+2价,每个MnO
参加反应,化合价降低5价,因此MnO
和C2O
的化学计量数分别为2和5,再根据原子守恒与电荷守恒可以判断反应物中有H+,产物中有H2O,故离子方程式为2MnO
+5C2O
+16H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O。
(2)NaCl中Cl元素的化合价由-1价升高到NaClO3中的+5价,故必定有一种元素的化合价要降低,经分析只能是H元素由+1价降到0价,因此结合原子守恒和电子守恒可写出化学方程式为:
NaCl+3H2O
NaClO3+3H2↑。
(3)Ce3+―→Ce(OH)4化合价升高1,H2
2―→
,化合价降低2,故Ce3+和H2O2的计量数分别为2、1,Ce(OH)4的计量数为2,然后根据电荷守恒和原子守恒可知需补6H+,故离子方程式为2Ce3++H2O2+6H2O===2Ce(OH)4↓+6H+。
[答案]
(1)2 5 16H+ 2 10 8H2O
(2)1 3 1 3H2↑
(3)2 1 6 2 6H+
氧化还原反应方程式的缺项配平
方法1:
先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数,然后由原子守恒确定其他未知物及其化学计量数。
方法2:
根据介质成分补项。
条件
补项原则
酸性条件下
反应物缺H(氢)或多O(氧)补H+,反应物少O(氧)补H2O(水)
碱性条件下
反应物缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水),反应物少O(氧)补OH-
角度2 特定情景下氧化还原反应方程式的书写
2.
(1)(2016·全国乙卷)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2O
还原成Cr3+,该反应的离子方程式为_________________________。
(2)(2015·全国卷Ⅰ)CuSO4溶液中加入亚硫酸铵和氯化铵溶液反应生成CuCl沉淀的离子方程式为_____________________________________。
(3)(2015·山东高考改编)Co(OH)3与H2SO4、Na2SO3溶液反应生成CoSO4的化学方程式为___________________________。
(4)硫化氢具有还原性,可以和许多氧化剂反应。
在酸性条件下,H2S和KMnO4反应生成S、MnSO4、K2SO4和H2O,写出该反应的化学方程式_______。
(5)(2015·重庆高考)已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2,该反应的离子方程式为_____________。
(6)(2014·全国卷Ⅱ)PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体,反应的化学方程式为
____________________________________________________。
(7)FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为
______________________________________________________________。
(8)(2014·海南高考)MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应,生成K2MnO4,反应的化学方程式为___________________。
[答案]
(1)Cr2O
+3HSO
+5H+===2Cr3++3SO
+4H2O
(2)2Cu2++SO
+2Cl-+H2O===2CuCl↓+SO
+2H+
(3)2Co(OH)3+Na2SO3+2H2SO4===2CoSO4+Na2SO4+5H2O
(4)5H2S+2KMnO4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+8H2O+5S↓
(5)5ClO
+4H+===Cl-+4ClO2↑+2H2O
(6)PbO2+4HCl(浓)
PbCl2+Cl2↑+2H2O
(7)2Fe3++3ClO-+10OH-===2FeO
+5H2O+3Cl-
(8)3MnO2+KClO3+6KOH
3K2MnO4+KCl+3H2O
特定氧化还原反应方程式书写的思维模板
(1)找出反应粒子:
通过氧化还原反应中元素价态的变化,找出发生氧化还原反应的粒子。
(2)正确预测产物:
依据氧化还原反应规律确定氧化产物和还原产物。
(3)配平变价粒子:
应用最小公倍数法确定得失电子的数目,配平含变价元素的相关物质。
(4)确定缺项物质:
根据溶液酸碱性及电荷守恒确定缺项物质是H2O、OH-还是H+。
(5)三查守恒:
电子、电荷、质量是否守恒。
角度3 电子守恒法在计算中的应用
3.(2017·合肥模拟)向含有1molFeCl2的溶液中通入0.2molCl2,再加入含0.1molX2O
的酸性溶液,使溶液中Fe2+恰好全部被氧化,并使X2O
被还原为Xn+,则n值为( )
A.2 B.3
C.4 D.5
B [根据电子守恒可得
1mol×1=0.2mol×2+0.1mol×2×(6-n)
解之:
n=3。
]
4.
(1)(2016·全国甲卷)联氨(N2H4)是一种常用的还原剂。
其氧化产物一般为N2。
向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液,观察到的现象是_____________。
联氨可用于处理高压锅炉水中的氧,防止锅炉被腐蚀。
理论上1kg的联氨可除去水中溶解的O2________kg;
与使用Na2SO3处理水中溶解的O2相比,联氨的优点是_______________。
(2)(2016·全国丙卷)氧化过程中欲使3mol的VO2+变为VO
,则需要氧化剂KClO3至少为________mol。
[解析]
(1)由题意可知,N2H4是一种还原剂,其氧化产物应为N2,而AgBr作氧化剂,其还原产物应为Ag,因此向装有少量AgBr的试管中加入N2H4溶液,可观察到的现象是固体逐渐变黑,同时有气泡产生。
N2H4吸收O2时的化学方程式为N2H4+O2===N2+2H2O,由化学方程式可知参加反应的N2H4和O2的质量相等,故1kgN2H4理论上可除去水中溶解的O21kg。
Na2SO3吸收O2生成Na2SO4:
2Na2SO3+O2===2Na2SO4,两者相比较,N2H4的用量少,且不产生其他杂质。
(2)氧化过程中使3mol的VO2+变为VO
,转移电子的物质的量为3mol×(5-4)=3mol;氧化剂KClO3被还原为KCl,Cl元素由+5价降低到-1价,根据电子守恒可知,需要KClO3的物质的量至少为
=0.5mol。
[答案]
(1)固体逐渐变黑,并有气泡产生 1 N2H4的用量少,不产生其他杂质(还原产物为N2和H2O,而Na2SO3产生Na2SO4)
(2)0.5
5.(2014·全国卷Ⅰ改编)次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品,具有较强还原性,回答下列问题:
(1)H3PO2中,P元素的化合价为________。
(2)H3PO2及NaH2PO2均可将溶液中的Ag+还原为银,从而可用于化学镀银。
①利用H3PO2进行化学镀银反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1,则氧化产物为________(填化学式),该反应的离子方程式___________。
②H3PO2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
_____________________________________________________________,
该反应的氧化剂与还原剂的质量比为________。
[解析]
(2)根据电子守恒知:
①4×1=1×(n-1),n=5故氧化产物为H3PO4。
②n(氧化剂)×(0+3)=n(还原剂)×(1-0),
n(氧化剂)∶n(还原剂)=1∶3。
[答案]
(1)+1
(2)①H3PO4 4Ag++H3PO2+2H2O===4Ag+H3PO4+4H+
②6H2O+2P4+3Ba(OH)2===2PH3↑+3Ba(H2PO2)2 1∶3
电子守恒法在化学计算中的思维模板
(1)找物质:
找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
(2)定得失:
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)列等式:
根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。
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)。
[课堂小结·反馈达标1+1] 全新理念 探究高考 明确考向
1.一组判断,展示高考易误点
(1)(2015·全国卷Ⅰ改编)大量的碘富集在海藻中,