氧化还原反应知识整合与考点梳理解读.docx

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氧化还原反应知识整合与考点梳理解读

氧化还原反应知识整合与考点梳理

   氧化还原反应知识是历年高考测试的热点，尽管年年考查，但考生答题的错误率很高，因此在高考试题中始终保持了很好的区分度。

近几年高考化学试题对该知识点的考查形式有：

氧化还原反应的基本概念（判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物）；标明电子转移的方向和数目；比较氧化性（或还原性）的强弱；配平简单的氧化还原方程式；利用电子得失守恒、电荷守恒进行计算；根据信息或综合运用以上原理和方法写出氧化还原反应。

   建议同学们在复习氧化还原反应时，可从基本概念、基本规律、基本方法和考查热点等方面，对基础知识和近三年考查热点进行梳理、分析，使复习有的放矢。

   一、知识整合

（一）氧化还原反应的相关概念：

   1．几组基本概念

（1）氧化还原反应的定义：

   从化合价升降的角度分析，有元素化合价升降的化学反应是氧化还原反应；

   从电子转移的角度分析，有电子转移（得失或偏移）的化学反应是氧化还原反应。

（2）氧化反应与还原反应（指反应过程）：

   氧化反应：

失去电子（或化合价升高）的过程；

   还原反应：

得到电子（或化合价降低）的过程。

    注意：

氧化反应和还原反应是对立统一的，同时存在于同一反应中。

   （3）氧化剂与还原剂（指反应物质）：

   氧化剂：

所含元素在反应中得到电子、化合价降低的物质。

   常见氧化剂：

①活泼的非金属单质，如F2、Cl2、Br2、I2、O2、S、N2等；②能电离出H+的物质：

HCl、H2SO4、NaHSO4等，在氧化还原反应中起氧化剂作用的实际上是H+；③不活泼金属的阳离子，如Ag+、Cu2+、Fe3+等；④某些含高价态元素的物质：

MnO2、KMnO4、H2SO4（浓）、HNO3、KClO3等；⑤过氧化物：

Na2O2、H2O2等。

   还原剂：

所含元素在反应中失去电子、化合价升高的反应。

   常见的还原剂有：

①金属单质，如Na、Mg、Al、Zn、Fe、K、Ca、Ba、Fe、Cu等；②某些非金属单质，如H2、C、P、S等；③含较低价态元素的物质，如CO、SO2、HCl、H2S、FeCl2、Na2SO3等。

   （4）氧化性与还原性（指物质得失电子的性质）：

   氧化性：

物质得到电子的性质或能力，氧化剂具有氧化性，氧化剂越易得电子，其氧化性越强；

   还原性：

物质失去电子的性质或能力，还原剂具有还原性，还原剂越易得电子，其还原性越强；

   注意：

物质的氧化性（或还原性）的强弱，指的是得（或失）电子的难易程度，与得（失）电子的多少无关。

   （5）氧化产物与还原产物（指生成物）：

   氧化产物：

化合价升高的元素所生成的物质或是还原剂失去电子被氧化后的产物，氧化产物具有弱氧化性；

   还原产物：

化合价降低的元素所生成的物质或是氧化剂得到电子被氧化后的产物，还原产物具有弱还原性。

   2．基本概念间的相互关系：

   分析氧化还原反应问题，在正确标出元素化合价的变化情况以后，要根据化合价的变化情况，充分理解氧化还原反应中概念间的对应关系：

（二）氧化还原反应的基本规律

   1．电子得失守恒规律

   氧化还原反应中，氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等，常用于有关氧化还原反应的计算及配平氧化还原反应方程式。

运用守恒规律进行氧化还原反应的计算方法是：

氧化剂物质的量×变价元素的原子个数×化合价的变化值=还原剂物质的量×变价元素的原子个数×化合价的变化值。

   2．表现性质规律

   当元素具有可变化合价，一般化合价处于最高价态时只具有氧化性；处于最低价态时只具有还原性；处于中间价态时既具有氧化性又具有还原性。

利用此规律可判断物质是否具有氧化性及还原性，但不能判断物质氧化性及还原性的强弱。

   3．反应先后规律　

   同一氧化剂与含多种还原剂（物质的量浓度相同的溶液反应时，首先被氧化的是还原性较强的物质；同一还原剂与含多种氧化剂（物质的量浓度相同的溶液反应时，首先被还原的是氧化性较强的物质。

如：

将Cl2通人物质的量浓度相同的NaBr和NaI的混合液中，C12首先与NaI反应；将过量铁粉加入到物质的量浓度相同的Fe2+、和Cu2+的混合溶液中，Fe首先与Fe3+反应；FeBr2中通入Cl2，Cl2首先氧化Fe2+。

   4．价态变化规律

   高价氧化（性）低价还（原性），中间价态两边转。

同一元素的不同价态之间发生氧化还原反应，价态只能归中而不能交叉。

本规律应用于氧化还原反应的分析和判断（如反应KClO3＋6HCl===KCl＋3C12↑＋3H2O中氧化产物和还原产物均为C12，电子转移数目是5e－）。

（1）岐化反应规律

   同一种物质分子内同一种元素同一价态的原子（或离子）发生电子转移的氧化还原反应叫歧化反应。

岐化反应化合价的特点是：

某元素的中间价态在适宜条件下同时向较高和较低的价态转化。

歧化反应是自身氧化还原反应的一种，常用于判断某种元素的化合价高低以及有关氧化还原反应方程式的计算。

（2）价态归中规律

   同种元素由不同价态（高价态和低价态）转变为中间价态的氧化还原反应，称之为归中反应，也称“反歧化反应”。

常用于方程式的书写，当有中间价态时，才可能发生，否则不反应，如SO2与浓硫酸不反应，可用浓H2SO4干燥。

   5．性质强弱规律

   氧化还原反应若能进行，一般为较强氧化性的氧化剂跟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。

常用于在适宜条件下，用氧化性较强的物质制备氧化必较弱的物质或用还原性较强的物质制备还原性较弱的物质，亦可用于比较物质间氧化性或还原性的强弱，氧化性：

氧化剂>氧化产物，还原性：

还原剂>还原产物。

   （三）氧化还原反应的基本方法

   1．氧化性与还原性的比较：

（1）氧化性的比较

1根据金属活动顺序表判断

   ②根据非金属活动顺序判断：

氧化性：

F2＞O2＞Cl2＞Br2＞I2＞S；

   ③根据反应方程式判断：

氧化性：

氧化剂＞氧化产物＞还原剂；

   ④根据反应条件判断：

还原剂相同时，反应越容易进行，氧化剂的氧化性越强；

⑤根据还原剂被氧化的程度判断：

还原剂、条件都相同时，还原剂被氧化得越彻底，氧化剂的氧化性越强；

（2）还原性的比较

1根据金属活动顺序表判断

   ②根据非金属活动顺序判断：

氧化性：

F2＞O2＞Cl2＞Br2＞I2＞S；

   ③根据反应方程式判断：

　还原性：

还原剂＞还原产物＞氧化剂；

   ④根据反应条件判断：

 氧化剂相同时，反应越容易进行，还原剂的还原性越强；

⑤根据氧化剂被还原的程度判断：

氧化剂、条件都相同时，氧化剂被还原得越彻底，还原剂的还原性越强；

   2．氧化还原反应中电子转移的表示：

（1）双线桥法――表明了反应前后某种元素化合价的变化情况。

   注意：

①用两条带箭头的线由反应物指向生成物，且对准同种元素；②要标明“得”“失”电子，且得失电子总数相等；③箭头不代表电子转移的方向，而是指某元素从反应到产物时价态的变化。

   例如：

（2）单线桥法――表明了一个氧化还原反应中电子的转移方向和数目。

   注意：

①用一条箭线在反应物间表示电子得失；②箭线从失电子元素到得电子元素；③在箭线上标明电子转移总数，但不写“得”或“失”。

   例如：

   3．氧化还原反应方程式的配平：

（1）奇数配偶法：

   此法适用于简单的氧化还原反应方程式的配平，其步骤为“一看、二找、三配、四平、五查”（内容略。

例如：

Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O。

（2）逆向配平法：

   对于歧化反应方程式的配平可用化合价升降法在反应式右边进行配平。

例如：

   （3）合一配平法：

   当三种物质参与氧化还原反应或分解反应的氧化和还原产物有三种时，应将其中两种合并作为一种来看，这样配平就显得简单了。

例如：

KNO3+S+C——K2S+N2+CO2。

　　因为右边的K2S中，K与S分别来自左边的KNO3和S，故左边KNO3与S的系数比必须满足2∶1，所以先在KNO3前添上系数2，然后将2KNO3和S看作一个整体来配平：

。

   （4）平均化合价法：

   此法适用于有机氧化还原方程式的配平，步骤为：

先根据氢+1价，氧-2价来确定碳原子平均化合价，再用化合价升降法配平。

例如：

   （5）离子方程式配平法：

   此法适用于较复杂的氧化还原反应方程式的配平。

例如：

FeS2+CuSO4+H2O——FeSO4+Cu2S+H2SO4。

中元素化合价变化错综复杂，给配平带来了麻烦，若将其改写为离子方程式，化合价变化情况就清楚了，即：

然后，将离子方程式改写为化学方程式，即：

5FeS2+14CuSO4+12H2O＝5FeSO4+7Cu2S+12H2SO4

   （6）零价配平法：

   对于象Fe3C的复杂化合物，可假定Fe、C均为零价，然后用化合价升降法配平。

例如：

。

   二、考点梳理

   热点1：

考查氧化还原反应的基本概念

   例1．（广东理科基础）氮化铝（AlN，Al和N的相对原子质量分别为27和14）广泛应用于电子、陶瓷等工业领域。

在一定条件下，AlN可通过反应Al2O3+N2+3C

2AlN+3CO合成。

下列叙述正确的是（  ）

   A．上述反应中，N2是还原剂，Al2O3是氧化剂

   B．上述反应中，每生成1molAlN需转移3mol电子

   C．AlN中氮元素的化合价为+3价

   D．AlN的摩尔质量为41g

   解析：

AlN为金属氮化物，Al元素为+3价、N元素为－3价，该反应中N2为氧化剂，C为还原剂，Al2O3既不是氧化剂也不是还原剂，A、C项错误。

该反应中转移电子数为6e—，则每生成1molAlN需转移3mol电子。

D项中摩尔质量的单位是g/mol，而不是g，故正确答案为B。

   例2．（广东卷）氯气是一种重要的工业原料。

工业上利用反应在3Cl2＋2NH3＝N2＋6HCl检查氯气管道是否漏气。

下列说法错误的是（  ）

   A．若管道漏气遇氨就会产生白烟   

   B．该反应利用了Cl2的强氧化性                                                                                 

   C．该反应属于复分解反应         

   D．生成1molN2有6mol电子转移

   解析：

根据题给反应可知氧化剂Cl2对应的还原产物HCl遇到氨气生成NH4Cl白色固体，产生白烟；复分解反应只是阴、阳离子之间的交换，不涉及电子的转移，不是氧化还原反应。

分析元素的价态变化可知NH3被氧化成N2，N元素由-3价变成0价，生成1molN2有6mol电子转移，故正确答案为C。

   点拨：

解决此类问题首先要正确标明变价元素的化合价，然后根据化合价的变化情况，确定氧化剂与还原剂、氧化产物与还原产物，并在此基础上进一步分析物质被氧化（或被还原）的情况、物质的氧化性（或还原性）的强弱关系及转电子移情况等，其中化合价的判断是关键。

   热点2：

考查氧化还原反应中电子的转移情况

   例3．（全国理综卷I）已知氧化还原反应：

2Cu（IO32＋24KI＋12H2SO4＝2CuI↓＋13I2＋12K2SO4＋12H2O，其中1mol氧化剂在反应中得到的电子为（  ）

   A．10mol        B．11mol       C．12mol        D．13mol

   解析：

（解法一）该氧化还原反应中转移电子情况如下：

   因此，2mol氧化剂[Cu（IO32]参加反应得到22mol电子，则1mol氧化剂在反应中得到的电子为11mol。

   （解法二）由反应方程式不难看出，此反应的氧化剂为Cu（IO32，根据反应前后元素的价态变化即Cu2+→Cu+，IO3—→I2可知1mol氧化剂得到电子总数为1mol+5×2mol=11mol，故正确答案为B。

   点拨：

解决此类问题一般采用方法二进行分析处理：

分清氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物，正确标明元素化合价的变化。

2molCu（IO32与24molKI反应，但作为还原剂的KI不是24mol，而是22mol，因为有2molI—未被氧化，保留下来，以CuI形式存在，很多学生忽略了这一点而错选答案C。

   热点3：

考查物质的氧化性与还原性的强弱比较

   例4．（北京理综卷）已知：

①向KMnO4晶体滴加浓盐酸,产生黄绿色气体；②向FeCl2溶液中通入少量实验①产生的气体，溶液变黄色；③取实验②生成的溶液滴在淀粉KI试纸上,试纸变蓝色.下列判断正确的是（　A　）

   A．上述实验证明氧化性：

MnO4—＞Cl2＞Fe3+＞I2

   B．上述实验中，共有两个氧化还原反应

   C．实验①生成的气体不能使湿润的淀粉KI试纸变蓝

   D．实验②证明Fe2+既有氧化性又有还原性

   解析：

由实验①可知氧化性MnO4—＞Cl2，由实验②可知氧化性Cl2＞Fe3+，由实验③可知氧化性Fe3+＞I2，故氧化性的强弱顺序为MnO4—＞Cl2＞Fe3+＞I2；上述实验中涉及的三个反应均为氧化还原反应；因氧化性Cl2＞Fe3+＞I2，故Cl2能将KI中的I—氧化成I2，而使湿润的淀粉KI试纸变蓝；实验②中Cl2能将Fe2+氧化成Fe3+，可判断Fe2+具有还原性，但没有证明Fe2+具有氧化性，故正确答案为A。

   点拨：

解答此题时，可根据生成气体的颜色或溶液、试纸颜色的变化判断反应产物，然后再对选项进行逐一分析。

很多学生忽略了要“根据反应②证明Fe2+既有氧化性又有还原性”这一限制条件而错选答案D。

   热点4：

考查氧化还原反应中得失电子守恒的应用　

   例5．（海南卷）锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水。

当生成1mol硝酸锌时，被还原的硝酸的物质的量为（  ）

   A．2mol          B．1mol           C．0.5mol       D．0.25mol

   解析：

题目中涉及反应为氧化还原反应，Zn元素由0价被氧化成+2价（硝酸锌），N元素由+5价（HNO3）被还原到－3价（NH4NO3），则硝酸锌是氧化产物，NH4NO3是还原产物。

若生成1mol硝酸锌，根据得失电子守恒有，2n[Zn（NO32]=8n（NH4NO3，即8n（NH4NO3=2mol，则n（NH4NO3=0.25mol。

据题目所给信息可知，硝酸被还原得到的产物即为NH4NO3，依据N元素守恒可知被还原的硝酸的物质的量与NH4NO3的物质的量相等，故正确答案为D。

   点拨：

运用电子得失守恒进行氧化还原反应的计算时，根据元素化合价的变化确定氧化剂与还原剂、变价元素的原子个数及化合价的变化值是解题的关键。

   热点5：

考查氧化还原方程式的书写与配平

   例6．（全国理综卷II）（NH42SO4在高温下分解，产物是SO2、H2O、N2和NH3。

在该反应的化学方程式中，化学计量数由小到大的产物分子依次是（  ）

   A．SO2、H2O、N2、NH3                           B．N2、SO2、H2O、NH3 

   C．N2、SO2、NH3、H2O                           D．H2O、NH3、SO2、N2

   解析：

（解法一）抓住该反应为氧化还原反应，SO2是还原产物，N2是氧化产物，根据氧化还原反应方程式的配平方法写出完整的方程式：

3（NH42SO4

3SO2↑+N2↑+4NH3↑+6H2O，很容易得出正确答案。

   （解法二）分析产物可知，SO42—得到2e—生成SO2，而NH4+失去6e—生成N2，根据得失电子守恒推测SO2与N2的化学计量数之比为3:

1，则选项A、D错误。

NH4+无论是被氧化成N2，还是生成NH3，同时都有H2O生成，根据H原子守恒可知，H2O的化学计量数大于NH3，则正确答案为C。

   点拨：

本题实质是考查氧化还原反应方程式的配平，反应物和产物均已给出，解题的关键是正确标出反应前后元素化合价的变化情况，确定反应过程中转移电子数目，并以此为基础完成该方程式的配平。

   例7．（全国理综卷I）实验室可由软锰矿（主要成分为MnO2）制备KMnO4，方法如下：

软锰矿与过量固体KOH和KClO3在高温下反应，生成锰酸钾（K2MnO4）和KCl；用水溶解，滤去残渣，滤液酸化后，K2MnO4转变为MnO2和KMnO4；滤去MnO2沉淀，浓缩滤液，结晶得到深紫色的针状KMnO4。

请回答：

（1）软锰矿制备K2MnO4的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　；

（2）K2MnO4制备KMnO4的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　；

   （3）若用2.5g软锰矿（含MnO280％）进行上述实验，计算KMnO4的理论产量：

     。

   （4）KMnO4能与热的经硫酸酸化的Na2C2O4反应生成Mn2+和CO2，该反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　；

   （5）上述制得的KMnO4产品0.165g，恰好与0.335g纯Na2C2O4反应完全，计算该KMnO4的纯度。

   解析：

（1）题目给出信息“软锰矿与过量固体KOH和KClO3在高温下反应，生成锰酸钾（K2MnO4）和KCl”，该反应为氧化还原反应，其中MnO2（+4价）被氧化为K2MnO4（+6价），KClO3（+5价）被还原为KCl（－1价），反应方程式为：

3MnO2+6KOH+KClO3

3K2MnO4+KCl+3H2O。

（2）K2MnO4中Mn元素为+6价，在酸性溶液中发生自身氧化还原反应，生成MnO2（+4价）和KMnO4（+7价），反应的离子方程式为3MnO42—+4H+==MnO2↓+2MnO4—+2H2O。

   （3）利用MnO2制取KMnO4经过两步反应，根据

（1）和

（2）可得关系式：

3MnO2~2KMnO4，设制得的KMnO4的质量为m（KMnO4，则有

，列式

，解得m（KMnO4=2.42g。

   （4）KMnO4具有强氧化性，而Na2C2O4具有较强的还原性，在酸性溶液中二者发生氧化还原反应，产物为Na2SO4、K2SO4、MnSO4、CO和H2O，反应方程式为2KMnO4+5Na2C2O4+8H2SO4==5Na2SO4+2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O。

   （5）KMnO4与发生氧化还原反应Na2C2O4，存在关系式：

2KMnO4~5Na2C2O4，设0.165gKMnO4产品中KMnO4的质量为xg，则

，列式

，解得x=0.158g，那么制得的KMnO4产品中KMnO4的纯度为w（KMnO4%=

=95.8%。

   答案：

（1）3MnO2+6KOH+KClO3

3K2MnO4+KCl+3H2O；

（2）3MnO42—+4H+==MnO2↓+2MnO4—+2H2O；（3）2.42g；

   （4）2KMnO4+5Na2C2O4+8H2SO4==5Na2SO4+2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O；   

   （5）95.8%

   点拨：

本题考查氧化还原反应方程式的书写与配平、计算等问题，综合考查学生对基础知识的理解与应用能力、分析处理问题的能力等。

书写和配平氧化还原方程式时，应明确氧化剂与还原剂、氧化产物与还原产物，确定变价元素的化合价变化值，依据电子得失守恒（化合价升降相等）进行配平，另外还要注意产物H2O的补充，题目中都没给出，可根据质量守恒定律进行推理。