版步步高《大一轮复习讲义》人教版第2章 第10讲 氧化还原反应的基本概念.docx
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版步步高《大一轮复习讲义》人教版第2章第10讲氧化还原反应的基本概念
第10讲 氧化还原反应的基本概念
复习目标
1.了解氧化还原反应的概念。
2.掌握氧化还原反应与四种基本反应类型的关系。
3.会用“单、双线桥”分析电子转移的方向和数目。
4.掌握氧化性、还原性强弱的比较及应用。
考点一 氧化还原反应与四种基本反应类型
1.氧化还原反应的本质和特征
2.氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系图示
(1)有单质参加或单质生成的化学反应一定是氧化还原反应(×)
错因:
如同素异形体之间的转化属于非氧化还原反应。
(2)无单质参加的化合反应一定不是氧化还原反应(×)
错因:
如H2O2+SO2===H2SO4属于氧化还原反应。
(3)Na2O2和SO2的反应是氧化还原反应(√)
下列反应属于氧化还原反应的是__________,属于化合反应的是__________,属于分解反应的是____________,属于置换反应的是____________,属于复分解反应的是____________(填序号)。
①Cu2S+O2
2Cu+SO2
②3O2
2O3
③Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
④2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
⑤CaCO3
CaO+CO2↑
⑥2H2O2
2H2O+O2↑
⑦SO3+H2O===H2SO4
⑧2Fe+3Cl2
2FeCl3
⑨H2SO4+2NaOH===Na2SO4+2H2O
⑩NaH+H2O===NaOH+H2↑
⑪IBr+H2O===HIO+HBr
答案 ①③④⑥⑧⑩ ⑦⑧ ⑤⑥ ①④ ⑨⑪
1.(2020·北京密云区一模)下列颜色变化与氧化还原反应有关的是( )
A.氨气遇到HCl气体后产生白烟
B.品红溶液通入SO2气体后褪色
C.湿润的淀粉碘化钾试纸遇Cl2变蓝
D.在无色火焰上灼烧NaCl火焰呈黄色
答案 C
2.(2020·天津市静海区大邱庄中学模拟)下列化学反应属于区域3的是( )
A.4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
B.2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑
C.4NH3+5O2
4NO+6H2O
D.Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
答案 C
解析 A项,该反应中有元素化合价的变化,因此属于氧化还原反应;反应物是三种,生成物只有一种,反应类型属于化合反应,但不属于区域3,不符合题意;B项,该反应中没有元素化合价的变化,因此不属于氧化还原反应;反应物是一种,生成物是多种,属于分解反应,但不属于区域3,不符合题意;C项,该反应中有元素化合价的变化,因此属于氧化还原反应;该反应不属于任意一种基本反应类型,但属于区域3,符合题意;D项,该反应中有元素化合价的变化,因此属于氧化还原反应;反应物是一种单质和一种化合物,生成物是另一种单质和另一种化合物,属于置换反应,但不属于区域3,不符合题意。
3.单晶硅是制作电子集成电路的基础材料,对硅的纯度要求很高。
制得高纯度硅的化学方程式为①SiO2+2C
Si+2CO↑;②Si+3HCl
SiHCl3+H2;③SiHCl3+H2
Si+3HCl,则有关反应分类说法正确的是( )
A.①②③均属于氧化还原反应
B.只有①属于置换反应
C.只有①属于氧化还原反应
D.③属于复分解反应
答案 A
解析 ①SiO2+2C
Si+2CO↑,属于氧化还原反应、置换反应;②Si+3HCl
SiHCl3+H2,属于氧化还原反应、置换反应;③SiHCl3+H2
Si+3HCl,属于氧化还原反应、置换反应。
故①②③均属于氧化还原反应、置换反应,A正确;B、C错误;③不属于复分解反应,D错误。
考点二 氧化还原反应的概念
1.基于双线桥理解氧化还原反应概念之间的关系
概括为“升失氧、降得还,剂性一致、其他相反”。
2.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、非金属阴离子及含低价态元素的化合物、低价金属阳离子、某些非金属单质及其氢化物等。
如:
(3)元素化合价处于中间价态的物质既有氧化性,又有还原性
其中:
Fe2+、SO
主要表现还原性,H2O2主要表现氧化性。
(1)金属阳离子一定只具有氧化性(×)
错因:
Fe2+既有氧化性,又有还原性。
(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(×)
错因:
Cl2和NaOH反应,氯元素既被氧化,又被还原。
(3)氧化还原反应中的反应物,不是氧化剂就是还原剂(×)
错因:
Cl2和NaOH的反应,NaOH是反应物,既不是氧化剂,又不是还原剂。
(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)CaO2与水发生氧化还原反应时,CaO2只作氧化剂(×)
错因:
CaO2和H2O反应,CaO2既是氧化剂又是还原剂。
1.用双线桥法标出MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O反应电子转移的方向和数目:
________________________________________________________________________。
此反应中氧化剂是__________,还原剂是____________,氧化产物是________,还原产物是________,MnO2发生
________反应,HCl发生________反应;生成1molCl2时转移电子数目为________,被氧化的HCl的物质的量是______mol,盐酸表现的性质是________性和______性。
答案
MnO2 HCl Cl2 MnCl2 还原 氧化 2NA 2
还原 酸
2.下列标明电子转移的方向和数目的化学方程式中,正确的是________(填序号)。
①
②
③
④
其中①中MnO2的作用:
__________。
②中Cl2表现的性质:
______________________。
③中氧化产物和还原产物的质量比为________。
④中氧化剂与还原剂物质的量之比为________。
答案 ④ 催化剂 氧化性和还原性 5∶1 2∶1
题组一 氧化还原反应概念的判断
1.下列所加物质的作用与其还原性有关的是( )
A
B
C
D
腌咸菜加氯化钠
食用盐中加碘酸钾
红酒中添加SO2
生活用水消毒加入次氯酸钙
答案 C
解析 腌咸菜加氯化钠,不存在元素化合价的变化,不是氧化还原反应,A不合题意;食用盐中加碘酸钾,没有发生化学变化,不表现还原性,B不合题意;红酒中添加SO2,SO2具有还原性,可以防止红酒被氧化变质,所以与SO2的还原性有关,C符合题意;生活用水消毒加入次氯酸钙是由于次氯酸钙能与空气中的CO2和H2O生成具有强氧化性的HClO,利用其氧化性,D不合题意。
2.(2020·青岛通济实验学校月考)海水提溴过程中,将溴吹入吸收塔,使溴蒸气和吸收剂二氧化硫发生作用以达到富集的目的,化学反应为Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4,下列说法正确的是( )
A.溴发生了还原反应
B.二氧化硫在反应中被还原
C.溴在反应中失去电子
D.该反应既是化合反应又是氧化还原反应
答案 A
解析 因Br元素的化合价由0降低为-1价,Br2在反应中作氧化剂,表现氧化性,发生了还原反应,选项A正确;S元素的化合价由+4价升高到+6价,SO2作还原剂,被氧化,选项B错误;Br元素的化合价由0降低为-1价,则Br2在反应中得到电子,选项C错误;该反应的生成物为两种,不属于化合反应;反应中溴元素、硫元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,选项D错误。
题组二 基于双线桥分析复杂氧化还原反应
3.(2020·江西赣州模拟)制取新型水处理剂ClO2的化学方程式为2KClO3+H2C2O4+H2SO4===2ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O。
下列说法错误的是( )
A.KClO3在反应中得到电子
B.ClO2是还原产物
C.H2C2O4在反应中被氧化
D.1molKClO3参加反应有2mol电子转移
答案 D
解析 反应中氯元素的化合价由+5降低为+4,则KClO3为氧化剂,在反应中得到电子,A项正确;因KClO3为氧化剂,在反应中被还原,则ClO2是还原产物,B项正确;反应中碳元素的化合价由+3升高到+4,则H2C2O4为还原剂,在反应中被氧化,C项正确;反应中氯
元素的化合价由+5降低为+4,1molKClO3参加反应有1mol×(5-4)=1mol电子转移,D项错误。
4.(2020·日照一模)Cu2HgI4是一种红色固体,常用作示温涂料。
制备反应为2CuSO4+K2HgI4+SO2+2H2O===Cu2HgI4↓+K2SO4+2H2SO4。
下列说法正确的是( )
A.上述反应的产物Cu2HgI4中,Hg的化合价为+1
B.上述反应中Hg元素与Cu元素均被还原
C.上述反应中生成1molCu2HgI4时,转移的电子数为4NA
D.由以上信息可推知:
可发生反应2CuSO4+2NaCl+SO2+2H2O===2CuCl↓+Na2SO4+2H2SO4
答案 D
解析 根据反应方程式可知,Cu2HgI4中Cu的化合价为+1价,则Hg的化合价为+2价,A选项错误;上述反应中,只有Cu元素被还原,B选项错误;上述反应中,CuSO4中Cu的化合价由+2价降至+1价,生成1molCu2HgI4时,转移2mol电子,转移的电子数为2NA,C选项错误;根据题干信息,CuSO4可与SO2在盐溶液中发生氧化还原反应,Cu2+被还原为Cu+,SO2被氧化为SO
,则反应2CuSO4+2NaCl+SO2+2H2O===2CuCl↓+Na2SO4+2H2SO4可以发生,D选项正确。
走好关键第一步——正确标出元素化合价
正确分析氧化还原反应中电子转移的数目,其前提是确定物质中各元素(特别是变价元素)的化合价。
基本方法是先标出熟悉元素的化合价,再根据化合物中正、负化合价的代数和为零的原则求解其他元素的化合价。
常见元素的化合价可以借助化合价口诀来记忆:
一价氢、钾、钠、氟、氯、溴、碘、银;二价氧、钙、钡、镁、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。
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 MO
M+5 C2O
C+3
HCN C+2 N-3 CuH Cu+1 H-1
FeO
Fe+(8-n) Si3N4 Si+4 N-3
BH
B+3 H-1
MnO(OH) Mn+3 FePO4 Fe+3
LiFePO4 Fe+2 N2H4 N-2
H2C2O4 C+3
CrO
Cr+6
S2O
S+6 O-1、-2
考点三 氧化性、还原性强弱的比较
1.氧化性、还原性的判断
(1)氧化性是指得电子的性质(或能力);还原性是指失电子的性质(或能力)。
(2)氧化性、还原性的强弱取决于得、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。
从元素的价态考虑:
最高价态——只有氧化性,如:
浓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)根据化学方程式判断
氧化剂(氧化性)+还原剂(还原性)===还原产物+氧化产物
氧化性:
氧化剂>氧化产物;
还原性:
还原剂>还原产物。
(2)根据反应条件和产物价态高低进行判断
①与同一物质反应,一般越易进行,则其氧化性或还原性就越强。
如Na与冷水剧烈反应,Mg与热水反应,Al与水加热反应也不明显,所以还原性:
Na>Mg>Al;非金属单质F2、Cl2、Br2、I2与H2反应,F2与H2暗处剧烈反应并爆炸,Cl2与H2光照剧烈反应并爆炸,Br2与H2加热到500℃才能发生反应,I2与H2在不断加热的条件下才缓慢发生反应,且为可逆反应,故氧化性:
F2>Cl2>Br2>I2。
②当不同的氧化剂作用于同一还原剂时,如果氧化产物价态相同,可根据反应条件的高低进行判断:
一般条件越低,氧化剂的氧化性越强,如:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O,2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,由上述反应条件的不同,可判断氧化性:
KMnO4>MnO2。
③当不同氧化剂作用于同一还原剂时,如果氧化产物价态不相同,可根据氧化产物的价态高低进行判断:
氧化产物的价态越高,则氧化剂的氧化性越强,如:
2Fe+3Cl2
2FeCl3,Fe+S
FeS,则氧化性:
Cl2>S。
(1)强氧化剂与强还原剂混合不一定能发生氧化还原反应(√)
(2)阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性(×)
错因:
Fe2+除了具有氧化性,还具有还原性。
(3)元素的非金属性越强,其氧化性越强,相应单质越活泼(×)
错因:
氮的非金属性很强,但N2不活泼。
(4)金属原子失电子数越多,金属的还原性越强(×)
错因:
Na、Mg在氧化还原反应中,分别失去1个、2个电子,但Na的金属性强。
物质氧化性、还原性的强弱,不仅与物质的结构有关,还与物质的浓度和反应温度等有关。
下列各组物质:
①Cu与HNO3溶液 ②Cu与FeCl3溶液 ③Zn与H2SO4溶液 ④Fe与FeCl3溶液 ⑤Cl2与NaOH溶液 ⑥Fe与HNO3溶液 ⑦Fe与H2SO4溶液 ⑧Na与O2
(1)由于浓度不同而发生不同氧化还原反应的是____________________(填序号,下同)。
(2)由于温度不同而发生不同氧化还原反应的是______________________________________。
(3)氧化还原反应不受浓度、温度影响的是__________。
答案
(1)①③⑥⑦
(2)⑤⑥⑦⑧ (3)②④
解析 ⑥Fe和浓HNO3常温下钝化,加热继续反应,Fe和稀HNO3反应,HNO3被还原成NO。
⑦Fe和浓H2SO4常温下钝化,加热继续反应,Fe和稀H2SO4反应生成FeSO4和H2。
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:
浓盐酸>稀盐酸。
(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:
酸性条件:
2MnO
+6H++5SO
===2Mn2++5SO
+3H2O
中性条件:
2MnO
+H2O+3SO
===2MnO2↓+3SO
+2OH-
碱性条件:
2MnO
+2OH-+SO
===2MnO
+SO
+H2O
其氧化性为KMnO4(酸性)>KMnO4(中性)>KMnO4(碱性)。
题组一 氧化性、还原性强弱的判断
1.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
2.铋(Bi)位于元素周期表中第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 由①中现象可知,NaBiO3把Mn2+氧化生成MnO
,则NaBiO3(氧化剂)的氧化性强于KMnO4(氧化产物)的氧化性;由②中现象可知,KMnO4氧化H2O2产生O2,自身被还原为Mn2+,则KMnO4(氧化剂)的氧化性强于H2O2的氧化性;从价态上看,高锰酸钾的氧化性一定是强于二氧化锰;由③中现象可知:
碘离子被双氧水氧化成单质碘,则双氧水(氧化剂)的氧化性强于碘单质(氧化产物)的氧化性,综上所述,NaBiO3、KMnO4、I2、H2O2的氧化性由强到弱的顺序是NaBiO3>KMnO4>H2O2>I2。
题组二 氧化性、还原性强弱的应用
3.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。
4.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
答案 A
解析 根据氧化还原反应中,氧化性:
氧化剂>氧化产物,可判断B中氧化性Cl2>I2;C中氧化性Co2O3>Cl2;D中氧化性Fe3+>I2,这些结论与题给信息一致。
对于A,由于I-的还原性强于Fe2+,所以Cl2应先氧化I-,而不是先氧化Fe2+。
假设法突破氧化还原反应能否进行
先假设选项中的化学反应能够发生,依据此反应判断出还原性(或氧化性)的强弱,然后与题目提供的还原性(或氧化性)强弱顺序对照,若二者表示的还原性(或氧化性)强弱顺序一致,则此反应能够发生;若不一致,则此反应不能进行。
题组三 氧化性、还原性强弱的实验探究
5.为验证氧化性Cl2>Fe3+>SO2,某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器和A中加热装置已略,气密性已检验)。
实验过程:
Ⅰ.打开弹簧夹K1~K4,通入一段时间N2,再将T型导管插入B中,继续通入N2,然后关闭K1、K3、K4。
Ⅱ.打开活塞a,滴加一定量的浓盐酸,给A加热。
Ⅲ.当B中溶液变黄时,停止加热,关闭K2。
Ⅳ.打开活塞b,使约2mL的溶液流入D试管中,检验其中的离子。
Ⅴ.打开K3和活塞c,加入70%的硫酸,一段时间后关闭K3。
Ⅵ.更新试管D,重复过程Ⅳ,检验B溶液中的离子。
(1)过程Ⅰ的目的是_____________________________________________________________。
(2)棉花中浸润的溶液为________。
(3)A中发生反应的化学方程式:
_________________________________________________。
(4)若将制取的SO2通入酸性高锰酸钾溶液可使溶液褪色,其离子方程式为________________。
(5)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验,结论如下表所示,他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl2>Fe3+>SO2的是________(填“甲”“乙”或“丙”)。
过程ⅣB溶液中含有的离子
过程ⅥB溶液中含有的离子
甲
有Fe3+无Fe2+
有SO
乙
既有Fe3+又有Fe2+
有SO
丙
有Fe3+无Fe2+
有Fe2+
答案
(1)排出装置中的空气,防止干扰
(2)NaOH溶液
(3)MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
(4)2MnO
+5SO2+2H2O===2Mn2++5SO
+4H+
(5)乙、丙
解析
(1)通入一段时间N2,排出装置中的空气。
(2)氯气和二氧化硫都是有毒气体,可以用氢氧化钠溶液来吸收。
(3)A中发生二氧化锰与浓盐酸的反应,生成氯化锰、氯气和水。
(4)SO2通入酸性高锰酸钾溶液中二者可以发生氧化还原反应。
(5)溶液显酸性,检验硫酸根离子应选择氯化钡溶液;乙中第一次,说明氯气不足,氯气氧化性大于铁离子,第二次有硫酸根离子,说明发生二氧化硫与铁离子的反应,则铁离子的氧化性大于二氧化硫;丙中第一次有Fe3+,无Fe2+,则氯气的氧化性大于铁离子,第二次有亚铁离子,说明发生二氧化硫与铁离子的反应,则铁离子的氧化性大于二氧化硫。
1.正误判断
(1)向NaBr溶液中滴入少量氯水和苯,振荡、静置,溶液上层呈橙红色,所以Br-还原性强于Cl-(√)(2015·山东理综,11C)
(2)向含I-的无色溶液中滴加少量新制氯水,再滴加淀粉溶液,加入淀粉后溶液变成蓝色,则氧化性:
Cl2>I2(√)(2015·广东理综,22C)
(3)向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液,再滴加H2O2溶液,加入H2O2后溶液变成红色,则Fe2+既有氧化性又有还原性(×)(2015·广东理综,22D)
(4)在氧化还原反应中,还原剂失去电子的总数等于氧化剂得到电子的总数(√)
(2015·江苏,3C)
(5)在CO2中,Mg燃烧生成MgO和C,在该反应条件下,Mg的还原性强于C的还原性(√)
(2015·江苏,4C)
2.[2020·新高考全国卷Ⅰ(山东),2]下列叙述不涉及氧化还原反应的是( )
A.谷物发酵酿造食醋
B.小苏打用作食品膨松剂
C.含氯消毒剂用于环境消毒
D.大气中NO2参与酸雨形成
答案 B
解析 谷物发酵的过程中包含淀粉水解、葡萄糖转化为乙醇、乙醇氧化为乙酸的过程;小苏打分解的化学方程式为2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O,不是氧化还原反应;含氯消毒剂有强氧化性,可用于环境消毒;NO2与水发生反应3NO2+H2O===NO+2HNO3,是氧化还原反应。
3.(2020·北京,2)下列物质的应用中,利用了氧化还原反应的是( )
A.用石灰乳脱除烟气中的SO2
B.用明矾[KAl(SO4)2·12H2O]处理污水
C.用盐酸去除铁锈(主要成分Fe2O3·xH2O)
D.用84消毒液(有效成分NaClO)杀灭细菌
答案 D
解析 用石灰乳脱除烟气中的SO2时,SO2与氢氧化钙反应生成亚硫酸钙或亚硫酸氢钙,反应过程中无元素化合价的变化,没有利用氧化还原反应,故A不符合题意;