第03讲 氧化还原反应- 2024年高考化学大一轮复习【精讲精练+专题讲座】

第03讲 氧化还原反应 【化学学科素养】 证据推理与模型认知:建立氧化还原反应的观点,掌握氧化还原反应的规律,结合常见的氧化还原反应理解有关规律;通过分析、推理等方法认识氧化还原反应的特征和实质,建立氧化还原反应计算和配平的思维模型。 科学探究与创新意识:认识科学探究是进行科学解释和发现。创造和应用的科学实践活动;能从氧化还原反应的角度,设计探究方案,进行实验探究,加深对物质氧化性、还原性的理解。 【必备知识解读】 一、氧化还原反应 1.氧化还原反应的本质和特征 (1)氧化还原反应的本质是电子转移; (2)氧化还原反应的特征反应过程中有化合价的变化。 2.氧化还原反应的相关概念及其关系 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1 mol Cl2时转移电子数目为2NA,被氧化的HCl的物质的量是2mol,盐酸表现的性质是酸性和还原性。 【特别提醒】元素由化合态变为游离态时,该元素不一定被还原。如:Cu2+→Cu时,铜元素被还原,Cl-→Cl2时,氯元素被氧化。 3.氧化还原反应中电子转移的表示方法 (1)双线桥法 ①表示方法 写出Cu与稀硝酸反应的化学方程式并用双线桥标出电子转移的方向和数目: ②注意事项 a.箭头指向反应前后有元素化合价变化的同种元素的原子,且需注明“得到”或“失去”。 b.箭头的方向不代表电子转移的方向,仅表示电子转移前后的变化。 c.失去电子的总数等于得到电子的总数。 (2)单线桥法 ①表示方法 写出Cu与稀硝酸反应的化学方程式并用单线桥标出电子转移的方向和数目: 。 ②注意事项 a.箭头从失电子元素的原子指向得电子元素的原子。 b.不标“得到”或“失去”,只标明电子转移的总数。 c.线桥只出现在反应物中。 4.一些特殊物质中元素的化合价 (OH)2 O(OH)2 PO4 LiPO4 K2O4 Cu Cl (OH)2Cl2 S3 H3O4 H3O3 NaO NaO2 NaO3 O2 O H4 O4 LiH2 Al K H2O4 Na2O3 Na K2O7 K2O4 Na2O5 5.氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系 (1)有单质参与的化合反应是氧化还原反应。 (2)有单质生成的分解反应是氧化还原反应。 (3)有单质参加或生成的化学反应,不一定是氧化还原反应,如3O22O3。 (4)所有的置换反应都是氧化还原反应。 (5)所有的复分解反应都不是氧化还原反应。 二、氧化剂与还原剂 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: 【特别提醒】 (1)O2、O3在水溶液中的还原产物,其中酸性条件下是H2O,中性、碱性条件下是OH-;而当还原产物为固态时是O2-或O。 (2)浓硝酸的还原产物是NO2,稀HNO3的还原产物是NO。 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.既可作氧化剂,又可作还原剂的物质或粒子 具有中间价态的物质或粒子既具有氧化性,又具有还原性,当遇到强还原剂反应时,作氧化剂,表现氧化性;当遇到强氧化剂反应时,作还原剂,表现还原性。常考物质或粒子归纳如下: 【特别提醒】同一种氧化剂(或还原剂)所对应的还原产物(或氧化产物)不是一成不变的,而是决定于还原剂(或氧化剂)的性质、反应条件、反应物的浓度、反应介质的酸碱性等多种因素。如KMnO4在酸性溶液中的还原产物一般是Mn2+;在中性或碱性溶液中的还原产物一般是锰的较高价态的化合物,如MnO2、K2MnO4等。 【归纳总结】 三、氧化性、还原性强弱的认识 1.氧化性指物质得电子的性质(或能力);还原性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。例如:Na-e-===Na+,Al-3e-===Al3+,根据金属活动性顺序可知,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。 四、氧化还原反应方程式的书写与配平 1.氧化还原方程式配平的基本原则 2.氧化还原方程式配平的一般步骤 以上方法步骤以Cu与稀HNO3反应的方程式配平为例说明如下: (1)标变价 u+O3(稀)—— (NO3)2++H2O (2)列变化 u+O3(稀)—— (NO3)2++H2O (3)求总数 u+O3(稀)—— (NO3)2++H2O (4)定系数 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H