内容正文:
微专题2 氧化还原反应的基本规律
[对应学生用书P35]
1.性质表现规律
(1)当物质中所含元素处于较高价态时,元素有降低价态的趋势,则该物质可能具有氧化性。
(2)当物质中所含元素处于较低价态时,元素有升高价态的趋势,则该物质可能具有还原性。
(3)当物质中所含元素处于中间价态时,元素有降低价态和升高价态的趋势,则该物质可能具有氧化性和还原性。
【例1】 (2023·沈阳二中高一质检)下列粒子中,只有氧化性的是( )
①Fe2+ ②SO2 ③H+ ④Cl— ⑤Na+ ⑥Al
A.①③ B.③⑤
C.①② D.④⑥
B 解析:H+、Na+中H、Na元素处于最高价,只有降低价态的趋势,只有氧化性。Fe2+、SO2中Fe、S元素处于中间价态,既有氧化性又有还原性。Cl—、Al中元素处于最低价态,只有还原性。
2.价态转化规律
(1)“价态归中”规律
含有不同价态的同种元素物质间发生氧化还原反应时,该元素的价态变化一定遵循“高价+低价―→中间价”,即“价态相邻能共存,价态相间能归中,归中价态不交叉,价升价降只靠拢”。例如,
(2)“歧化反应”规律
同一元素发生氧化还原反应生成不同价态的物质时,该元素的价态变化一定遵循“中间价态→高价态+低价态”,不会出现“一边倒”的现象,即生成物中该元素的价态不能都比反应物中该元素价态高,或都比反应物中该元素价态低。具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生“歧化反应”。例如,
【例2】 “84”消毒液和洁厕灵是大多数家庭必备的生活用品。“84”消毒液的有效成分为NaClO,洁厕灵的主要成分是盐酸,二者混合使用会产生有毒的Cl2,发生反应:NaClO+2HCl===NaCl+Cl2↑+H2O。下列说法正确的是( )
A.反应物NaClO只具有氧化性
B.用双线桥法分析上述反应的电子转移情况如下:
C.若Cl2能氧化Fe2+,则NaClO也必定能氧化Fe2+
D.若还原性:I—>Br—>Cl—,则向NaBr和NaI的混合溶液中通入少量Cl2,发生反应:Cl2+2Br—===Br2+2Cl—
C 解析:NaClO中Cl元素显+1价,处于中间价态,故NaClO既有氧化性又有还原性,A错误;根据“价态归中”规律,NaClO和HCl反应,+1价Cl元素和-1价Cl元素反应生成中间价态(0价)的Cl2,电子转移情况为+H2O,B错误;由NaClO+2HCl===NaCl+Cl2↑+H2O可得氧化性:NaClO>Cl2,若Cl2能氧化Fe2+,则NaClO也必定能氧化Fe2+,C正确;由于还原性I—>Br—>Cl—,通入少量Cl2,Cl2先与还原性强的I—发生反应:Cl2+2I—===I2+2Cl—,D错误。
3.反应先后规律
(1)同种氧化剂与多种还原剂的反应:在浓度相差不大的溶液中,若同时含有多种还原剂,加入氧化剂时,将按照物质的还原性由强到弱的顺序依次发生反应。
(2)同种还原剂与多种氧化剂的反应:在浓度相差不大的溶液中,若同时含有多种氧化剂,加入还原剂时,将按照物质的氧化性由强到弱的顺序依次发生反应。
【例3】 (2023·福州高一质检)已知X2、Y2、Z2、W2四种物质的氧化性强弱顺序为W2>Z2>X2>Y2,下列反应的化学方程式或叙述不正确的是( )
A.还原性:Y->Z->W-
B.Z2与X-在水溶液中不能大量共存
C.W2通入NaX和NaY的混合溶液中,W2优先氧化Y-
D.反应2NaW+Y2===2NaY+W2能发生
D 解析:X2、Y2、Z2、W2四种物质的氧化性强弱顺序为W2>Z2>X2>Y2,则还原性强弱顺序为Y->X->Z->W-,A正确;在水溶液中Z2能将X-氧化而不能大量共存,B正确;还原性Y->X-,故W2通入NaX和NaY的混合溶液中,W2优先氧化Y-,C正确;氧化性W2>Y2,故反应2NaW+Y2===2NaY+W2不能发生,D错误。
4.得失电子守恒规律
在氧化还原反应中,氧化剂得到电子总数等于还原剂失去电子总数,常用于氧化还原反应的计算,或配平化学方程式等。
【例4】 二氧化氯(ClO2)是一种优良的消毒剂,可用氯酸钠和H2O2溶液在酸性条件下制备,反应的化学方程式为NaClO3+H2O2+H2SO4——ClO2↑+Na2SO4+H2O+O2↑(未配平)。下列说法不正确的是( )
A.NaClO3作氧化剂,发生还原反应
B.将该方程式配平后H2O的化学计量数应为2
C.NaClO3与H2O2的化学计量数之比为2∶1
D.该反应中,H2SO4表现出氧化性和酸性
D 解析:Cl元素的化合价由+5价降低到+4价,则NaClO3作氧化剂,发生还原反应,A正确;NaClO3~ClO2~e—,H2O2~O2~2e—,根据得失电子守恒配平“两剂