内容正文:
第12讲 氧化还原反应
· 教学目标
1. 进一步理解氧化还原反应的本质,能辨识氧化产物和还原产物
2. 知道氧化还原反应中电子得失守恒规律,能运用此规律正确配平氧化还原反应方程式
3. 能比较物质的氧化性、还原性强弱,理解其与氧化还原反应发生方向的关系
4. 能分析氧化还原反应的半反应并正确书写半反应
模块一 氧化反应和还原反应
知识预习
·
氧化性和还原性强弱的比较
(1)根据氧化还原反应发生的规律来判断:氧化还原反应可用如下式子表示:
→
规律:反应物中氧化剂的氧化性强于生成物中氧化产物的氧化性,反应物中还原剂的还原性强于生成物中还原产物的还原性。
【例1】卤素间形成的化合物如“、BrCl、IBr”等称为卤素互化物,化学性质与卤素单质类似,则下列关于卤素互化物的性质的描述及发生的相关反应正确的是
A.和卤素单质分子都是非极性分子
B.
C.1 mol BrCl与足量溶液完全反应时转移的电子为1mol
D.IBr与NaOH溶液发生的反应不是氧化还原反应
【答案】D
【解析】A.分子结构不对称,是极性分子,A错误;
B.氧化性:,IBr与Fe反应生成,B错误;
C.BrCl与足量反应相当于溴单质与反应生成三价铁离子,电子转移情况为BrCl~2e-,故1 mol BrCl与足量溶液完全反应时转移的电子为2mol,C错误;
D.IBr中溴电负性较强,溴显负价、碘显正价;IBr可以与NaOH溶液生成NaIO和NaBr,各元素化合价没有改变,不是氧化还原反应,D正确。
故选D。
【例2】水热法制备Fe3O4纳米颗粒的总反应为:3Fe2++2S2O+O2+XOH-=Fe3O4+S4O+2H2O,下列说法正确的是
A.铁元素被氧化,硫元素被还原 B.Fe2+、S2O都是还原剂
C.X=2 D.每生成1molFe3O4,则转移电子数2mol
【答案】B
【解析】A.反应中S和Fe元素化合价都升高,被氧化,故A错误;
B.S和Fe元素化合价都升高,被氧化,则Fe2+、S2O32-都是还原剂,故B正确;
C.由离子方程式的电荷守恒可知x=4,故C错误;
D.每生成1 mol Fe3O4,有1mol O2参加反应,则转移电子数为4 mol,故D错误;
故答案为B。
模块二 半反应及氧化还原反应化学方程式的配平
知识预习
· 半反应
氧化还原反应的本质是反应物之间的电子转移,任何氧化还原反应都可以拆成一种物质失去电子而另一种物质获得电子的氧化反应和还原反应。这两个反应分别是氧化还原反应的一半,称为半反应。
例如Zn+CuSO4 = ZnSO4+Cu
Zn - 2e- = Zn2+
Cu2+ + 2e- =Cu2+
· 氧化还原的配平
1.配平原则
由于在氧化还原反应里存在着电子的转移,因此元素的化合价必然有升有降,我们把化合价能升高的元素或含该元素的物质称还原剂;反之称为氧化剂。由氧化还原反应的知识我们不难得出配平原则:还原剂失电子总数=氧化剂得电子总数,即还原剂(元素)化合价升高的总价数=氧化剂(元素)化合价降低的总价数。
2.氧化还原反应方程式配平的一般方法与步骤
(1)、一般方法:化合价升降法。
(2)、步骤:标变价、找变化、求总数、配系数。即
① 标出变化元素化合价的始态和终态:
C + HNO3(浓)→NO2 + CO2 + H2O
分析:标变价
C (0) + HN (+5)O3(浓)→ N (+4)O2 ↑+ C (+4)O2 ↑+ H2O
② 找变化: 始态 终态 变化的总价数 = 变化 × 系数
C (0) + HN (+5)O3(浓)→ N (+4)O2 ↑+ C (+4)O2 ↑+ H2O
即:N元素化合价由+5到+4 ,变化的价数为(5-4)=1,C元素化合价由0到+4 ,变化的价数为(4-0)=4[若为负价则用大数减小数(带符号相加减)]
最小公倍数=4×1=4
注:假设以上变化均以正价表示,其中(b-a)×(d-c) 为最小公倍数。
③ 将 上的系数,分别填在还原剂和氧化剂化学式的前面作为系数;
④配系数:用观察法配平其它元素
C 的系数为 1 HNO3的系数为 4 ,用观察法将其它系数配平
⑤ 检查配平后的方程式是否符合质量守恒定律(离子方程式还要看是否符合电荷守恒)
经检查满足质量守恒定律,配平后的化学方程式为:
C + 4 HNO3(浓) → 4 NO2 ↑+ CO2 ↑+ 2 H2O
3.氧化还原反应配平的特殊技巧
· 逆向配平法
适用范围:此法最适用于某些物质(如硝酸、浓硫酸的反应)部分参加氧化还原反应的类型。
【例1】Cu + HNO3(浓)→Cu(NO3)2 + NO2 ↑+ H2O
解析:由于HNO