第1章 第4讲 氧化还原反应的概念及规律（Word教参）-【优化指导】2025年高考化学一轮复习高中总复习·第1轮（人教不定项版）

第4讲　氧化还原反应的概念及规律 课标引领 1.了解氧化还原反应的本质是电子的转移。知道常见的氧化剂和还原剂。 2．认识元素在物质中可以具有不同价态，可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化。 3．能从物质类别、元素价态的角度，依据复分解反应和氧化还原反应原理，预测物质的化学性质和变化。 考点一　氧化还原反应的概念及关系 　　　　　　　　　　　　　　　 1．氧化还原反应的本质及特征 2．氧化还原反应的概念及关系 漂白粉常用于饮用水、杀菌卫生防疫、纸浆等的消毒，其主要成分是Ca(ClO)2和CaCl2。漂白粉中滴入盐酸发生反应：Ca(ClO)2＋4HCl===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O。该反应中： (1)氧化剂是Ca(ClO)2，还原剂是HCl，二者的物质的量之比为1∶2。 (2)Ca(ClO)2发生还原反应，HCl发生氧化反应，盐酸表现的性质是酸性和还原性。 (3)氧化产物是Cl2，还原产物是Cl2。 (4)反应生成22.4 L Cl2(标准状况)时，转移电子数目为NA，被氧化的HCl为1 mol。 3．氧化还原反应中电子转移的表示方法 类型 双线桥法 表示方法 注意事项 ①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”。 ②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 类型 单线桥法 表示方法 注意事项 ①箭头从失电子元素的原子指向得电子元素的原子。 ②不标“得到”或“失去”，只标明电子转移的总数。 ③线桥只出现在反应物中 4.常见的氧化剂和还原剂 (1)常见的氧化剂 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。例如， (2)常见的还原剂 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、低价态金属阳离子、某些非金属单质及其氢化物等。例如， [微点拨]含中间价态元素的物质，在反应中既能得电子被还原，又能失电子被氧化，故该物质既有氧化性，又有还原性。 (1)Fe2＋作氧化剂时，被还原生成Fe；Fe2＋作还原剂时，被氧化生成Fe3＋。 (2)H2O2作氧化剂时，被还原生成H2O；H2O2作还原剂时，被氧化生成O2。 5．氧化还原反应与四种基本反应类型的关系 考向一　氧化还原反应的判断 　[例1] (2023·全国乙卷)下列应用中涉及氧化还原反应的是(　　) A．使用明矾对水进行净化 B．雪天道路上撒盐融雪 C．暖贴中的铁粉遇空气放热 D．荧光指示牌被照发光 C　解析：明矾净水是由于Al3＋水解产生的Al(OH)3胶体具有吸附性，与氧化还原反应无关，A不符合题意；雪天道路撒盐可降低雪的熔点，促进雪融化，与氧化还原反应无关，B不符合题意；暖贴利用了原电池原理，涉及氧化还原反应，C符合题意；荧光指示牌利用了光的反射原理，与氧化还原反应无关，D不符合题意。 [练1] 下列变化或应用中，与氧化还原反应无关的是(　　) A．饱和(NH4)2SO4溶液中加入少量鸡蛋清变浑浊 B．油酸甘油酯通过氢化反应变为硬脂酸甘油酯 C．切开土豆、苹果，在空气中放置一段时间后变色 D．食用补铁剂(含琥珀酸亚铁)时常与维生素C同服 A　解析：饱和(NH4)2SO4溶液中加入少量鸡蛋清，鸡蛋清盐析变浑浊，与氧化还原反应无关，A错误；油酸甘油酯通过氢化反应，加氢还原，变为硬脂酸甘油酯，B正确；切开土豆、苹果，在空气中放置一段时间后被O2氧化而变色，C正确；食用补铁剂(含琥珀酸亚铁)时常利用维生素C的还原性防止亚铁离子被氧化，D正确。 考向二　氧化还原反应的概念及相互关系 [例2] (2023·浙江1月选考卷)关于反应2NH2OH＋4Fe3＋===N2O↑＋4Fe2＋＋4H＋＋H2O，下列说法正确的是(　　) A．生成1 mol N2O，转移4 mol电子 B．H2O是还原产物 C．NH2OH既是氧化剂又是还原剂 D．若设计成原电池，Fe2＋为负极产物 A　解析：NH2OH→N2O，N元素的化合价由－1升高到＋1，则生成1 mol N2O，转移4 mol电子，A正确；反应前后，H、O元素均未变价，故H2O既不是氧化产物也不是还原产物，B错误；NH2OH被氧化生成N2O，则NH2OH是还原剂，C错误；Fe3＋→Fe2＋发生还原反应，若设计成原电池，Fe2＋为正极产物，D错误。 [图解要点]基于反应前后元素化合价的变化，判断相关概念及关系： 解答氧化还原反应的概念及关系类题的思维模板 [练2] (2024·辽宁朝阳重点中学联考)关于反应2NaNO2＋2KI＋2H2SO4===2NO↑＋I2＋Na2SO4＋K2SO4＋2H2O，下列说法正确的是(　　) A．KI发生还原反应 B．H2SO4既不是氧化剂，也不是还原剂 C．氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1 D．消耗0.5 mol NaNO2时，转移1.0 mol电子 B　解析：该反应中，KI中的I失电子化合价升高，发生氧化反应，A错误；H2SO4中的元素化合价未变价，故H2SO4既不是氧化剂也不是还原剂，B正确；NaNO2中N得电子化合价降低，NO为还原产物，KI中I失电子化合价升高，I2为氧化产物，则氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2，C错误；反应中NaNO2中N得电子化合价从＋3降低为＋2，则消耗0.5 mol NaNO2转移0.5 mol电子，D错误。 考点二　氧化还原反应的规律及应用 　　1．“强弱规律”及应用(性质规律) (1)氧化性和还原性 (2)氧化性和还原性强弱的比较 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(还原性)＋氧化产物(氧化性) 氧化性：氧化剂＞(填“＞”或“＜”，下同)氧化产物。 还原性：还原剂＞还原产物。 ②根据相同条件下产物中元素价态高低判断 例如，Fe＋SFeS，2Fe＋3Cl22FeCl3，则氧化性：S＜Cl2。 ③根据反应条件及反应剧烈程度判断 反应条件要求越低，反应越剧烈，对应物质的氧化性(或还原性)越强。例如，MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O，则氧化性：KClO3＞MnO2。 (1)同时含有几种还原剂时将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。例如，在FeBr2溶液中通入少量Cl2时，还原性：Fe2＋＞Br－，故Fe2＋先与Cl2反应，离子方程式为Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋。 (2)同时含有几种氧化剂时将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。例如，在含有Fe3＋、Cu2＋的溶液中加入少量铁粉，氧化性：Fe3＋＞Cu2＋，铁粉先与Fe3＋反应，离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 2．“价态规律”及其应用(转化规律) (1)“价态归中”规律 含同种元素的不同价态物质发生氧化还原反应，该元素价态的变化遵循“高价态＋低价态→中间价态”，不会出现价态“交叉”现象。例如，不同价态含硫物质之间的转化，符合如图所示规律，不会出现⑤中H2S生成SO2，H2SO4转化为S的情况。 (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，该元素的价态变化遵循“中间价态→高价态＋低价态”，不会出现“一边倒”的现象。具有多种价态的元素(如氯、硫、氮等)均可发生“歧化反应”。例如，利用Cl2与NaOH溶液反应制取漂白液，化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。 (1)判断含不同价态同种元素的物质之间能否发生氧化还原反应，例如，浓硫酸和SO2不(填“不”或“能”)发生反应，故可以(填“可以”或“不可”)用浓硫酸干燥SO2。 (2)推测含不同价态同种元素的物质之间反应的可能产物，例如，浓硫酸具有氧化性，H2S具有还原性，发生反应可能生成S或SO2。 考向一　“强弱规律”及其应用　　　　 [例1] (双选)(2024·北京交大附中模拟)已知有如下反应：①K2Cr2O7＋14HCl(浓)===2KCl＋2CrCl3＋3Cl2↑＋7H2O；②Cr＋2HCl(稀)===CrCl2＋H2↑；③2KMnO4＋16HCl(稀)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。下列说法正确的是(　　) A．氧化性：KMnO4>K2Cr2O7＞Cl2 B．反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶1 C．向金属Cr中滴入浓硝酸无明显变化，说明两者不能发生反应 D．向Cr2(SO4)3溶液中滴入酸性KMnO4溶液，可发生反应：10Cr3+＋6MnO＋11H2O===5Cr2O＋6Mn2+＋22H＋ 解答本题的思路分析如下： A 由元素化合价的变化氧化剂和氧化产物，结合“强弱规律”比较氧化性 B 由元素得失电子守衡氧化剂和还原剂的物质的量之比 C 由金属活动性顺序Cr在浓硝酸中发生了钝化 D 结合A项得到的氧化性强弱离子反应是否发生 AD　解析：根据氧化性：氧化剂＞氧化产物，据①～③分别可得，氧化性：K2Cr2O7＞Cl2、HCl＞CrCl2、KMnO4＞Cl2，①中使用浓盐酸，③中使用稀盐酸，则氧化性：KMnO4＞K2Cr2O7，A正确；反应③中，氧化剂是KMnO4，还原剂是HCl，根据得失电子守恒可知，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶5，B错误；②中Cr与稀盐酸反应生成H2，向金属Cr中滴入浓硝酸无明显变化，可能是发生了钝化，C错误；由于氧化性：KMnO4＞K2Cr2O7，向Cr2(SO4)3溶液中滴入酸性KMnO4溶液，可发生氧化还原反应，Cr3+被氧化为Cr2O，MnO则被还原为Mn2+，离子方程式为10Cr3+＋6MnO＋11H2O===5Cr2O＋6Mn2+＋22H＋，D正确。 [练1] (双选)根据溶液中发生的两个反应：①2Mn2+＋5PbO2＋4H＋===2MnO＋5Pb2+＋2H2O；②2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2+＋5Cl2↑＋8H2O。下列说法错误的是(　　) A．反应①中氧化剂和还原剂的物质的量之比为5∶2 B．酸性条件下，氧化性：PbO2>MnO>Cl2 C．实验室将高锰酸钾酸化时，常用盐酸酸化 D．反应②中每生成1.12 L(标准状况)的气体，则反应中转移的电子的物质的量为0.2 mol CD　解析：反应①中，Mn2+失电子是还原剂，PbO2得电子是氧化剂，则反应①中氧化剂和还原剂的物质的量之比为5∶2，A正确；氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，则酸性条件下，氧化性：PbO2>MnO>Cl2，B正确；高锰酸钾能氧化HCl生成Cl2，故实验室将高锰酸钾酸化时，常用硫酸酸化而不用盐酸酸化，C错误；反应②中每生成1.12 L(标准状况)的气体，物质的量为n＝＝＝0.05 mol，Cl－→Cl2，则反应中转移的电子的物质的量为0.05 mol×2×[0－(－1)]＝0.1 mol，D错误。 考向二　“价态规律”及其应用 [例2] (2023·湖南卷)油画创作通常需要用到多种无机颜料，研究发现，在不同的空气湿度和光照条件下，颜料雌黄(As2S3)褪色的主要原因是发生了以下两种化学反应。 下列说法正确的是(　　) A．S2O和SO的空间结构都是正四面体形 B．反应 Ⅰ 和 Ⅱ 中，元素As和S都被氧化 C．反应 Ⅰ 和 Ⅱ 中，参加反应的： Ⅰ < Ⅱ D．反应 Ⅰ 和 Ⅱ 中，氧化1 mol As2S3转移的电子数之比为3∶7 D　解析：SO、S2O的中心原子S都为sp3杂化，SO是正四面体结构，由于S2O中S和O原子半径不同，S2O是四面体结构，不是正四面体结构，A错误；反应 Ⅰ 中S由－2价被氧化到＋2价，反应 Ⅱ 中As元素的化合价由＋3价被氧化到＋5价，反应 Ⅱ 中S元素的化合价由－2价被氧化到＋6价，反应 Ⅰ 中As的化合价未变，未被氧化，B错误；由题意知，反应 Ⅰ 为2As2S3＋6O2＋3H2O===2As2O3＋3H2S2O3，反应 Ⅱ 为As2S3＋7O2＋6H2O===2H2AsO4＋3H2SO4，根据化学方程式可知，反应 Ⅰ 中＝2，反应 Ⅱ 中＝，参加反应的： Ⅰ > Ⅱ ，C错误；反应 Ⅰ 中氧化1 mol As2S3转移12 mol电子，反应 Ⅱ 中氧化1 mol As2S3转移28 mol电子，转移的电子数之比为3∶7，D正确。 [练2] (2021·浙江1月选考卷)关于反应8NH3＋6NO2===7N2＋12H2O，下列说法正确的是(　　) A．NH3中H元素被氧化 B．NO2在反应过程中失去电子 C．还原剂与氧化剂的物质的量之比为3∶4 D．氧化产物与还原产物的质量之比为4∶3 D　解析：反应8NH3＋6NO2===7N2＋12H2O中，NH3中的N元素由－3价升高到0价，NO2中的N元素由＋4价降低到0价，则NH3是还原剂，NO2是氧化剂。NH3中H元素的化合价未变化，被氧化的是N元素，A错误；NO2在反应过程中得到电子，B错误；NH3是还原剂，NO2是氧化剂，由化学方程式可知，还原剂与氧化剂的物质的量之比为4∶3，C错误；该反应中氧化产物和还原产物均为N2，还原剂被氧化后得到氧化产物，氧化剂被还原后得到还原产物，还原剂与氧化剂的物质的量之比为4∶3，故氧化产物与还原产物的质量之比为4∶3，D正确。 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．下列叙述不涉及氧化还原反应的是(　　) A．利用ClO2泡腾片杀灭甲型流感病毒 B．葡萄糖被人体吸收并提供能量 C．将红热铁制品投入水中淬火 D．牙膏中添加氟化物用于预防龋齿 D　解析：利用ClO2泡腾片杀灭甲型流感病毒是利用其强氧化性，涉及氧化还原反应，A错误；葡萄糖被人体吸收并提供能量的过程中葡萄糖可被氧化生成CO2和水，B错误；将红热铁制品投入水中淬火时，铁与水反应生成Fe3O4和H2，属于氧化还原反应，C错误；若使用含氟牙膏，Ca5(PO4)3OH转化为更难溶的氟磷酸钙Ca5(PO4)3F，使沉淀溶解平衡正向移动，最终在牙齿表面形成难溶性的Ca5(PO4)3F，不属于氧化还原反应，D正确。 2．(2024·浙江温州十校联考)向碘酸钠(NaIO3)的碱性溶液中通入氯气，可以得到钠盐Na2H3IO6。下列有关该反应的说法错误的是(　　) A．在该反应中碘酸钠作还原剂 B．碱性条件下，氯气的氧化性强于碘酸钠的氧化性 C．反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1 D．反应中生成1 mol Na2H3IO6转移2 mol电子 C　解析：反应中，NaIO3→Na2H3IO6，碘元素由＋5价升高到＋7价，则NaIO3作还原剂，A正确；该反应中，Cl2作氧化剂，NaIO3是还原剂，则碱性条件下，氧化性：Cl2＞NaIO3，B正确；氧化产物是Na2H3IO6，还原产物是NaCl，根据得失电子守恒可知，其物质的量之比为1∶2，C错误；NaIO3→Na2H3IO6，碘元素由＋5价升高到＋7价，则生成1 mol Na2H3IO6转移2 mol电子，D正确。 3．(双选)(生产环保情境)硝酸厂烟气中含有大量氮氧化物(NOx)。常温下，将烟气与H2的混合气体通入Ce(SO4)2与Ce2(SO4)3的混合溶液中可实现无害化处理，其转化过程如图所示(以NO为例)。下列说法不正确的是(　　) A．反应 Ⅰ 中氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1 B．反应 Ⅱ 的离子方程式为4Ce3+＋4H＋＋2NO===4Ce4+＋2H2O＋N2 C．反应过程中混合溶液内Ce3+和Ce4+的物质的量浓度均保持不变 D．该转化过程的实质是NO被H2还原成N2 AC　解析：反应物为H2和NO，生成物为N2和H2O，Ce3+和Ce4+为催化剂。反应 Ⅰ 为H2＋2Ce4+===2H＋＋2Ce3+，故氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶1，A错误；反应 Ⅱ 的离子方程式为4Ce3+＋4H＋＋2NO===4Ce4+＋2H2O＋N2，B正确；Ce3+和Ce4+为催化剂，故混合溶液内Ce3+和Ce4+的物质的量浓度会发生变化，C错误；该转化过程的实质是NO被H2还原成N2，D正确。 4．(实验探究情境)水合肼(N2H4·H2O)的性质类似氨水。利用水合肼处理铜氨{[Cu(NH3)4]2＋}废液回收铜粉的实验流程如图所示。下列说法错误的是(　　) A.上述三步反应均为氧化还原反应 B．反应1的目的是制备NaClO C．合成水合肼的反应中每消耗1 mol CO(NH2)2转移电子数为NA D．反应2为2[Cu (NH3 )4 ]2＋＋N2H4·H2O＋4OH－2Cu↓＋N2↑＋8NH3↑＋5H2O C　解析：第一步反应中Cl元素化合价发生变化，第二步反应中Cl、N元素化合价发生变化，第三步反应中Cu、N元素化合价发生变化，三步反应均为氧化还原反应，A正确；合成水合肼时需要用到NaClO，则反应1的目的是用氢氧化钠溶液与氯气反应制备NaClO，B正确；NaClO与CO(NH2)2反应合成水合肼的过程中，N元素化合价由－3升高到－2，化合价升高1价，消耗1 mol CO(NH2)2时需要转移2 mol电子，转移电子数为2NA，C错误；反应2为2[Cu(NH3)4]2＋＋N2H4·H2O＋4OH－2Cu↓＋N2↑＋8NH3↑＋5H2O，D正确。 5．(2022·北京卷)下列物质混合后，因发生氧化还原反应使溶液pH减小的是(　　) A．向NaHSO4溶液中加入少量BaCl2溶液，生成白色沉淀 B．向NaOH和Fe(OH)2的悬浊液中通入空气，生成红褐色沉淀 C．向NaHCO3溶液中加入少量CuSO4溶液，生成蓝绿色沉淀[Cu2(OH)2CO3] D．向H2S溶液中通入氯气，生成黄色沉淀 D　解析：向NaHSO4溶液中加入少量BaCl2溶液，发生反应：Ba2＋＋SO===BaSO4↓，溶液的酸性不变，溶液pH几乎不变，A错误；向Fe(OH)2悬浊液中通入空气发生反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，消耗水而使c(NaOH)增大，溶液pH增大，B错误；向NaHCO3溶液中加入少量CuSO4溶液，生成Cu2(OH)2CO3沉淀，各元素化合价不变，发生非氧化还原反应，C错误；向H2S溶液中通入Cl2，发生反应：H2S＋Cl2===2HCl＋S↓，溶液的酸性增强，溶液pH减小，D正确。 6．(2023·辽宁卷)一定条件下，酸性KMnO4溶液与H2C2O4发生反应，Mn( Ⅱ )起催化作用，过程中不同价态含Mn粒子的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A. Mn( Ⅲ )不能氧化H2C2O4 B．随着反应物浓度的减小，反应速率逐渐减小 C．该条件下，Mn( Ⅱ )和Mn(Ⅶ)不能大量共存 D．总反应为2MnO＋5C2O＋16H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O C　解析：Mn( Ⅲ )的浓度先增大后减小，而Mn( Ⅱ )在13 min左右逐渐增大，说明Mn( Ⅲ )能氧化H2C2O4，A错误；13 min前，Mn( Ⅱ )变化不大，但Mn(Ⅶ)的浓度迅速下降，则说明该时间段反应速率有增大趋势，B错误；Mn(Ⅶ)浓度在13 min时为0，Mn( Ⅱ )迅速增大，则Mn(Ⅶ)和Mn( Ⅱ )在该条件下不能大量共存，C正确；H2C2O4是弱酸，书写离子方程式应写化学式：2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$