内容正文:
第一章 物质及其变化
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。
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第一章 物质及其变化
栏目索引
考点一 氧化还原反应的概念及关系
考点二 氧化还原反应的规律及应用
1.氧化还原反应的本质及特征
考点一
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第一章 物质及其变化
2.氧化还原反应的概念及关系
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第一章 物质及其变化
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_________,还原剂是_________,二者的物质的量之比为_________。
Ca(ClO)2
HCl
1∶2
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第一章 物质及其变化
(2)Ca(ClO)2发生______反应,HCl发生_______反应,盐酸表现的性质是____性和_____性。
(3)氧化产物是_____,还原产物是______。
(4)反应生成22.4 L Cl2(标准状况)时,转移电子数目为_____,被氧化的HCl为_____ mol。
还原
氧化
酸
还原
Cl2
Cl2
NA
1
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第一章 物质及其变化
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_________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
同种
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第一章 物质及其变化
类型 单线桥法
表示方法
注意事项 ①箭头从_________元素的原子指向_________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
失电子
得电子
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第一章 物质及其变化
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,
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第一章 物质及其变化
(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,
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第一章 物质及其变化
[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。
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第一章 物质及其变化
5.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
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第一章 物质及其变化
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
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第一章 物质及其变化
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。
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第一章 物质及其变化
[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
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第一章 物质及其变化
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。
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第一章 物质及其变化
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
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第一章 物质及其变化
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。
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第一章 物质及其变化
[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:
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第一章 物质及其变化
解答氧化还原反应的概念及关系类题的思维模板
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第一章 物质及其变化
[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
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第一章 物质及其变化
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。
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第一章 物质及其变化
1.“强弱规律”及应用(性质规律)
(1)氧化性和还原性
考点二
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第一章 物质及其变化
(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。
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第一章 物质及其变化
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。
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第一章 物质及其变化
(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
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第一章 物质及其变化
(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 _____(填“不”或“能”)发生反应,故_________(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_______性,H2S具有_____性,发生反应可能生成_____或_______。
不
可以
氧化
还原
S
SO2
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第一章 物质及其变化
考向一 “强弱规律”及其应用
[例1] (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:K2Cr2O7>KMnO4>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
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第一章 物质及其变化
解答本题的思路分析如下:
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第一章 物质及其变化
解析:
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第一章 物质及其变化
C
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第一章 物质及其变化
解析:
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第一章 物质及其变化
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。
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第一章 物质及其变化
D
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第一章 物质及其变化
解析:
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第一章 物质及其变化
[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
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第一章 物质及其变化
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。
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第一章 物质及其变化
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
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第一章 物质及其变化
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。
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第一章 物质及其变化
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
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第一章 物质及其变化
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。
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第一章 物质及其变化
3.(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( )
C
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第一章 物质及其变化
A.反应 Ⅰ 中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶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
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第一章 物质及其变化
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正确;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。
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第一章 物质及其变化
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
C
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第一章 物质及其变化
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第一章 物质及其变化
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
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第一章 物质及其变化
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第一章 物质及其变化
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( )
C
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