四川省达州市宣汉中学2023-2024学年高二下学期化学专题讲义：3 氧化还原反应的规律和应用

第3讲 氧化还原反应的规律和应用 1、 学习目标： 1．了解常见的氧化剂、还原剂，并且会判断强弱的几种典型方式； 2．进一步认识有关氧化还原反应的几种规律，并且应用这些规律。 2、 思维点拨： 1、 理解学习歧化反应、归中律、先后律、强弱律； 2、 氧化性、还原性大小比较的多种方式在思维上的理解； 3、 知识梳理和经典例题： 考点一：氧化性、还原性强弱规律 1.氧化性、还原性的判断 (1)氧化性是指得电子的性质(或能力)；还原性是指失电子的性质(或能力)。 (2)氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的难易程度，与得、失电子数目的多少无关。 如：Na－e－===Na＋，Al－3e－===Al3＋，但根据金属活动性顺序表，Na比Al活泼，更易失去电子，所以Na比Al的还原性强。 从元素的价态考虑： 最高价态——只有氧化性，如：Fe3＋、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。 2.氧化性、还原性强弱的比较方法 (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＋氧化产物 氧化性：氧化剂>氧化产物； 还原性：还原剂>还原产物。 （2）根据金属活动顺序 根据非金属活动顺序 非金属的活动顺序一般为：F　O　Cl　Br I　S 氧化性逐渐减弱；F— O2— Cl— Br— I— S2— 还原性逐渐增强。 （3）氧化性、还原性的强弱与温度、浓度、酸碱性的关系 ①温度：升高温度，氧化剂的氧化性增强，还原剂的还原性也增强。 如：热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。 若不同的氧化剂(或还原剂)与同一还原剂(或氧化剂)发生反应时，所需温度高低不同，则温度低的氧化性(或还原性)强，反之则弱。 例：已知 MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O， 2KMnO4 + 16HCl = 2KCl +2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O 4HCl+O2 2Cl2 + 2H2O， 则KMnO4 、MnO2 、O2 氧化性强弱的顺序为： KMnO4 > MnO2 > O2  ② 浓度 一般情况下，同种氧化剂(或还原剂)浓度越大，氧化性(或还原性)越强。 如：浓硝酸的氧化性比稀硝酸强；浓H2SO4的氧化性比稀H2SO4强；浓盐酸还原MnO2生成氯气，而稀盐酸不与MnO2反应，说明还原性：浓盐酸>稀盐酸。 ③酸碱性 溶液的酸性增强，氧化剂的氧化性增强，很多氧化剂在酸性溶液中能氧化某些物质，在中性溶液中就不一定能氧化了。 如：中性环境中NO3- 不显氧化性，酸性环境中NO3- 显氧化性；KMnO4、KClO3能氧化浓HCl中的Cl-，而不能在NaCl溶液中氧化Cl- ；KMnO4氧化Fe2+ 也要在酸性条件下进行。 （4）根据氧化还原程度的大小 ⑴相同条件下，不同的氧化剂与同一种还原剂反应，使还原剂氧化程度大的(价态高的)氧化性强。 例如：2Fe +3Br2 2FeBr3 , Fe +S FeS ，说明氧化性：Br2 > S。 ⑵相同条件下，不同的还原剂使同种氧化剂还原程度大的(价态低的)还原性强。 例如：8HI+H2SO4(浓)= H2S↑+4I2+4H2O，2HBr+H2SO4(浓)= SO2↑+Br2+2H2O 说明还原性；HI 大于 HBr。 例1：酸性KMnO4溶液和CuS混合时，发生的反应如下:MnO4-+CuS+H+→Cu2++SO2↑+Mn2++H2O，下列有关该反应的说法中正确的是（ ） A．被氧化的元素是Cu和S B．Mn2+的还原性强于CuS的还原性 C．氧化剂与还原剂的物质的量之比为6:5 D．若生成2.24L(标况下)SO2，转移电子的物质的量是0.8mol 【答案】C 例2：含氟的卤素互化物通常做氟化剂，使金属氧化物转化为氟化物，如2Co3O4＋6ClF3===6CoF3＋3Cl2＋4X。下列有关该反应的说法，正确的是(　　) A．X与O3互为同位素 B．ClF3中氯元素为－3价 C．Co3O4在反应中做氧化剂 D．1 mol Co3O4参加反应转移9 mol电子 【答案】D 例3：已知反应：As2S3+HNO3+X→H3AsO4+H2SO4+ NO↑，下列关于该反应的说法不正确的是 A．X为H2O B．参加反应的HNO3全部被还原 C．氧化产物为H2SO4和H3AsO3 D．生成1mol H2AsO3转移2mole- 考点二　氧化还原反应的规律与应用 1．守恒规律 在氧化还原反应中，氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。 例4：一定条件下，PbO2与Cr3＋反应，产物是Cr2O72-和Pb2＋，则与1 mol Cr3＋反应所需PbO2的物质的量为（ ） A．3.0 mol B．1.5 mol C．1.0 mol D．0.75 mol 【答案】B 2．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。”如： 不会出现⑤中H2S和H2SO4反应，H2S转化为SO2而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。 例5 已知歧化反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，下列说法正确的是(　　) A．氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2 B．氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2 C．1 mol NO2与足量水反应转移电子个数为2NA D．每生成22.4 L NO，有2 mol NO2被氧化 【答案】B 例6：用CuS、Cu2S处理酸性废水中Cr2O，发生反应如下。 反应Ⅰ：CuS＋Cr2O＋H＋―→Cu2＋＋SO＋Cr3＋＋H2O(未配平) 反应Ⅱ：Cu2S＋Cr2O＋H＋―→Cu2＋＋SO＋Cr3＋＋H2O(未配平) 下列有关说法正确的是(　　) A．反应Ⅰ、Ⅱ中Cu2＋和SO都是氧化产物 B．处理1 mol Cr2O时反应Ⅰ、Ⅱ中消耗H＋的物质的量相等 C．反应Ⅱ中参与反应的还原剂、氧化剂的物质的量之比为3∶5 D．反应Ⅰ、Ⅱ中处理1 mol Cr2O，转移电子数不相等 【答案】C 3．先后规律 在浓度相差不大的溶液中： (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。 如在FeBr2溶液中通入少量Cl2时，因为还原性：Fe2＋＞Br－，所以Fe2＋先与Cl2反应。 (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。如在含有Fe3＋、Cu2＋、H＋的溶液中加入铁粉，因为氧化性Fe3＋＞Cu2＋，所以铁粉先与Fe3＋反应，然后再与Cu2＋反应。 例7：已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2＋，Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是(　　) A．3Cl2＋6FeI2===2FeCl3＋4FeI3 B．Cl2＋FeI2===FeCl2＋I2 C．Co2O3＋6HCl(浓)===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O D．2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 【答案】A 例8：环保督察不是“一阵风”，环保部对大气污染、水体污染等高度重视。氰化物是污染水体的重要物质，该类物质有剧毒，特别是HCN具有挥发性，毒性更大。一般可采用次氯酸钠法进行处理，该处理方法的原理可分如下两步。 步骤①：NaCN与NaClO反应，生成NaOCN和NaCl； 步骤②：NaOCN与NaClO反应，生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2。 下列有关判断正确的是(　　) A．NaCN与NaOCN中C、N的化合价分别相等 B．步骤①可在酸性条件下进行 C．步骤②的氧化产物是CO2、Na2CO3、N2 D．步骤②生成标准状况下5.6 L气体时，转移0.75 mol电子 【答案】D 例9：向硫酸铜溶液中通入足量NH3后可得到深蓝色溶液[溶质为Cu(NH3)4SO4]，再向所得溶液通入SO2至溶液呈微酸性发现有白色沉淀Q生成，化学方程式为①2Cu(NH3)4SO4＋3SO2＋4H2O===2NH4CuSO3↓＋3(NH4)2SO4。再将Q与足量的10 mol·L－1硫酸溶液混合微热，则会发生如下反应：②2NH4CuSO3＋2H2SO4===Cu＋(NH4)2SO4＋2SO2↑＋CuSO4＋2H2O。对上述两个反应的有关分析中正确的是(　　) A．①是非氧化还原反应，②是氧化还原反应 B．上述反应中SO2的作用只相当于催化剂 C．反应②中CuSO4是氧化产物 D．反应①中SO2发生还原反应 【答案】　C 例10：过氧化氢(H2O2)的水溶液俗称双氧水，被称为“绿色氧化剂”。 (1)你认为H2O2被称为“绿色氧化剂”的主要原因是________________________________________。 (2)某工业废水中含有一定量的氯气，为了除去氯气，常加入H2O2作脱氯剂，写出该反应的化学方程式：____________________________________，反应中H2O2作________剂。 (3)将双氧水加入用盐酸酸化的FeCl2溶液中，溶液由浅绿色变为棕黄色，写出该反应的离子方程式：___________________________________________________________________。 (4)双氧水能使酸性高锰酸钾溶液褪色，其反应的离子方程式如下，请将相关物质的化学计量数及化学式填写在空白处。 MnO＋____H2O2＋____H＋===____Mn2＋＋____H2O＋____ 【答案】　(1)H2O2的还原产物是水，对环境无污染　(2)Cl2＋H2O2===2HCl＋O2　还原　(3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　(4)2　5　6　2　8　5O2↑ 4、 总结反思： 1.氧化还原反应规律的理解不能脱离元素化合物知识，尤其是涉及价态升降的化学反应，以N、S元素作为典型案例进行对比学习； 2.让知识形象化，内化成自己的科学素养 5、 训练提高： 1．O2F2可以发生反应：H2S＋4O2F2―→SF6＋2HF＋4O2，下列说法正确的是(　　) A．氧气是氧化产物 B．O2F2既是氧化剂又是还原剂 C．若生成4.48 L HF，则转移0.8 mol电子 D．还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶4 2．在一个氧化还原反应体系中反应物、生成物共六种粒子：Fe3＋、NO、Fe2＋、NH、H＋、H2O，下列叙述正确的是(　　) A．该反应说明Fe(NO3)2溶液不宜加酸酸化 B．该反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为8∶1 C．若有1 mol NO发生氧化反应，则转移电子5 mol D．若将该反应设计成原电池，则负极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋ 3．根据下列反应：①Ag2O+H2O2=2Ag+O2↑+H2O；②3H2O2 + Cr2(SO4)3+10KOH=2K2CrO4+3K2SO4 +8H2O判断：H2O2、Ag2O、K2CrO4氧化性由强到弱的顺序是（　　） A．K2CrO4＞H2O2＞Ag2O B．Ag2O＞H2O2＞K2CrO4 C．H2O2＞Ag2O＞ K2CrO4 D．Ag2O＞K2CrO4＞H2O2 4． CuSO4溶液中逐滴加入KI溶液至过量，观察到产生白色沉淀CuI，溶液变为棕色。再向反应后的混合物中不断通入SO2气体，溶液逐渐变成无色。下列分析正确的是（　　） A．上述实验条件下，物质的氧化性：Cu2+>I2>SO2 B．通入SO2时，SO2与I2反应，I2作还原剂 C．通入SO2与I2反应，I2作还原剂后溶液逐渐变成无色，体现了SO2的漂白性 D．滴加KI溶液时，转移2 mol电子时生成1 mol白色沉淀 5．氰[(CN)2]的化学性质与卤素(X2)很相似，化学上称之为拟卤素，其氧化性介于Br2和I2之间，下列有关反应方程式不正确的是（　　） A．(CN)2和NaOH溶液反应：(CN)2＋2OH— CN—＋CNO—＋H2O B．向KCN溶液中加入碘水：I2＋2KCN 2KI＋(CN)2 C．在NaI和KCN混合溶液中通入少量Cl2：Cl2＋2I— 2Cl—＋I2 D．NaOH和HCN反应：NaOH＋HCNNaCN＋H2O 6． “春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”是唐代诗人李商隐的著名诗句，下列关于该诗句中所涉及物质的说法错误的是（　　） A. 蚕丝的主要成分是蛋白质 B. 蚕丝属于天热高分子材料 C. “蜡炬成灰”过程中发生了氧化反应 D. 古代的蜡是高级脂肪酸酯，属于高分子聚合物 7．二氧化硒（SeO2）是一种氧化剂，其被还原后的单质硒可能成为环境污染物，通过与浓HNO3或浓H2SO4反应生成SeO2以回收Se。在回收过程中涉及如下化学反应SeO2＋ 4KI＋4HNO3=Se＋2I2＋4KNO3＋2H2O②Se＋2H2SO4（浓）=2SO2↑＋SeO2＋2H2O ③Se＋4HNO3（浓）=SeO2＋4NO2↑＋2H2O。下列有关叙述正确的是（　　） A． 反应①中Se是氧化产物，I2是还原产物 B． 反应①中生成0．6mol1，转移的电子数目为2．4NA C． 反应②、③中等量的Se消耗浓H2SO4和浓HNO3的物质的量之比为2：1 D． SeO2、H2SO4（浓）、I2的氧化性由强到弱的顺序是H2SO4（浓）＞SeO2＞I2 8．将38.4gCu完全溶于适量浓硝酸中，收集到氮的氧化物（含NO、N2O4、NO2）的混合物共0.8mol，这些气体恰好能被500ml 2mol/LNaOH溶液完全吸收，生成含NaNO3和NaNO2的盐溶液，其中NaNO3的物质的量为（　　） A. 1.0mol B. 0.8mol C. 0.6mol D. 0.4mol 9．科学家发现了利用泪液来检测糖尿病的方法，其原理是用氯金酸钠（NaAuCl4）溶液与溶液中的葡萄糖发生反应生成纳米金单质颗粒（直径为20﹣60nm），下列有关说法错误的是（　　） A． 氯金酸钠中金元素的化合价为+3 B． 葡萄糖具有还原性 C． 检测时，NaAuCl4发生氧化反应 D． 纳米金单质颗粒分散在水中所得的分散系能产生丁达尔效应 10．某同学用含结晶水的正盐X(四种短周期元素组成的纯净物)进行了如下实验： 实验中观测到：混合气甲呈无色并被蒸馏水全部吸收；固体乙为纯净物；在步骤③中，取溶液丙，恰好中和需消耗0.002 00 mol NaOH；另取一定量的溶液丙，加入少量K2FeO4固体，产生黄绿色气体。 请回答： (1)X的化学式是________，步骤①的化学方程式是_________________________________________。 (2)溶液丙与K2FeO4固体反应的化学方程式是__________________________。 第3讲 氧化还原反应的规律和应用答案 训练提高：DABAB DDDC 10、【答案】　(1)MgCl2·6H2O　MgCl2·6H2OMgO＋2HCl↑＋5H2O↑ (2)2K2FeO4＋16HCl===4KCl＋2FeCl3＋3Cl2＋8H2O 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$