第3讲 氧化还原反应-【名师大课堂】2025年高考化学艺术生总复习必备（word教师用书）

第3讲　氧化还原反应 考点一　氧化还原反应的基本概念 1．氧化还原反应 (1)氧化还原反应的相关概念 (2)氧化还原反应的本质：有__电子转移__(得失或偏移)。 (3)特征：有__元素化合价__的变化。 2．氧化剂和还原剂 (1)氧化剂：在反应中__得到__电子的物质，物质中所含元素化合价降低；氧化剂具有氧化性。 (2)还原剂：在反应中__失去__电子的物质，物质中所含元素化合价升高；还原剂具有还原性。 3．氧化还原反应与四种基本反应类型的关系 4．氧化还原反应电子转移方向及数目表示方法 单线桥法 表示氧化剂与还原剂之间电子转移的方向和数目。 一、氧化还原反应的判断 根据反应前后元素化合价的变化判断：标出反应物和生成物中各物质组成元素的化合价，反应前后有元素的化合价发生变化，则该反应一定是氧化还原反应。一般情况下，有单质参加或生成的反应都属于氧化还原反应，但需注意同素异形体之间的转化(无化合价变化)不属于氧化还原反应。 常考化合物中某些元素的化合价 H—O—O—H__－1__　 NF3__＋3__ H3PO2__＋1__ NaH __－1__ CuFeS2__＋2__ NaClO2__＋3__ 二、氧化还原反应基本概念的相关判断 1．判断氧化性与还原性 (1)元素处于最高价态时，一般只具有氧化性，如Cu2+、H＋等； (2)元素处于最低价态时，一般只具有还原性，如Cl－、S2-等； (3)元素处于中间价态时，既具有氧化性又具有还原性，如Cl2、Fe2+、SO2、H2O2等。 【巧记】高价氧化低价还原，中间价态两边转。 知识拓展 (1)简单阴离子只具有还原性(如Cl－、O2-)，但有些复杂阴离子(如ClO－、O、酸性环境下的NO等)具有氧化性。 (2)阳离子都具有氧化性，变价金属元素的低价阳离子还具有还原性，如Fe2+、Cu＋等。 2．判断氧化剂与还原剂 (1)常见的氧化剂 物质类型 举例 对应还原产物 某些非金属单质 X2(X指F、Cl、Br、I等卤族元素) X－ O2 O2-或OH－或H2O 元素处于高价态的化合物 氧化物 MnO2 Mn2+ 含氧酸 H2SO4 SO2等 HNO3 NO或NO2等 盐 KMnO4(H＋) Mn2+ FeCl3 Fe2+或Fe 其他 过氧化物 H2O2 H2O (2)常见的还原剂 物质类型 举例 对应氧化产物 活泼的金属单质 Al(金属) Al3+ 某些非金属单质 H2、C H2O、CO或CO2 元素处于低价态时的化合物 氧化物 SO2 SO3或SO 氢化物 H2S S或SO2 HI I2 盐 FeCl2 Fe3+ (3)所含元素处于中间价态的物质既可作氧化剂，又可作还原剂。 物质 对应氧化产物 对应还原产物 Fe2+ Fe3+ Fe SO SO S H2O2 O2 H2O 注：Fe2+、SO主要作还原剂，H2O2主要作氧化剂。 (2023·全国乙卷)下列应用中涉及到氧化还原反应的是(　C　) 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 解析：明矾水解产生的Al(OH)3胶体能吸附水中的悬浮物，从而达到净水的目的，与氧化还原反应无关，A错误；撒盐可降低雪的熔点，使雪融化，未发生化学变化，与氧化还原反应无关，B错误；使用暖贴时，铁粉与空气中的O2发生氧化还原反应，C正确；荧光指示牌被照发光是由于电子的跃迁，与氧化还原反应无关，D错误。 (2022·山东卷)古医典富载化学知识，下述之物见其氧化性者为(　C　) A．金(Au)：“虽被火亦未熟” B．石灰(CaO)：“以水沃之，即热蒸而解” C．石硫黄(S)：“能化……银、铜、铁，奇物” D．石钟乳(CaO)：“色黄，以苦酒(醋)洗刷则白” 解析：金“虽被火亦未熟”是指金单质在空气中被火灼烧也不反应，反应金的化学性质很稳定，与其氧化性无关，A不合题意；石灰(CaO)：“以水沃之，即热蒸而解”是指CaO＋H2O===Ca(OH)2，反应放热，产生大量的水汽，而CaO由块状变为粉末状，未发生氧化还原反应，与其氧化性无关，B不合题意；石硫黄即S：“能化……银、铜、铁，奇物”是指2Ag＋SAg2S、Fe＋SFeS、2Cu＋SCu2S，反应中S作氧化剂，与其氧化性有关，C符合题意；石钟乳(CaCO3)：“色黄，以苦酒(醋)洗刷则白”是指CaCO3＋2CH3COOH===(CH3COO)2Ca＋H2O＋CO2↑，未发生氧化还原反应，与其氧化性无关，D不合题意；故答案为C。 考点二　氧化性、还原性强弱的判断方法 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。 3．元素的价态与氧化性、还原性的关系 (1)最高价态——只有__氧化性__，如：Fe3+、H2SO4、KMnO4等； (2)最低价态——只有__还原性__，如：金属单质、Cl－、S2-等； (3)中间价态——既有__氧化性__又有__还原性__，如：Fe2+、S、Cl2等 [注意]　①只有氧化性的物质其氧化性不一定很强，如Na＋只有氧化性但氧化性很弱；同理只有还原性的物质还原性不一定很强，如F－只有还原性但还原性很弱。②含有最高价元素的化合物不一定具有强氧化性。 一、依据反应情况比较氧化性、还原性强弱 1．根据氧化还原反应原理判断 (1)氧化性：氧化剂＞氧化产物。 (2)还原性：还原剂＞还原产物。 2．根据反应条件判断 (1)浓度：同一种物质，浓度越大，氧化性(或还原性)越强。如氧化性：浓H2SO4＞稀H2SO4，浓HNO3＞稀HNO3；还原性：浓HCl＞稀HCl。 (2)根据反应发生的难易程度判断氧化性或还原性强弱，如： MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 2KMnO4＋16HCl(浓)===2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O＋2KCl 后者比前者容易发生(不需要加热)，可判断氧化性：KMnO4＞MnO2。 (3)酸碱性：同一种物质，所处环境的酸性(或碱性)越强，其氧化性(或还原性)越强。如KMnO4溶液的氧化性随溶液酸性的增强而增强。 3．根据被氧化或被还原的程度来判断 如：2Fe＋3Cl22FeCl3，Fe＋SFeS，则氧化性：Cl2＞S。 又如：2HBr＋H2SO4(浓)Br2＋SO2↑＋2H2O，8HI＋H2SO4(浓)4I2＋H2S↑＋4H2O，则还原性：HI＞HBr。 4．根据电化学原理判断 (1)在原电池中，作负极的金属的还原性一般比作正极的金属的还原性强。 (2)在电解池中，惰性电极作电极时，阳极先失电子的物质还原性强；阴极先得电子的物质氧化性强。 二、依据氧化性、还原性判断反应情况 1．判断氧化还原反应能否发生 已知物质的氧化性或还原性的强弱关系，判断某一氧化还原反应能否发生时可采用假设法。具体方法如下： 先假设反应成立⇨然后根据氧化剂的氧化性>氧化产物的氧化性，还原剂的还原性＞还原产物的还原性，列出假设反应中的上述关系⇨结合题干条件判断该结论是否符合客观事实，符合事实，则反应成立；反之，则不成立。 例如，已知氧化性：A2＞B2＞C2，判断反应①2B－＋A2===2A－＋B2、反应②2B－＋C2===2C－＋B2能否发生。根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知反应①能发生而反应②不能发生。 2．判断反应的先后顺序 (1)一种氧化剂遇多种还原剂时，总是按还原性先强后弱的顺序反应。 例如，把Cl2通入FeBr2溶液中，Cl2可把Fe2+、Br氧化，由于还原性Fe2+＞Br－，所以Cl2先氧化Fe2+，若还有剩余的Cl2才氧化Br－。若n(FeBr2)∶n(Cl2)＝1∶1，则其离子方程式为2Fe2+＋2Br－＋2Cl2===2Fe3+＋Br2＋4Cl－。 (2)一种还原剂遇多种氧化剂时，总是按氧化性先强后弱的顺序反应。 例如，Fe与CuCl2和FeCl3的混合液反应，Fe先与Fe3+反应，后与Cu2+反应。 铋(Bi)位于元素周期表中第ⅤA族，其价态为＋3价时较稳定，铋酸钠(NaBiO3)溶液呈无色。现取一定量的硫酸锰(MnSO4)溶液，向其中依次滴加下列溶液，对应的现象如表所示： 加入溶液 ①适量铋酸钠溶液 ②过量的双氧水 ③适量淀粉­KI溶液 实验现象 溶液呈紫红色 紫红色消失，产生气泡 溶液变成蓝色 则NaBiO3、KMnO4、I2、H2O2的氧化性由强到弱的顺序为(　C　) A．I2、H2O2、KMnO4、NaBiO3 B．H2O2、I2、NaBiO3、KMnO4 C．NaBiO3、KMnO4、H2O2、I2 D．KMnO4、NaBiO3、I2、H2O2 解析：由①中现象可知，NaBiO3把Mn2+氧化生成MnO，则NaBiO3(氧化剂)的氧化性强于KMnO4(氧化产物)的氧化性；由②中现象可知，KMnO4氧化H2O2产生O2，自身被还原为Mn2+，则KMnO4(氧化剂)的氧化性强于H2O2的氧化性；从价态上看，高锰酸钾的氧化性一定是强于二氧化锰；由③中现象可知：碘离子被双氧水氧化成单质碘，则双氧水(氧化剂)的氧化性强于碘单质(氧化产物)的氧化性。综上所述，NaBiO3、KMnO4、I2、H2O2的氧化性由强到弱的顺序是NaBiO3＞KMnO4＞H2O2>I2。 (2024·山东枣庄模拟)(双选)已知Pb3O4与HNO3溶液发生反应Ⅰ：Pb3O4＋4H＋===PbO2＋2Pb2+＋2H2O；PbO2与酸化的MnSO4溶液发生反应Ⅱ：5PbO2＋2Mn2+＋4H＋＋5SO===2MnO＋5PbSO4＋2H2O。下列推断正确的是(　BC　) A．由反应Ⅰ、Ⅱ可知，氧化性：HNO3＞PbO2＞MnO B．由反应Ⅰ可知，Pb3O4中Pb(Ⅱ)和Pb(Ⅳ)的含量之比为2∶1 C．Pb3O4可与盐酸发生反应：Pb3O4＋8HCl===3PbCl2＋4H2O＋Cl2↑ D．Pb可与稀硝酸发生反应：3Pb＋16HNO3===3Pb(NO3)4＋4NO↑＋8H2O 解析：反应Ⅰ中HNO3未能将二价Pb氧化成四价Pb，说明氧化性：HNO3＜PbO2，反应Ⅱ中PbO2将Mn2+氧化成MnO，说明氧化性：PbO2＞MnO，A错误；反应Ⅰ未发生氧化还原反应，且产物Pb2+与PbO2的物质的量之比为2∶1，说明Pb3O4中二价Pb和四价Pb的含量之比为2∶1，B正确；据反应Ⅱ可知氧化性：PbO2＞MnO，而酸性条件下MnO能将HCl氧化成Cl2，则四价Pb也能将HCl氧化成Cl2，所以反应Pb3O4＋8HCl===3PbCl2＋4H2O＋Cl2↑能发生，C正确；根据反应Ⅰ可得硝酸不能将Pb氧化成＋4价，不能生成Pb(NO3)4，D错误。 考点三　氧化还原反应的规律 氧化还原反应的规律 (1)电子得失守恒规律：氧化剂得到电子总数＝还原剂失去电子总数； (2)“以强制弱”规律：氧化剂＋还原剂===较弱氧化剂＋较弱还原剂；这是氧化还原反应发生的条件。 (3)价态归中规律：同一元素不同价态间发生的氧化还原反应，化合价的变化规律遵循：高价＋低价→中间价态，中间价态可相同、可不同，但只能靠近不能相互交叉(即价态向中看齐)。 (4)优先反应原理 在溶液中一定是__氧化性__最强的物质和__还原性__最强的物质最先发生氧化还原反应。 (5)价态规律：元素处于最高价态时只有氧化性，处于最低价态时只有还原性，处于中间价态时，既有氧化性又有还原性，如Fe3+只有氧化性，Fe2+既有氧化性，又有还原性。 1.守恒规律 (1)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。化合价有升必有降，升高总数值等于降低总数值。守恒规律是氧化还原反应方程式配平与计算问题的依据。 (2)电子守恒法解题“三步流程” 2．转化规律 (1)归中反应规律 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”。如下图： 不会出现⑤中H2S和H2SO4反应(即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”，即“两边分”，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。 如： 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，最后再与H＋反应。 (2023·山东卷)(双选)一种制备Cu2O的工艺路线如图所示，反应Ⅱ所得溶液pH在3～4之间，反应Ⅲ需及时补加NaOH以保持反应在pH＝5条件下进行。常温下，H2SO3的电离平衡常数Ka1＝1.3×10-2，Ka2＝6.3×10-8。下列说法正确的是(　CD　) A．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为氧化还原反应 B．低温真空蒸发主要目的是防止NaHSO3被氧化 C．溶液Y可循环用于反应Ⅱ所在操作单元中吸收气体Ⅰ D．若Cu2O产量不变，参与反应Ⅲ的X与CuSO4物质的量之比增大时，需补加NaOH的量减少 解析：反应Ⅱ所得溶液pH在3～4之间，则反应Ⅱ为SO2和Na2CO3溶液反应生成NaHSO3和CO2，为非氧化还原反应，A错误；反应Ⅱ得到NaHSO3溶液，调pH＝11时NaHSO3转化为Na2SO3，故低温真空蒸发主要目的是防止Na2SO3被氧化，B错误；溶液Y含少量Na2SO3，可循环用于反应Ⅱ所在操作单元中吸收SO2气体生成NaHSO3，C正确；化合物X为Na2SO3，当Na2SO3少量时，反应Ⅲ为2CuSO4＋Na2SO3＋2H2O===Cu2O↓＋Na2SO4＋2H2SO4，当Na2SO3过量时，反应Ⅲ为2CuSO4＋3Na2SO3===Cu2O↓＋3Na2SO4＋2SO2↑，生成的SO2气体会逸出，故当增大时，需补加NaOH的量减少，D正确。 关于反应Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋H2O，下列说法正确的是(　B　) A．H2SO4发生还原反应 B．Na2S2O3既是氧化剂又是还原剂 C．氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1 D．1 mol Na2S2O3发生反应，转移4 mol电子 解析：Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S ↓＋SO2↑＋H2O，该反应的本质是硫代硫酸根离子在酸性条件下发上歧化反应生成硫和二氧化硫，化合价发生变化的只有S元素一种，硫酸的作用是提供酸性环境。H2SO4转化为硫酸钠和水，其中所含元素的化合价均未发生变化，故其没有发生还原反应，A说法不正确；Na2S2O3中的S的化合价为＋2，其发生歧化反应生成S(0价)和SO2(＋4价)，故其既是氧化剂又是还原剂，B说法正确；该反应的氧化产物是SO2，还原产物为S，氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶1，C说法不正确；根据其中S元素的化合价变化情况可知，1 mol Na2S2O3发生反应，要转移2 mol电子，D说法不正确。综上所述，本题选B。 考点四　氧化还原反应方程式的配平和计算 1．配平原则 2．基本步骤 (以Cu和稀硝酸反应的化学方程式为例) ①标变价：写出反应物和生成物的化学式，标出变价元素的化合价。 ＋HO3―→ (NO3)2＋O↑＋H2O ②列变化。 3＋2HO3―→ (NO3)2＋O↑＋H2O ③求总数：列出反应前后元素化合价的升、降变化值，使化合价升高和降低的总数相等。 3＋2HO3―→3 (NO3)2＋2O↑＋H2O ④配系数：用观察的方法配平其他物质的化学计量数，配平后，把单线改成等号。 3＋8HO3===3 (NO3)2＋2O↑＋4H2O ⑤查守恒：检查方程式两边是否“原子守恒”和“电荷守恒”。 3．氧化还原反应方程式的配平方法 (1)正向配平法 适合反应物分别是氧化剂、还原剂的反应。如： (2)逆向配平法 适用于一种元素的化合价既升高又降低的反应和分解反应中的氧化还原反应。先确定生成物的化学计量数，然后确定反应物的化学计量数。如： 3＋6KOH(热、浓)===＋＋3H2O 由于S的化合价既升高又降低，而且升降总数要相等，所以K2S的化学计量数为2，K2SO3的化学计量数为1，然后确定S的化学计量数为3。 (3)整体配平法 若某一氧化还原反应中，有三种元素的化合价发生了变化，但其中一种反应物中同时有两种元素化合价升高或降低，这时要进行整体配平。 如Cu2S＋HNO3―→Cu(NO3)2＋NO＋H2SO4＋H2O，有Cu、S、N三种元素的化合价变化，Cu2S中Cu、S元素化合价均升高，看作一个整体，＋―→ (NO3)2＋O＋H2O4＋H2O，配平得3Cu2S＋22HNO3===6Cu(NO3)2＋10NO↑＋3H2SO4＋8H2O。 (4)缺项配平法 缺项化学方程式是指某些反应物或生成物的分子式没有写出来，一般为水、酸或碱；若是离子方程式，所缺物质一般为H＋、OH－和H2O。 ①配平方法：先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数，然后由原子守恒确定未知物，再根据原子守恒进行配平。 ②补项原则 条件 补项原则 酸性条件下 缺H(氢)或多O(氧)补H＋，少O(氧)补H2O(水) 碱性条件下 缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水)，少O(氧)补OH－ 配平的基本技能：(1)全变从左边配：氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的，一般从左边反应物着手配平。 (2)自变从右边配：自身氧化还原反应(包括分解、歧化)一般从右边着手配平。1.信息型氧化还原反应方程式的书写 2．氧化还原反应的相关计算 (1)应用得失电子守恒解题 根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。 n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值。 (2)多步连续进行的氧化还原反应的有关计算 对于多步连续进行的氧化还原反应，只要中间各步反应过程中电子没有损耗，可直接找出起始物和最终产物，删去中间产物，建立二者之间的得失电子守恒关系，快速求解。 (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(　D　) 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 解析：SO中4个硫氧键相同，其空间结构为正四面体形，S2O的空间结构为四面体形，A项错误；由图示转化可知，反应Ⅰ中只有S元素被氧化，反应Ⅱ中As、S元素均被氧化，B项错误；根据反应物和产物及氧化还原反应规律可知，反应Ⅰ为2As2S3＋6O2＋3H2O===2As2O3＋3H2S2O3，反应Ⅱ为As2S3＋7O2＋6H2O===2H3AsO4＋3H2SO4，则参加反应的：Ⅰ>Ⅱ，C项错误；根据反应Ⅰ、Ⅱ可知，1 mol As2S3发生反应时，两反应转移的电子分别为12 mol和28 mol，个数之比为3∶7，D项正确。 科学家发现某些生物酶体系可以促进H＋和e－的转移(如a、b和c)，能将海洋中的NO转化为N2进入大气层，反应过程如图所示。 下列说法正确的是(　C　) A．过程Ⅰ中NO发生氧化反应 B．a和b中转移的e－数目相等 C．过程Ⅱ中参与反应的n(NO)∶n(NH)＝1∶4 D．过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为NO＋NH===N2↑＋2H2O 解析：由图示可知，过程Ⅰ中NO转化为NO，氮元素化合价由＋3价降低到＋2价，NO作氧化剂，被还原，发生还原反应，A错误；由图示可知，过程Ⅰ为NO在酶1的作用下转化为NO和H2O，依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知，反应的离子方程式为：NO＋2H＋＋e－NO＋H2O，生成1 mol NO，a过程转移1 mol e－，过程Ⅱ为NO和NH在酶2的作用下发生氧化还原反应生成H2O和N2H4，依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知，反应的离子方程式为：2NO＋8NH2H2O＋5N2H4＋8H＋，消耗1 mol NO，b过程转移4 mol e－，转移电子数目不相等，B错误；由图示可知，过程Ⅱ发生反应的参与反应的离子方程式为：2NO＋8NH2H2O＋5N2H4＋8H＋，n(NO)∶n(NH)＝1∶4，C正确；由图示可知，过程Ⅲ为N2H4转化为N2和4H＋、4e－，反应的离子方程式为：N2H4===N2＋4H＋＋4e－，过程Ⅰ－Ⅲ的总反应为：2NO＋8NH===5N2↑＋4H2O＋24H＋＋18e－，D错误；答案选C。 学科网（北京）股份有限公司 $$