内容正文:
第04讲 氧化还原反应的基本概念和规律
目录
01 考情解码·命题预警 2
02 体系构建·思维可视 2
03 核心突破·靶向攻坚 3
考点一 氧化还原反应的相关概念及其表示方法 3
知识点1 从化合价变化和电子转移的角度认识氧化还原反应 3
知识点2 从元素价态和物质结构的角度认识氧化剂和还原剂 5
知识点3 氧化还原反应概念的“五个误区” 6
考向1 考查氧化还原反应的判断 6
【思维建模】 判断是否发生氧化还原反应的依据
考向2 考查氧化还原反应基本概念 7
【思维建模】 解决氧化还原反应概念的一般思路
考向3 考查氧化还原反应中电子转移的表示方法 9
【思维建模】 转移电子数的计算思路
考点二 氧化性、还原性强弱的比较 11
知识点1 氧化性、还原性的概念 11
知识点2 氧化性、还原性强弱的比较方法 11
考向1 考查氧化性、还原性强弱的比较 13
【思维建模】 谨记常用的氧化性、还原性强弱顺序
考向2 考查判断氧化还原反应是否发生 15
【思维建模】 判断氧化还原反应是否发生的基本思路
考点三 氧化还原反应的基本规律及应用 17
知识点1 守恒规律及其应用 17
知识点2 价态规律及其应用 18
知识点3 强弱规律及其应用 18
知识点4 先后规律及其应用 19
考向1 氧化还原价态规律及其应用 19
【思维建模】 反应的价态规律
考向2 氧化还原先后规律及应用 21
【思维建模】 氧化还原反应规律的应用策略
04 真题溯源·考向感知 22
考点要求
考查形式
2025年
2024年
2023年
氧化还原反应的基本概念
选择题
非选择题
山东卷T1,2分
山东卷T1,2分
考情分析:
本讲内容知识属于山东高考热点,在高考中的考查主要在选择题中出现,题目容易,主要考查氧化还原反应的判断。如2024年山东卷第1题结合古代的文房四宝考查氧化还原反应的判断;2025年山东卷第1题结合化学史中的化学反应考查氧化还原反应的判断。
复习目标:
1.了解氧化还原反应的基本概念。
2.了解氧化还原反应的本质,知道常见的氧化剂和还原剂。
3.理解氧化还原反应的基本规律,了解氧化还原反应在生产、生活中的应用。
考点一 氧化还原反应的相关概念及其表示方法
知识点1 从化合价变化和电子转移的角度认识氧化还原反应
1.氧化还原反应的本质和特征
2.基于双线桥理解氧化还原反应概念之间的关系
得分速记
分析电子转移数目的关键——标出元素化合价
(1)基本方法:先标出熟悉元素的化合价,再根据化合物中正负化合价的代数和为零的原则求解其他元素的化合价。
(2)熟记常见元素的化合价:一价氢、钾、钠、氟、氯、溴、碘、银;二价氧、钙、钡、镁、锌;三铝、四硅、五价磷;说变价也不难,二三铁、二四碳、二四六硫都齐全;铜汞二价最常见。
(3)明确一些特殊物质中元素的化合价:
CuFeS2:、、;K2FeO4:;Li2NH、LiNH2、AlN:;Na2S2O3:;
MO:;C2O:;HCN:、;CuH:、;FeO:;Si3N4:、。
3.氧化还原反应的相关概念之间的关系
可概括为“氧、氧、得、降、还、还、还”。
4.电子转移的表示方法
请分别用单线桥法和双线桥法表示Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:
(1)双线桥法:①标变价 ②画箭头(反应物指向生成物) ③算数目 ④说变化。如铜和稀硝酸反应:
得分速记
a.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”。
b.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。
c.失去电子的总数等于得到电子的总数。
(2)单线桥法:①标变价 ②画箭头(由失电子原子指向得电子原子) ③算数目(线桥上只标电子转移的总数目,不标“得”“失”字样),如铜和稀硝酸反应:
得分速记
a.箭头从失电子元素的原子指向得电子元素的原子。
b.不标“得到”或“失去”,只标明电子转移的总数。
c.线桥只出现在反应物中。
5.氧化还原反应与四种基本类型反应间的关系
得分速记
(1)有单质参与的化合反应是氧化还原反应。
(2)有单质生成的分解反应是氧化还原反应。
(3)有单质参加或生成的化学反应,不一定是氧化还原反应,如3O22O3。
(4)所有的置换反应都是氧化还原反应。
(5)所有的复分解反应都不是氧化还原反应。
知识点2 从元素价态和物质结构的角度认识氧化剂和还原剂
1.常见氧化剂
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。如:
得分速记
(1)O2、O3在水溶液中的还原产物,其中酸性条件下是H2O,中性、碱性条件下是OH-;而当还原产物为固态时是O2-或O。
(2)浓硝酸的还原产物是NO2,稀HNO3的还原产物是NO。
2.常见还原剂
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、低价金属阳离子、某些非金属单质及其氢化物等。如:
3.元素化合价处于中间价态的物质既有氧化性,又有还原性
其中:Fe2+、SO主要表现还原性,H2O2主要表现氧化性。
得分速记
(1)根据化合价的高低可判断物质是否具有氧化性或还原性,但不能判断氧化性或还原性的强弱。元素处于最高价态时只有氧化性,但不一定有强氧化性,如Na+、SO;同理,元素处于最低价态时也不一定具有强还原性。
(2)非金属阴离子不一定只具有还原性,如O既有氧化性又有还原性。金属阳离子不一定只具有氧化性,如Fe2+既有还原性又有氧化性。
4.重要的还原剂——金属氢化物、NaBH4
1)金属氢化物
①结构特点
电子式可表示为M+[H]-(M为碱金属)。
②强还原性
a.遇水强烈反应放出氢气,使溶液呈强碱性,如:NaH+H2O===NaOH+H2↑。
b.高温还原金属
如固态NaH在673 K时能将TiCl4还原为金属钛:TiCl4+4NaHTi+4NaCl+2H2↑。
2)万能还原剂——硼氢化钠(NaBH4)
硼氢化钠是一种无机物,化学式为NaBH4,白色至灰白色细结晶粉末或块状,吸湿性强,其碱性溶液呈棕黄色,是最常用的还原剂之一。通常用作醛类、酮类、酰氯类的还原剂,塑料工业的发泡剂,造纸漂白剂,以及医药工业制造双氢链霉素的氢化剂。
知识点3 氧化还原反应概念的“五个误区”
误区一:某元素由化合态变为游离态时,该元素不一定被还原,也不一定被氧化。因为元素处于化合态时,其化合价可能为正,也可能为负。若元素由负价变为0价,则其被氧化,若元素由正价变为0价,则其被还原。
误区二:在氧化还原反应中,非金属单质不一定只作氧化剂,大部分非金属单质往往既具有氧化性又具有还原性,只是以氧化性为主。如在反应Cl2+H2OHCl+HClO中,Cl2既表现氧化性又表现还原性。
误区三:物质的氧化性或还原性的强弱取决于元素原子得失电子的难易程度,与得失电子数目的多少无关。
误区四:氧化还原反应中的反应物不一定都是氧化剂或还原剂,有的反应物可能既不是氧化剂也不是还原剂。如Cl2+H2OHCl+HClO,H2O既不是氧化剂,也不是还原剂。
误区五:在氧化还原反应中,一种元素被氧化,不一定有另一种元素被还原,也可能是同一元素既被氧化又被还原。如:2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,氧元素一部分化合价升高,一部分化合价降低。
考向1 考查氧化还原反应的判断
例1(2025·山东聊城·一模)化学与生活密切相关,下列涉及氧化还原反应的是
A.切开的茄子放置后切面变色 B.制作面点时加入食用纯碱
C.肥皂水作蚊虫叮咬处的清洗剂 D.使用含氟牙膏预防龋齿
【答案】A
【解析】A.切开的茄子变色是由于其中的多酚类物质被空气中的氧气氧化,生成有色物质。此过程涉及氧气的还原和有机物的氧化,属于氧化还原反应,A选;
B.食用纯碱(Na2CO3)与面点中的酸性物质反应生成CO2,属于复分解反应,无化合价变化,不涉及氧化还原,B不选;
C.肥皂水是碱性的,能中和蚊虫分泌的酸性物质,属于酸碱中和反应,无化合价变化,属于非氧化还原反应,C不选;
D.含氟牙膏中的F-与牙齿中的羟基磷灰石发生离子交换,生成氟磷灰石,属于复分解反应,无化合价变化,属于非氧化还原反应,D不选;
故选A。
思维建模 判断是否发生氧化还原反应的依据
判断是否发生氧化还原反应的依据主要是看反应时各元素的化合价有无发生变化。
【变式训练1·变载体】(2024·山东烟台·三模)下列过程不涉及氧化还原反应的是
A.荧光指示牌被照发光 B.切开的苹果发生褐变
C.豆科植物根瘤菌固氮 D.废弃的秸秆生产酒精
【答案】A
【解析】A.荧光指示牌被照发光,是因为光被指示牌发生了反射,该过程中没有任何一种元素的化合价发生变化,因此没有涉及到氧化还原反应,A符合题意;B.苹果切开一段时间后会发生褐变是因为多酚氧化酶(PPO)催化下迅速氧化,B不符合题意;C.固氮是将游离态的氮转化成化合态的氮,存在化合价的变化,属于氧化还原反应,C不符合题意;D.秸秆的主要成分是纤维素,纤维素经过发酵可产生酒精,发酵发生的是氧化还原反应,D不符合题意;故答案选A。
【变式训练2·变载体】(2025·山东聊城·二模)化学与生活、生产联系密切,下列叙述不涉及氧化还原反应的是
A.利用铝热剂焊接钢轨 B.水果罐头中添加维生素C防变质
C.利用油脂皂化生产肥皂 D.地下钢铁输水管用导线连接镁块防腐蚀
【答案】C
【解析】A.利用铝热剂焊接钢轨,Al与Fe2O3在高温下反应生成Fe和Al2O3,属于氧化还原反应,A错误;
B.维生素C具有还原性,可以防止食品被氧化,涉及了氧化还原反应,B错误;
C.利用油脂皂化生产肥皂,属于皂化反应,没有元素化合价改变,不是氧化还原反应,C正确;
D.地下钢铁输水管用导线连接镁块防腐蚀,构成了原电池,发生了氧化还原反应,D错误;
故答案选C。
考向2 考查氧化还原反应基本概念
例2(2025·山东菏泽·一模)常温下,高铜酸钠(NaCuO2)是一种黑色难溶于水的固体,有强氧化性,在中性或碱性溶液中稳定存在,在稀硫酸中溶解并产生无色气体,在NaOH溶液中可用NaClO氧化Cu(OH)2制得。下列说法错误的是
A.NaCuO2中Cu为+3价
B.制备时,理论上消耗氧化剂与还原剂物质的量之比为1:2
C.可用浓氨水检验高铜酸钠中的Cu(OH)2
D.高铜酸钠在稀硫酸中溶解的离子方程式为4CuO+12H+=4Cu2++O2↑+6H2O
【答案】D
【解析】A.NaCuO2中,Na为+1价,每个O为-2价,总电荷平衡为,A正确;
B.制备反应为:,(氧化剂)与(还原剂)的物质的量之比为1:2,B正确;
C.高铜酸钠在碱性条件下稳定,而可与浓氨水反应生成深蓝色络合物,若存在未反应的,加入浓氨水会显蓝色,C正确;
D.高铜酸钠(NaCuO2)是一种黑色难溶于水的固体,有强氧化性,NaCuO2中铜的化合价为+3价,在稀硫酸中溶解并产生无色气体,离子方程式为:,故D错误;
故选D。
思维建模 解决氧化还原反应概念的一般思路
找变价、判类型、分升降、定其他。其中“找变价”是非常关键的一步,特别是不同反应物中含有同种元素的氧化还原反应,必须弄清元素化合价的变化情况。
【逻辑思维与科学建模】【变式训练1·变考法】(2025·山东菏泽·二模)高纯度(氧元素的化合价为价)是锂电池重要的电极材料。工业利用一定比例的超细二氧化锰与氢氧化锂共热生成高纯和一种气体。下列说法正确的是
A.中Mn的价态为价
B.锂电池放电时,高纯度发生氧化反应
C.制备反应中,理论上氧化产物与还原产物的物质的量比为
D.若用碳酸锂代替氢氧化锂,则会产生三种气体
【答案】C
【解析】A.在中, Li为+1价, O为-2价,设Mn的化合价为x,根据化合物中各元素化合价代数和为0,可得,解得x=+3.5价,A错误;
B.锂电池放电时,锂元素化合价升高,中Mn元素化合价降低,得到电子,发生还原反应,B错误;
C.工业上利用一定比例的超细二氧化锰与氢氧化锂共热生成高LiMn2O4、H2O和一种气体,反应的化学方程式为 ,在该反应中,O2是氧化产物, LiMn2O4是还原产物,理论上氧化产物与还原产物的物质的量比为1:4,C正确;
D.若用碳酸锂代替氢氧化锂,反应为,会产生两种气体,D错误;
故选C。
【变式训练2·变载体】关于反应K2H3IO6+9HI=2KI+4I2+6H2O,下列说法正确的是
A.K2H3IO6发生氧化反应 B.KI是还原产物
C.生成12.7 g I2时,转移0.1 mol电子 D.还原剂与氧化剂的物质的量之比为7∶1
【答案】D
【解析】A项,反应中K2H3IO6中I元素的化合价降低,发生得电子的还原反应,错误;B项,KI中的I-由HI变化而来,化合价没有发生变化,KI既不是氧化产物也不是还原产物,错误;C项,12.7 g I2的物质的量为0.05 mol,根据反应方程式,每生成4 mol I2转移7 mol电子,则生成0.05 mol I2时转移电子的物质的量为0.087 5 mol,错误;D项,反应中HI为还原剂,K2H3IO6为氧化剂,在反应中每消耗1 mol K2H3IO6就有7 mol HI失电子,则还原剂与氧化剂的物质的量之比为7∶1,正确。
考向3 考查氧化还原反应中电子转移的表示方法
例3下列化学反应中电子转移方向、数目表示正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】A.氯气中氯元素的化合价由0价升高到+1价,降低到-1价,转移电子数目e-,故A错误;B.盐酸中氯元素的化合价由-1价升高到0价,氯酸钾中氯元素由+5价降低到0价,氧化产物与还原产物均为,且转移电子数目为5,故B错误;C.用单线桥表示电子转移时不标“得失”,故C错误;D.铜由0价升高到+2价,转移2e-,且铜原子把电子转移给硝酸中氮原子,表示方法和电子转移数目均正确,故D正确;故答案为D。
思维建模 转移电子数的计算思路
明确元素的变价―→找出所有氧化剂或还原剂的物质的量所有氧化剂或还原剂得或失的电子数―→确定转移电子数。[n(e-)=n(氧化剂)或n(还原剂)×N(变价原子数)×ΔN(化合价变化数)]
【变式训练1·变载体】下列用单、双线桥表示电子转移的方向和数目不正确的是
A.2NaCl B.
C. D.
【答案】D
【解析】A.钠和氯气反应,钠失去电子,氯气得到电子,单线桥为:2NaCl,A正确;B.该反应中铜由+2价降低到0价,碳由0价升高+4价,双线桥为:,B正确;C.该反应中氯由+5价降低到-1价,氧由-2价升高到0价,双线桥为:,C正确;D.该反应中二氧化碳中碳由+4价降到+2价,单质碳由0价升高到+2价,双线桥为:,D错误;故选D。
【结合工业废水处理考查氧化还原反应基本概念】【变式训练2·变载体】在氯氧化法处理含CN-的废水过程中,液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一),氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。
(1)某厂废水中含KCN,其浓度为650 mg·L-1。现用氯氧化法处理,发生如下反应(其中N均为-3价、O均为-2价)KCN+2KOH+Cl2=KOCN+2KCl+H2O。该反应中,被氧化的元素是_____,氧化产物是__________。处理上述废水20.0 L,使KCN完全转化为KOCN,至少需氯气__________g。
(2)投入过量液氯,可将氰酸盐进一步氧化为氮气。请用单线桥法标出电子转移方向和数目:
2KOCN+4KOH+3Cl2=2CO2↑+6KCl+2H2O+N2↑。
【答案】(1)C KOCN 14.2 (2)
【解析】(1)该反应中,Cl元素化合价由0价变为-1价,C元素化合价由+2价变为+4价,被氧化的元素为C,氧化产物为KOCN;废水中KCN的质量为650 mg·L-1×20 L=13 000 mg=13 g,根据方程式可知,每有65 g KCN反应消耗71 g氯气,所以13 g KCN完全反应,消耗14.2 g氯气;(2)Cl元素化合价由0降低为-1价,N元素的化合价由-3价升高为0,该反应转移6e-,用单线桥法标出电子转移方向和数目为。
考点二 氧化性、还原性强弱的比较
知识点1 氧化性、还原性的概念
1.氧化性是指物质得电子的性质(或能力);还原性是指物质失电子的性质(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,故Na比Al的还原性强。
3.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。
知识点2 氧化性、还原性强弱的比较方法
1.依据氧化还原反应方程式判断
氧化性:氧化剂>氧化产物
还原性:还原剂>还原产物
口诀:比什么“性”找什么“剂”,“产物”之“性”小于“剂”。
2.依据反应条件及反应的剧烈程度判断
当不同的氧化剂(或还原剂)与同一还原剂(或氧化剂)反应时,反应越易进行,则对应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,反之越弱。如:
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
O2+4HCl(浓)2Cl2+2H2O
氧化性:KMnO4>MnO2>O2
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
还原性:Na>Mg
3.依据被氧化还原的程度判断
相同条件下:
a.不同氧化剂作用于同一种还原剂,氧化产物价态高的其氧化性强。
例如:Fe+SFeS,2Fe+3Cl22FeCl3 ,可以得出氧化性:Cl2>S
b.不同还原剂作用于同一种氧化剂,还原产物价态低的其还原性强。例如:
→
4.依据“三表”判断
a.根据元素周期表判断
b.根据金属活动顺序表
c.根据非金属活动性顺序表判断
5.依据“两池”判断
a.原电池:一般情况下,两种不同的金属构成原电池的两极,其还原性:负极>正极。
b.电解池:用惰性电极电解混合溶液时,在阴极先放电的阳离子的氧化 性较强,在阳极先放电的阴离子的还原 性较强。
6.依据“三度”判断(“三度”即:浓度、温度、酸碱度)
a.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:浓盐酸> 稀盐酸。
b.温度:同一种物质,温度越高其氧化性(或还原性)越强。如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。
c.酸碱度:同一种物质,所处环境酸(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。
考向1 考查氧化性、还原性强弱的比较
例1(2025·山东济宁·二模)Fe2(SO4)3溶液脱除空气中H2S并再生的原理如图所示,下列说法错误的是
A.氧化性:O2>Fe3+>S
B.理论上脱硫过程Fe2(SO4)3不需要额外补充
C.标准状况下消耗5.6L氧气时,可生成0.5molS
D.脱硫过程中溶液的pH逐渐减小
【答案】D
【分析】由图可知:一共发生的反应有H2S+2Fe3+=2H++2Fe2++S、4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O,由此可以推出总反应2H2S+O2=2S↓+2H2O,再结合氧化还原反应中的基本概念来解决问题。
【解析】A.由分析可知,反应历程中发生了:H2S+2Fe3+=2H++2Fe2++S、4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O,根据同一氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物可知,氧化性:O2>Fe3+>S,A正确;
B.由分析可知,总反应为:2H2S+O2=2S↓+2H2O,Fe2(SO4)3是催化剂,故理论上脱硫过程Fe2(SO4)3不需要额外补充,B正确;
C.由分析可知,总反应为:2H2S+O2=2S↓+2H2O,根据化学方程式计算可得,标准状况下消耗5.6L即=0.25mol氧气时,可生成0.5molS,C正确;
D.由分析可知,脱硫过程发生的离子方程式为:H2S+2Fe3+=2H++2Fe2++S,4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O,总反应方程式为:2H2S+O2=2S↓+2H2O,可见脱硫过程中由于反应产生水,使Fe2(SO4)3溶液的浓度逐渐降低,因此溶液的pH逐渐增大,D错误;
故答案为:D。
思维建模 谨记常用的氧化性、还原性强弱顺序
(1)氧化性:KMnO4>MnO2>Cl2>Br2>Fe3+>I2
(2)还原性:S2->SO(SO2)>I->Fe2+>Br->Cl-
【变式训练1·变考法】下列实验探究方案能得出相应结论的是
选项
探究方案
结论
A
向FeBr2溶液中加入几滴氯水,振荡,再加CCl4萃取,观察CCl4层颜色变化
还原性:Fe2+>Br-
B
向MnO2固体中滴加稀盐酸,加热,观察是否有黄绿色气体产生
氧化性:MnO2>Cl2
C
向Fe(NO3)2和KSCN的混合溶液中滴入酸化的AgNO3溶液振荡,溶液颜色变红
氧化性:Ag+>Fe3+
D
向NaBr溶液中滴加过量的氯水,再加入淀粉KI溶液,观察溶液颜色变化
氧化性:Cl2>Br2>I2
【答案】A
【解析】A项,氯水中含有Cl2,可以氧化Br-、Fe2+,向FeBr2溶液中加入几滴氯水,CCl4无明显现象,说明无Br2生成,说明Fe2+的还原性强于Br-,正确;B项,MnO2固体与稀盐酸不反应,无法产生氯气,错误;C项,酸化的AgNO3中氢离子和硝酸根离子可组成硝酸从而氧化Fe2+生成Fe3+,无法说明氧化性Ag+>Fe3+,错误;D项,由于氯水过量,2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2反应后有氯水剩余,加入淀粉KI溶液时,KI先与Cl2反应,Br2和KI的反应不一定发生,溶液变蓝无法证明氧化性Br2>I2,错误。
【变式训练2·变考法】(2024·山东济宁·三模)几种含碘粒子之间的转化关系如图所示,下列说法正确的是
A.、和的氧化性强弱:
B.为增大的产量,反应②可以加过量NaHSO3
C.将淀粉KI溶液逐滴滴入新制氯水中,溶液颜色先变浅后变蓝
D.产生等量的I2,反应④消耗的H+与反应②产生的H+的量相等
【答案】C
【解析】A.根据反应①可知氧化性:,根据反应②可知氧化性:,根据反应③可知氧化性:,氧化性:,A错误;B.过量的NaHSO3会与碘单质进一步反应,导致碘单质被消耗,B错误;C.将淀粉KI溶液逐滴滴入新制氯水中,氯水可将碘离子氧化为碘单质,溶液颜色先变浅后变蓝,C正确;D.根据得失电子守恒及电荷守恒,反应④离子方程式:,反应②离子方程式:,产生等量的I2,反应④消耗的H+与反应②产生的H+的量不相等,D错误;答案选C。
考向2 考查判断氧化还原反应是否发生
例2已知氧化性BrO3->ClO3->Cl2>IO3->I2。现将饱和氯水逐滴滴入KI淀粉溶液中至过量。观察到的现象是:
①溶液先呈现蓝色;②随饱和氯水继续滴入蓝色消失,溶液又呈无色。
请写出有关的离子方程式:
①___________________________,②______________________________________________________
【答案】①Cl2+2I-=2Cl-+I2、②5Cl2+I2+6H2O=12H++2IO3-+10Cl-
【解析】根据粒子的氧化性强弱顺序:Cl2>IO3->I2.可推知下列未知反应可以进行:5Cl2+I2+6H2O=2HIO3+10HCl(Cl2过量时)
思维建模 判断氧化还原反应是否发生的基本思路
根据强制弱规律判断,只要满足氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物,氧化还原反应就能发生。
【变式训练1·变考法】已知反应:①;
②(未配平)
下列有关说法正确的是
A.方程式①中W为
B.还原性强弱:
C.,
D.反应不能发生
【答案】B
【解析】A.根据原子守恒和电荷守恒可知,反应①为:,W为,A错误;
B.氧化还原反应中,还原剂的还原性大于还原产物,由反应①可知,还原剂为,还原产物为,因此还原性:,B正确;
C.元素的化合价由+6价降低到+3价,元素的化合价由+2价升高为+3价,根据得失电子守恒可知对应的化学计量系数分别为:1、2,对应的化学计量系数均为6,则a=6;再结合电荷守恒和原子守恒,可知b=14,C错误;
D.具有强氧化性,具有还原性,氧化还原反应中,氧化剂的氧化性大于氧化产物,由方程式①②可知氧化性:,则能将氧化为,即反应能发生,D错误;
故答案为:B。
【结合坐标曲线图考查氧化还原反应规律】【变式训练2·变考法】(2024·山东·模拟预测)电化学中,常用电极电势表示一定条件下微粒得失电子能力,电极电势越高氧化性越强。标准状态下,氧化型电极反应,,,则的氧化性比强。含钴微粒的电极电势随的变化如图所示,两条虚线分别表示“氧线”和“氢线”。下列说法错误的是
A.单质溶于稀硫酸能置换出
B.氧气的氧化性与溶液的酸碱性有关
C.一定条件下转化为,氧化能力减弱
D.酸性条件下,反应难以进行
【答案】A
【解析】A.由图像可知,Co2+的电极电势大于H+/H2的电极电势,即Co2+的氧化性大于H+,H+不能将单质Co氧化为Co2+,故A错误;B.由图像可知,O2的电极电势随pH的升高而逐渐减小,即氧气的氧化性与溶液的酸碱性有关,故B正确;C.转化为后,其电极电势减小,即氧化能力减弱,故C正确;D.酸性条件下,Co3+的电极电势大于O2,所以反应难以进行,故D正确;故选A。
【变式训练3·变载体】已知有如下反应:
①2NaBrO3+Cl2=Br2+2NaClO3
②NaClO3+5NaCl+3H2SO4=3Cl2↑+3H2O+3Na2SO4
③2FeCl2+Cl2=2FeCl3
根据上述反应,判断下列结论中错误的是
A.Cl2在反应②中既是氧化产物又是还原产物
B.Cl2在反应③中作氧化剂
C.氧化性强弱的顺序为:NaClO3>NaBrO3>Cl2>FeCl3
D.溶液中可发生:NaClO3+6FeCl2+3H2SO4=NaCl+4FeCl3+Fe2(SO4)3+3H2O
【答案】C
【解析】A.反应②中NaClO3中Cl为+5价,NaCl中Cl为-1价,生成Cl2(0价),所以Cl2既是氧化产物又是还原产物,A正确;
B.反应③中Cl2将Fe Cl2中氧化为,Cl2作氧化剂,B正确;
C.由反应①得氧化性NaBrO3> NaClO3;反应②得NaClO3> Cl2;反应③得Cl2> FeCl3,故氧化性NaBrO3>NaClO3> Cl2>FeCl3,C错误;
D.由氧化性NaClO3>FeCl3,故该反应可发生,D正确;
故选C。
考点三 氧化还原反应的基本规律及应用
知识点1 守恒规律及其应用
1.规律
氧化还原反应遵循以下三个守恒规律:
①质量守恒:反应前后元素的种类和质量不变。
②电子守恒:即氧化剂得电子的总数等于还原剂失电子的总数,这是配平氧化还原反应方程式的依据,也是有关氧化还原反应计算的依据。
③电荷守恒:离子方程式中,反应物中各离子的电荷总数与产物中各离子的电荷总数相等。书写氧化还原反应的离子方程式时要注意满足电荷守恒,如Fe3++Cu===Fe2++Cu2+(错误),2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+(正确)。
2.应用
知识点2 价态规律及其应用
1.高低规律
(1)内容:元素在物质中所处的价态,决定该元素的氧化性或还原性,一般来说,元素处于最高价态时,只有氧化性(如KMnO4、HNO3等);元素处于最低价态时,只有还原性(如S2-、I-等);元素处于中间价态时,既有氧化性又有还原性(如Fe2+、SO2等)。
(2)应用:预测物质的氧化性和还原性。
2.价态归中规律
(1)内容:同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时,高价态+低价态―→中间价态,即“只靠拢,不交叉”“就近变价”。
(2)图示表达如下:
(3)应用:同种元素的物质间发生氧化还原反应时,氧化产物、还原产物的判断,电子转移总数的计算。
3.歧化反应规律
(1)内容:氧化还原反应中,有元素化合价升高,必然有元素化合价降低。歧化反应时,某元素的中间价态―→高价态+低价态。
(2)应用:判断反应物和产物中同种元素价态的高低,计算电子转移的数目。
知识点3 强弱规律及其应用
1.规律
(1)物质氧化性或还原性的强弱决定于得失电子的难易程度,与得失电子的数目无关。
(2)根据氧化还原反应方程式进行判断
还原剂 + 氧化剂 = 氧化产物 + 还原产物
(强还原性) (强氧化性) (弱氧化性) (弱还原性)
还原性:还原剂>还原产物;
氧化性:氧化剂>氧化产物。
2.应用
(1)判断有氧化性和还原性的物质在一定条件下能否反应:以Zn为例,Zn可以与Fe2+、Sn2+、H+、Cu2+等发生置换反应,但不能与Mg2+、Al3+等反应。
(2)同一氧化剂与多种还原剂混合时,还原性强的先被氧化。例如,已知还原性:I->Fe2+>Br-,当把氯气通入FeBr2溶液时,氯气的量不足时首先氧化Fe2+;把氯气通入FeI2溶液时,氯气的量不足时首先氧化I-。
同一还原剂与多种氧化剂混合时,氧化性强的先被还原。例如,在含有Fe3+、Cu2+、H+的溶液中加入铁粉,因为氧化性:Fe3+>Cu2+>H+,所以铁粉先与Fe3+反应,然后再依次与Cu2+、H+反应。
知识点4 先后规律及其应用
1.规律
(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+>H+,所以铁粉先与Fe3+反应,然后依次为Cu2+、H+。
2.应用
3、常见的强弱顺序
氧化性:MnO(H+)>Cl2>Br2>Fe3+>I2>稀H2SO4>S,还原性:Mn2+<Cl-<Br-<Fe2+<I-<SO2(SO)<S2-。
考向1 氧化还原价态规律及其应用
例1已知受热分解为的价和价的混合氧化物(价的能氧化浓盐酸生成)。受热分解得到固体和氧气,固体与足量的浓盐酸反应得氯气,若为,则分解所得固体的成分及物质的量之比可能是
①②③④
A.③④ B.②③ C.①② D.①④
【答案】A
【解析】PbO2受热分解得到氧气和铅的氧化物的混合物(Pb为+4、+2价),铅的氧化物的混合物再与浓盐酸作用,+4价Pb被还原为+2价,Cl-被氧化为Cl2,此时得到溶液为PbCl2溶液,根据化合价变化可知1molPbO2在上述转化过程中共转移2mole-,设该过程得到O2的物质的量为a=3x mol,则Cl2的物质的量为b=2x mol,利用得失电子守恒可得:3x×4+2x×2=2,解得x=0.125,故知1mol PbO2在受热分解过程中产生0.375molO2,利用原子守恒可知受热后的剩余固体中n(Pb):n(O)=4:5,结合选项可知只有③、④项满足n(Pb):n(O)=4:5,故A正确;
故选:A。
思维建模 反应的价态规律
1.价态归中规律思维模型
含不同价态的同种元素的物质间发生氧化还原反应时,该元素价态的变化一定遵循“高价+低价―→中间价”,而不会出现交叉现象。简记为“两相靠,不相交”。
例如,不同价态硫之间可以发生的氧化还原反应是
注:不会出现⑤H2S和H2SO4反应中H2S转化为SO2而H2SO4转化为S的情况。
2.歧化反应规律思维模型
“中间价―→高价+低价”。
具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应,如:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
3.应用
(1)判断同种元素不同价态物质间发生氧化还原反应的可能性,如浓H2SO4与SO2不发生反应。
(2)根据化合价判断反应体系中的氧化剂、还原剂及氧化产物、还原产物。如对于反应6HCl+NaClO3===NaCl+3Cl2↑+3H2O中,氧化剂为NaClO3,还原剂为HCl,氧化产物和还原产物都为Cl2。
【变式训练1·变考法】(2024·山东潍坊三模)二氟化氧常用作高能火箭推进系统中的氧化剂,一种在温和条件下制取的工艺如图所示。下列说法正确的是
A.反应I中氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶3
B.还原性:
C.反应I~Ⅳ中,氟元素化合价发生变化的反应有3个
D.制取,至少需加入
【答案】D
【分析】反应Ⅰ为H2O2与KMnO4、KF、HF反应转化为O2、K2MnF6、H2O,方程式为3H2O2+2KMnO4+2KF+10HF=3O2↑+2K2MnF6+8H2O①,反应Ⅱ为HF、SbCl5反应生成SbF5、HCl,方程式为:5HF+SbCl5=SbF5+5HCl②,反应Ⅲ为K2MnF6与SbF5反应生成MnF3、KSbF6、F2,方程式为2K2MnF6+4SbF5=2MnF3+4KSbF6+F2↑③,反应Ⅳ的方程式为:2F2+2KOH=OF2+2KF+H2O④,据此回答。
【解析】A.根据①方程式可知,反应I中氧化产物和还原产物的物质的量之比为3:2,A错误;
B.根据方程式①可知,还原性H2O2>K2MnF6,根据方程式③可知,氧化性K2MnF6>MnF3,B错误;
C.根据四个方程式可知,氟元素化合价发生变化的反应有2个,分别为Ⅲ和Ⅳ,C错误;
D.根据OF2~2F2~8SbF5+4K2MnF6可知,生成8molSbF5需要40molHF,生成4molK2MnF6需要20molHF,则制取1molOF2,至少需加入60molHF,D正确;
故选D。
考向2 氧化还原先后规律及应用
例13.实验室制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。
(1)制备K2FeO4的反应为3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O,由此得出氧化性:Cl2________(填“>”或“<”)FeO。
(2)K2FeO4的性质探究:用KOH溶液将紫色K2FeO4固体溶出,得到紫色K2FeO4溶液。取少量该溶液,滴加盐酸,有Cl2产生。
该实验表明Cl2和FeO的氧化性强弱关系与(1)相反,原因是______________________。
【答案】(1)> (2)溶液的酸碱性不同
【解析】(1)同一反应中,氧化性:氧化剂>氧化产物;(2)对比两个反应的异同,制备反应在碱性条件下,性质探究实验是在酸性条件下,氧化性强弱关系不同说明酸碱性的不同影响氧化性的强弱。
思维建模 氧化还原反应规律的应用策略
首先分析题意的考查点,再确定用什么规律解决问题。涉及“几种元素被氧化(或还原)”或“谁先被氧化(或还原)”问题,用先后规律解答;涉及电子转移数或氧化剂(氧化产物)与还原剂(还原产物)比例问题,必然用守恒规律解答;涉及能否发生某反应,一般属于强弱规律,而判断同种元素的不同价态的物质之间反应的化合价变化问题,则要依据价态归中规律。
【变式训练1·变载体】已知反应:6FeCl2+3Br2=4FeCl3+2FeBr3,请写出以下情况中反应的离子方程式:
(1)FeBr2溶液中加入少量氯水:________________________________________________。
(2)FeBr2溶液中加入过量氯水:________________________________________________。
(1)2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- (2)2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl-
【变式训练2·变考法】向-淀粉溶液中逐渐通入时发生反应:①②。下列说法正确的是
A.反应②中氧化剂与还原剂的物质的量之比为
B.持续通入过程中观察到溶液先变蓝后褪色
C.已知酸性:,可以得出非金属性:
D.向某溶液中通入足量,再滴加淀粉,若溶液不变蓝,则溶液中不含
【答案】B
【解析】A.反应②中氧化剂为,还原剂为,氧化剂与还原剂物质的量之比为,A错误;
B.可以使淀粉变蓝,刚开始生成,溶液显蓝色,过量时被氧化,溶液变为无色,B正确;
C.最高价氧化物对应水化物的酸性越强,其非金属性越强,均不是两种元素对应的最高价的酸,C错误;
D.若溶液中存在,通入足量,则被氧化为,滴加淀粉也不变蓝,D错误;
故选B。
1.(2025·山东卷)下列在化学史上产生重要影响的成果中,不涉及氧化还原反应的是( )
A.侯德榜发明了以和为原料的联合制碱法
B.戴维电解盐酸得到和,从而提出了酸的含氢学说
C.拉瓦锡基于金属和的反应提出了燃烧的氧化学说
D.哈伯发明了以和为原料合成氨的方法
【答案】A
2.(2024·山东卷)中国书画是世界艺术瑰宝,古人所用文房四宝制作过程中发生氧化还原反应的是
A.竹管、动物尾毫→湖笔 B.松木→油烟→徽墨
C.楮树皮→纸浆纤维→宣纸 D.端石→端砚
【答案】B
【解析】A.湖笔,以竹管为笔杆,以动物尾毫为笔头制成,不涉及氧化还原反应,A不符合题意;
B.松木中的C元素主要以有机物的形式存在,徽墨主要为C单质,存在元素化合价的变化,属于氧化还原反应,B符合题意;
C.宣纸,以楮树皮为原料,得到纸浆纤维,从而制作宣纸,不涉及氧化还原反应,C不符合题意;
D.端砚以端石为原料经过采石、维料、制璞、雕刻、磨光、配盒等步骤制成,不涉及氧化还原反应,D不符合题意;
故选B。
3.(2024·浙江6月卷)利用可将废水中的转化为对环境无害的物质后排放。反应原理为:(未配平)。下列说法正确的是
A.X表示
B.可用替换
C.氧化剂与还原剂物质的量之比为
D.若生成标准状况下的气体,则反应转移的电子数为(表示阿伏加德罗常数的值)
【答案】C
【解析】A.由题中信息可知,利用可将废水中的转化为对环境无害的物质X后排放,则X表示,仍然是大气污染物,A不正确;
B.中C元素的化合价由-2价升高到+4价,是该反应的还原剂,有强氧化性,通常不能用作还原剂,故不可用替换,B不正确;
C.该反应中,还原剂中C元素的化合价由-2价升高到+4价,升高了6个价位,氧化剂中N元素的化合价由+5价降低到0价,降低了5个价位,由电子转移守恒可知,氧化剂与还原剂的物质的量之比为,C正确;
D.中C元素的化合价由-2价升高到+4价,升高了6个价位,若生成标准状况下的气体,即生成0.5mol,反应转移的电子数为0.5×6=,D不正确;
综上所述,本题选C。
4.(2024·浙江1月卷)汽车尾气中的和在催化剂作用下发生反应:,列说法不正确的是(为阿伏加德罗常数的值)
A.生成转移电子的数目为 B.催化剂降低与反应的活化能
C.是氧化剂,是还原剂 D.既是氧化产物又是还原产物
【答案】D
【分析】NO中N的化合价为+2价,降低为0价的N2,1个NO得2个电子,作氧化剂,发生还原反应,CO中C为+2价,化合价升高为+4价的CO2,失去2个电子,作还原剂发生氧化反应;
【解析】A.根据分析,1molCO2转移2NA的电子,A正确;B.催化剂通过降低活化能,提高反应速率,B正确;C.根据分析,NO是氧化剂,CO是还原剂,C正确;D.根据分析,N2为还原产物,CO2为氧化产物,D错误;故答案为:D。
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第04讲 氧化还原反应的基本概念和规律
目录
01 考情解码·命题预警 2
02 体系构建·思维可视 2
03 核心突破·靶向攻坚 3
考点一 氧化还原反应的相关概念及其表示方法 3
知识点1 从化合价变化和电子转移的角度认识氧化还原反应 3
知识点2 从元素价态和物质结构的角度认识氧化剂和还原剂 5
知识点3 氧化还原反应概念的“五个误区” 6
考向1 考查氧化还原反应的判断 6
【思维建模】 判断是否发生氧化还原反应的依据
考向2 考查氧化还原反应基本概念 7
【思维建模】 解决氧化还原反应概念的一般思路
考向3 考查氧化还原反应中电子转移的表示方法 8
【思维建模】 转移电子数的计算思路
考点二 氧化性、还原性强弱的比较 9
知识点1 氧化性、还原性的概念 9
知识点2 氧化性、还原性强弱的比较方法 9
考向1 考查氧化性、还原性强弱的比较 11
【思维建模】 谨记常用的氧化性、还原性强弱顺序
考向2 考查判断氧化还原反应是否发生 12
【思维建模】 判断氧化还原反应是否发生的基本思路
考点三 氧化还原反应的基本规律及应用 13
知识点1 守恒规律及其应用 13
知识点2 价态规律及其应用 14
知识点3 强弱规律及其应用 14
知识点4 先后规律及其应用 15
考向1 氧化还原价态规律及其应用 15
【思维建模】 反应的价态规律
考向2 氧化还原先后规律及应用 16
【思维建模】 氧化还原反应规律的应用策略
04 真题溯源·考向感知 17
考点要求
考查形式
2025年
2024年
2023年
氧化还原反应的基本概念
选择题
非选择题
山东卷T1,2分
山东卷T1,2分
考情分析:
本讲内容知识属于山东高考热点,在高考中的考查主要在选择题中出现,题目容易,主要考查氧化还原反应的判断。如2024年山东卷第1题结合古代的文房四宝考查氧化还原反应的判断;2025年山东卷第1题结合化学史中的化学反应考查氧化还原反应的判断。
复习目标:
1.了解氧化还原反应的基本概念。
2.了解氧化还原反应的本质,知道常见的氧化剂和还原剂。
3.理解氧化还原反应的基本规律,了解氧化还原反应在生产、生活中的应用。
考点一 氧化还原反应的相关概念及其表示方法
知识点1 从化合价变化和电子转移的角度认识氧化还原反应
1.氧化还原反应的本质和特征
2.基于双线桥理解氧化还原反应概念之间的关系
得分速记
分析电子转移数目的关键——标出元素化合价
(1)基本方法:先标出熟悉元素的化合价,再根据化合物中正负化合价的代数和为零的原则求解其他元素的化合价。
(2)熟记常见元素的化合价:一价氢、钾、钠、氟、氯、溴、碘、银;二价氧、钙、钡、镁、锌;三铝、四硅、五价磷;说变价也不难,二三铁、二四碳、二四六硫都齐全;铜汞二价最常见。
(3)明确一些特殊物质中元素的化合价:
CuFeS2:、、;K2FeO4:;Li2NH、LiNH2、AlN:;Na2S2O3:;
MO:;C2O:;HCN:、;CuH:、;FeO:;Si3N4:、。
3.氧化还原反应的相关概念之间的关系
可概括为“氧、氧、得、降、还、还、还”。
4.电子转移的表示方法
请分别用单线桥法和双线桥法表示Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:
(1)双线桥法:①标变价 ②画箭头(反应物指向生成物) ③算数目 ④说变化。如铜和稀硝酸反应:
得分速记
a.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”。
b.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。
c.失去电子的总数等于得到电子的总数。
(2)单线桥法:①标变价 ②画箭头(由失电子原子指向得电子原子) ③算数目(线桥上只标电子转移的总数目,不标“得”“失”字样),如铜和稀硝酸反应:
得分速记
a.箭头从失电子元素的原子指向得电子元素的原子。
b.不标“得到”或“失去”,只标明电子转移的总数。
c.线桥只出现在反应物中。
5.氧化还原反应与四种基本类型反应间的关系
得分速记
(1)有单质参与的化合反应是氧化还原反应。
(2)有单质生成的分解反应是氧化还原反应。
(3)有单质参加或生成的化学反应,不一定是氧化还原反应,如3O22O3。
(4)所有的置换反应都是氧化还原反应。
(5)所有的复分解反应都不是氧化还原反应。
知识点2 从元素价态和物质结构的角度认识氧化剂和还原剂
1.常见氧化剂
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。如:
得分速记
(1)O2、O3在水溶液中的还原产物,其中酸性条件下是H2O,中性、碱性条件下是OH-;而当还原产物为固态时是O2-或O。
(2)浓硝酸的还原产物是NO2,稀HNO3的还原产物是NO。
2.常见还原剂
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、低价金属阳离子、某些非金属单质及其氢化物等。如:
3.元素化合价处于中间价态的物质既有氧化性,又有还原性
其中:Fe2+、SO主要表现还原性,H2O2主要表现氧化性。
得分速记
(1)根据化合价的高低可判断物质是否具有氧化性或还原性,但不能判断氧化性或还原性的强弱。元素处于最高价态时只有氧化性,但不一定有强氧化性,如Na+、SO;同理,元素处于最低价态时也不一定具有强还原性。
(2)非金属阴离子不一定只具有还原性,如O既有氧化性又有还原性。金属阳离子不一定只具有氧化性,如Fe2+既有还原性又有氧化性。
4.重要的还原剂——金属氢化物、NaBH4
1)金属氢化物
①结构特点
电子式可表示为M+[H]-(M为碱金属)。
②强还原性
a.遇水强烈反应放出氢气,使溶液呈强碱性,如:NaH+H2O===NaOH+H2↑。
b.高温还原金属
如固态NaH在673 K时能将TiCl4还原为金属钛:TiCl4+4NaHTi+4NaCl+2H2↑。
2)万能还原剂——硼氢化钠(NaBH4)
硼氢化钠是一种无机物,化学式为NaBH4,白色至灰白色细结晶粉末或块状,吸湿性强,其碱性溶液呈棕黄色,是最常用的还原剂之一。通常用作醛类、酮类、酰氯类的还原剂,塑料工业的发泡剂,造纸漂白剂,以及医药工业制造双氢链霉素的氢化剂。
知识点3 氧化还原反应概念的“五个误区”
误区一:某元素由化合态变为游离态时,该元素不一定被还原,也不一定被氧化。因为元素处于化合态时,其化合价可能为正,也可能为负。若元素由负价变为0价,则其被氧化,若元素由正价变为0价,则其被还原。
误区二:在氧化还原反应中,非金属单质不一定只作氧化剂,大部分非金属单质往往既具有氧化性又具有还原性,只是以氧化性为主。如在反应Cl2+H2OHCl+HClO中,Cl2既表现氧化性又表现还原性。
误区三:物质的氧化性或还原性的强弱取决于元素原子得失电子的难易程度,与得失电子数目的多少无关。
误区四:氧化还原反应中的反应物不一定都是氧化剂或还原剂,有的反应物可能既不是氧化剂也不是还原剂。如Cl2+H2OHCl+HClO,H2O既不是氧化剂,也不是还原剂。
误区五:在氧化还原反应中,一种元素被氧化,不一定有另一种元素被还原,也可能是同一元素既被氧化又被还原。如:2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,氧元素一部分化合价升高,一部分化合价降低。
考向1 考查氧化还原反应的判断
例1(2025·山东聊城·一模)化学与生活密切相关,下列涉及氧化还原反应的是
A.切开的茄子放置后切面变色 B.制作面点时加入食用纯碱
C.肥皂水作蚊虫叮咬处的清洗剂 D.使用含氟牙膏预防龋齿
思维建模 判断是否发生氧化还原反应的依据
判断是否发生氧化还原反应的依据主要是看反应时各元素的化合价有无发生变化。
【变式训练1·变载体】(2024·山东烟台·三模)下列过程不涉及氧化还原反应的是
A.荧光指示牌被照发光 B.切开的苹果发生褐变
C.豆科植物根瘤菌固氮 D.废弃的秸秆生产酒精
【变式训练2·变载体】(2025·山东聊城·二模)化学与生活、生产联系密切,下列叙述不涉及氧化还原反应的是
A.利用铝热剂焊接钢轨 B.水果罐头中添加维生素C防变质
C.利用油脂皂化生产肥皂 D.地下钢铁输水管用导线连接镁块防腐蚀
考向2 考查氧化还原反应基本概念
例2(2025·山东菏泽·一模)常温下,高铜酸钠(NaCuO2)是一种黑色难溶于水的固体,有强氧化性,在中性或碱性溶液中稳定存在,在稀硫酸中溶解并产生无色气体,在NaOH溶液中可用NaClO氧化Cu(OH)2制得。下列说法错误的是
A.NaCuO2中Cu为+3价
B.制备时,理论上消耗氧化剂与还原剂物质的量之比为1:2
C.可用浓氨水检验高铜酸钠中的Cu(OH)2
D.高铜酸钠在稀硫酸中溶解的离子方程式为4CuO+12H+=4Cu2++O2↑+6H2O
思维建模 解决氧化还原反应概念的一般思路
找变价、判类型、分升降、定其他。其中“找变价”是非常关键的一步,特别是不同反应物中含有同种元素的氧化还原反应,必须弄清元素化合价的变化情况。
【逻辑思维与科学建模】【变式训练1·变考法】(2025·山东菏泽·二模)高纯度(氧元素的化合价为价)是锂电池重要的电极材料。工业利用一定比例的超细二氧化锰与氢氧化锂共热生成高纯和一种气体。下列说法正确的是
A.中Mn的价态为价
B.锂电池放电时,高纯度发生氧化反应
C.制备反应中,理论上氧化产物与还原产物的物质的量比为
D.若用碳酸锂代替氢氧化锂,则会产生三种气体
【变式训练2·变载体】关于反应K2H3IO6+9HI=2KI+4I2+6H2O,下列说法正确的是
A.K2H3IO6发生氧化反应 B.KI是还原产物
C.生成12.7 g I2时,转移0.1 mol电子 D.还原剂与氧化剂的物质的量之比为7∶1
考向3 考查氧化还原反应中电子转移的表示方法
例3下列化学反应中电子转移方向、数目表示正确的是( )
A.
B.
C.
D.
思维建模 转移电子数的计算思路
明确元素的变价―→找出所有氧化剂或还原剂的物质的量所有氧化剂或还原剂得或失的电子数―→确定转移电子数。[n(e-)=n(氧化剂)或n(还原剂)×N(变价原子数)×ΔN(化合价变化数)]
【变式训练1·变载体】下列用单、双线桥表示电子转移的方向和数目不正确的是
A.2NaCl B.
C. D.
【结合工业废水处理考查氧化还原反应基本概念】【变式训练2·变载体】在氯氧化法处理含CN-的废水过程中,液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一),氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。
(1)某厂废水中含KCN,其浓度为650 mg·L-1。现用氯氧化法处理,发生如下反应(其中N均为-3价、O均为-2价)KCN+2KOH+Cl2=KOCN+2KCl+H2O。该反应中,被氧化的元素是_____,氧化产物是__________。处理上述废水20.0 L,使KCN完全转化为KOCN,至少需氯气__________g。
(2)投入过量液氯,可将氰酸盐进一步氧化为氮气。请用单线桥法标出电子转移方向和数目:
2KOCN+4KOH+3Cl2=2CO2↑+6KCl+2H2O+N2↑。
考点二 氧化性、还原性强弱的比较
知识点1 氧化性、还原性的概念
1.氧化性是指物质得电子的性质(或能力);还原性是指物质失电子的性质(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,故Na比Al的还原性强。
3.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。
知识点2 氧化性、还原性强弱的比较方法
1.依据氧化还原反应方程式判断
氧化性:氧化剂>氧化产物
还原性:还原剂>还原产物
口诀:比什么“性”找什么“剂”,“产物”之“性”小于“剂”。
2.依据反应条件及反应的剧烈程度判断
当不同的氧化剂(或还原剂)与同一还原剂(或氧化剂)反应时,反应越易进行,则对应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,反之越弱。如:
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
O2+4HCl(浓)2Cl2+2H2O
氧化性:KMnO4>MnO2>O2
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
还原性:Na>Mg
3.依据被氧化还原的程度判断
相同条件下:
a.不同氧化剂作用于同一种还原剂,氧化产物价态高的其氧化性强。
例如:Fe+SFeS,2Fe+3Cl22FeCl3 ,可以得出氧化性:Cl2>S
b.不同还原剂作用于同一种氧化剂,还原产物价态低的其还原性强。例如:
→
4.依据“三表”判断
a.根据元素周期表判断
b.根据金属活动顺序表
c.根据非金属活动性顺序表判断
5.依据“两池”判断
a.原电池:一般情况下,两种不同的金属构成原电池的两极,其还原性:负极>正极。
b.电解池:用惰性电极电解混合溶液时,在阴极先放电的阳离子的氧化 性较强,在阳极先放电的阴离子的还原 性较强。
6.依据“三度”判断(“三度”即:浓度、温度、酸碱度)
a.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:浓盐酸> 稀盐酸。
b.温度:同一种物质,温度越高其氧化性(或还原性)越强。如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。
c.酸碱度:同一种物质,所处环境酸(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。
考向1 考查氧化性、还原性强弱的比较
例1(2025·山东济宁·二模)Fe2(SO4)3溶液脱除空气中H2S并再生的原理如图所示,下列说法错误的是
A.氧化性:O2>Fe3+>S
B.理论上脱硫过程Fe2(SO4)3不需要额外补充
C.标准状况下消耗5.6L氧气时,可生成0.5molS
D.脱硫过程中溶液的pH逐渐减小
思维建模 谨记常用的氧化性、还原性强弱顺序
(1)氧化性:KMnO4>MnO2>Cl2>Br2>Fe3+>I2
(2)还原性:S2->SO(SO2)>I->Fe2+>Br->Cl-
【变式训练1·变考法】下列实验探究方案能得出相应结论的是
选项
探究方案
结论
A
向FeBr2溶液中加入几滴氯水,振荡,再加CCl4萃取,观察CCl4层颜色变化
还原性:Fe2+>Br-
B
向MnO2固体中滴加稀盐酸,加热,观察是否有黄绿色气体产生
氧化性:MnO2>Cl2
C
向Fe(NO3)2和KSCN的混合溶液中滴入酸化的AgNO3溶液振荡,溶液颜色变红
氧化性:Ag+>Fe3+
D
向NaBr溶液中滴加过量的氯水,再加入淀粉KI溶液,观察溶液颜色变化
氧化性:Cl2>Br2>I2
【变式训练2·变考法】(2024·山东济宁·三模)几种含碘粒子之间的转化关系如图所示,下列说法正确的是
A.、和的氧化性强弱:
B.为增大的产量,反应②可以加过量NaHSO3
C.将淀粉KI溶液逐滴滴入新制氯水中,溶液颜色先变浅后变蓝
D.产生等量的I2,反应④消耗的H+与反应②产生的H+的量相等
考向2 考查判断氧化还原反应是否发生
例2已知氧化性BrO3->ClO3->Cl2>IO3->I2。现将饱和氯水逐滴滴入KI淀粉溶液中至过量。观察到的现象是:
①溶液先呈现蓝色;②随饱和氯水继续滴入蓝色消失,溶液又呈无色。
请写出有关的离子方程式:
①___________________________,②______________________________________________________
思维建模 判断氧化还原反应是否发生的基本思路
根据强制弱规律判断,只要满足氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物,氧化还原反应就能发生。
【变式训练1·变考法】已知反应:①;
②(未配平)
下列有关说法正确的是
A.方程式①中W为
B.还原性强弱:
C.,
D.反应不能发生
【结合坐标曲线图考查氧化还原反应规律】【变式训练2·变考法】(2024·山东·模拟预测)电化学中,常用电极电势表示一定条件下微粒得失电子能力,电极电势越高氧化性越强。标准状态下,氧化型电极反应,,,则的氧化性比强。含钴微粒的电极电势随的变化如图所示,两条虚线分别表示“氧线”和“氢线”。下列说法错误的是
A.单质溶于稀硫酸能置换出
B.氧气的氧化性与溶液的酸碱性有关
C.一定条件下转化为,氧化能力减弱
D.酸性条件下,反应难以进行
【变式训练3·变载体】已知有如下反应:
①2NaBrO3+Cl2=Br2+2NaClO3
②NaClO3+5NaCl+3H2SO4=3Cl2↑+3H2O+3Na2SO4
③2FeCl2+Cl2=2FeCl3
根据上述反应,判断下列结论中错误的是
A.Cl2在反应②中既是氧化产物又是还原产物
B.Cl2在反应③中作氧化剂
C.氧化性强弱的顺序为:NaClO3>NaBrO3>Cl2>FeCl3
D.溶液中可发生:NaClO3+6FeCl2+3H2SO4=NaCl+4FeCl3+Fe2(SO4)3+3H2O
考点三 氧化还原反应的基本规律及应用
知识点1 守恒规律及其应用
1.规律
氧化还原反应遵循以下三个守恒规律:
①质量守恒:反应前后元素的种类和质量不变。
②电子守恒:即氧化剂得电子的总数等于还原剂失电子的总数,这是配平氧化还原反应方程式的依据,也是有关氧化还原反应计算的依据。
③电荷守恒:离子方程式中,反应物中各离子的电荷总数与产物中各离子的电荷总数相等。书写氧化还原反应的离子方程式时要注意满足电荷守恒,如Fe3++Cu===Fe2++Cu2+(错误),2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+(正确)。
2.应用
知识点2 价态规律及其应用
1.高低规律
(1)内容:元素在物质中所处的价态,决定该元素的氧化性或还原性,一般来说,元素处于最高价态时,只有氧化性(如KMnO4、HNO3等);元素处于最低价态时,只有还原性(如S2-、I-等);元素处于中间价态时,既有氧化性又有还原性(如Fe2+、SO2等)。
(2)应用:预测物质的氧化性和还原性。
2.价态归中规律
(1)内容:同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时,高价态+低价态―→中间价态,即“只靠拢,不交叉”“就近变价”。
(2)图示表达如下:
(3)应用:同种元素的物质间发生氧化还原反应时,氧化产物、还原产物的判断,电子转移总数的计算。
3.歧化反应规律
(1)内容:氧化还原反应中,有元素化合价升高,必然有元素化合价降低。歧化反应时,某元素的中间价态―→高价态+低价态。
(2)应用:判断反应物和产物中同种元素价态的高低,计算电子转移的数目。
知识点3 强弱规律及其应用
1.规律
(1)物质氧化性或还原性的强弱决定于得失电子的难易程度,与得失电子的数目无关。
(2)根据氧化还原反应方程式进行判断
还原剂 + 氧化剂 = 氧化产物 + 还原产物
(强还原性) (强氧化性) (弱氧化性) (弱还原性)
还原性:还原剂>还原产物;
氧化性:氧化剂>氧化产物。
2.应用
(1)判断有氧化性和还原性的物质在一定条件下能否反应:以Zn为例,Zn可以与Fe2+、Sn2+、H+、Cu2+等发生置换反应,但不能与Mg2+、Al3+等反应。
(2)同一氧化剂与多种还原剂混合时,还原性强的先被氧化。例如,已知还原性:I->Fe2+>Br-,当把氯气通入FeBr2溶液时,氯气的量不足时首先氧化Fe2+;把氯气通入FeI2溶液时,氯气的量不足时首先氧化I-。
同一还原剂与多种氧化剂混合时,氧化性强的先被还原。例如,在含有Fe3+、Cu2+、H+的溶液中加入铁粉,因为氧化性:Fe3+>Cu2+>H+,所以铁粉先与Fe3+反应,然后再依次与Cu2+、H+反应。
知识点4 先后规律及其应用
1.规律
(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+>H+,所以铁粉先与Fe3+反应,然后依次为Cu2+、H+。
2.应用
3、常见的强弱顺序
氧化性:MnO(H+)>Cl2>Br2>Fe3+>I2>稀H2SO4>S,还原性:Mn2+<Cl-<Br-<Fe2+<I-<SO2(SO)<S2-。
考向1 氧化还原价态规律及其应用
例1已知受热分解为的价和价的混合氧化物(价的能氧化浓盐酸生成)。受热分解得到固体和氧气,固体与足量的浓盐酸反应得氯气,若为,则分解所得固体的成分及物质的量之比可能是
①②③④
A.③④ B.②③ C.①② D.①④
思维建模 反应的价态规律
1.价态归中规律思维模型
含不同价态的同种元素的物质间发生氧化还原反应时,该元素价态的变化一定遵循“高价+低价―→中间价”,而不会出现交叉现象。简记为“两相靠,不相交”。
例如,不同价态硫之间可以发生的氧化还原反应是
注:不会出现⑤H2S和H2SO4反应中H2S转化为SO2而H2SO4转化为S的情况。
2.歧化反应规律思维模型
“中间价―→高价+低价”。
具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应,如:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
3.应用
(1)判断同种元素不同价态物质间发生氧化还原反应的可能性,如浓H2SO4与SO2不发生反应。
(2)根据化合价判断反应体系中的氧化剂、还原剂及氧化产物、还原产物。如对于反应6HCl+NaClO3===NaCl+3Cl2↑+3H2O中,氧化剂为NaClO3,还原剂为HCl,氧化产物和还原产物都为Cl2。
【变式训练1·变考法】(2024·山东潍坊三模)二氟化氧常用作高能火箭推进系统中的氧化剂,一种在温和条件下制取的工艺如图所示。下列说法正确的是
A.反应I中氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶3
B.还原性:
C.反应I~Ⅳ中,氟元素化合价发生变化的反应有3个
D.制取,至少需加入
考向2 氧化还原先后规律及应用
例13.实验室制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。
(1)制备K2FeO4的反应为3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O,由此得出氧化性:Cl2________(填“>”或“<”)FeO。
(2)K2FeO4的性质探究:用KOH溶液将紫色K2FeO4固体溶出,得到紫色K2FeO4溶液。取少量该溶液,滴加盐酸,有Cl2产生。
该实验表明Cl2和FeO的氧化性强弱关系与(1)相反,原因是______________________。
思维建模 氧化还原反应规律的应用策略
首先分析题意的考查点,再确定用什么规律解决问题。涉及“几种元素被氧化(或还原)”或“谁先被氧化(或还原)”问题,用先后规律解答;涉及电子转移数或氧化剂(氧化产物)与还原剂(还原产物)比例问题,必然用守恒规律解答;涉及能否发生某反应,一般属于强弱规律,而判断同种元素的不同价态的物质之间反应的化合价变化问题,则要依据价态归中规律。
【变式训练1·变载体】已知反应:6FeCl2+3Br2=4FeCl3+2FeBr3,请写出以下情况中反应的离子方程式:
(1)FeBr2溶液中加入少量氯水:________________________________________________。
(2)FeBr2溶液中加入过量氯水:________________________________________________。
【变式训练2·变考法】向-淀粉溶液中逐渐通入时发生反应:①②。下列说法正确的是
A.反应②中氧化剂与还原剂的物质的量之比为
B.持续通入过程中观察到溶液先变蓝后褪色
C.已知酸性:,可以得出非金属性:
D.向某溶液中通入足量,再滴加淀粉,若溶液不变蓝,则溶液中不含
1.(2025·山东卷)下列在化学史上产生重要影响的成果中,不涉及氧化还原反应的是( )
A.侯德榜发明了以和为原料的联合制碱法
B.戴维电解盐酸得到和,从而提出了酸的含氢学说
C.拉瓦锡基于金属和的反应提出了燃烧的氧化学说
D.哈伯发明了以和为原料合成氨的方法
2.(2024·山东卷)中国书画是世界艺术瑰宝,古人所用文房四宝制作过程中发生氧化还原反应的是
A.竹管、动物尾毫→湖笔 B.松木→油烟→徽墨
C.楮树皮→纸浆纤维→宣纸 D.端石→端砚
3.(2024·浙江6月卷)利用可将废水中的转化为对环境无害的物质后排放。反应原理为:(未配平)。下列说法正确的是
A.X表示
B.可用替换
C.氧化剂与还原剂物质的量之比为
D.若生成标准状况下的气体,则反应转移的电子数为(表示阿伏加德罗常数的值)
4.(2024·浙江1月卷)汽车尾气中的和在催化剂作用下发生反应:,列说法不正确的是(为阿伏加德罗常数的值)
A.生成转移电子的数目为 B.催化剂降低与反应的活化能
C.是氧化剂,是还原剂 D.既是氧化产物又是还原产物
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