内容正文:
氧化还原反应的概念和规律
课前学习任务
一、课标解读
1.了解氧化还原反应的本质是电子的转移,掌握电子转移的表示方法,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
二、必备知识
考点一 氧化还原反应的概念及相互关系
1.氧化还原反应的本质和特征
2.相关概念及其关系
例如:
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
上述反应中,氧化剂是 KMnO4 ,还原剂是 HCl ,氧化产物是 Cl2 ,还原产物是 MnCl2 ,KMnO4发生 还原 反应,HCl发生 氧化 反应,HCl表现的性质是 还原性和酸性 ;生成1 mol Cl2时转移电子数目为1.204×1024,被氧化的HCl的物质的量是 2 mol。
[易错点拨] 理解氧化还原反应相关概念的“三大误区”
误区1.某元素由化合态变为游离态时,该元素一定被还原。如Cl2+2Br-===Br2+2Cl-反应中溴元素被氧化。
误区2.在氧化还原反应中,非金属单质一定只作氧化剂。如H2+CuOCu+H2O反应中H2是还原剂。
误区3.在氧化还原反应中,若有一种元素被氧化,则一定有另一种元素被还原。如3NO2+H2O===2HNO3+NO反应中,氮元素既被氧化又被还原。
3.电子转移的表示方法
(1)双线桥法
①箭头必须由反应物指向生成物,且两端对准同种元素;
②箭头方向不表示电子转移的方向;
③得失电子数写成a×b e-的形式。
例:用双线桥法标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:
(2)单线桥法
①箭头必须由还原剂中失电子的元素指向氧化剂中得电子的元素;
②箭头方向表示电子转移的方向;
③在“桥”上标明转移的电子总数。
例:用单线桥法标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:
。
4.常见的氧化剂、还原剂
(1)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:
(2)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。如:
(3)元素化合价处于中间价态的物质既可作氧化剂,又可作还原剂。如:
其中:Fe2+、SO主要表现 还原 性,H2O2主要表现 氧化 性。
[方法点拨] (1)分析氧化还原反应的方法思路
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。基本方法是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)根据元素化合价判断物质的氧化性、还原性,只是其变化的一种“趋势”,但氧化性、还原性“能力”强弱不一定。如Na+中钠的化合价是钠元素的最高化合价,具有氧化性,但是氧化性很弱。
5.四种基本反应类型与氧化还原反应的关系
分析下列五个化学反应:
①2Na+2H2O===2NaOH+H2↑;
②2KClO32KCl+3O2↑;
③4NH3+5O24NO+6H2O;
④4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3;
⑤AgNO3+NaCl===AgCl↓+NaNO3
其中属于“区域1”的是 ④ (填序号,下同),属于“区域2”的是 ② ,属于“区域3”(阴影部分)的是 ③ ,属于“区域4”的是 ① ,属于“区域5”的是 ⑤ 。
考点二 氧化还原反应的规律及应用
1.氧化性、还原性的判断
(1)含义: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)判断:氧化性、还原性的强弱取决于物质得、失电子的 难易 程度,与得、失电子数目的 多少 无关。例如: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。
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。
2.氧化性、还原性强弱的比较
(1)依据反应原理——氧化还原反应方程式比较
氧化性:氧化剂> 氧化产物
还原性:还原剂> 还原产物
(2)依据反应条件及反应的剧烈程度判断
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 。如是否加热、有无催化剂及反应温度高低和反应物浓度大小等。例如:
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,
O2+4HCl2Cl2+2H2O,
由化学方程式知氧化性:KMnO4>Cl2,MnO2>Cl2,O2>Cl2,由反应条件知氧化性:KMnO4>MnO2>O2。
(3)依据相同条件下产物中元素价态的高低来判断
①相同条件下,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:
②相同条件下,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)依据金属性、非金属性比较
[方法归纳] 根据影响因素判断氧化性、还原性强弱的方法
(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)温度:同一种物质,温度越高其氧化性越强。如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。
(3)酸碱性:同一种物质,所处环境酸(碱)性越强其氧化性(还原性)越强。如KMnO4溶液的氧化性随溶液酸性的增强而增强。
[易错提醒] (1)对同一元素而言,一般价态越高,氧化性越强,如Fe3+>Fe2+>Fe;价态越低,氧化性越弱,如S2-<S<SO2。
(2)常见物质的氧化性、还原性强弱顺序
氧化性:MnO>Cl2>Br2>Fe3+>I2;
还原性:S2->SO(或H2SO3)>I->Fe2+>Br->Cl-。
(3)H2O2中氧元素尽管处于中间价态,但H2O2主要表现氧化性,其还原产物是H2O,故H2O2又被称为绿色氧化剂。
3.氧化还原反应规律及其应用
(1)强弱规律及其应用
同时含有几种氧化剂(或还原剂),发生氧化还原反应时,氧化性(或还原性)强的优先发生反应。
简单概括为“强者优先”
例:在FeI2溶液中通入少量Cl2,由于还原性: I- > Fe2+ ,则 I- 优先与Cl2反应,离子方程式为 Cl2+2I-===2Cl-+I2 。
(2)价态规律及其应用
①“价态归中”规律模型
含不同价态同种元素的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”的现象。
简单概括为“只靠近,不交叉”
例如,不同价态含硫物质之间的转化,符合如图所示规律:
例:判断含不同价态同种元素的物质间发生氧化还原反应的可能性,推测反应的可能产物。例如,浓硫酸和SO2 不能 (填“能”或“不能”)发生氧化还原反应;浓硫酸和H2S发生“归中反应”,推测可能生成的含硫产物: S 或 SO2 。
②“歧化反应”规律模型
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:将Cl2通入NaOH溶液中制取漂白液,化学方程式为 Cl2+2NaOH===NaClO+NaCl+H2O 。
(3)守恒规律及其应用
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。
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。
守恒规律常用于氧化还原反应中的计算问题以及方程式的配平问题。
如某氧化还原反应中反应物和生成物共有6种:NO、FeSO4、Fe(NO3)3、H2O、HNO3和Fe2(SO4)3。已知HNO3为反应物,则该氧化还原反应中还原剂是 FeSO4 ,还原产物是 NO 。当有1 mol HNO3被还原,转移 3 mol电子,消耗还原剂 3 mol。
课堂核心考点
考点一 氧化还原反应的概念及相互关系
微考点1 氧化还原反应的判断
1.(2024·山东卷,1,2分)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
2.(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
3.(2024·七省适应性测试安徽化学)敦煌壁画是我国灿烂的艺术瑰宝,也是颜料应用的重要科技史料。下列有关我国传统颜料主要成分的变化,发生氧化还原反应的是( )
A.骨白[Ca5(PO4)3(OH)]遇氟盐转化为Ca5(PO4)3F
B.铅白[2PbCO3·Pb(OH)2]遇H2S得到黑色PbS
C.石绿[CuCO3·Cu(OH)2]受热分解得到黑色CuO
D.石黄(As2S3和As4S4)在地表逐渐转化为硫酸盐
微考点2 氧化还原反应的概念及相互关系
4.(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
5.(2025·天津高三检测)关于反应K2H3IO6+9HI===2KI+4I2+6H2O,下列说法错误的是( )
A.K2H3IO6发生还原反应,具有氧化性
B.还原剂与氧化剂的物质的量之比为7∶1
C.KI是还原产物
D.生成12.7 g I2时,转移0.087 5 mol电子
微考点3 氧化还原反应中电子转移的表示方法及计算
6.下列化学反应中电子转移方向、数目表示正确的是( )
7.为治理汽车尾气中的NO和CO对环境的污染,可在汽车排气管上安装催化转化器,发生的反应为2NO+2CO===N2+2CO2。
(1)用双线桥表示此反应中的电子得失情况:
_________________________________________________________________
(2)用单线桥表示此反应中的电子转移情况:
_________________________________________________________________
(3)若反应中消耗了4 mol CO,则生成N2的物质的量为________mol,转移电子的物质的量为________mol。
考点二 氧化还原反应的规律及应用
微考点1 氧化性、还原性的判断与强弱比较
1.(2025·湖南长沙一中月考)已知:
①2KMnO4+16HCl===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O;
②Cl2+2FeCl2===2FeCl3;
③2KI+2FeCl3===2KCl+I2+2FeCl2。
则下列判断不正确的是( )
A.氧化性:MnO>Fe3+>Cl2
B.还原性:I->Fe2+>Cl-
C.Fe3+具有氧化性,Fe2+既有氧化性又有还原性
D.由信息推测:Cl2+2I-===2Cl-+I2反应可以进行
2.(2025·吉林长春高三检测)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.向Cr2(SO4)3溶液中滴入酸性KMnO4溶液,发生反应:10Cr3++6MnO+11H2O===5Cr2O+6Mn2++22H+
微考点2 氧化还原反应的规律及应用
3.(2025·山西晋城一中高三检测)关于反应5NH4NO3===2HNO3+4N2↑+9H2O,下列说法正确的是( )
A.HNO3是氧化产物
B.生成1 mol N2时,转移3.75 mol电子
C.氧化产物与还原产物的物质的量之比为3∶5
D.N2只是还原产物
4.(2025·经典习题选萃)已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物,在一定条件下有下列转化关系(未配平):
①G―→Q+NaCl
②Q+H2OX+H2
③Y+NaOH―→G+Q+H2O
④Z+NaOH―→Q+X+H2O
这五种化合物中Cl元素化合价由低到高的顺序是( )
A.G、Y、Q、Z、X B.X、Z、Q、G、Y
C.X、Z、Q、Y、G D.G、Q、Y、Z、X
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氧化还原反应的概念和规律
课前学习任务
一、课标解读
1.了解氧化还原反应的本质是电子的转移,掌握电子转移的表示方法,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
二、必备知识
考点一 氧化还原反应的概念及相互关系
1.氧化还原反应的本质和特征
2.相关概念及其关系
例如:
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
上述反应中,氧化剂是 KMnO4 ,还原剂是 HCl ,氧化产物是 Cl2 ,还原产物是 MnCl2 ,KMnO4发生 还原 反应,HCl发生 氧化 反应,HCl表现的性质是 还原性和酸性 ;生成1 mol Cl2时转移电子数目为1.204×1024,被氧化的HCl的物质的量是 2 mol。
[易错点拨] 理解氧化还原反应相关概念的“三大误区”
误区1.某元素由化合态变为游离态时,该元素一定被还原。如Cl2+2Br-===Br2+2Cl-反应中溴元素被氧化。
误区2.在氧化还原反应中,非金属单质一定只作氧化剂。如H2+CuOCu+H2O反应中H2是还原剂。
误区3.在氧化还原反应中,若有一种元素被氧化,则一定有另一种元素被还原。如3NO2+H2O===2HNO3+NO反应中,氮元素既被氧化又被还原。
3.电子转移的表示方法
(1)双线桥法
①箭头必须由反应物指向生成物,且两端对准同种元素;
②箭头方向不表示电子转移的方向;
③得失电子数写成a×b e-的形式。
例:用双线桥法标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:
(2)单线桥法
①箭头必须由还原剂中失电子的元素指向氧化剂中得电子的元素;
②箭头方向表示电子转移的方向;
③在“桥”上标明转移的电子总数。
例:用单线桥法标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:
。
4.常见的氧化剂、还原剂
(1)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:
(2)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。如:
(3)元素化合价处于中间价态的物质既可作氧化剂,又可作还原剂。如:
其中:Fe2+、SO主要表现 还原 性,H2O2主要表现 氧化 性。
[方法点拨] (1)分析氧化还原反应的方法思路
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。基本方法是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)根据元素化合价判断物质的氧化性、还原性,只是其变化的一种“趋势”,但氧化性、还原性“能力”强弱不一定。如Na+中钠的化合价是钠元素的最高化合价,具有氧化性,但是氧化性很弱。
5.四种基本反应类型与氧化还原反应的关系
分析下列五个化学反应:
①2Na+2H2O===2NaOH+H2↑;
②2KClO32KCl+3O2↑;
③4NH3+5O24NO+6H2O;
④4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3;
⑤AgNO3+NaCl===AgCl↓+NaNO3
其中属于“区域1”的是 ④ (填序号,下同),属于“区域2”的是 ② ,属于“区域3”(阴影部分)的是 ③ ,属于“区域4”的是 ① ,属于“区域5”的是 ⑤ 。
考点二 氧化还原反应的规律及应用
1.氧化性、还原性的判断
(1)含义: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)判断:氧化性、还原性的强弱取决于物质得、失电子的 难易 程度,与得、失电子数目的 多少 无关。例如: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。
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。
2.氧化性、还原性强弱的比较
(1)依据反应原理——氧化还原反应方程式比较
氧化性:氧化剂> 氧化产物
还原性:还原剂> 还原产物
(2)依据反应条件及反应的剧烈程度判断
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 。如是否加热、有无催化剂及反应温度高低和反应物浓度大小等。例如:
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,
O2+4HCl2Cl2+2H2O,
由化学方程式知氧化性:KMnO4>Cl2,MnO2>Cl2,O2>Cl2,由反应条件知氧化性:KMnO4>MnO2>O2。
(3)依据相同条件下产物中元素价态的高低来判断
①相同条件下,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:
②相同条件下,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)依据金属性、非金属性比较
[方法归纳] 根据影响因素判断氧化性、还原性强弱的方法
(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)温度:同一种物质,温度越高其氧化性越强。如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。
(3)酸碱性:同一种物质,所处环境酸(碱)性越强其氧化性(还原性)越强。如KMnO4溶液的氧化性随溶液酸性的增强而增强。
[易错提醒] (1)对同一元素而言,一般价态越高,氧化性越强,如Fe3+>Fe2+>Fe;价态越低,氧化性越弱,如S2-<S<SO2。
(2)常见物质的氧化性、还原性强弱顺序
氧化性:MnO>Cl2>Br2>Fe3+>I2;
还原性:S2->SO(或H2SO3)>I->Fe2+>Br->Cl-。
(3)H2O2中氧元素尽管处于中间价态,但H2O2主要表现氧化性,其还原产物是H2O,故H2O2又被称为绿色氧化剂。
3.氧化还原反应规律及其应用
(1)强弱规律及其应用
同时含有几种氧化剂(或还原剂),发生氧化还原反应时,氧化性(或还原性)强的优先发生反应。
简单概括为“强者优先”
例:在FeI2溶液中通入少量Cl2,由于还原性: I- > Fe2+ ,则 I- 优先与Cl2反应,离子方程式为 Cl2+2I-===2Cl-+I2 。
(2)价态规律及其应用
①“价态归中”规律模型
含不同价态同种元素的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”的现象。
简单概括为“只靠近,不交叉”
例如,不同价态含硫物质之间的转化,符合如图所示规律:
例:判断含不同价态同种元素的物质间发生氧化还原反应的可能性,推测反应的可能产物。例如,浓硫酸和SO2 不能 (填“能”或“不能”)发生氧化还原反应;浓硫酸和H2S发生“归中反应”,推测可能生成的含硫产物: S 或 SO2 。
②“歧化反应”规律模型
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:将Cl2通入NaOH溶液中制取漂白液,化学方程式为 Cl2+2NaOH===NaClO+NaCl+H2O 。
(3)守恒规律及其应用
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。
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。
守恒规律常用于氧化还原反应中的计算问题以及方程式的配平问题。
如某氧化还原反应中反应物和生成物共有6种:NO、FeSO4、Fe(NO3)3、H2O、HNO3和Fe2(SO4)3。已知HNO3为反应物,则该氧化还原反应中还原剂是 FeSO4 ,还原产物是 NO 。当有1 mol HNO3被还原,转移 3 mol电子,消耗还原剂 3 mol。
课堂核心考点
考点一 氧化还原反应的概念及相互关系
微考点1 氧化还原反应的判断
1.(2024·山东卷,1,2分)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] 将竹管和动物尾毫组装到一起制成湖笔,该过程中未涉及氧化还原反应,A项不符合题意;徽墨是利用松木不完全燃烧产生的炭黑制成的,松木燃烧过程中发生了氧化还原反应,B项符合题意;将楮树皮经过捶打、淘絮等程序制作成宣纸,未涉及氧化还原反应,C项不符合题意;端石经过雕刻、打磨等过程制作成端砚,该过程中未涉及氧化还原反应,D项不符合题意。
2.(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
[答案] 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错误;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错误;暖贴利用了原电池原理,涉及氧化还原反应,C正确;荧光指示牌利用了光的反射原理,与氧化还原反应无关,D错误。
3.(2024·七省适应性测试安徽化学)敦煌壁画是我国灿烂的艺术瑰宝,也是颜料应用的重要科技史料。下列有关我国传统颜料主要成分的变化,发生氧化还原反应的是( )
A.骨白[Ca5(PO4)3(OH)]遇氟盐转化为Ca5(PO4)3F
B.铅白[2PbCO3·Pb(OH)2]遇H2S得到黑色PbS
C.石绿[CuCO3·Cu(OH)2]受热分解得到黑色CuO
D.石黄(As2S3和As4S4)在地表逐渐转化为硫酸盐
[答案] D
[解析] Ca5(PO4)3(OH)遇氟盐转化为Ca5(PO4)3F,是难溶电解质之间的转化,发生非氧化还原反应,A不符合题意;铅白遇H2S得到黑色PbS,各元素化合价均未变化,属于非氧化还原反应,B不符合题意;石绿受热分解得到黑色CuO,各元素化合价均未变化,属于非氧化还原反应,C不符合题意;石黄在地表转化为硫酸盐,S元素由-2价升高到+6价,故发生氧化还原反应,D符合题意。
微考点2 氧化还原反应的概念及相互关系
4.(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
[析题·图文诠释] 基于反应前后元素化合价的变化,判断相关概念及关系:
[答案] A
[解析] NH2OH→N2O,N元素由-1价升高到+1价,故生成1 mol N2O时转移4 mol电子,A正确;该反应中,N元素化合价升高,Fe元素化合价降低,故NH2OH是还原剂,Fe3+是氧化剂,B、C错误;原电池中负极发生氧化反应,正极发生还原反应,故设计成原电池时,Fe2+是正极还原产物,D错误。
5.(2025·天津高三检测)关于反应K2H3IO6+9HI===2KI+4I2+6H2O,下列说法错误的是( )
A.K2H3IO6发生还原反应,具有氧化性
B.还原剂与氧化剂的物质的量之比为7∶1
C.KI是还原产物
D.生成12.7 g I2时,转移0.087 5 mol电子
[答案] C
[解析] K2H3IO6中I元素为+7价,得电子被还原为0价I,HI中的I元素从-1价升高为0价,发生归中反应,生成4 mol I2时转移7 mol e-。K2H3IO6发生还原反应,具有氧化性,A正确;9 mol HI参与反应,只有7 mol HI做还原剂,故还原剂与氧化剂的物质的量之比为7∶1,B正确;KI中K和I元素化合价均未变,故KI既不是氧化产物也不是还原产物,C错误;I2既是氧化产物又是还原产物,生成4 mol I2转移7 mol电子,12.7 g I2为0.05 mol,则转移电子为0.05 mol×=0.087 5 mol,D正确。
微考点3 氧化还原反应中电子转移的表示方法及计算
6.下列化学反应中电子转移方向、数目表示正确的是( )
[答案] D
[解析] A项中Cl2―→NaCl应为得e-,Cl2―→NaClO应为失e-;B项中氧化产物与还原产物均为Cl2,且转移电子数目为5e-;C项中用单线桥表示电子转移时不标“得失”。
7.为治理汽车尾气中的NO和CO对环境的污染,可在汽车排气管上安装催化转化器,发生的反应为2NO+2CO===N2+2CO2。
(1)用双线桥表示此反应中的电子得失情况:
_________________________________________________________________
(2)用单线桥表示此反应中的电子转移情况:
_________________________________________________________________
(3)若反应中消耗了4 mol CO,则生成N2的物质的量为________mol,转移电子的物质的量为________mol。
[答案] (1)
(2)
(3)2 8
[解析] (1)反应中,NO中+2价N元素变为0价,CO中+2价C元素变为+4价,转移电子数为4,用双线桥表示此反应中的电子得失情况为。(2)反应中CO失电子,NO得电子,转移电子数为4,用单线桥表示此反应中的电子转移情况为。(3)由化学方程式可知,若反应中消耗了4 mol CO,则生成N2的物质的量为2 mol,转移电子数为4 mol×(4-2)=8 mol。
考点二 氧化还原反应的规律及应用
微考点1 氧化性、还原性的判断与强弱比较
1.(2025·湖南长沙一中月考)已知:
①2KMnO4+16HCl===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O;
②Cl2+2FeCl2===2FeCl3;
③2KI+2FeCl3===2KCl+I2+2FeCl2。
则下列判断不正确的是( )
A.氧化性:MnO>Fe3+>Cl2
B.还原性:I->Fe2+>Cl-
C.Fe3+具有氧化性,Fe2+既有氧化性又有还原性
D.由信息推测:Cl2+2I-===2Cl-+I2反应可以进行
[答案] A
[解析] 反应①中高锰酸钾得电子为氧化剂,HCl失电子被氧化生成的Cl2为氧化产物,则高锰酸根离子的氧化性强于Cl2,反应②中氯气为氧化剂,Fe3+为氧化产物,氯气的氧化性强于Fe3+,A错误;反应③中碘离子为还原剂,Fe2+为还原产物,还原性碘离子强于亚铁离子,反应②中亚铁离子为还原剂,氯离子为还原产物,则还原性亚铁离子强于氯离子,B正确;Fe3+具有氧化性,Fe2+既可以进一步失去一个电子生成Fe3+,也可以得电子生成Fe,因此Fe2+既有氧化性又有还原性,C正确;Cl2的氧化性强于Fe3+,而Fe3+的氧化性又强于碘,故Cl2可以与I-反应生成氯离子和碘单质,D正确。
2.(2025·吉林长春高三检测)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.向Cr2(SO4)3溶液中滴入酸性KMnO4溶液,发生反应:10Cr3++6MnO+11H2O===5Cr2O+6Mn2++22H+
[答案] D
[解析] 根据氧化性:氧化剂>氧化产物,由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错误;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+可被氧化为Cr2O,MnO则被还原为Mn2+,反应的离子方程式为10Cr3++6MnO+11H2O===5Cr2O+6Mn2++22H+,D正确。
微考点2 氧化还原反应的规律及应用
3.(2025·山西晋城一中高三检测)关于反应5NH4NO3===2HNO3+4N2↑+9H2O,下列说法正确的是( )
A.HNO3是氧化产物
B.生成1 mol N2时,转移3.75 mol电子
C.氧化产物与还原产物的物质的量之比为3∶5
D.N2只是还原产物
[答案] B
[解析] 反应5NH4NO32HNO3+4N2↑+9H2O中,5NH4NO3中5个-3价的N全部失去电子变成N2中0价的N,有3个+5价的N得到电子变成氮气中0价的N,所以该反应转移电子数为15。HNO3既不是氧化产物也不是还原产物,故A错误;当有1 mol N2生成时,转移3.75 mol电子,故B正确;氧化产物与还原产物的物质的量之比应为5∶3,故C错误;N2既是氧化产物又是还原产物,故D错误。
4.(2025·经典习题选萃)已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物,在一定条件下有下列转化关系(未配平):
①G―→Q+NaCl
②Q+H2OX+H2
③Y+NaOH―→G+Q+H2O
④Z+NaOH―→Q+X+H2O
这五种化合物中Cl元素化合价由低到高的顺序是( )
A.G、Y、Q、Z、X B.X、Z、Q、G、Y
C.X、Z、Q、Y、G D.G、Q、Y、Z、X
[答案] A
[解析] 由①得出Q中价态高于G,因为G必介于Q和-1价的氯元素之间,-1价为氯元素的最低价;将该结论引用到③,Y介于Q与G之间,故有Q价态高于Y,Y价态高于G;分析②:H2O中的H元素化合价降低,则Q中的氯元素转变为X中的氯元素,化合价必升高,则得出X价态高于Q;最后分析④:Z介于Q、X之间,则X价态高于Z,Z价态高于Q。
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