内容正文:
第04讲 氧化还原反应的基本概念和规律
目录
01
02 体系构建·思维可视
03 核心突破·靶向攻坚
考点一 氧化还原反应的概念及其表示
知识点1 氧化还原反应
知识点2 氧化剂和还原剂
知识点3 氧化还原反应表示方法
考向1 氧化还原反应的判断
考向2 氧化还原反应基本概念辨析
【思维建模】氧化还原反应相关概念辨析方法
考向3 考查氧化还原反应中电子转移的表示
【思维建模】转移电子数的计算方法
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
知识点2 氧化性、还原性强弱的比较方法
考向1 氧化性、还原性强弱
考向2 氧化性、还原性的应用
【思维建模】判断氧化还原反应能否发生的思路
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
知识点2 价态规律及其应用
知识点3 强弱规律及其应用
知识点4 先后规律及其应用
考向1 氧化还原价态规律及其应用
考向2 氧化还原先后规律及应用
【思维建模】如何判断氧化还原反应发生先后
04
考点要求
考察形式
2025年
2024年
2023年
2022年
2021年
氧化还原反应的概念
选择题
非选择题
黑吉辽蒙卷T1,3分
辽宁卷T6,3分
辽宁卷T9,3分
氧化性、还原性强弱的比较
选择题
非选择题
黑吉辽卷T5,3分
氧化还原反应的规律
选择题
非选择题
黑吉辽蒙T12、T14,3分
辽宁卷T12,3分
考情分析:
1.从命题题型和内容上看,高考命题不多,高考命题以选择题和非选择题呈现。
2.从命题思路上看,
(1)以元素化合物、反应历程为情境,考查氧化还原反应的概念、规律、计算;
(2)以科学实验、工艺流程为情境进行命题,考查氧化还原反应的规律、配平、计算等。
预计今后继续以化学与科技、环境作为情境,考查氧化还原反应的相关知识。平时多关注化学与环境、化学与能源、化学与生命、化学与材料等知识,注意得失电子守恒规律在氧化还原反应配平及计算中的应用。
复习目标:
1.了解氧化还原反应、氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物等基本概念。
2.了解氧化还原反应的本质,能用“单、双线桥”分析电子转移的方向和数目。
3.理解氧化还原反应的基本规律及其应用,能从元素价态的角度,依据氧化还原反应原理,预测物质的化学性质和变化。
考点一 氧化还原反应的概念及其表示
知识点1 氧化还原反应
1.氧化还原反应的本质和特征
(1)本质:电子转移(电子 或电子对 )
(2)特征:反应过程中元素的 发生变化
2.氧化还原反应与四种基本类型反应间的关系
(1)有 参与的化合反应是氧化还原反应。
(2)有 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 反应都是氧化还原反应。
(5)所有的 反应都不是氧化还原反应。
3.氧化还原反应的相关概念之间的关系
【名师点睛】 有关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,该元素不是被还原,就是被氧化。
误区二:在氧化还原反应中,非金属单质一定只做氧化剂。
误区三:物质氧化性或还原性的强弱取决于得失电子数目的多少。
误区四:所含元素价态越高,化合物的氧化性一定越强。
误区五: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。
知识点2 氧化剂与还原剂
1.常见氧化剂
常见氧化剂包括某些 单质、含有 的化合物、过氧化物等。如:
【特别提醒】
(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 单质、 离子及 的化合物、 离子、某些 单质及其 等。如:
【易错提醒】
(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。
知识点3 氧化还原反应的表示
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。
例如:铜和稀硝酸反应:
(1)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”。
(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。
(3)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)
例如铜和稀硝酸反应:
3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(1)箭头从失电子元素的原子指向得电子元素的原子。
(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。
考向1 氧化还原反应的判断
例1 (2025·吉林省长春市实验中学·一模)下列应用中涉及到氧化还原反应的是( )
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
【变式训练1】(2025·辽宁省大连八中 ·一模)下列对氧化还原反应的分析中合理的是( )
A.Mg变成MgO时化合价升高,失去电子,因此Mg在该反应中被还原
B.KMnO4受热分解,锰元素化合价一方面升高,一方面降低,因此锰元素既被氧化又被还原
C.CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4属于氧化还原反应
D.反应2H2O2H2↑+O2↑,H2O中元素的化合价既有升高,又有降低
【变式训练2变考法】(2025·黑龙江省海林市高级中学·一模)下表中,对化学反应类型判断错误的是( )
选项
化学方程式
反应类型
A
N2O42NO2
分解反应,或氧化还原反应
B
2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
置换反应,或氧化还原反应
C
FeCl3+3H2O===
Fe(OH)3(胶体)+3HCl
复分解反应,或非氧化还原反应
D
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
化合反应,或氧化还原反应
考向2 氧化还原反应的相关概念辨析
例2 (2025·辽宁省开原市高级中学·二模)制取新型水处理剂ClO2的化学方程式为2KClO3+H2C2O4+
H2SO4===2ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O。下列说法错误的是( )
A.KClO3在反应中得到电子
B.ClO2是还原产物
C.H2C2O4在反应中被氧化
D.1 mol KClO3参加反应有2 mol电子转移
思维建模 氧化还原反应相关概念辨析
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。在根据化合价升降,注意判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物等。
【变式训练1】(2025·内蒙古北方重工集团三中·一模)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
【变式训练2·变考法】(2025·辽宁省沈阳市同泽高级中学·一模)实验室中利用固体KMnO4进行如下实验,下列说法错误的是( )
A.G与H均为氧化产物
B.实验中KMnO4只作氧化剂
C.Mn元素至少参与了3个氧化还原反应
D.G与H的物质的量之和可能为0.2 mol
考向3 考查氧化还原反应中电子转移的表示
例3 (2025·黑龙江省哈尔滨市六中·二模)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 转移电子数的计算方法
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得或还原剂失的电子数→确定转移电子数。
【变式训练1】(2025·辽宁大连·期末)饮用水中的对人类健康会产生危害,为了降低饮用水中的浓度,某饮用水研究人员指出,在碱性条件下用铝粉将还原为N2,其化学方程式为:10Al+6NaNO3+4NaOH=10NaAlO2+3N2↑+2H2O。下列有关该反应的说法中,正确的是
A.反应中铝元素的化合价升高,被还原
B.若有10mol铝原子参与反应,则转移的电子总数为30
C.用双线桥表示的电子转移为:
D.可以用单线桥将电子转移表示为
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 的性质(或能力);还原性是指物质 的性质(或能力)。
2.氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的 程度,与得、失电子数目的 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.从元素的化合价判断:
最高价态——只有 ,如:Fe3+、H2SO4、KMnO4等;
最低价态——只有 ,如:金属单质、Cl-、S2-等;
中间价态——既有 又有 ,如:Fe2+、S、Cl2等。
知识点2 氧化性、还原性强弱的比较
项目
一般规律
氧化性
元素非金属性越强,其单质的氧化性越强;
金属活动性越强,对应金属的简单阳离子的氧化性越弱
还原性
元素金属性越强,其单质的还原性越强;
非金属活动性越强,对应元素形成的简单阴离子的还原性越弱
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
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
(1)根据元素周期表判断
(2)根据金属活动性顺序表判断
(3)根据非金属性强弱判断
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 氧化性、还原性强弱比较
例1 (2025·东北育才学校·一模)在常温下,发生下列几种反应:①16H++10Z-+2XO4-===2X2++5Z2+8H2O;②2A2++B2===2A3++2B-;③2B-+Z2===B2+2Z-。根据上述反应,下列结论错误的是( )
A.溶液中可发生:Z2+2A2+===2A3++2Z-
B.Z2在反应①③中均为还原剂
C.氧化性:XO4->Z2>B2>A3+
D.X2+是XO4-的还原产物
【变式训练1】(2025·黑龙江省大庆一中·一模)常温下,在溶液中可发生如下反应:①2A2++B2===2A3++2B-;②2B-+Z2===B2+2Z-。下列说法正确的是( )
A.反应①中B2作为还原剂
B.Z元素在反应②中被氧化
C.还原性由强到弱的顺序是Z->B->A2+
D.反应Z2+2A2+===2A3++2Z-可以进行
【变式训练2】(2025·吉林省舒兰市一中·二模)铅丹(Pb3O4)可作防锈用涂料,其中铅的化合价为+2价和+4价,它与浓盐酸反应的化学方程式为Pb3O4+8HCl(浓)===3PbCl2+Cl2↑+4H2O。下列说法正确的是( )
A.Pb3O4与浓盐酸反应时,Pb3O4作为还原剂
B.物质的氧化性:Cl2>Pb3O4
C.Pb3O4中+2价的铅与+4价的铅的物质的量之比为2∶1
D.当上述反应中消耗1 mol Pb3O4时,生成的氯气为22.4 L
考向2 氧化性、还原性的应用
例2(2025·辽宁省营口市高级中学·一模)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:Mn>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
思维建模 判断氧化还原反应能否发生的思路
【思维建模】先假设选项中的化学反应能够发生,依据此反应判断出还原性(或氧化性)的强弱,然后与题目提供的还原性(或氧化性)强弱顺序对照,若二者表示的还原性(或氧化性)强弱顺序一致,则此反应能够发生;若不一致,则此反应不能发生。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】(2025·辽宁省实验中学·一模)已知氧化性:Br2>Fe3+。向含溶质a mol的FeBr2溶液中通入b mol Cl2,充分反应。下列说法不正确的是( )
A.离子的还原性:Fe2+>Br->Cl-
B.当a≥2b时,反应的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
C.当a=b时,反应后溶液中离子浓度之比c(Fe3+)∶c(Br-)∶c(Cl-)=1∶1∶2
D.当3a≤2b时,反应的离子方程式为2Fe2++2Br-+2Cl2===2Fe3++Br2+4Cl-
【变式训练2】(2025·内蒙古包头市第九中学·一模)实验室利用Bi(OH)3制取高锰酸钠的相关反应的离子方程式如下:
Ⅰ:Cl+6H++5Cl-===3Cl2↑+3H2O;
Ⅱ:Bi(OH)3+3OH-+Cl2+Na+===NaBiO3↓+2Cl-+3H2O;
Ⅲ:5NaBiO3+2Mn2++14H+===2Mn+5Bi3++5Na++7H2O。
下列说法错误的是( )
A.反应Ⅰ中氧化产物和还原产物的物质的量比为5∶1
B.酸性条件下的氧化性:Cl>Cl2>NaBiO3>Mn
C.NaBiO3可与盐酸发生反应:NaBiO3+6H++2Cl-===Bi3++Cl2↑+3H2O+Na+
D.制得1.2 mol高锰酸钠时,理论上消耗氯酸钠的物质的量为1 mol
考点三 氧化还原反应的基本规律及应用
知识点1 价态规律及其应用
1.价态升降规律
氧化还原反应中,化合价有升必有降, 总值相等。
2.价态归中规律
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:
【特别提醒】H2SO4与H2S反应时,不会出现H2S转化为SO2而H2SO4转化为S的情况。
3.歧化反应规律
“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。
4.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,如浓硫酸与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。
知识点2 强弱规律及其应用
1.物质氧化性或还原性的强弱决定于得失电子的 ,与得失电子的 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。
3.应用:
(1)同一氧化剂与多种还原剂混合时, 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-。
(2)同一还原剂与多种氧化剂混合时, 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3 先后规律及其应用
1.同时含有几种还原剂时将按照 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 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+。
3.越易失电子的物质,失后就越难得电子;越易得电子的物质,得后就越难失电子。
4.熟记常见的强弱顺序
氧化性:MnO(H+)>Cl2>Br2>Fe3+>I2>S,还原性:Mn2+<Cl-<Br-<Fe2+<I-<SO2(SO)<S2-。
5.应用:判断氧化性、还原性的强弱及氧化还原反应方程式的书写。
知识点4 守恒规律及其应用
1.质量守恒:反应前后元素的 和 不变。
2.电子守恒:即氧化剂得电子的 等于还原剂失电子的 ,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 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)。
4.应用:利用守恒思想,可不写化学方程式,不追究中间反应过程,只要把物质分为始态和终态,从得电子与失电子两个方面进行整体思考,便可迅速获得正确结果。运用“守恒规律”可进行氧化还原反应方程式的配平,直接计算反应物与产物或转移电子的数量关系。
考向1 氧化还原反应规律的应用
例1(2025·黑龙江大庆·二模)已知有如下三个氧化还原反应:
2FeCl3+2KI===2FeCl2+2KCl+I2
2FeCl2+Cl2===2FeCl3
2KMnO4+16HCl===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
若某溶液中Fe2+和I-共存,要除去I-而不氧化Fe2+和Cl-,可以加入的试剂是( )
A.Cl2 B.KMnO4 C.FeCl3 D.HCl
思维建模 氧化还原反应规律如何应用
1.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;
2.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,用守恒规律解答;
3.涉及某个氧化还原反应能否发生,用强弱规律解答;
4.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,用价态归中规律解答。
【变式训练1】(2025·内蒙古赤峰市二中·一模)下列说法正确的是( )
A.KClO3+6HCl===KCl+3Cl2↑+3H2O反应中氧化产物为Cl2,还原产物为KCl
B.浓H2SO4具有强氧化性,浓H2SO4不能干燥SO2
C.H2S+H2SO4(浓)===S↓+SO2↑+2H2O反应中氧化产物与还原产物的物质的量比为1∶1
D.NO2与NH3在一定条件下不可能发生反应
考向2 守恒规律及其应用
例1(2025·辽宁省沈阳市二中·一模)为防止废弃的硒单质(Se)造成环境污染,通常用浓硫酸将其转化成二氧化硒(SeO2),再用KI溶液处理后回收Se。发生的反应为:①Se+2H2SO4(浓)===2SO2↑+SeO2+2H2O;②SeO2+4KI+4HNO3===4KNO3+Se+2I2+2H2O。下列说法错误的是( )
A.①中SO2是还原产物,SeO2是氧化产物
B.②中HNO3既不是氧化剂也不是还原剂
C.②中每生成0.2 mol I2共转移0.4 mol电子
D.氧化性由强到弱的顺序是:H2SO4(浓)<SeO2<I2
【变式训练1】(2025·黑龙江省哈尔滨市九中·一模)NaClO2是一种高效的漂白剂,实验室中一种制备NaClO2的过程如图所示,下列说法错误的是( )
A.NaClO2的漂白原理与SO2不同
B.每生成1 mol ClO2有1 mol H2C2O4被氧化
C.反应2过程中,H2O2作还原剂
D.粗产品经重结晶可得到纯度更高的NaClO2
【变式训练1】(2025·吉林省通化市一中·一模)在酸性溶液中,FeS2催化氧化的物质转化关系如图所示。
下列有关叙述正确的是( )
A.Fe2+是该反应的催化剂
B.反应中,FeS2作氧化剂
C.反应过程中须不断加入NO和O2
D.每消耗7 mol O2,溶液中最多增加4 mol SO
1. (2025·辽宁卷)东北三省及内蒙古资源丰富,下列资源转化的主要过程不属于化学变化的是
A. 石灰石煅烧 B. 磁铁矿炼铁 C. 煤的液化 D. 石油分馏
2. (2025·辽宁卷)化学需氧量(COD)是衡量水体中有机物污染程度的指标之一,以水样消耗氧化剂的量折算成消耗的量(单位为)来表示。碱性不与反应,可用于测定含Cl⁻水样的COD,流程如图。
下列说法错误的是
A. Ⅱ中发生的反应有
B. Ⅱ中避光、加盖可抑制被氧化及的挥发
C. Ⅲ中消耗的越多,水样的COD值越高
D. 若Ⅰ中为酸性条件,测得含水样的COD值偏高
3. (2025·辽宁卷)一定条件下,“”4种原料按固定流速不断注入连续流动反应器中,体系pH-t振荡图像及涉及反应如下。其中AB段发生反应①~④,①②为快速反应。下列说法错误的是
①
②
③
④
⑤
A. 原料中不影响振幅和周期
B. 反应④:
C. 反应①~④中,对的氧化起催化作用
D. 利用pH响应变色材料,可将pH振荡可视化
4.(2024·辽宁卷)家务劳动中蕴含着丰富的化学知识。下列相关解释错误的是
A. 用过氧碳酸钠漂白衣物:具有较强氧化性
B. 酿米酒需晾凉米饭后加酒曲:乙醇受热易挥发
C. 用柠檬酸去除水垢:柠檬酸酸性强于碳酸
D. 用碱液清洗厨房油污:油脂可碱性水解
5.(2023·辽宁卷)一定条件下,酸性溶液与发生反应,(Ⅱ)起催化作用,过程中不同价态含粒子的浓度随时间变化如下图所示。下列说法正确的是( )
A. (Ⅲ)不能氧化
B. 随着反应物浓度的减小,反应速率逐渐减小
C. 该条件下,(Ⅱ)和(Ⅶ)不能大量共存
D. 总反应为:
6. (2022·辽宁卷)镀锌铁钉放入棕色的碘水中,溶液褪色;取出铁钉后加入少量漂白粉,溶液恢复棕色:加入,振荡,静置,液体分层。下列说法正确的是
A. 褪色原因为被还原 B. 液体分层后,上层呈紫红色
C. 镀锌铁钉比镀锡铁钉更易生锈 D. 溶液恢复棕色的原因为被氧化
7.(2021·辽宁卷)由下列实验操作及现象能得出相应结论的是
实验操作
现象
结论
A
向KBr、KI混合溶液中依次加入少量氯水和CCl4,振荡,静置
溶液分层,下层呈紫红色
氧化性:
B
在火焰上灼烧搅拌过某无色溶液的玻璃棒
火焰出现黄色
溶液中含Na元素
C
用pH计测定pH:①NaHCO3溶液②CH3COONa溶液
pH:①>②
H2CO3酸性弱于CH3COOH
D
把水滴入盛有少量Na2O2的试管中,立即把带火星木条放在试管口
木条复燃
反应生成了O2
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第04讲 氧化还原反应的基本概念和规律
目录
01
02 体系构建·思维可视
03 核心突破·靶向攻坚
考点一 氧化还原反应的概念及其表示
知识点1 氧化还原反应
知识点2 氧化剂和还原剂
知识点3 氧化还原反应表示方法
考向1 氧化还原反应的判断
考向2 氧化还原反应基本概念辨析
【思维建模】氧化还原反应相关概念辨析方法
考向3 考查氧化还原反应中电子转移的表示
【思维建模】转移电子数的计算方法
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
知识点2 氧化性、还原性强弱的比较方法
考向1 氧化性、还原性强弱
考向2 氧化性、还原性的应用
【思维建模】判断氧化还原反应能否发生的思路
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
知识点2 价态规律及其应用
知识点3 强弱规律及其应用
知识点4 先后规律及其应用
考向1 氧化还原价态规律及其应用
考向2 氧化还原先后规律及应用
【思维建模】如何判断氧化还原反应发生先后
04
考点要求
考察形式
2025年
2024年
2023年
2022年
2021年
氧化还原反应的概念
选择题
非选择题
辽宁卷T1,3分
辽宁卷T6,3分
辽宁卷T9,3分
氧化性、还原性强弱的比较
选择题
非选择题
辽宁卷T5,3分
氧化还原反应的规律
选择题
非选择题
辽宁卷T12、T14,3分
辽宁卷T12,3分
考情分析:
1.从命题题型和内容上看,高考命题不多,高考命题以选择题和非选择题呈现。
2.从命题思路上看,
(1)以元素化合物、反应历程为情境,考查氧化还原反应的概念、规律、计算;
(2)以科学实验、工艺流程为情境进行命题,考查氧化还原反应的规律、配平、计算等。
预计今后继续以化学与科技、环境作为情境,考查氧化还原反应的相关知识。平时多关注化学与环境、化学与能源、化学与生命、化学与材料等知识,注意得失电子守恒规律在氧化还原反应配平及计算中的应用。
复习目标:
1.了解氧化还原反应、氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物等基本概念。
2.了解氧化还原反应的本质,能用“单、双线桥”分析电子转移的方向和数目。
3.理解氧化还原反应的基本规律及其应用,能从元素价态的角度,依据氧化还原反应原理,预测物质的化学性质和变化。
考点一 氧化还原反应的概念及其表示
知识点1 氧化还原反应
1.氧化还原反应的本质和特征
(1)本质:电子转移(电子得失或电子对偏移)
(2)特征:反应过程中元素的化合价发生变化
2.氧化还原反应与四种基本类型反应间的关系
(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。
3.氧化还原反应的相关概念之间的关系
【名师点睛】 有关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,该元素不是被还原,就是被氧化。
误区二:在氧化还原反应中,非金属单质一定只做氧化剂。
误区三:物质氧化性或还原性的强弱取决于得失电子数目的多少。
误区四:所含元素价态越高,化合物的氧化性一定越强。
误区五: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。
知识点2 氧化剂与还原剂
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:
【特别提醒】
(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:
【易错提醒】
(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。
知识点3 氧化还原反应的表示
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。
例如:铜和稀硝酸反应:
(1)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”。
(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。
(3)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)
例如铜和稀硝酸反应:
3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(1)箭头从失电子元素的原子指向得电子元素的原子。
(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。
考向1 氧化还原反应的判断
例1 (2025·吉林省长春市实验中学·一模)下列应用中涉及到氧化还原反应的是( )
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】A.使用明矾对水进行净化过程中,明矾电离出的铝离子发生水解生成氢氧化铝胶体,氢氧化铝胶体粒子吸附水中的悬浮颗粒并沉降下来而使水变得澄清,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不符合题意;B.雪天道路上撒盐融雪,是为了降低水的凝固点到0 ℃以下,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,B不符合题意;C.暖贴中的铁粉遇空气放热,是因为暖贴中含有的铁粉、碳粉、氯化钠、水等物质,当这些物质遇到空气后形成无数微小原电池并开始工作,在此过程中会放出热量,该过程中铁元素和氧元素的化合价发生变化,因此,该过程涉及到氧化还原反应,C符合题意;D.荧光指示牌被照发光,是因为发生了光反射,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,D不符合题意。
【变式训练1】(2025·辽宁省大连八中 ·一模)下列对氧化还原反应的分析中合理的是( )
A.Mg变成MgO时化合价升高,失去电子,因此Mg在该反应中被还原
B.KMnO4受热分解,锰元素化合价一方面升高,一方面降低,因此锰元素既被氧化又被还原
C.CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4属于氧化还原反应
D.反应2H2O2H2↑+O2↑,H2O中元素的化合价既有升高,又有降低
【答案】D
【解析】镁失去电子被氧化而不是被还原,A错误;高锰酸钾中锰元素的化合价只有降低,没有升高,因此锰元素只被还原,没被氧化,B错误;没有元素化合价的变化,不是氧化还原反应,C错误;水中氧元素的化合价升高,氢元素的化合价降低,D正确。
【变式训练2变考法】(2025·黑龙江省海林市高级中学·一模)下表中,对化学反应类型判断错误的是( )
选项
化学方程式
反应类型
A
N2O42NO2
分解反应,或氧化还原反应
B
2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
置换反应,或氧化还原反应
C
FeCl3+3H2O===
Fe(OH)3(胶体)+3HCl
复分解反应,或非氧化还原反应
D
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
化合反应,或氧化还原反应
【答案】A
【解析】反应N2O42NO2为分解反应,但是元素的化合价没变化,不是氧化还原反应,A错误;反应2Al+Fe2O32Fe+Al2O3中,一种单质置换另一种单质,为置换反应,也为氧化还原反应,B正确;反应FeCl3+3H2O===Fe(OH)3(胶体)+3HCl中,两种化合物交换阴阳离子,为复分解反应,元素的化合价没有变化,为非氧化还原反应,C正确;反应4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,多种物质生成一种物质,为化合反应,有元素化合价变化,为氧化还原反应,D正确。
考向2 氧化还原反应的相关概念辨析
例2 (2025·辽宁省开原市高级中学·二模)制取新型水处理剂ClO2的化学方程式为2KClO3+H2C2O4+
H2SO4===2ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O。下列说法错误的是( )
A.KClO3在反应中得到电子
B.ClO2是还原产物
C.H2C2O4在反应中被氧化
D.1 mol KClO3参加反应有2 mol电子转移
【答案】D
【解析】反应中氯元素的化合价由+5降低为+4,则KClO3为氧化剂,在反应中得到电子被还原,则ClO2是还原产物,A、B项正确;反应中碳元素的化合价由+3升高到+4,则H2C2O4为还原剂,在反应中被氧化,C项正确;反应中氯元素的化合价由+5降低为+4,1 mol KClO3参加反应有1 mol×(5-4)=1 mol电子转移,D项错误。
思维建模 氧化还原反应相关概念辨析
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。在根据化合价升降,注意判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物等。
【变式训练1】(2025·内蒙古北方重工集团三中·一模)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
【答案】A
【解析】该反应中氮元素由-1价升高为+1价,生成1 mol N2O,转移4 mol电子,A正确;该反应中H、O元素化合价不变,H2O既不是氧化产物,也不是还原产物,还原产物为Fe2+,B错误;该反应中氮元素化合价升高,铁元素化合价降低,NH2OH为还原剂,Fe3+为氧化剂,C错误;若设计成原电池,则正极反应为Fe3++e-===Fe2+,Fe2+为正极产物,D错误。
【变式训练2·变考法】(2025·辽宁省沈阳市同泽高级中学·一模)实验室中利用固体KMnO4进行如下实验,下列说法错误的是( )
A.G与H均为氧化产物
B.实验中KMnO4只作氧化剂
C.Mn元素至少参与了3个氧化还原反应
D.G与H的物质的量之和可能为0.2 mol
【答案】B
【解析】KMnO4固体受热分解生成K2MnO4、MnO2、O2,K2MnO4、MnO2均具有氧化性,在加热条件下能与浓盐酸发生氧化还原反应,反应过程中Cl-被氧化为Cl2,K2MnO4、MnO2被还原为MnCl2,因此气体单质G为O2,气体单质H为Cl2。KMnO4固体受热分解过程中,Mn元素化合价降低被还原,部分O元素化合价升高被氧化,因此KMnO4既是氧化剂也是还原剂,故B错误。
考向3 考查氧化还原反应中电子转移的表示
例3 (2025·黑龙江省哈尔滨市六中·二模)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”。
思维建模 转移电子数的计算方法
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得或还原剂失的电子数→确定转移电子数。
【变式训练1】(2025·辽宁大连·期末)饮用水中的对人类健康会产生危害,为了降低饮用水中的浓度,某饮用水研究人员指出,在碱性条件下用铝粉将还原为N2,其化学方程式为:10Al+6NaNO3+4NaOH=10NaAlO2+3N2↑+2H2O。下列有关该反应的说法中,正确的是
A.反应中铝元素的化合价升高,被还原
B.若有10mol铝原子参与反应,则转移的电子总数为30
C.用双线桥表示的电子转移为:
D.可以用单线桥将电子转移表示为
【答案】C
【解析】由化学方程式可知,铝元素的化合价升高,被氧化,A项错误;10 mol铝原子参加反应转移电子为10 mol× 3=30 mol,数目为30NA,B项错误;用双线桥法表示的电子转移如下:,C项正确;单线桥上应标注电子总数,并且不注明得失,D项错误。故选C。
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.从元素的化合价判断:
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
项目
一般规律
氧化性
元素非金属性越强,其单质的氧化性越强;
金属活动性越强,对应金属的简单阳离子的氧化性越弱
还原性
元素金属性越强,其单质的还原性越强;
非金属活动性越强,对应元素形成的简单阴离子的还原性越弱
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
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
(1)根据元素周期表判断
(2)根据金属活动性顺序表判断
(3)根据非金属性强弱判断
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 氧化性、还原性强弱比较
例1 (2025·东北育才学校·一模)在常温下,发生下列几种反应:①16H++10Z-+2XO4-===2X2++5Z2+8H2O;②2A2++B2===2A3++2B-;③2B-+Z2===B2+2Z-。根据上述反应,下列结论错误的是( )
A.溶液中可发生:Z2+2A2+===2A3++2Z-
B.Z2在反应①③中均为还原剂
C.氧化性:XO4->Z2>B2>A3+
D.X2+是XO4-的还原产物
【答案】B
【解析】反应①中X元素的化合价降低,氧化性:XO4->Z2,反应②中B元素的化合价降低,氧化性:B2>A3+,反应③中Z元素的化合价降低,氧化性:Z2>B2,故氧化性:XO4->Z2>B2>A3+。由分析可知,氧化性:Z2>A3+,故反应Z2+2A2+===2A3++2Z-可发生,故A正确;反应①中Z元素的化合价升高,Z2为氧化产物,反应③中Z元素的化合价降低,Z2为氧化剂,故B错误;由分析可知,氧化性:XO4->Z2>B2>A3+,故C正确;反应①中X元素的化合价降低,XO4-为氧化剂,X2+是XO4-的还原产物,故D正确。
【变式训练1】(2025·黑龙江省大庆一中·一模)常温下,在溶液中可发生如下反应:①2A2++B2===2A3++2B-;②2B-+Z2===B2+2Z-。下列说法正确的是( )
A.反应①中B2作为还原剂
B.Z元素在反应②中被氧化
C.还原性由强到弱的顺序是Z->B->A2+
D.反应Z2+2A2+===2A3++2Z-可以进行
【答案】D
【解析】反应①B2转化为B-,元素化合价降低,被还原,作氧化剂,A错误;反应②中Z2转化为Z-,元素化合价降低,被还原,B错误;还原剂的还原性大于还原产物的还原性,根据反应①可知,还原性:A2+>B-,同理根据反应②可知,还原性:B->Z-,所以还原性:A2+>B->Z-,C错误;根据C项分析可知,还原性:A2+>B->Z-,所以反应Z2+2A2+===2A3++2Z-可以进行,D正确。
【变式训练2】(2025·吉林省舒兰市一中·二模)铅丹(Pb3O4)可作防锈用涂料,其中铅的化合价为+2价和+4价,它与浓盐酸反应的化学方程式为Pb3O4+8HCl(浓)===3PbCl2+Cl2↑+4H2O。下列说法正确的是( )
A.Pb3O4与浓盐酸反应时,Pb3O4作为还原剂
B.物质的氧化性:Cl2>Pb3O4
C.Pb3O4中+2价的铅与+4价的铅的物质的量之比为2∶1
D.当上述反应中消耗1 mol Pb3O4时,生成的氯气为22.4 L
【答案】C
【解析】反应Pb3O4+8HCl(浓)===3PbCl2+Cl2↑+4H2O中,Pb元素的化合价由+4降低到+2,则Pb3O4作为氧化剂,A错误;根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,则氧化性:Pb3O4>Cl2,B错误;因为铅丹中Pb元素的化合价只有+2、+4,所以根据化合价代数和为0,则Pb3O4中Pb2+与Pb4+的物质的量之比为2∶1,C正确;选项中没有说明气体所处的温度和压强,不能计算生成氯气的体积,D错误。
考向2 氧化性、还原性的应用
例2(2025·辽宁省营口市高级中学·一模)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:Mn>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。
思维建模 判断氧化还原反应能否发生的思路
【思维建模】先假设选项中的化学反应能够发生,依据此反应判断出还原性(或氧化性)的强弱,然后与题目提供的还原性(或氧化性)强弱顺序对照,若二者表示的还原性(或氧化性)强弱顺序一致,则此反应能够发生;若不一致,则此反应不能发生。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】(2025·辽宁省实验中学·一模)已知氧化性:Br2>Fe3+。向含溶质a mol的FeBr2溶液中通入b mol Cl2,充分反应。下列说法不正确的是( )
A.离子的还原性:Fe2+>Br->Cl-
B.当a≥2b时,反应的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
C.当a=b时,反应后溶液中离子浓度之比c(Fe3+)∶c(Br-)∶c(Cl-)=1∶1∶2
D.当3a≤2b时,反应的离子方程式为2Fe2++2Br-+2Cl2===2Fe3++Br2+4Cl-
【答案】D
【解析】单质的氧化性越强,相应离子的还原性越弱,故离子的还原性:Fe2+>Br->Cl-,故A正确;a mol Fe2+消耗0.5a mol Cl2,当a≥2b时,只有Fe2+被氯气氧化,反应的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,故B正确;当a=b时,由2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-可知,a mol Fe2+消耗0.5a mol Cl2,生成a mol Fe3+、a mol Cl-,由2Br-+Cl2===2Cl-+Br2可知,0.5a mol Cl2消耗a mol Br-,又生成a mol Cl-,溶液中剩余a mol Br-,故反应后的离子浓度之比c(Fe3+)∶c(Br-)∶c(Cl-)=1∶1∶2,故C正确;a mol Fe2+消耗0.5a mol Cl2,2a mol Br-消耗a mol Cl2,当3a≤2b时,Fe2+、Br-完全被氧化,反应的离子方程式为2Fe2++4Br-+3Cl2===2Fe3++2Br2+6Cl-,故D错误。
【变式训练2】(2025·内蒙古包头市第九中学·一模)实验室利用Bi(OH)3制取高锰酸钠的相关反应的离子方程式如下:
Ⅰ:Cl+6H++5Cl-===3Cl2↑+3H2O;
Ⅱ:Bi(OH)3+3OH-+Cl2+Na+===NaBiO3↓+2Cl-+3H2O;
Ⅲ:5NaBiO3+2Mn2++14H+===2Mn+5Bi3++5Na++7H2O。
下列说法错误的是( )
A.反应Ⅰ中氧化产物和还原产物的物质的量比为5∶1
B.酸性条件下的氧化性:Cl>Cl2>NaBiO3>Mn
C.NaBiO3可与盐酸发生反应:NaBiO3+6H++2Cl-===Bi3++Cl2↑+3H2O+Na+
D.制得1.2 mol高锰酸钠时,理论上消耗氯酸钠的物质的量为1 mol
【答案】B
【解析】反应ⅠCl中氯元素化合价降低发生还原反应得到还原产物氯气,氯离子中氯元素化合价升高发生氧化反应得到氧化产物氯气,根据电子得失守恒可知,氧化产物和还原产物的物质的量比为5∶1,A正确;氧化剂的氧化性大于氧化产物,Ⅰ得酸性条件下氧化性:Cl>Cl2,Ⅱ在碱性条件下得氧化性:Cl2>NaBiO3,Ⅲ得酸性条件下氧化性:NaBiO3>Mn,故不能说明酸性条件下氧化性:Cl>Cl2>NaBiO3>Mn,B错误;酸性条件下NaBiO3可与盐酸发生反应生成氯气,离子方程式:NaBiO3+6H++2Cl-===Bi3++Cl2↑+3H2O+Na+,C正确;根据反应方程式可知,Cl~5Cl2~5NaBiO3~2Mn,制得1.2 mol高锰酸钠时,理论上消耗氯酸钠的物质的量为1 mol,D正确。
考点三 氧化还原反应的基本规律及应用
知识点1 价态规律及其应用
1.价态升降规律
氧化还原反应中,化合价有升必有降,升降总值相等。
2.价态归中规律
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:
【特别提醒】H2SO4与H2S反应时,不会出现H2S转化为SO2而H2SO4转化为S的情况。
3.歧化反应规律
“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。
4.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,如浓硫酸与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。
知识点2 强弱规律及其应用
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。
3.应用:
(1)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-。
(2)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3 先后规律及其应用
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+。
3.越易失电子的物质,失后就越难得电子;越易得电子的物质,得后就越难失电子。
4.熟记常见的强弱顺序
氧化性:MnO(H+)>Cl2>Br2>Fe3+>I2>S,还原性:Mn2+<Cl-<Br-<Fe2+<I-<SO2(SO)<S2-。
5.应用:判断氧化性、还原性的强弱及氧化还原反应方程式的书写。
知识点4 守恒规律及其应用
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)。
4.应用:利用守恒思想,可不写化学方程式,不追究中间反应过程,只要把物质分为始态和终态,从得电子与失电子两个方面进行整体思考,便可迅速获得正确结果。运用“守恒规律”可进行氧化还原反应方程式的配平,直接计算反应物与产物或转移电子的数量关系。
考向1 氧化还原反应规律的应用
例1(2025·黑龙江大庆·二模)已知有如下三个氧化还原反应:
2FeCl3+2KI===2FeCl2+2KCl+I2
2FeCl2+Cl2===2FeCl3
2KMnO4+16HCl===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
若某溶液中Fe2+和I-共存,要除去I-而不氧化Fe2+和Cl-,可以加入的试剂是( )
A.Cl2 B.KMnO4 C.FeCl3 D.HCl
【答案】C
【解析】由题目中的三个反应可知氧化性强弱顺序为MnO>Cl2>Fe3+>I2,因Cl2、KMnO4均能氧化Fe2+,故选项A、B不合题意,HCl不能氧化I-,D项错误,故选C。
思维建模 氧化还原反应规律如何应用
1.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;
2.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,用守恒规律解答;
3.涉及某个氧化还原反应能否发生,用强弱规律解答;
4.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,用价态归中规律解答。
【变式训练1】(2025·内蒙古赤峰市二中·一模)下列说法正确的是( )
A.KClO3+6HCl===KCl+3Cl2↑+3H2O反应中氧化产物为Cl2,还原产物为KCl
B.浓H2SO4具有强氧化性,浓H2SO4不能干燥SO2
C.H2S+H2SO4(浓)===S↓+SO2↑+2H2O反应中氧化产物与还原产物的物质的量比为1∶1
D.NO2与NH3在一定条件下不可能发生反应
【答案】C
【解析】Cl2既是氧化产物又是还原产物,A错误;浓H2SO4与SO2中S的化合价无中间价,二者不反应,可以用浓H2SO4干燥SO2,B错误;NO2在一定条件下可以氧化NH3,D错误;故选C。
考向2 守恒规律及其应用
例1(2025·辽宁省沈阳市二中·一模)为防止废弃的硒单质(Se)造成环境污染,通常用浓硫酸将其转化成二氧化硒(SeO2),再用KI溶液处理后回收Se。发生的反应为:①Se+2H2SO4(浓)===2SO2↑+SeO2+2H2O;②SeO2+4KI+4HNO3===4KNO3+Se+2I2+2H2O。下列说法错误的是( )
A.①中SO2是还原产物,SeO2是氧化产物
B.②中HNO3既不是氧化剂也不是还原剂
C.②中每生成0.2 mol I2共转移0.4 mol电子
D.氧化性由强到弱的顺序是:H2SO4(浓)<SeO2<I2
【答案】D
【解析】根据氧化还原反应价态变化规律,从①化学反应方程式中可以知道S的化合价在降低,即SO2是还原产物,Se的化合价在升高,所以SeO2是氧化产物,A正确;从②化学反应方程式中可得知HNO3的化合价没有发生改变,所以,HNO3既不是氧化剂也不是还原剂,B正确;根据氧化还原反应得失电子数守恒,Se的化合价由+4价变为0价,得4e-,当2 mol的I2生成时,反应过程中转移了4 mol的电子,当有0.2 mol的I2生成时,则转移0.4 mol的电子,C正确;根据氧化还原反应中氧化性和还原性的判断方法可知,氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,所以氧化性由强到弱的顺序是H2SO4(浓)>SeO2>I2,故D错误。
【变式训练1】(2025·黑龙江省哈尔滨市九中·一模)NaClO2是一种高效的漂白剂,实验室中一种制备NaClO2的过程如图所示,下列说法错误的是( )
A.NaClO2的漂白原理与SO2不同
B.每生成1 mol ClO2有1 mol H2C2O4被氧化
C.反应2过程中,H2O2作还原剂
D.粗产品经重结晶可得到纯度更高的NaClO2
【答案】B
【解析】NaClO2的漂白原理是依靠其氧化性,SO2的漂白原理是与有色物质反应生成无色的物质,NaClO2的漂白原理与SO2不同,A正确;反应1中NaClO3生成ClO2的过程中Cl元素由+5价变为+4价,H2C2O4反应生成CO2的过程中C元素由+3价变为+4价,每生成1 mol ClO2有0.5 mol H2C2O4被氧化,B错误;反应2过程中ClO2生成ClO,Cl元素由+4价变为+3价,ClO2作氧化剂,H2O2作还原剂,C正确;粗产品经重结晶可得到纯度更高的NaClO2,D正确。
【变式训练1】(2025·吉林省通化市一中·一模)在酸性溶液中,FeS2催化氧化的物质转化关系如图所示。
下列有关叙述正确的是( )
A.Fe2+是该反应的催化剂
B.反应中,FeS2作氧化剂
C.反应过程中须不断加入NO和O2
D.每消耗7 mol O2,溶液中最多增加4 mol SO
【答案】D
【解析】由题图知,反应物为FeS2和氧气,Fe3+、NO是催化剂,产物为亚铁离子和硫酸根离子,发生的总反应为2FeS2+7O2+2H2O2Fe2++4SO+4H+,FeS2中S元素被氧化,FeS2作还原剂,A、B错误;从总反应中可以看出,反应消耗氧气需要不断加入氧气,而NO在总反应中并未消耗,故NO不需要不断加入,C错误;根据总反应方程式可知,消耗7 mol O2,溶液中最多增加4 mol硫酸根离子,D正确。
1. (2025·黑吉辽蒙卷)东北三省及内蒙古资源丰富,下列资源转化的主要过程不属于化学变化的是
A. 石灰石煅烧 B. 磁铁矿炼铁 C. 煤的液化 D. 石油分馏
【答案】D
【解析】石灰石煅烧是碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳,有新物质生成,属于化学变化,A不符合题意;
磁铁矿炼铁是四氧化三铁被还原为铁单质,有新物质生成,属于化学变化,B不符合题意;煤的液化是通过化学反应将煤转化为液态燃料,生成新物质,属于化学变化,C不符合题意;石油分馏是利用沸点差异分离混合物,未生成新物质,属于物理变化,D符合题意;故选D。
2. (2025·黑吉辽蒙卷)化学需氧量(COD)是衡量水体中有机物污染程度的指标之一,以水样消耗氧化剂的量折算成消耗的量(单位为)来表示。碱性不与反应,可用于测定含Cl⁻水样的COD,流程如图。
下列说法错误的是
A. Ⅱ中发生的反应有
B. Ⅱ中避光、加盖可抑制被氧化及的挥发
C. Ⅲ中消耗的越多,水样的COD值越高
D. 若Ⅰ中为酸性条件,测得含水样的COD值偏高
【答案】C
【解析】I中KMnO4与水样中的有机物在碱性条件下反应得到MnO2,溶液中剩余有KMnO4,II中在酸性条件下KMnO4、MnO2与I-反应得到I2单质和Mn2+,III中生成的I2再用Na2S2O3滴定。A.II中MnO4-和MnO2在酸性条件下与过量的KI反应得到I2和Mn2+,存在MnO2+2I-+4H+=Mn2++I2+2H2O,A正确;II中避光防止I2升华挥发,加盖防止I-被氧气氧化,B正确;整个反应中,KMnO4得电子生成Mn2+,有机物和碘离子失去电子数目与KMnO4得电子数目相等,III中消耗的Na2S2O3越多,说明生成的I2单质越多,也说明有机物消耗的KMnO4的量少,水样中的COD值越低,C错误;若I中为酸性条件,Cl-会与KMnO4反应,水样中的COD值偏高,D正确;故选C。
3. (2025·黑吉辽蒙卷)一定条件下,“”4种原料按固定流速不断注入连续流动反应器中,体系pH-t振荡图像及涉及反应如下。其中AB段发生反应①~④,①②为快速反应。下列说法错误的是
①
②
③
④
⑤
A. 原料中不影响振幅和周期
B. 反应④:
C. 反应①~④中,对的氧化起催化作用
D. 利用pH响应变色材料,可将pH振荡可视化
【答案】A
【解析】根据图像可知氢离子浓度影响振幅大小,A错误;反应④中亚硫酸被氧化,反应的离子方程式为,B正确;由于①②为快速反应,而溴酸根离子直接氧化的是亚硫酸,所以反应①~④中,H+对SO32-的氧化起催化作用,C正确;根据题干信息和图像可知利用pH响应变色材料,可将pH振荡可视化,D正确;故选A。
4.(2024·黑吉辽卷)家务劳动中蕴含着丰富的化学知识。下列相关解释错误的是
A. 用过氧碳酸钠漂白衣物:具有较强氧化性
B. 酿米酒需晾凉米饭后加酒曲:乙醇受热易挥发
C. 用柠檬酸去除水垢:柠檬酸酸性强于碳酸
D. 用碱液清洗厨房油污:油脂可碱性水解
【答案】B
【解析】过碳酸钠中过碳酸根中有两个O原子为-1价,易得到电子变成-2价O,因此过碳酸钠具有强氧化性,可以漂白衣物,A正确;酒曲上大量微生物,微生物可以分泌多种酶将化谷物中的淀粉、蛋白质等转变成糖、氨基酸。糖分在酵母菌的酶的作用下,分解成乙醇,即酒精。因此,米饭需晾凉,米饭过热会使微生物失活,B错误;柠檬酸的酸性强于碳酸,可以将水垢中的碳酸钙分解为可溶性的钙离子,用于除水垢,C正确;油脂可以在碱性条件下水解成可用于水的甘油和脂肪酸盐,用于清洗油污,D正确;故选B。
5.(2023·辽宁卷)一定条件下,酸性溶液与发生反应,(Ⅱ)起催化作用,过程中不同价态含粒子的浓度随时间变化如下图所示。下列说法正确的是( )
A. (Ⅲ)不能氧化
B. 随着反应物浓度的减小,反应速率逐渐减小
C. 该条件下,(Ⅱ)和(Ⅶ)不能大量共存
D. 总反应为:
【答案】C
【解析】开始一段时间(大约13min前)随着时间的推移Mn(VII)浓度减小直至为0,Mn(III)浓度增大直至达到最大值,结合图像,此时间段主要生成Mn(III),同时先生成少量Mn(IV)后Mn(IV)被消耗;后来(大约13min后)随着时间的推移Mn(III)浓度减少,Mn(II)的浓度增大;据此作答。由图像可知,随着时间的推移Mn(III)的浓度先增大后减小,说明开始反应生成Mn(III),后Mn(III)被消耗生成Mn(II),Mn(III)能氧化H2C2O4,A项错误;随着反应物浓度的减小,到大约13min时开始生成Mn(II),Mn(II)对反应起催化作用,13min后反应速率会增大,B项错误;由图像可知,Mn(VII)的浓度为0后才开始生成Mn(II),该条件下Mn(II)和Mn(VII)不能大量共存,C项正确;H2C2O4为弱酸,在离子方程式中应以化学式保留,总反应为2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O,D项错误;故选C。
6. (2022·辽宁卷)镀锌铁钉放入棕色的碘水中,溶液褪色;取出铁钉后加入少量漂白粉,溶液恢复棕色:加入,振荡,静置,液体分层。下列说法正确的是
A. 褪色原因为被还原 B. 液体分层后,上层呈紫红色
C. 镀锌铁钉比镀锡铁钉更易生锈 D. 溶液恢复棕色的原因为被氧化
【答案】D
【解析】比活泼,更容易失去电子,还原性更强,先与发生氧化还原反应,故溶液褪色原因为被还原,A错误;液体分层后,在层,的密度比水大,则下层呈紫红色,B错误;若镀层金属活泼性大于,则不易生锈,反之,若活泼性大于镀层金属,则更易生锈,由于活泼性:,则镀锡铁钉更易生锈,C错误;漂白粉的有效成分为,其具有强氧化性,可将氧化,D项正确;故选D。
7.(2021·辽宁卷)由下列实验操作及现象能得出相应结论的是
实验操作
现象
结论
A
向KBr、KI混合溶液中依次加入少量氯水和CCl4,振荡,静置
溶液分层,下层呈紫红色
氧化性:
B
在火焰上灼烧搅拌过某无色溶液的玻璃棒
火焰出现黄色
溶液中含Na元素
C
用pH计测定pH:①NaHCO3溶液②CH3COONa溶液
pH:①>②
H2CO3酸性弱于CH3COOH
D
把水滴入盛有少量Na2O2的试管中,立即把带火星木条放在试管口
木条复燃
反应生成了O2
【答案】D
【解析】向KBr、KI混合溶液中依次加入少量氯水和CCl4,振荡,静置,溶液分层,下层呈紫红色,说明反应产生I2,发生反应:2KI+Cl2=2KCl+I2,证明氧化性:Cl2>I2,Br2>I2,但不能比较Br2与Cl2的氧化性强弱,A错误;玻璃中含有Na元素,因此灼烧时使火焰呈黄色,不能证明溶液中含Na元素,B错误;应该采用对照方法进行实验,但两种溶液的浓度未知,盐的种类也不同,因此不能通过测定溶液的pH来判断H2CO3、CH3COOH的酸性强弱,C错误;氧气有助燃性,把水滴入盛有少量Na2O2的试管中,立即把带火星木条放在试管口,木条复燃,可以证明Na2O2与水反应产生了O2,D正确;故选D。
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