内容正文:
第04讲 氧化还原反应的鉴别概念和规律
目录
01
02 体系构建·思维可视
03 核心突破·靶向攻坚
考点一 氧化还原反应的基本概念
知识点1 氧化还原反应的本质和特征
知识点2 氧化还原反应电子转移的表示方法
知识点3 从元素价态和物质结构角度认识氧化剂和还原剂
考向1 考查氧化还原反应的判断
【思维建模】判断氧化还原反应的依据
考向2 考查氧化还原反应的基本概念
【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
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 考查氧化性、还原性强弱比较
【思维建模】氧化性、还原性强弱比较基本方法
考向2 考查判断氧化还原反应能否发生
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
知识点2 转化规律——价态互不换位原理
知识点3 先后规律
知识点4 守恒规律
考向1 氧化还原价态规律及其应用
【思维建模】归中、岐化规律思维模型
考向2 氧化还原先后规律及应用
【思维建模】氧化还原反应的规律及应用解题技巧
04
考点要求
考察形式
2025年四川卷
2024年
2023年
氧化还原反应的基本概念
选择题
非选择题
江苏卷T17(1),3分
浙江1月卷T4,3分
山东卷T1,2分
天津卷T2,3分
浙江1月卷T6,3分
天津卷T6,3分
全国乙卷T7,6分
氧化还原反应基本规律
选择题
非选择题
江苏卷T11(B项),3分
天津卷T8,3分
江苏卷T7,3分
氧化还原反应信息方程式书写
选择题
非选择题
浙江6月卷T6,3分
天津卷T13,2分
江苏卷T16(2),3分
重庆卷T4,3分
湖南卷T10,3分
辽宁卷T12,3分
考情分析:
1.命题规律:
(1)在选择题中考查:电子转移数目的判断,粒子氧化性与还原性或强弱的判断,物质的用途与氧化性、还原性的关系。
(2)在非选择题中考查:用物质的氧化性、还原性解释有关反应中的现象,书写陌生的氧化还原反应方程式,用电子守恒法进行有关计算。
2.复习策略:
复习过程中对于氧化还原反应概念要与原电池、电解进行整合,并融合有机化学的氧化反应与还原反应;有关方程式书写在练后指导学生小结解题思维模型,提升陌生反应方程式的书写与分析能力,强化氧化还原反应规律的运用,特别是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.认识氧化还原反应的本质是电子的转移,能判断电子转移的数目。
2.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。
3.能判断氧化还原反应的产物,书写陌生的方程式。
4.能利用守恒规律进行氧化还原反应的计算。
氧化还原反应的
基本概念和规律
氧化还原反应的基本概念及其表示方法
氧化性、还原性强弱的比较
氧化还原反应的基本规律及应用
表示方法
基本概念
氧化性和还原性:氧化剂和还原剂具有的性质
氧化还原反应的概念
氧化反应和还原反应:物质中元素化合价升高和降低
氧化剂和还原剂:有元素化合价降低和升高的反应物
氧化产物和还原产物:还原剂和氧化剂对应的生成物
单线桥:表示的是还原剂和氧化剂之间电子转移的情况
双线桥:表示反应前后同一元素不同价态间电子转移的情况
依据反应条件及反应的剧烈程度:越容易反应其氧化性或还原性越强
依据“三表”判断
依据强弱规律判断:由强制弱。即比“性”找“剂”,“产物”之“性”小于“剂”
常见的氧化剂和还原剂:O2、HNO3、KMnO4和H2、金属单质等
特征:元素化合价变化
本质:电子的转移
依据“两池”判断
依据被氧化还原的程度判断:相同条件,元素化合价升降高低
非金属活动性顺序表:氧化性—F2>Cl2>Br2>I2
金属活动性顺序:越前单质还原性越强、离子氧化性越弱xia
元素周期表:同周期、同主族
电解池:氧化性或还原性强者优先
原电池:活泼金属作负极,较不活泼金属作正极
先后规律:相同条件下,氧化性或还原性强的物质优先反应
强弱规律:氧化性:氧化剂>氧化产物,还原性:还原剂>还原产物
价态规律
电子守恒规律:得失电子总数相等
歧化规律:某元素由中间价态生成高价态和低价态物质
归中规律:同一元素由高价态和低价态生成中间价态物质
同种元素相邻价态不反应
考点一 氧化还原反应概念及其表示方法
知识点1 氧化还原反应的概念
1.氧化还原反应本质和特征
(1)概念:有 ( 或 )的反应都是氧化还原反应。失去电子(或电子对 )发生氧化反应,得到电子(或电子对 )发生还原反应。
(2)特征:化学反应前后物质中有元素化合价 。
(3)本质:发生了 ( 或 )。
(4)判断依据:反应前后有元素的 发生变化。
2.氧化还原反应有关概念
(1)基本模型:
(2)主要关系:
概括为“升 氧、降 还,剂性 、其他 ”。
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:、。
知识点2 氧化还原反应电子转移的表示方法
1.双线桥法
(1)含义:表示反应前后 由反应物转化为反应产物时电子转移的情况。
(2)方法:
(3)步骤:①标 价 ②画箭头( 物指向 物) ③算数目 ④说变化。
【易错提醒】
①箭头指向反应前后有元素化合价变化的 元素的原子,且需注明“ ”或“ ”。
②箭头的方向 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 得到电子的总数。
2.单线桥法
(1)含义:表示反应过程中 原子间的电子转移情况。
(2)方法:
(3)步骤:①标 价 ②画箭头(由 原子指向 原子) ③算数目(线桥上只标电子转移的 ,不标“ ”“ ”字样)。
【易错提醒】
①箭头从 电子元素的原子指向 电子元素的原子。
②不标“ ”或“ ”,只标明电子转移的 。
③线桥只出现在 物中。
3.氧化还原反应与四种基本类型反应间的关系
【易错提醒】
①两个可能:化合反应和分解反应可能是氧化还原反应。
②两个一定:置换反应一定是氧化还原反应,复分解反应一定是非氧化还原反应。
知识点3 从元素价态和物质结构的角度认识氧化剂和还原剂
1.常见氧化剂及其还原产物
氧化剂
Cl2(X2)
O2
Fe3+
酸性KMnO4、K2Cr2O7
HClO
浓H2SO4
HNO3
H2O2
还原产物
Cl-(X-)
2.常见还原剂及其氧化产物
还原剂
金属单质
非金属单质
Fe2+
H2S/ S2-
HI/I-
NH3
CO
SO2/SO
氧化产物
金属离子
非金属氧化物
3.常见既有氧化性又有还原性的物质
具有中间价态的物质
氧化产物
还原产物
Fe2+
SO32-
H2O2
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 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 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 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。
考向1 氧化还原反应的判断
例1 (2023·全国乙卷,7)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
思维建模 判断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。因此,正确判断反应前后元素的化合价是关键。
【变式训练1·变载体】(2025•江苏•高考真题)大气中的氮是取之不尽的天然资源。下列工业生产中以氮气作反应物的是
A.工业合成氨 B.湿法炼铜 C.高炉炼铁 D.接触法制硫酸
【变式训练2·变题型】 (2025•四川巴中•三诊)天然气中含有少量有毒气体H2S,用如图所示流程在常温下可实现天然气在氧化亚铁硫杆菌(T·F菌)作用下催化脱硫。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是
A. X为H2SO4
B. 该脱硫过程宜在高温下进行
C. 过程①中每脱去1molH2S转移电子的数目是2NA
D. 过程②中发生的反应是氧化还原反应
【变式训练3·变考法】 (2025•四川仁寿一中•预测)含元素或元素部分物质的“价-类”关系如图所示,下列叙述错误的是
A. 若为红色,则在高温下的稳定性强于
B. 若为蓝色,则两种物质之间一步反应能实现:
C. 若能被强磁铁吸附,则和能发生化合反应
D. 若为红褐色,则b、c均能与足量的稀硝酸发生氧化还原反应
考向2 氧化还原反应的基本概念
例2 某金属加工后的废切削液中含有2%~5%的NaNO2,它是一种环境污染物。人们用NH4Cl溶液来处理此废切削液,使亚硝酸钠转化为无毒物质。该反应分两步进行:
第一步:NaNO2+NH4Cl===NaCl+NH4NO2
第二步:NH4NO2N2↑+2H2O
下列对上述反应的叙述中正确的是
①两步均为氧化还原反应 ②第二步NH4NO2仅发生氧化反应 ③NH4NO2发生了分解反应
④第二步中N2既是氧化产物又是还原产物 ⑤第一步为复分解反应
A.①③ B.①④ C.②③④ D.③④⑤
思维建模 解决氧化还原反应概念的一般思路
“找变价”是关键,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。
【变式训练1·变题型】(2025•四川•押题卷2)工业废水中的砷元素(主要存在形式是)具有强毒性,需要进行脱砷处理才能排放,下图是一种处理酸性废水中砷元素的工艺。下列叙述正确的是
A.氧化剂可以选择KMnO4
B.氧化步骤的离子方程式:
C.加有助于通过共沉淀提高除砷率
D.脱砷后排放的水可用于配制AgNO3溶液
【变式训练2·变载体】(2025·四川成都•二诊)下图表示主族元素X及其化合物的部分转化关系。单质X2可用于生产漂白粉和漂白液。下列说法错误的是
A.反应①中HX是还原剂 B.HXO的结构式为H—O—X
C.X-水解显碱性 D. XO的空间构型为三角锥形
【变式训练3·变考法】(2025•“八省联考”河南卷)环己酮可以在Zr基催化剂作用下转化为环己醇,其可能的反应机理如图所示。
下列说法错误的是
A.该反应的还原剂是
B.反应过程中涉及O-H键的断裂和形成
C.用同位素标记的代替可得到
D.环己酮转化为环己醇的反应为
考向3 氧化还原反应电子转移的表示方法
例3 下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是
A. B.
C. D.
【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.
【变式训练2·变考法】氧化还原反应是一类重要的化学反应。
(1)已知反应:Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+,反应中还原剂是__________,氧化性:Fe3+__________(填“<”或“>”)Cu2+。
(2)在2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2反应中,若转移3 mol电子,则所产生的氧气在标准状况下的体积为________ L。
(3)在xR2++yH++O2===mR3++nH2O的离子方程式中,对系数m和R2+、R3+判断正确的是________(填字母)。
A.m=y,R3+是还原剂 B.m=2y,R2+被氧化
C.m=2,R3+是氧化剂 D.m=4,R2+是还原剂
(4)用双线桥标出反应2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O中电子转移的方向和数目。
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、还原性概念
(1)氧化性:氧化性是指物质 的性质(或能力);
(2)还原性:还原性是指物质 的性质(或能力)。
2.氧化性、还原性的强弱
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.元素的价态氧化性、还原性强弱关系
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、还原性强弱的比较方法
1.依据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
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比较
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 进行,则对应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越 ,反之越 。如:
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
O2+4HCl(浓)2Cl2+2H2O
结论:氧化性:KMnO4 MnO2 O2
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
结论:还原性:Na Mg
3.依据被氧化还原的程度比较
(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 的其氧化性 。
例如:Fe+SFeS,2Fe+3Cl22FeCl3 ,可以得出氧化性:Cl2 S
(2)不同还原剂作用于同一种氧化剂,还原产物价态 的其还原性 。
例如:Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+、3Zn+2Fe3+=3Zn2++2Fe2+。则还原性Zn Cu。
4.依据“三表”比较
(1)元素周期表:
例如:碱金属族
卤族
(2)金属活动顺序表:
(3)非金属活动性顺序表:
5.依据“两池”比较
(1)原电池:一般情况下,两种不同的金属构成原电池的两极,一般还原性:负极 正极。
(2)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 性较强,在阳极先放电的阴离子的 性较强。
考向1 氧化性、还原性强弱的比较
例1 已知:Ni+CuSO4=NiSO4+Cu,Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag,则下列判断正确的是
A.还原性:Ni>Cu>Ag B.氧化性:Ni2+>Cu2+>Ag+
C.还原性:Ni<Cu<Ag D.氧化性:Ni2+>Ag+ >Cu2+
思维建模 氧化性、还原性强弱比较基本方法
①利用化学反应比较物质氧化性或还原性的强弱,关键是分析出氧化剂、还原剂以及对应的还原产物和氧化产物。
氧化性:氧化剂>氧化产物;
还原性:还原剂>还原产物。
②利用某些实验手段,证明物质具有氧化性或还原性时,①选择的化学反应有明显的实验现象;②要注意控制单一变量。
【变式训练1·变考法】(2025·四川等八省·联考)二氧化氯(ClO2)是一种安全、高效的消毒剂。工业制备ClO2的一种方法为ClO3-+ FeS2+H+→ClO2↑+Fe3++SO42-+H2O(未配平),下列说法正确的是
A.ClO2消毒原理与明矾相同 B.ClO3-的中心原子是sp2杂化
C.氧化剂与还原剂物质的量之比为1:15 D.氧化性: ClO3->Fe3+
【变式训练1·变题型】(2025·四川绵阳·二诊)如图装置可用于验证气体的某些化学性质,所得现象和结论均正确的是
选项
气体
试剂
试管中现象
结论
A
乙烯
溴水
溶液褪色
乙烯发生取代反应
B
X
澄清石灰水
溶液变浑浊
X是CO2
C
Cl2
FeCl2溶液
溶液变棕黄色
氧化性Cl2>Fe3+
D
SO2
Ba(NO3)2溶液
溶液变浑浊
生成BaSO3沉淀
A. A B. B C. C D. D
【变式训练1·变题型】(2025·四川等八省·联考)某小组回收锌锰电池废料(主要含MnO2、MnOOH等)制备高锰酸钾,简易流程如图所示。
下列说法错误的是
A.“浸出”过程使用过滤操作,用到的玻璃仪器有:玻璃棒、烧杯、漏斗
B.“系列操作”中,进行高温干燥KMnO4
C.“氧化”操作利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4,可推知在碱性条件下Cl2氧化性大于KMnO4
D.“碱熔”的产物K2MnO4是氧化产物
考向2 判断氧化还原反应能否发生
例2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:SO2>Fe2+
C.,
D.反应不能发生
思维建模 解答氧化还原反应的概念及关系类题的思维模板
【变式训练1·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
【变式训练2·变考法】(2024·江西·模拟预测)纯净物状态下的标准电极电势可用来比较对应氧化剂的氧化性强弱。现有六组标准电极电势数据如表所示:
氧化还原电对(氧化型/还原型)
电极反应式
标准电极电势
0.77
0.54
1.50
1.07
1.36
0.15
下列分析正确的是
A.氧化性:Cl2>Br2>Sn4+>Fe3+
B.往含有KSCN的FeBr2溶液中滴加少量氯水,溶液变红
C.往淀粉-KI溶液中加入过量SnCl4溶液,溶液变蓝
D.FeCl2溶液与足量酸性KMnO4溶液反应的离子方程式:2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O
【逻辑思维与实验探究】【变式训练3·变题型】(2025·天津一模)某化学兴趣小组用KSCN溶液和FeCl2溶液探究Fe2+的还原性时出现异常现象,实验如下:
①
②
③
溶液变红,大约10秒左右红色褪去,有气体生成(经检验为O2)。取褪色后溶液,滴加盐酸和BaCl2溶液,产生白色沉淀
溶液变红且不褪色,有气体生成(经检验为O2),经检验有丁达尔效应
溶液变红且不褪色,滴加盐酸和BaCl2溶液,无白色沉淀,经检验无丁达尔效应
下列说法错误的是
A.实验②中发生的氧化还原反应有两种
B.实验②中红色溶液含有Fe(OH)3胶体
C.实验③中发生的氧化还原反应:4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O
D.对比实验①与实验③,可以判定酸性条件下H2O2可以氧化SCN-
【结合坐标曲线图考查氧化还原反应规律】【变式训练4·变载体】(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
考点三 氧化性还原反应的规律及应用
知识点1 价态规律
1.价态升降规律
(1)内容:氧化还原反应中,化合价有升必有 , 相等。
(2)应用:预测物质的氧化性和还原性、判断氧化剂和还原剂等。
2.价态归中规律
(1)内容:含不同价态的 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“ 价+ 价→ 价”,而不会出现 现象。简记为“两相靠,不相交”。
例如H2S与浓硫酸的反应:
(2)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。
【易错提醒】归中规律思维模型:
3.歧化反应规律
(1)内容: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“ 价态→ 价态+ 价态”,不会出现“ ”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 ,或都比反应物中该元素价态 。
如:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O。
(2)应用:
①判断同种元素不同价态的物质间发生氧化还原反应的可能性。如浓H2SO4与SO2 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。
例如:对于反应6HCl+NaClO3===NaCl+3Cl2↑+3H2O中,氧化剂为 ,还原剂为 ,氧化产物和还原产物都为 。
知识点2 转化(强弱)规律
1.内容
(1)特点:氧化还原反应中,只能由强氧化性或强还原性物质生成弱氧化性或弱还原性物质。
(2)模型: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)判断反应能否发生:判断有氧化性和还原性的物质在一定条件下能否反应。如: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)判断反应先后顺序:
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 ;把氯气通入FeI2溶液时,氯气的量不足时首先氧化 。
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 反应,然后再依次与 反应。
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-。
得分速记
影响物质氧化性或还原性的因素:
浓度
一般来说,氧化剂的浓度越大,其氧化性越强;还原剂的浓度越大,其还原性越强。氧化性:浓硫酸>稀硫酸;浓硝酸>稀硝酸。还原性:浓盐酸>稀盐酸。
温度
许多氧化还原反应是在加热条件下进行的,可见升高温度可增强氧化剂的氧化性(或还原剂的还原性)。如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。
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。
NO
中性环境中,不显氧化性,酸性环境中,显氧化性。
ClO-
中性环境中,酸性环境中,都显氧化性。
MnO
酸性条件:MnO+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O
KMnO4的氧化性:
酸性>中性>碱性
中性条件:2MnO+3SO+H2O=2MnO2↓+3SO+2OH-
碱性条件:2MnO+SO+2OH-=2MnO+SO+H2O
知识点3 先后规律
1.内容
(1)加氧化剂:同时含有几种还原剂时将按照还原性由 到 的顺序依次反应。
例如:在FeBr2溶液中通入少量Cl2时,因为还原性Fe2+>Br-,所以 先与Cl2反应。
(2)加还原剂:同时含有几种氧化剂时将按照氧化性由 到 的顺序依次反应。
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 反应,然后依次为Cu2+、H+。
2.应用
(1)判断物质发生氧化还原反应的先后顺序;
(2)判断某氧化还原反应中物质氧化性、还原性的相对强弱;
(3)判断某氧化还原反应能否正常进行。
知识点4 守恒规律
1.内容
氧化还原反应遵循以下三个守恒规律:
(1) 守恒:反应前后元素的种类和质量不变。
(2) 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) 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。
例如:Fe3++Cu===Fe2++Cu2+(错误),2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+(正确)。
2.应用
(1)用于氧化还原反应中计算反应物和产物与转移电子的数量关系;
(2)用于配平氧化还原反应方程式。
考向1 氧化还原价态规律及其应用
例1下列判断不正确的是
A.Na-的还原性比Na的强(2021·湖北,13B)
B.硫代碳酸钠(Na2CS3)常用于处理废水中的重金属离子,不能被氧化(2022·湖北,8A)
C.在稀H2SO4中加入少量Cu2O(s),溶液由无色变为蓝色并有红色固体生成,反应中Cu2O既作氧化剂又作还原剂(2021·海南,14D)
D.浓HNO3和稀HNO3与Cu反应的还原产物分别为NO2和NO,故稀HNO3氧化性更强(2021·河北,10D)
思维建模 归中、岐化规律思维模型
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”。
a.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。
b.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。
c.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。
【氟元素化合价的特殊性】【变式训练1·变考法】(2025·四川绵阳·模拟)二氟化氧(OF2)可用作极强的氧化剂和氟化剂。已知:①2F2 + 2NaOH = OF2 + 2NaF + H2O(NaOH溶液的浓度为2%),②2OF2 + 2S = SO2 + SF4。下列说法错误的是
A.OF2分子的空间结构呈V形
B.反应①中,每生成1mol OF2,转移电子4mol
C.反应②中,SO2和SF4既是氧化产物又是还原产物
D.氧化性的强弱比较:F2>OF2>S
【变式训练2·变题型】(2025·四川达州•二模)某工厂利用产生的H2S废气制Na2S2O3·5H2O晶体的流程如下:
已知:S+SO2+Na2CO3=Na2S2O3+CO2。下列说法正确的是
A. “氧化”过程中通入空气越多越好
B. “吸收”过程中需通过控制Na2CO3溶液的用量调pH
C. “一系列操作”是蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、烘干
D. 每制取0.5molNa2S2O3·5H2O,理论上消耗11.2LO2
【变式训练3·变载体】(2025·四川广安·二诊)化学制药推动医学进步,守护人类健康未来。一种经典抗癌药物——顺铂配合物由Pt及原子序数依次增大的短周期元素X、Y、Z组成,结构简式如图所示,其中X、Y、Z分别位于不同的周期,Y和Z的p轨道上未成对电子数之比为3∶1。下列说法错误的是
A. 电负性:X<Y B. Z的单质与过量反应可产生白烟
C. 配合物中Pt的化合价为+2价 D. X、Y和Z形成的三元化合物一定是共价化合物
考向2 氧化还原先后规律及其应用
例2(2025•四川德阳市•质量监测)某兴趣小组以重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液为例,探究外界条件对溶液中平衡体系的影响。完成如下实验:
已知:K2Cr2O7溶液中存在平衡: △H。下列说法正确的是
A. 由实验Ⅰ可以得出△H>0
B. 若实验Ⅱ的目的为探究“降低生成物浓度,平衡正向移动”,则试剂a可选用Na2CO3
C. 实验Ⅲ中,加入浓H2SO4探究出“增大生成物浓度,平衡逆向移动”的结论可靠
D. 实验Ⅳ中,溶液呈黄色的原因是重铬酸钾被亚硫酸根还原
思维建模 氧化还原反应的规律及应用解题技巧
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,必然用守恒规律解答;
③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。
【逻辑思维与科学建模】【变式训练1·变载体】(2025·黑龙江哈尔滨三模)向盛有0.5 mL0.2
mol·L-1CuSO4溶液的试管中,加0.2mol·L-1KI溶液,溶液变为棕黄色并有沉淀产生。再滴加适量0.5mol·L-1 Na2S2O3溶液,棕黄色褪去,得到白色沉淀。(已知:CuI为白色固体,Cu+可与I-、S2O3 2-反应生成[CuI2]-、[CuS2O3]-、[Cu(S2O3)2]3-)。下列说法错误的是
A.溶液变为棕黄色是因为I-被氧化 B.滴加1 mL KI溶液生成沉淀量最大
C.沉淀成分为CuI,是氧化产物 D.Na2S2O3溶液过量看不到白色沉淀
【多步骤反应流程机理图】【变式训练2·变考法】(2025·云南大理一模)PH3常作为一种熏蒸剂,在贮粮中用于防治害虫,一种制备PH3的流程如图所示:
下列说法错误的是
A.上述流程中每一步均属于氧化还原反应
B.流程中,PH3都属于还原产物
C.已知次磷酸(H3PO2)为一元酸,则次磷酸钠(NaH2PO2)属于正盐
D.1mol次磷酸分解时转移2mol电子
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NH3,CO2和NaCl为原料的联合制碱法
B.戴维电解盐酸得到H2和Cl2,从而提出了酸的含氢学说
C.拉瓦锡基于金属和O2的反应提出了燃烧的氧化学说
D.哈伯发明了以N2和H2为原料合成氨的方法
2.(2025·甘肃·高考真题)下列实验操作能够达到目的的是
选项
实验操作
目的
A
测定0.01mol/L某酸溶液的pH是否为2
判断该酸是否为强酸
B
向稀溶液滴入几滴浓硫酸,观察溶液颜色变化
探究对水解的影响
C
向溶液先滴入几滴NaCl溶液,再滴入几滴NaI溶液,观察沉淀颜色变化
比较AgCl和AgI的Ksp大小
D
将氯气通入溶液,观察是否产生淡黄色沉淀
验证氯气的氧化性
3.(2025·山东·高考真题)用肼的水溶液处理核冷却系统内壁上的铁氧化物时,通常加入少量,
反应原理如图所示。下列说法正确的是
A.是还原反应的产物 B.还原性:
C.处理后溶液的增大 D.图示反应过程中起催化作用的是
4.(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
5.(天津卷2024,T8)依据下列实验现象,判断所得相应结论错误的是
实验现象
结论
A
银氨溶液与葡萄糖溶液反应,有银镜生成
葡萄糖是还原糖
B
将蛋清溶液滴入饱和NaCl溶液中,溶液变浑浊,继续加入蒸馏水,溶液变澄清
蛋白质的盐析是可逆的
C
向[Cu(NH3)4]SO4浓溶液中加入乙醇,有深蓝色晶体析出
[Cu(NH3)4]SO4与乙醇发生化学反应
D
Na与冷水反应剧烈,而Mg与热水反应缓慢
金属性:Na>Mg
6.(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)
7.(2023·湖北卷)下列化学事实不符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点的是
A.石灰乳中存在沉淀溶解平衡
B.氯气与强碱反应时既是氧化剂又是还原剂
C.铜锌原电池工作时,正极和负极同时发生反应
D.Li、Na、K的金属性随其核外电子层数增多而增强
8.(2023·湖南卷)葡萄糖酸钙是一种重要的补钙剂,工业上以葡萄糖、碳酸钙为原料,在溴化钠溶液中采用间接电氧化反应制备葡萄糖酸钙,其阳极区反应过程如下:
下列说法错误的是
A.溴化钠起催化和导电作用
B.每生成1 mol葡萄糖酸钙,理论上电路中转移了2 mol电子
C.葡萄糖酸能通过分子内反应生成含有六元环状结构的产物
D.葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应
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第04讲 氧化还原反应的鉴别概念和规律
目录
01
02 体系构建·思维可视
03 核心突破·靶向攻坚
考点一 氧化还原反应的基本概念
知识点1 氧化还原反应的本质和特征
知识点2 氧化还原反应电子转移的表示方法
知识点3 从元素价态和物质结构角度认识氧化剂和还原剂
考向1 考查氧化还原反应的判断
【思维建模】判断氧化还原反应的依据
考向2 考查氧化还原反应的基本概念
【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
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 考查氧化性、还原性强弱比较
【思维建模】氧化性、还原性强弱比较基本方法
考向2 考查判断氧化还原反应能否发生
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
知识点2 转化规律——价态互不换位原理
知识点3 先后规律
知识点4 守恒规律
考向1 氧化还原价态规律及其应用
【思维建模】归中、岐化规律思维模型
考向2 氧化还原先后规律及应用
【思维建模】氧化还原反应的规律及应用解题技巧
04
考点要求
考察形式
2025年四川卷
2024年
2023年
氧化还原反应的基本概念
选择题
非选择题
江苏卷T17(1),3分
浙江1月卷T4,3分
山东卷T1,2分
天津卷T2,3分
浙江1月卷T6,3分
天津卷T6,3分
全国乙卷T7,6分
氧化还原反应基本规律
选择题
非选择题
江苏卷T11(B项),3分
天津卷T8,3分
江苏卷T7,3分
氧化还原反应信息方程式书写
选择题
非选择题
浙江6月卷T6,3分
天津卷T13,2分
江苏卷T16(2),3分
重庆卷T4,3分
湖南卷T10,3分
辽宁卷T12,3分
考情分析:
1.命题规律:
(1)在选择题中考查:电子转移数目的判断,粒子氧化性与还原性或强弱的判断,物质的用途与氧化性、还原性的关系。
(2)在非选择题中考查:用物质的氧化性、还原性解释有关反应中的现象,书写陌生的氧化还原反应方程式,用电子守恒法进行有关计算。
2.复习策略:
复习过程中对于氧化还原反应概念要与原电池、电解进行整合,并融合有机化学的氧化反应与还原反应;有关方程式书写在练后指导学生小结解题思维模型,提升陌生反应方程式的书写与分析能力,强化氧化还原反应规律的运用,特别是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.认识氧化还原反应的本质是电子的转移,能判断电子转移的数目。
2.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。
3.能判断氧化还原反应的产物,书写陌生的方程式。
4.能利用守恒规律进行氧化还原反应的计算。
氧化还原反应的
基本概念和规律
氧化还原反应的基本概念及其表示方法
氧化性、还原性强弱的比较
氧化还原反应的基本规律及应用
表示方法
基本概念
氧化性和还原性:氧化剂和还原剂具有的性质
氧化还原反应的概念
氧化反应和还原反应:物质中元素化合价升高和降低
氧化剂和还原剂:有元素化合价降低和升高的反应物
氧化产物和还原产物:还原剂和氧化剂对应的生成物
单线桥:表示的是还原剂和氧化剂之间电子转移的情况
双线桥:表示反应前后同一元素不同价态间电子转移的情况
依据反应条件及反应的剧烈程度:越容易反应其氧化性或还原性越强
依据“三表”判断
依据强弱规律判断:由强制弱。即比“性”找“剂”,“产物”之“性”小于“剂”
常见的氧化剂和还原剂:O2、HNO3、KMnO4和H2、金属单质等
特征:元素化合价变化
本质:电子的转移
依据“两池”判断
依据被氧化还原的程度判断:相同条件,元素化合价升降高低
非金属活动性顺序表:氧化性—F2>Cl2>Br2>I2
金属活动性顺序:越前单质还原性越强、离子氧化性越弱xia
元素周期表:同周期、同主族
电解池:氧化性或还原性强者优先
原电池:活泼金属作负极,较不活泼金属作正极
先后规律:相同条件下,氧化性或还原性强的物质优先反应
强弱规律:氧化性:氧化剂>氧化产物,还原性:还原剂>还原产物
价态规律
电子守恒规律:得失电子总数相等
歧化规律:某元素由中间价态生成高价态和低价态物质
归中规律:同一元素由高价态和低价态生成中间价态物质
同种元素相邻价态不反应
考点一 氧化还原反应概念及其表示方法
知识点1 氧化还原反应的概念
1.氧化还原反应本质和特征
(1)概念:有电子转移(电子得失或电子对偏移)的反应都是氧化还原反应。失去电子(或电子对偏离)发生氧化反应,得到电子(或电子对偏向)发生还原反应。
(2)特征:化学反应前后物质中有元素化合价发生改变。
(3)本质:发生了电子转移(电子得失或电子对偏移)。
(4)判断依据:反应前后有元素的化合价发生变化。
2.氧化还原反应有关概念
(1)基本模型:
(2)主要关系:
概括为“升失氧、降得还,剂性一致、其他相反”。
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:、。
知识点2 氧化还原反应电子转移的表示方法
1.双线桥法
(1)含义:表示反应前后同一元素由反应物转化为反应产物时电子转移的情况。
(2)方法:
(3)步骤:①标变价 ②画箭头(反应物指向生成物) ③算数目 ④说变化。
【易错提醒】
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)含义:表示反应过程中不同元素原子间的电子转移情况。
(2)方法:
(3)步骤: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)。
【易错提醒】
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。
3.氧化还原反应与四种基本类型反应间的关系
【易错提醒】
①两个可能:化合反应和分解反应可能是氧化还原反应。
②两个一定:置换反应一定是氧化还原反应,复分解反应一定是非氧化还原反应。
知识点3 从元素价态和物质结构的角度认识氧化剂和还原剂
1.常见氧化剂及其还原产物
氧化剂
Cl2(X2)
O2
Fe3+
酸性KMnO4、K2Cr2O7
HClO
浓H2SO4
HNO3
H2O2
还原产物
Cl-(X-)
H2O/O2-/OH-
Fe2+/ Fe
Mn2+、Cr3+
Cl-
SO2
NO2/NO
H2O
2.常见还原剂及其氧化产物
还原剂
金属单质
非金属单质
Fe2+
H2S/ S2-
HI/I-
NH3
CO
SO2/SO
氧化产物
金属离子
非金属氧化物
Fe3+
S、SO2
I2
N2、NO
CO2
SO3、SO
3.常见既有氧化性又有还原性的物质
具有中间价态的物质
氧化产物
还原产物
Fe2+
Fe3+
Fe
SO32-
SO42-
S
H2O2
O2
H2O
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。
考向1 氧化还原反应的判断
例1 (2023·全国乙卷,7)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】明矾水解生成氢氧化铝胶体,能吸附水中的悬浮颗粒并沉降使水变得澄清,没有涉及到氧化还原反应,A不符合题意;雪遇到盐而熔点降低并熔化,未发生化学反应,B不符合题意;使用暖贴时,铁粉与空气中的O2发生氧化还原反应,C符合题意;荧光指示牌被照发光,是因为光被指示牌反射,D不符合题意。
思维建模 判断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。因此,正确判断反应前后元素的化合价是关键。
【变式训练1·变载体】(2025•江苏•高考真题)大气中的氮是取之不尽的天然资源。下列工业生产中以氮气作反应物的是
A.工业合成氨 B.湿法炼铜 C.高炉炼铁 D.接触法制硫酸
【答案】A
【解析】A.工业合成氨的反应为N2 和H2 反应生成NH3,氮气是直接反应物,A正确;B.湿法炼铜通过Fe置换CuSO4中的Cu,反应不涉及氮气,B错误;C.高炉炼铁中氮气作为空气成分进入高炉,但未参与还原铁矿石的主要反应,C错误;D.接触法制硫酸涉及硫或硫化物的氧化,氮气未参与反应,D错误;故选A。
【变式训练2·变题型】 (2025•四川巴中•三诊)天然气中含有少量有毒气体H2S,用如图所示流程在常温下可实现天然气在氧化亚铁硫杆菌(T·F菌)作用下催化脱硫。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是
A. X为H2SO4
B. 该脱硫过程宜在高温下进行
C. 过程①中每脱去1molH2S转移电子的数目是2NA
D. 过程②中发生的反应是氧化还原反应
【答案】B
【解析】A.由图可知:过程①发生反应:Fe2(SO4)3+H2S=2FeSO4+S↓+H2SO4,过程②中发生反应为:4FeSO4+2H2SO4+O2=2Fe2(SO4)3+2H2O,,X为H2SO4,A正确;B.T·F菌是一种蛋白质,高温下会失活,B错误;C.过程①中H2S~S~2e-,过程①中每脱去1molH2S转移电子的数目是2NA,C正确;D.过程②中发生反应为:4FeSO4+2H2SO4+O2=2Fe2(SO4)3+2H2O,属于氧化还原反应,D正确;故选B。
【变式训练3·变考法】 (2025•四川仁寿一中•预测)含元素或元素部分物质的“价-类”关系如图所示,下列叙述错误的是
A. 若为红色,则在高温下的稳定性强于
B. 若为蓝色,则两种物质之间一步反应能实现:
C. 若能被强磁铁吸附,则和能发生化合反应
D. 若为红褐色,则b、c均能与足量的稀硝酸发生氧化还原反应
【答案】A
【解析】由图可知,a为铁或铜,b为氧化亚铁或氧化铜,c为氢氧化亚铁和氢氧化铜,d为氢氧化铁,e为硫酸铁、g为氧化亚铜。A.基态铜离子的价电子排布为3d9,基态亚铜离子的价电子排布为3d10、全充满、较稳定,若a为红色、为铜,则b即氧化铜在高温下的稳定性不如g即氧化亚铜,A符合题意;B.若c为蓝色即氢氧化铜,能受热分解转化为b即氧化铜,氧化铜能被还原为g为a即铜,B不符合题意;C.若a能被强磁铁吸附即为铁,则a即铁和e即硫酸铁能发生化合反应生成硫酸亚铁,C不符合题意;D.若d为红褐色即氢氧化铁,则b(氧化亚铁)、c(氢氧化亚铁)均能与足量的稀硝酸发生氧化还原反应,生成硝酸铁、一氧化氮和水,D不符合题意;故选A。
考向2 氧化还原反应的基本概念
例2 某金属加工后的废切削液中含有2%~5%的NaNO2,它是一种环境污染物。人们用NH4Cl溶液来处理此废切削液,使亚硝酸钠转化为无毒物质。该反应分两步进行:
第一步:NaNO2+NH4Cl===NaCl+NH4NO2
第二步:NH4NO2N2↑+2H2O
下列对上述反应的叙述中正确的是
①两步均为氧化还原反应 ②第二步NH4NO2仅发生氧化反应 ③NH4NO2发生了分解反应
④第二步中N2既是氧化产物又是还原产物 ⑤第一步为复分解反应
A.①③ B.①④ C.②③④ D.③④⑤
【答案】D
【解析】①第一步反应中没有元素的化合价发生变化,不属于氧化还原反应,错误;②第二步NH4NO2中NH4+的N元素的化合价由-3价变为0价,NO2-的N元素的化合价由+3价变为0价,该反应中只有N元素的化合价发生变化,则NH4NO2既被氧化又被还原,错误;③该反应是一种物质生成两种物质,所以是分解反应,正确;④根据②的分析,第二步中N2既是氧化产物又是还原产物,正确;⑤第一步中物质间相互交换成分,属于复分解反应,正确。
思维建模 解决氧化还原反应概念的一般思路
“找变价”是关键,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。
【变式训练1·变题型】(2025•四川•押题卷2)工业废水中的砷元素(主要存在形式是)具有强毒性,需要进行脱砷处理才能排放,下图是一种处理酸性废水中砷元素的工艺。下列叙述正确的是
A.氧化剂可以选择KMnO4
B.氧化步骤的离子方程式:
C.加有助于通过共沉淀提高除砷率
D.脱砷后排放的水可用于配制AgNO3溶液
【答案】C
【解析】高浓度的含砷废水中,砷以As(Ⅲ)和As(Ⅴ)形式存在,废水呈酸性,向废水中加入H2O2将低价态的As(Ⅲ)氧化为高价态,再加入FeCl3和NaOH,FeCl3在碱性条件下生成Fe(OH)3沉淀,砷的化合物与Fe(OH)3共同沉淀,提高除砷率,再调节废水pH,使水质符合排放标准,最终排放。A.若氧化剂使用KMnO4,会引入新的杂质锰元素,因此氧化剂不能选择KMnO4,A项错误;B.氧化步骤中加H2O2将氧化为,H2O2被还原为H2O,而不是生成O2,B项错误;C.加NaOH调节pH,FeCl3会转化为Fe(OH)3沉淀, 通过共同沉淀提高除砷率,C项正确;D.根据流程分析可知,脱砷后排放的水中含有Cl-等杂质,会与Ag+反应生成沉淀,不能用于配制AgNO3溶液,D项错误;答案选C。
【变式训练2·变载体】(2025·四川成都•二诊)下图表示主族元素X及其化合物的部分转化关系。单质X2可用于生产漂白粉和漂白液。下列说法错误的是
A.反应①中HX是还原剂 B.HXO的结构式为H—O—X
C.X-水解显碱性 D. XO的空间构型为三角锥形
【答案】C
【解析】单质X2可用于生产漂白粉和漂白液,则X是氯元素。A.HX中X是-1价,反应①中化合价升高到0价,失去电子,是还原剂,A正确;B.HClO的结构式为H—O—Cl,B正确;C.Cl-是强酸的酸根离子,不发生水解,C错误;D.ClO的中心原子是sp3杂化,含有一个孤电子对,则空间构型为三角锥形,D正确; 故选C。
【变式训练3·变考法】(2025•“八省联考”河南卷)环己酮可以在Zr基催化剂作用下转化为环己醇,其可能的反应机理如图所示。
下列说法错误的是
A.该反应的还原剂是
B.反应过程中涉及O-H键的断裂和形成
C.用同位素标记的代替可得到
D.环己酮转化为环己醇的反应为
【答案】C
【解析】A项,由反应机理图可知变为,发生了还原反应,还原剂为,正确,A项不符合题意;B项,由反应机理图可知,反应的总反应为,可知有O-H键的断裂和形成,正确,B项不符合题意;C项,用同位素标记的代替可得到,错误,C项符合题意;D项,环己酮可以在Zr基催化剂作用下转化为环己醇,反应总方程式为,正确,D项不符合题意;故选C。
考向3 氧化还原反应电子转移的表示方法
例3 下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】反应中Fe得电子,I失电子,转移电子数目为2,则电子转移表示为,故A正确;Na与水反应生成氢氧化钠和氢气,转移电子数目为2,则电子转移表示为,故B错误;硫化氢与浓硫酸反应生成S和二氧化硫、水,硫化氢的氧化产物是S,硫酸的还原产物是二氧化硫,则电子转移表示为,故C错误;氯气与氢氧化钙反应,氯气失电子又得电子,转移电子数为2,则电子转移表示为,故D错误。
【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。
【变式训练2·变考法】氧化还原反应是一类重要的化学反应。
(1)已知反应:Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+,反应中还原剂是__________,氧化性:Fe3+__________(填“<”或“>”)Cu2+。
(2)在2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2反应中,若转移3 mol电子,则所产生的氧气在标准状况下的体积为________ L。
(3)在xR2++yH++O2===mR3++nH2O的离子方程式中,对系数m和R2+、R3+判断正确的是________(填字母)。
A.m=y,R3+是还原剂 B.m=2y,R2+被氧化
C.m=2,R3+是氧化剂 D.m=4,R2+是还原剂
(4)用双线桥标出反应2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O中电子转移的方向和数目。
【答案】(1)Cu > (2)33.6 (3)D
(4)
【解析】(3)根据氧原子守恒则n=2,根据氢原子守恒则y=4,根据R原子守恒则x=m,根据电荷守恒则2x+y=3m,所以x=y=m=4;在反应中,R的化合价升高,R2+是还原剂,则R3+是氧化产物,氧元素化合价降低,所以H2O是还原产物。
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、还原性概念
(1)氧化性:氧化性是指物质得电子的性质(或能力);
(2)还原性: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
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.元素的价态氧化性、还原性强弱关系
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比较
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比较
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
结论:氧化性:KMnO4>MnO2>O2
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
结论:还原性:Na>Mg
3.依据被氧化还原的程度比较
(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:Fe+SFeS,2Fe+3Cl22FeCl3 ,可以得出氧化性:Cl2>S
(2)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:Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+、3Zn+2Fe3+=3Zn2++2Fe2+。则还原性Zn>Cu。
4.依据“三表”比较
(1)元素周期表:
例如:碱金属族
卤族
(2)金属活动顺序表:
(3)非金属活动性顺序表:
5.依据“两池”比较
(1)原电池:一般情况下,两种不同的金属构成原电池的两极,一般还原性:负极>正极。
(2)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。
考向1 氧化性、还原性强弱的比较
例1 已知:Ni+CuSO4=NiSO4+Cu,Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag,则下列判断正确的是
A.还原性:Ni>Cu>Ag B.氧化性:Ni2+>Cu2+>Ag+
C.还原性:Ni<Cu<Ag D.氧化性:Ni2+>Ag+ >Cu2+
【答案】A
【解析】反应Ni+CuSO4=NiSO4+Cu中,氧化剂是Cu2+,还原剂是Ni,氧化产物是Ni2+,还原产物是Cu,所以氧化性Ni2+<Cu2+,还原性Ni>Cu,反应Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag中,氧化剂是Ag+,还原剂是Cu,还原产物是Ag,氧化产物是Cu2+,所以氧化性Cu2+<Ag+,还原性Cu>Ag,所以还原性Ni>Cu>Ag,氧化性Ni2+<Cu2+<Ag+。A项, 还原性:Ni>Cu>Ag,故A正确;B项,氧化性:Ni2+<Cu2+<Ag+,故B错误;C项,还原性:Ni>Cu>Ag,故C错误;D项,氧化性:Ni2+<Cu2+<Ag+,故D错误;故选A。
思维建模 氧化性、还原性强弱比较基本方法
①利用化学反应比较物质氧化性或还原性的强弱,关键是分析出氧化剂、还原剂以及对应的还原产物和氧化产物。
氧化性:氧化剂>氧化产物;
还原性:还原剂>还原产物。
②利用某些实验手段,证明物质具有氧化性或还原性时,①选择的化学反应有明显的实验现象;②要注意控制单一变量。
【变式训练1·变考法】(2025·四川等八省·联考)二氧化氯(ClO2)是一种安全、高效的消毒剂。工业制备ClO2的一种方法为ClO3-+ FeS2+H+→ClO2↑+Fe3++SO42-+H2O(未配平),下列说法正确的是
A.ClO2消毒原理与明矾相同 B.ClO3-的中心原子是sp2杂化
C.氧化剂与还原剂物质的量之比为1:15 D.氧化性: ClO3->Fe3+
【答案】D
【解析】由方程式可知,反应中,氯元素的化合价降低被还原,氯酸根离子是反应的氧化剂、氯离子是还原产物,铁元素、硫元素的化合价升高被氧化,二硫化铁是还原剂、铁离子和硫酸根离子是氧化产物,由得失电子数目守恒可知,反应的离子方程式为15ClO3-+ FeS2+14H+=15ClO2↑+Fe3++2SO42-+7H2O。A项,二氧化氯具有强氧化性能起到杀菌消毒的作用,明矾没有氧化性,不能起到杀菌消毒的作用,故A错误;B项,氯酸根离子中氯原子的价层电子对数为4,原子的杂化类型为sp3杂化,故B错误;C项,氯酸根离子是反应的氧化剂,二硫化铁是还原剂,反应的离子方程式为15ClO3-+ FeS2+14H+=15ClO2↑+Fe3++2SO42-+7H2O,则由方程式可知,氧化剂与还原剂的物质的量之比为15:1,故C错误;D项,氯酸根离子是反应的氧化剂,铁离子和硫酸根离子是氧化产物,由氧化剂的氧化性强于氧化产物可知氯酸根离子的氧化性强于铁离子,故D正确;故选D。
【变式训练1·变题型】(2025·四川绵阳·二诊)如图装置可用于验证气体的某些化学性质,所得现象和结论均正确的是
选项
气体
试剂
试管中现象
结论
A
乙烯
溴水
溶液褪色
乙烯发生取代反应
B
X
澄清石灰水
溶液变浑浊
X是CO2
C
Cl2
FeCl2溶液
溶液变棕黄色
氧化性Cl2>Fe3+
D
SO2
Ba(NO3)2溶液
溶液变浑浊
生成BaSO3沉淀
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】A.将乙烯通入溴水中,乙烯和溴发生加成反应而使溴水褪色,A项错误;B.SO2也能使澄清石灰水变浑浊,因此该气体不一定是CO2,B项错误;C.将氯气通入氯化亚铁溶液中,发生反应2FeCl2+Cl2=2FeCl3,溶液由浅绿色变为棕黄色,说明氧化性:Cl2>FeCl3,C项正确;D.SO2通入Ba(NO3)2溶液中,酸性环境下,SO2溶于水生成的H2SO3被NO氧化为H2SO4,生成的沉淀是BaSO4,D项错误;故选C。
【变式训练1·变题型】(2025·四川等八省·联考)某小组回收锌锰电池废料(主要含MnO2、MnOOH等)制备高锰酸钾,简易流程如图所示。
下列说法错误的是
A.“浸出”过程使用过滤操作,用到的玻璃仪器有:玻璃棒、烧杯、漏斗
B.“系列操作”中,进行高温干燥KMnO4
C.“氧化”操作利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4,可推知在碱性条件下Cl2氧化性大于KMnO4
D.“碱熔”的产物K2MnO4是氧化产物
【答案】B
【解析】锌锰电池废料主要含MnO2、MnOOH等,因二氧化硅与碱高温下反应,可选铁坩埚碱熔,Mn元素的化合价升高,氯酸钾中Cl元素的化合价降低,生成K2MnO4溶液,碱熔时氯酸钾可能分解生成氧气,氧化时氯气可氧化生成KMnO4,加热结晶分离出固体KMnO4。A项,“浸出”过程使用过滤操作,用到的玻璃仪器有:玻璃棒、烧杯、漏斗,A正确;B项,高温干燥KMnO4会受热分解,B错误;C项,“氧化”中氯气是氧化剂,高锰酸钾是氧化产物,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,C正确; D项,“碱熔”的产物K2MnO4是氧化产物,D正确;故选B。
考向2 判断氧化还原反应能否发生
例2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:SO2>Fe2+
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SO2,还原产物为Fe2+,因此还原性:SO2>Fe2+,B正确;C.Cr元素的化合价由+6价降低到+3价,Fe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,Fe2+和Fe3+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,SO2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SO2氧化为SO,即反应能发生,D错误;故答案为:B。
思维建模 解答氧化还原反应的概念及关系类题的思维模板
【变式训练1·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Fe2+氧化为Fe3+,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。
【变式训练2·变考法】(2024·江西·模拟预测)纯净物状态下的标准电极电势可用来比较对应氧化剂的氧化性强弱。现有六组标准电极电势数据如表所示:
氧化还原电对(氧化型/还原型)
电极反应式
标准电极电势
0.77
0.54
1.50
1.07
1.36
0.15
下列分析正确的是
A.氧化性:Cl2>Br2>Sn4+>Fe3+
B.往含有KSCN的FeBr2溶液中滴加少量氯水,溶液变红
C.往淀粉-KI溶液中加入过量SnCl4溶液,溶液变蓝
D.FeCl2溶液与足量酸性KMnO4溶液反应的离子方程式:2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O
【答案】B
【解析】A项,结合标准电极电势数据和已有知识,推理出标准电极电势数据越大,对应氧化型物质的氧化性越强,所以氧化性:Fe3+>Sn4+,A错误;B.表中信息看出,Br2的氧化性强于Fe3+,对应Br-的还原性弱于Fe2+,故少量氯水优先和Fe2+反应,产生Fe3+,溶液变红,B正确;C.从表中信息看出,Sn4+的氧化性弱于I2,过量SnCl4溶液也无法将-氧化为I2,C错误;D.足量酸性KMnO4溶液也可以将Cl-氧化为氯气:5Fe2++3MnO4-+10Cl-+24H+=3Mn2++5Fe3++5Cl2↑+12H2O,D错误;故选B。
【逻辑思维与实验探究】【变式训练3·变题型】(2025·天津一模)某化学兴趣小组用KSCN溶液和FeCl2溶液探究Fe2+的还原性时出现异常现象,实验如下:
①
②
③
溶液变红,大约10秒左右红色褪去,有气体生成(经检验为O2)。取褪色后溶液,滴加盐酸和BaCl2溶液,产生白色沉淀
溶液变红且不褪色,有气体生成(经检验为O2),经检验有丁达尔效应
溶液变红且不褪色,滴加盐酸和BaCl2溶液,无白色沉淀,经检验无丁达尔效应
下列说法错误的是
A.实验②中发生的氧化还原反应有两种
B.实验②中红色溶液含有Fe(OH)3胶体
C.实验③中发生的氧化还原反应:4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O
D.对比实验①与实验③,可以判定酸性条件下H2O2可以氧化SCN-
【答案】A
【解析】①向盐酸酸化的氯化亚铁溶液中滴人KSCN溶液,pH<1,然后滴入过氧化氢溶液发生氧化还原反应,生成铁离子,形成红色溶液,铁离子在过氧化氢分解反应中作催化剂,有氧气产生,10秒左右红色褪去,说明SCN-被氧化为SO42-,对比③可知,氧化剂应为过氧化氢,过氧化氢将SCN-被氧化为SO42-;②向盐酸酸化的氯化亚铁溶液中滴入KSCN溶液,pH<5,然后滴入过氧化氢溶液,溶液变红且不褪色,说明亚铁离子被氧化为铁离子,铁离子对过氧化氢分解起到催化剂作用,有气体生成(经检验为O2),经检验有丁达尔效应,说明生成了氢氧化铁胶体;③向盐酸酸化的氯化亚铁溶液中滴人KSCN溶液,pH<1,然后通入足量氧气,溶液变红且不褪色,说明氧气氧化亚铁离子生成铁离子,滴加盐酸和BaCl2溶液,无白色沉淀,经检验无丁达尔效应,说明无硫酸钡沉淀和氢氧化铁胶体生成,排除了过氧化氢分解生成的氧气氧化SCN-的可能。A项,实验②中发生的氧化还原反应有亚铁离子被过氧化氢氧化为铁离子,过氧化氢分解生成氧气,氧气氧化亚铁离子,不只两种,故A错误;B项,②中检验有丁达尔效应,说明红色溶液中含有Fe(OH)3胶体,故B正确;C项,③中通入足量氧气溶液变红色说明,发生的氧化还原反应为:4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,故C正确;D项,对比实验①和实验③,实验③排除了生成的氧气氧化SCN-的可能,可以判定酸性条件下H2O2可以氧化SCN-,故D正确;故选A。
【结合坐标曲线图考查氧化还原反应规律】【变式训练4·变载体】(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.Co3+转化为Co(OH)3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。
考点三 氧化性还原反应的规律及应用
知识点1 价态规律
1.价态升降规律
(1)内容:氧化还原反应中,化合价有升必有降,升降总值相等。
(2)应用:预测物质的氧化性和还原性、判断氧化剂和还原剂等。
2.价态归中规律
(1)内容: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H2S与浓硫酸的反应:
(2)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。
【易错提醒】归中规律思维模型:
3.歧化反应规律
(1)内容: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。
如:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O。
(2)应用:
①判断同种元素不同价态的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。
例如: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。
知识点2 转化(强弱)规律
1.内容
(1)特点:氧化还原反应中,只能由强氧化性或强还原性物质生成弱氧化性或弱还原性物质。
(2)模型: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)判断反应能否发生:判断有氧化性和还原性的物质在一定条件下能否反应。如: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)判断反应先后顺序:
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。
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-。
得分速记
影响物质氧化性或还原性的因素:
浓度
一般来说,氧化剂的浓度越大,其氧化性越强;还原剂的浓度越大,其还原性越强。氧化性:浓硫酸>稀硫酸;浓硝酸>稀硝酸。还原性:浓盐酸>稀盐酸。
温度
许多氧化还原反应是在加热条件下进行的,可见升高温度可增强氧化剂的氧化性(或还原剂的还原性)。如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。
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。
NO
中性环境中,不显氧化性,酸性环境中,显氧化性。
ClO-
中性环境中,酸性环境中,都显氧化性。
MnO
酸性条件:MnO+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O
KMnO4的氧化性:
酸性>中性>碱性
中性条件:2MnO+3SO+H2O=2MnO2↓+3SO+2OH-
碱性条件:2MnO+SO+2OH-=2MnO+SO+H2O
知识点3 先后规律
1.内容
(1)加氧化剂: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。
例如: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)加还原剂: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。
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,然后依次为Cu2+、H+。
2.应用
(1)判断物质发生氧化还原反应的先后顺序;
(2)判断某氧化还原反应中物质氧化性、还原性的相对强弱;
(3)判断某氧化还原反应能否正常进行。
知识点4 守恒规律
1.内容
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。
例如:Fe3++Cu===Fe2++Cu2+(错误),2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+(正确)。
2.应用
(1)用于氧化还原反应中计算反应物和产物与转移电子的数量关系;
(2)用于配平氧化还原反应方程式。
考向1 氧化还原价态规律及其应用
例1下列判断不正确的是
A.Na-的还原性比Na的强(2021·湖北,13B)
B.硫代碳酸钠(Na2CS3)常用于处理废水中的重金属离子,不能被氧化(2022·湖北,8A)
C.在稀H2SO4中加入少量Cu2O(s),溶液由无色变为蓝色并有红色固体生成,反应中Cu2O既作氧化剂又作还原剂(2021·海南,14D)
D.浓HNO3和稀HNO3与Cu反应的还原产物分别为NO2和NO,故稀HNO3氧化性更强(2021·河北,10D)
【答案】BD
【解析】A正确,Na-的半径比Na的大,Na-中原子核对最外层电子的吸引力小,失电子能力增强;B错误,Na2CS3中硫元素为-2价,还原性比较强,能被氧化;C正确,发生歧化反应:Cu2O+2H+===Cu2++Cu+H2O;D错误,铜与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈,故浓硝酸的氧化性大于稀硝酸。
思维建模 归中、岐化规律思维模型
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”。
a.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。
b.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。
c.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。
【氟元素化合价的特殊性】【变式训练1·变考法】(2025·四川绵阳·模拟)二氟化氧(OF2)可用作极强的氧化剂和氟化剂。已知:①2F2 + 2NaOH = OF2 + 2NaF + H2O(NaOH溶液的浓度为2%),②2OF2 + 2S = SO2 + SF4。下列说法错误的是
A.OF2分子的空间结构呈V形
B.反应①中,每生成1mol OF2,转移电子4mol
C.反应②中,SO2和SF4既是氧化产物又是还原产物
D.氧化性的强弱比较:F2>OF2>S
【答案】C
【解析】A项,OF2分子中心原子O周围的价层电子对数为:2+1/2(6-2×1)=4,故其空间结构呈V形,A正确;B项,反应①2F2 + 2NaOH = OF2 + 2NaF + H2O中,F的化合价由0价变为-1价,部分O的化合价由-2价变为+2价,故每生成1mol OF2,转移电子4mol,B正确;C项,反应②2OF2 + 2S = SO2 + SF4中S的化合价由0价升高到+4价,O的化合价由+2价降低到-2价,故SO2既是氧化产物又是还原产物,而SF4仅仅是氧化产物,C错误;D项,根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,氧化剂的氧化性强于还原剂的氧化性可知,氧化性的强弱比较:F2>OF2>S,D正确;故选C。
【变式训练2·变题型】(2025·四川达州•二模)某工厂利用产生的H2S废气制Na2S2O3·5H2O晶体的流程如下:
已知:S+SO2+Na2CO3=Na2S2O3+CO2。下列说法正确的是
A. “氧化”过程中通入空气越多越好
B. “吸收”过程中需通过控制Na2CO3溶液的用量调pH
C. “一系列操作”是蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、烘干
D. 每制取0.5molNa2S2O3·5H2O,理论上消耗11.2LO2
【答案】B
【解析】H2S废气被空气氧化,生成物中有S和SO2,S和SO2再与Na2CO3反应得到Na2S2O3,方程式为:S+SO2+Na2CO3=Na2S2O3+CO2。A.由于发生S+SO2+Na2CO3=Na2S2O3+CO2得到Na2S2O3,S与SO2的物质的量之比为1:1,“氧化”过程中通入空气不能过多,A错误;B.“吸收”过程中需通过控制Na2CO3溶液的用量调pH,若酸性过强,Na2S2O3在酸性条件下生成S单质和SO2气体,B正确;C.最终得到带结晶水的Na2S2O3·5H2O,一系列操作中不能烘干,C错误;D.没有给出标准状况,不能确定氧气的体积,D错误;答案选B。
【变式训练3·变载体】(2025·四川广安·二诊)化学制药推动医学进步,守护人类健康未来。一种经典抗癌药物——顺铂配合物由Pt及原子序数依次增大的短周期元素X、Y、Z组成,结构简式如图所示,其中X、Y、Z分别位于不同的周期,Y和Z的p轨道上未成对电子数之比为3∶1。下列说法错误的是
A. 电负性:X<Y B. Z的单质与过量反应可产生白烟
C. 配合物中Pt的化合价为+2价 D. X、Y和Z形成的三元化合物一定是共价化合物
【答案】D
【解析】原子序数依次增大的短周期元素X、Y、Z分别位于不同的周期,则X为H,Y和Z分别在第2和第3周期,Y和Z的p轨道上未成对电子数之比为3∶1,则Y的p轨道上未成对电子数为3,价电子排布式为2s22p3,Y为N,Z的p轨道上未成对电子数为1,结合结构简式Z可形成1个共价单键,则Z为Cl,据此解题。A.NH3分子中N元素为-3价,说明N的电负性较强,则电负性:H<N,A正确;B.Z的单质为Cl2,YX3为NH3,Cl2与过量的NH3反应生成氯化铵,有白烟生成,B正确;C.结合图示可知,该配合物由两个氯离子和2个氨分子组成,则配合物中Pt的化合价为+2价,C正确;D.H、N、Cl形成的三元化合物氯化铵属于离子化合物,D错误; 故选D。
考向2 氧化还原先后规律及其应用
例2(2025•四川德阳市•质量监测)某兴趣小组以重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液为例,探究外界条件对溶液中平衡体系的影响。完成如下实验:
已知:K2Cr2O7溶液中存在平衡: △H。下列说法正确的是
A. 由实验Ⅰ可以得出△H>0
B. 若实验Ⅱ的目的为探究“降低生成物浓度,平衡正向移动”,则试剂a可选用Na2CO3
C. 实验Ⅲ中,加入浓H2SO4探究出“增大生成物浓度,平衡逆向移动”的结论可靠
D. 实验Ⅳ中,溶液呈黄色的原因是重铬酸钾被亚硫酸根还原
【答案】B
【解析】A.观察实验Ⅰ可知,加热后溶液的橙色加深,说明平衡向生成二重铬酸根(橙色)的一侧移动。由热力学原理可知,升温使平衡向吸热方向移动,故该平衡的正向(从 → CrO)应为放热过程,即 △H<0,故A错误;B.实验Ⅱ若要考察“降低生成物浓度(去掉右侧的H+),平衡正向移动”,可加入碳酸钠以中和 H+,平衡向右(黄色CrO )移动,故B正确;C.实验Ⅲ加入浓硫酸确实可以增加体系中H+的浓度,相当于增大生成物(右侧的H+)的浓度,使平衡逆向(向左、橙色 Cr3+)移动,但是浓硫酸进来会放热,由上述A选分析知该反应是放热反应,升温也会使得平衡逆向移动,故存在浓硫酸溶解热的干扰,不能完成浓度的探究,故C错误;D.实验Ⅳ中溶液变为黄色,主要是因为亚硫酸钠水解显碱性,去除了溶液中的H+,使平衡向右侧黄色 CrO移动;若重铬酸根被还原通常会出现绿色Cr3+,而本实验并未出现绿色,故D错误。故选B。
思维建模 氧化还原反应的规律及应用解题技巧
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,必然用守恒规律解答;
③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。
【逻辑思维与科学建模】【变式训练1·变载体】(2025·黑龙江哈尔滨三模)向盛有0.5 mL0.2
mol·L-1CuSO4溶液的试管中,加0.2mol·L-1KI溶液,溶液变为棕黄色并有沉淀产生。再滴加适量0.5mol·L-1 Na2S2O3溶液,棕黄色褪去,得到白色沉淀。(已知:CuI为白色固体,Cu+可与I-、S2O3 2-反应生成[CuI2]-、[CuS2O3]-、[Cu(S2O3)2]3-)。下列说法错误的是
A.溶液变为棕黄色是因为I-被氧化 B.滴加1 mL KI溶液生成沉淀量最大
C.沉淀成分为CuI,是氧化产物 D.Na2S2O3溶液过量看不到白色沉淀
【答案】C
【解析】CuSO4溶液中加入KI溶液,溶液变为棕黄色说明有I2生成,有沉淀产生说明产生了CuI,CuSO4与KI发生了氧化还原反应,Cu2+将I-氧化为I2而自身被还原为一价铜,反应的化学方程式为2CuSO4+4KI=2K2SO4+2CuI↓+I2;再滴加适量Na2S2O3溶液,棕黄色褪去,得到白色沉淀,说明Na2S2O3能和I2发生反应。A项,结合分析知,溶液变为棕黄色是因为I-被Cu2+氧化为I2,A正确;B项,CuSO4与KI发生了氧化还原反应:2CuSO4+4KI=2K2SO4+2CuI↓+I2,所给的CuSO4溶液和KI溶液同浓度,若滴加1 mL KI溶液,CuSO4与KI的物质的量之比为1:2,反应生成的沉淀量最大,若I-过量,可能会生成[CuI2]-而使沉淀质量减小,B正确;C项,结合分析知,沉淀成分为CuI,CuI是铜元素化合价由+2价降到+1价过程中得到的,CuI是还原产物,C错误;D项,结合已知中信息知,若Na2S2O3溶液过量,S2O3 2-能和Cu+反应生成[CuS2O3]-、[Cu(S2O3)2]3-,可能看不到白色沉淀CuI,D正确;故选C。
【多步骤反应流程机理图】【变式训练2·变考法】(2025·云南大理一模)PH3常作为一种熏蒸剂,在贮粮中用于防治害虫,一种制备PH3的流程如图所示:
下列说法错误的是
A.上述流程中每一步均属于氧化还原反应
B.流程中,PH3都属于还原产物
C.已知次磷酸(H3PO2)为一元酸,则次磷酸钠(NaH2PO2)属于正盐
D.1mol次磷酸分解时转移2mol电子
【答案】A
【解析】A项,NaH2PO2和H2SO4反应生成H3PO2和NaHSO4,无元素化合价发生变化,为非氧化还原反应,A错误;B项,反应P4+3NaOH(浓)+3H2OPH3↑+3NaH2PO2中,P元素的化合价由0价降至PH3中的-3价,PH3为还原产物,H3PO2中P的化合价为+1价,PH3的化合价为-3价,所以H3PO2分解生成PH3为还原反应,PH3属于还原产物,B正确;C项,因H3PO2为一元酸,只能电离出一个H+,NaH2PO2中无法电离出H+,NaH2PO2为正盐,C正确;D项,H3PO2分解方程式为2H3PO2=PH3↑+H3PO4,P从+1价升高到+5价,同时,P从+1价降低到-3价,在该反应中,2mol H3PO2转移4mol电子,1 mol H3PO2分解时转移2mol电子,D正确;故选A。
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NH3,CO2和NaCl为原料的联合制碱法
B.戴维电解盐酸得到H2和Cl2,从而提出了酸的含氢学说
C.拉瓦锡基于金属和O2的反应提出了燃烧的氧化学说
D.哈伯发明了以N2和H2为原料合成氨的方法
【答案】A
【解析】A.联合制碱法的反应中,化学方程式为:NaCl+H2O+NH3+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl和2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,各元素(Na、Cl、N、C、H、O)的化合价均未发生改变,属于非氧化还原反应,A符合题意;B.电解盐酸生成H2和Cl2,H和Cl的化合价均发生变化(H从+1→0,Cl从-1→0),涉及氧化还原反应,B不符合题意;C.金属与O2反应生成氧化物,金属被氧化(化合价升高),O被还原(化合价降低),涉及氧化还原反应,C不符合题意;D.合成氨反应中N2的N化合价从0→-3,H2的H从0→+1,涉及氧化还原反应,D不符合题意;故选A。
2.(2025·甘肃·高考真题)下列实验操作能够达到目的的是
选项
实验操作
目的
A
测定0.01mol/L某酸溶液的pH是否为2
判断该酸是否为强酸
B
向稀溶液滴入几滴浓硫酸,观察溶液颜色变化
探究对水解的影响
C
向溶液先滴入几滴NaCl溶液,再滴入几滴NaI溶液,观察沉淀颜色变化
比较AgCl和AgI的Ksp大小
D
将氯气通入溶液,观察是否产生淡黄色沉淀
验证氯气的氧化性
【答案】D
【解析】A.若该酸为一元酸,0.01mol/L某酸溶液的pH=2,可判断为强酸,但某些二元弱酸,在浓度0.01mol/L也可能达到pH=2,故无法判断该酸是否为强酸,A错误;B.向稀Fe2(SO4)3溶液中加浓硫酸,虽增加H+浓度增大抑制Fe3+水解,但浓硫酸稀释时放热,未控制变量,无法单独验证H+的影响,B错误;C.AgNO3溶液过量,溶液中剩余的Ag+会直接与I-生成AgI沉淀,无法证明AgCl转化为AgI,故不能比较Ksp,C错误;D.Cl2与Na2S反应生成S淡黄色沉淀,证明Cl2将S2-氧化为S,验证了Cl2的氧化性,D正确;选D。
3.(2025·山东·高考真题)用肼的水溶液处理核冷却系统内壁上的铁氧化物时,通常加入少量,
反应原理如图所示。下列说法正确的是
A.是还原反应的产物 B.还原性:
C.处理后溶液的增大 D.图示反应过程中起催化作用的是
【答案】C
【解析】由图中信息可知,N2H4和Cu2+反应生成的[Cu(N2H4)2]2-是N2H4和Fe3O4反应的催化剂,[Cu(N2H4)2]2-是中间产物,该反应的离子方程式为,N2H4是还原剂,Fe3O4是氧化剂,Fe2+是还原产物。A.该反应中,N2H4中N元素的化合价升高被氧化,因此,N2是氧化反应的产物,A不正确;B.在同一个氧化还原反应中,还原剂的还原性强于还原产物,因此,还原性的强弱关系为N2H4>Fe2+,B不正确;C.由反应的离子方程式可知,该反应消耗H+,处理后溶液的pH增大,C正确;D.根据循环图可知,图示反应过程中起催化作用的是[Cu(N2H4)2]2-,D不正确;综上所述,本题选C。
4.(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。
5.(天津卷2024,T8)依据下列实验现象,判断所得相应结论错误的是
实验现象
结论
A
银氨溶液与葡萄糖溶液反应,有银镜生成
葡萄糖是还原糖
B
将蛋清溶液滴入饱和NaCl溶液中,溶液变浑浊,继续加入蒸馏水,溶液变澄清
蛋白质的盐析是可逆的
C
向[Cu(NH3)4]SO4浓溶液中加入乙醇,有深蓝色晶体析出
[Cu(NH3)4]SO4与乙醇发生化学反应
D
Na与冷水反应剧烈,而Mg与热水反应缓慢
金属性:Na>Mg
【答案】C
【解析】A选项,葡萄糖含有醛基,具有还原性,能发生银镜反应,正确。不选项,蛋白质加饱和食盐水,溶液变浑浊,发生了盐析,继续加入蒸馏水,溶液变澄清,说明蛋白质的盐析是可逆的,正确;C选项,向[Cu(NH3)4]SO4浓溶液中加入乙醇,溶剂的极性降低,[Cu(NH3)4]SO4的溶解度降低,有晶体析出,属于物理变化;D选项,Na与冷水剧烈反应,而Mg与热水反应缓慢,说明还原性Na>Mg,因此金属性,Na>Mg。
6.(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CH3OH可将废水中的NO转化为对环境无害的物质X后排放,则X表示N2,NO2仍然是大气污染物,A不正确;B.CH3OH中C元素的化合价由-2价升高到+4价,CH3OH是该反应的还原剂,O3有强氧化性,通常不能用作还原剂,故不可用O3替换CH3OH,B不正确;C.该反应中,还原剂CH3OH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NO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6:5,C正确;D.CH3OH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CO2气体11.2L,即生成0.5molCO2,反应转移的电子数为0.5×6=3NA,D不正确;综上所述,本题选C。
7.(2023·湖北卷)下列化学事实不符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点的是
A.石灰乳中存在沉淀溶解平衡
B.氯气与强碱反应时既是氧化剂又是还原剂
C.铜锌原电池工作时,正极和负极同时发生反应
D.Li、Na、K的金属性随其核外电子层数增多而增强
【答案】D
【解析】A项,电解质的沉淀和溶解是对立的,当电解质的沉淀速率和溶解速率相等时,电解质建立了沉淀溶解平衡,因此,沉淀和溶解又互相统一在这个平衡体系中;石灰乳中存在着未溶解的氢氧化钙和溶解的氢氧化钙,因此,石灰乳中存在沉淀溶解平衡,这个化学事实符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点,A不符合题意;B项,氧化剂和还原剂是对立的,但是,氯气与强碱反应时,有部分氯气发生氧化反应,同时也有部分氯气发生还原反应,因此,氯气既是氧化剂又是还原剂,氯气的这两种作用统一在同一反应中,这个化学事实符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点,B不符合题意;C项,铜锌原电池工作时,正极和负极同时发生反应,正极上发生还原反应,负极上发生氧化反应,氧化反应和还原反应是对立的,但是这两个反应又同时发生,统一在原电池反应中,因此,这个化学事实符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点,C不符合题意;D项,Li、Na、K均为第ⅠA的金属元素,其核外电子层数依次增多,原子核对最外层电子的吸引力逐渐减小,其失电子能力依次增强,因此,其金属性随其核外电子层数增多而增强,这个化学事实不符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点,D符合题意;故选D。
8.(2023·湖南卷)葡萄糖酸钙是一种重要的补钙剂,工业上以葡萄糖、碳酸钙为原料,在溴化钠溶液中采用间接电氧化反应制备葡萄糖酸钙,其阳极区反应过程如下:
下列说法错误的是
A.溴化钠起催化和导电作用
B.每生成1 mol葡萄糖酸钙,理论上电路中转移了2 mol电子
C.葡萄糖酸能通过分子内反应生成含有六元环状结构的产物
D.葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应
【答案】B
【解析】A项,由图中信息可知,溴化钠是电解装置中的电解质,其电离产生的离子可以起导电作用,且Br-极上被氧化为Br2,然后Br2与H2O反应生成HBrO和Br-,HBrO再和葡萄糖反应生成葡萄糖酸和Br-,溴离子在该过程中的质量和性质保持不变,因此,溴化钠在反应中起催化和导电作用,A正确;B项,由A中分析可知,2mol Br-在阳极上失去2mol电子后生成1mol Br2,1mol Br2与H2O反应生成1molHBrO,1molHBrO与1mol葡萄糖反应生成1mol葡萄糖酸,1mol葡萄糖酸与足量的碳酸钙反应可生成0.5 mol葡萄糖酸钙,因此,每生成1 mol葡萄糖酸钙,理论上电路中转移了4 mol电子,B不正确;C项,葡萄糖酸分子内既有羧基又有羟基,因此,其能通过分子内反应生成含有六元环状结构的酯,C正确;D项,葡萄糖分子中的1号C原子形成了醛基,其余5个C原子上均有羟基和H;醛基上既能发生氧化反应生成羧基,也能在一定的条件下与氢气发生加成反应生成醇,该加成反应也是还原反应;葡萄糖能与酸发生酯化反应,酯化反应也是取代反应;羟基能与其相连的C原子的邻位C上的H(β-H)发生消去反应;综上所述,葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应,D正确;故选B。
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