内容正文:
第一章 化学物质及其变化
第4讲 氧化还原反应的概念与规律(基础课)
第一部分 化学基本概念
1.了解氧化还原反应的特征和本质。 2.了解氧化还原反应的概念及其联系。 3.掌握电子转移的表示方法。 4.掌握常见的氧化剂、还原剂及其性质强弱。 5.理解氧化还原反应中的价态转化规律和反应先后规律及其应用。
第一章 化学物质及其变化
2
知识点一
01
知识点二
02
知识点三
03
高考真题演练
04
课时质量评价
05
第一章 化学物质及其变化
3
知识点一 氧化还原反应的概念及其相互联系
1.氧化还原反应的本质和特征
2.氧化剂与还原剂
元素化合价变化
电子转移
命题角度1
命题角度2
多维训练
第一章 化学物质及其变化
4
3.对立统一的氧化还原反应基本概念及关系
第一章 化学物质及其变化
4.常见氧化剂和还原剂
(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等。如:
第一章 化学物质及其变化
(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:
第一章 化学物质及其变化
5.电子转移的两种表示方法
(1)双线桥法:标变价―→画箭头―→标得失―→定数目。
例如C与浓硫酸反应:______________________________________。
第一章 化学物质及其变化
(2)单线桥法:箭头由失电子原子指向得电子原子,线桥上只标电子转移的数目,不标“得到”“失去”字样。
例如Cu与浓硝酸反应:______________________________________。
第一章 化学物质及其变化
6.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
分析下列四个化学反应:
A.2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
其中属于区域“1”的是___(填标号,下同),属于区域“2”的是___,属于区域“3”的是___,属于区域“4”的是___。
D
B
C
A
第一章 化学物质及其变化
第一章 化学物质及其变化
1.化学与中华古文化密切相关,下列叙述不涉及氧化还原反应的是( )
A.人生请治田,种秫多酿酒
B.石穴之中,所滴皆为钟乳
C.得火则飞,不见埃尘,将欲制之,黄芽为根
D.锡中杂铅太多,入醋淬八九度,铅尽化灰而去
√
第一章 化学物质及其变化
B [酿酒时粮食发酵,有元素的化合价发生变化,为氧化还原反应,故A不符合题意;钟乳石是由于碳酸钙的溶解再分解析出形成的,该过程中元素化合价没有发生变化,不属于氧化还原反应,故B符合题意;“将欲制之,黄芽为根”,指Hg与S发生反应得到硫化汞,Hg和S化合价发生变化,该反应属于氧化还原反应,故C不符合题意;“锡中杂铅太多,入醋淬八九度,铅尽化灰而去”,铅与醋酸反应过程中Pb元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,故D不符合题意。]
第一章 化学物质及其变化
√
2.设NA为阿伏加德罗常数的值。关于反应4Zn+NaNO3+7NaOH+6H2O===NH3↑+4Na2[Zn(OH)4],下列说法正确的是( )
A.Na2[Zn(OH)4]是还原产物
B.NaOH发生了氧化反应
C.当反应中转移的电子数目为0.8NA时,则有0.1 mol NaNO3被氧化
D.氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4
第一章 化学物质及其变化
D [Zn元素的化合价升高得到Na2[Zn(OH)4],所以Na2[Zn(OH)4]为氧化产物,A错误;NaOH中各元素化合价没有发生变化,既不发生氧化反应,也不发生还原反应,B错误;该反应中NaNO3中N元素化合价由+5价降低为-3价,NaNO3被还原,C错误;该反应中Zn元素化合价升高,Zn为还原剂,NaNO3中N元素化合价降低,NaNO3为氧化剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4,D正确。]
第一章 化学物质及其变化
√
3.已知NO、FeSO4、Fe(NO3)3、O3和Fe2(SO4)3是某氧化还原反应的反应物和生成物。下列叙述错误的是( )
A.被还原的元素是O和N
B.Fe2(SO4)3是氧化产物
C.当该反应转移6 mol电子时,O3的物质的量变化为1 mol
D.该反应为2O3+3NO+3FeSO4===Fe(NO3)3+Fe2(SO4)3
A [根据题意知,O3为氧化剂,Fe2+和NO被氧化为Fe3+和N,故被还原的元素为O,A错误。]
第一章 化学物质及其变化
4.(1)对于3NO2+H2O===2HNO3+NO反应,当有1.5 mol NO2完全反应时,转移电子数为_____(设NA为阿伏加德罗常数的值);用双线
桥法表示电子转移的方向和数目:_________________________。
NA
第一章 化学物质及其变化
(2)已知NaBH4与水反应的化学方程式为NaBH4+2H2O===NaBO2+4H2↑。
回答下列问题:
①用单线桥法标出电子转移的方向和数目:
_____________________________,氧化剂:______,
还原剂:_________。
②若生成标准状况下4.48 L H2,则转移电子的物质的量为_____mol。
H2O
NaBH4
0.2
第一章 化学物质及其变化
(3)已知将过氧化钠加入硫酸亚铁盐溶液中发生反应:4Fe2++4Na2O2+6H2O===4Fe(OH)3↓+O2↑+8Na+,每4 mol Na2O2发生反应转移___ mol e-。
6
第一章 化学物质及其变化
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,再根据化合物中各元素正、负化合价代数和为零的原则求解其他元素的化合价。
第一章 化学物质及其变化
知识点二 物质的氧化性与还原性
1.氧化性、还原性的含义及判断
(1)氧化性:指_________的性质(或能力);还原性:指_________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、失电子数目的多少无关。例如:Na-e-===Na+,Al-3e-===Al3+,根据金属活动性顺序,Na比Al活泼,更易失去电子,所以Na比Al的还原性强。
得电子
失电子
难易
命题角度1
命题角度2
多维训练
第一章 化学物质及其变化
21
(3)从元素的价态判断
①最高价态——只有_________,如Fe3+、H2SO4、KMnO4等。
②最低价态——只有_________,如金属单质、Cl-、S2-等。
③中间价态——既有_________,又有_________,如Fe2+、S、Cl2等。
氧化性
还原性
氧化性
还原性
第一章 化学物质及其变化
2.氧化性与还原性强弱比较
(1)依据氧化还原反应方程式判断
氧化剂+还原剂―→还原产物+氧化产物
氧化性:氧化剂___(填“>”或“<”,下同)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(如是否加热、有无催化剂和反应物浓度大小等)要求越低,反应越剧烈,物质的氧化性或还原性越强。
>
>
第一章 化学物质及其变化
(3)依据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:
第一章 化学物质及其变化
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)金属单质只有还原性,非金属单质只有氧化性。( )
(2)阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性。( )
(3)S、N中非氧元素的化合价均为最高价,一定能表现出强氧化性。( )
(4)Cu与浓硝酸、稀硝酸反应的还原产物分别为NO2、NO,说明稀硝酸的氧化性比浓硝酸强。( )
(5)同一元素不同价态的化合物中,元素的化合价越高,物质的氧化性越强。( )
(6)物质氧化性或还原性的强弱取决于得到或失去电子的数目。( )
×
×
×
×
×
×
第一章 化学物质及其变化
——氧化性与还原性的强弱比较
1.在氧化还原反应中,氧化过程和还原过程是同时发生的两个半反应。已知:
①半反应式:Cu2O-2e-+2H+===2Cu2++H2O。
②五种物质:FeSO4、Fe2(SO4)3、CuSO4、Na2CO3、KI。
③Fe2++Mn+ X Fe3++Mn2++H2O(未配平)。
第一章 化学物质及其变化
√
下列判断不正确的是( )
A.①中半反应式发生的是氧化反应
B.②中五种物质中能使①顺利发生的物质为Fe2(SO4)3
C.Mn+5e-+4H2O Mn2++8OH-是反应③的一个半反应
D.几种物质的氧化性强弱顺序为Mn>Fe3+>Cu2+
C [①中Cu2O→Cu2+,铜元素化合价升高,发生的是氧化反应,A项正确;为使①顺利发生,要选择氧化性强的物质作氧化剂,而Fe2(SO4)3可作①的氧化剂,B项正确;配平反应③为5Fe2++Mn+8H+ 5Fe3++Mn2++4H2O,反应在酸性条件下进行,③的半反应中不能生成OH-,C项错误;根据上述分析可知氧化性:Fe3+>Cu2+,根据③可知氧化性:Mn>Fe3+,即氧化性:Mn>Fe3+>Cu2+,D项正确。]
第一章 化学物质及其变化
√
2.已知Pb2O3与HNO3溶液发生反应Ⅰ:Pb2O3+2HNO3===Pb(NO3)2+PbO2+H2O;PbO2与酸化的MnSO4溶液发生反应Ⅱ:5PbO2+2MnSO4+3H2SO4===2HMnO4+5PbSO4+2H2O。下列说法正确的是 ( )
A.在反应Ⅰ中,Pb2O3既是氧化剂,又是还原剂
B.Pb2O3与盐酸反应:Pb2O3+2HCl===PbCl2+PbO2+H2O
C.PbO与HNO3溶液反应:PbO+2HNO3===Pb(NO3)2+H2O
D.由反应Ⅰ、Ⅱ可知氧化性:HNO3>PbO2>HMnO4
第一章 化学物质及其变化
C [Pb元素的化合价没有+3价,Pb2O3中Pb元素的化合价分别为+2价、+4价,反应:Pb2O3+2HNO3 Pb(NO3)2+PbO2+H2O不是氧化还原反应,A错误;根据反应Ⅱ可知氧化性:PbO2>Mn,酸性条件下Mn能将HCl氧化成Cl2,则+4价Pb也能将HCl氧化成Cl2,B错误;根据反应Ⅰ可知硝酸不能将+2价Pb氧化成+4价Pb,故反应后Pb还是+2价,C正确;反应Ⅰ不是氧化还原反应,无法由反应Ⅰ得出氧化性:HNO3>PbO2,D错误。]
第一章 化学物质及其变化
√
——氧化性与还原性的实验探究
3.实验室分别进行如下实验:①向VOSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液,溶液由蓝色变为淡黄色;②向(VO2)2SO4溶液中滴加浓盐酸,产生黄绿色气体,溶液变蓝。已知VO2+:蓝色;V:淡黄色、强氧化性。下列说法错误的是( )
A.①中氧化剂与还原剂物质的量之比为5∶1
B.②中的离子反应为2V+4H++2Cl- 2VO2++Cl2↑+2H2O
C.由①②可知,氧化性:Mn>V>Cl2
D.(VO2)2SO4溶液中滴加FeSO4可发生反应:Fe2++V+2H+ Fe3++
VO2++H2O
第一章 化学物质及其变化
A [向VOSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液,溶液由蓝色变为淡黄色,说明酸性环境下高锰酸根离子将VO2+氧化为V,高锰酸根离子被还原成Mn2+,由电子守恒可知存在KMnO4~5VOSO4~5e-,则①中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶5,A项错误;向(VO2)2SO4溶液中滴加浓盐酸,产生黄绿色气体,溶液变蓝,说明浓盐酸能把V还原为VO2+,Cl-失去电子生成氯气,由电子守恒、电荷守恒及元素守恒可知离子方程式为2V+4H++2Cl- 2VO2++Cl2↑+2H2O,B项正确;氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,则由①可知,氧化性:Mn>V,由②可知,氧化性:V>Cl2,所以氧化性:Mn>V>Cl2,C项正确;V具有较强的氧化性,(VO2)2SO4溶液中滴加FeSO4会发生氧化还原反应,则V被还原为VO2+,Fe2+被氧化为Fe3+,D项正确。]
第一章 化学物质及其变化
4.Fe2+、S和I-都具有还原性。为了比较其还原性强弱,进行以下探究并回答问题:
(1)已知:①还原性:S>Fe2+;②FeSO3难溶于水。
(2)在(1)的基础上,完成下列假设。
假设1,还原性:I->S>Fe2+;
假设2,还原性:S>I->Fe2+;
假设3,还原性: 。
第一章 化学物质及其变化
(3)实验探究:现对假设2进行探究。完成实验步骤以及预期的现象和结论。
限选以下试剂:0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液、0.1 mol·L-1 KI溶液、0.1 mol·L-1 FeCl2溶液、10% KSCN溶液、新制饱和氯水、淀粉溶液、稀硝酸、1 mol·L-1 盐酸、1 mol·L-1 BaCl2溶液。
实验操作 预期的现象及结论
步骤1:取1 mL 0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液和1 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液于试管中,混合后滴入2~3滴新制氯水,振荡 —
第一章 化学物质及其变化
实验操作 预期的现象及结论
步骤2:______________________
步骤3:取1 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液和1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl2溶液于试管中,混合后滴入2~3滴新制氯水,振荡 —
步骤4:______________________ ________________
第一章 化学物质及其变化
解析:(2)假设3可直接分析碘离子的三种位置得出还原性的顺序:S>Fe2+>I-。(3)对假设2的探究应依据假设依次设计几个氧化还原反应,证明物质还原性强弱,基本依据是还原剂的还原性强于还原产物的还原性;步骤2、4应该是证明反应进行,检验反应生成的产物(Fe3+用硫氰化钾检验、I2用淀粉检验、S用氯化钡检验);答题时,可能出现的几种情形(不能按照氯水过量来设计鉴别方案)。
答案:(2)S>Fe2+>I-
第一章 化学物质及其变化
(3)
实验操作 预期现象与结论
步骤2:(方法1)向试管中加入足量的1 mol·L-1 盐酸后再滴入数滴(少许)1 mol·L-1 BaCl2溶液,振荡试管 若没有白色沉淀产生,则说明还原性:I->S;若有白色沉淀产生,则说明还原性:S>I-
步骤2:(方法2)向试管中滴入少量淀粉溶液,振荡试管 若不变蓝色,说明还原性:S>I-;若变蓝色,说明还原性:I->S
第一章 化学物质及其变化
实验操作 预期现象与结论
步骤4:(方法1)向试管中滴入少量淀粉溶液,振荡试管 若不变蓝色,说明还原性:Fe2+>I-;若变蓝色,说明还原性:I->Fe2+
步骤4:(方法2)向试管中滴入少量10% KSCN溶液,振荡试管 若不变红色,说明还原性:I->Fe2+;若变红色,说明还原性:Fe2+>I-
第一章 化学物质及其变化
知识点三 价态转化规律与反应先后规律
1.价态转化规律
(1)升降规律:氧化还原反应中,化合价有升必有降,升降价数相等。
(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”。
如H2S与浓硫酸的反应:
H2S+H2SO4(浓)===S↓+SO2↑+2H2O,氧化产物为___,还原产物为______。
S
SO2
命题角度1
命题角度2
多维训练
第一章 化学物质及其变化
38
(3)歧化反应规律:同一元素发生氧化还原反应生成不同价态的物质时,该元素的价态变化一定遵循“中间价态―→高价态+低价态”,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。
(4)同种元素相邻价态不发生氧化还原反应。如浓硫酸可以干燥SO2。
Cl2
5∶1
第一章 化学物质及其变化
Fe2+
Fe3+
Cu2+、
H+
第一章 化学物质及其变化
熟记常见的强弱顺序
氧化性:Mn(H+)>Cl2>Br2>Fe3+>I2>S;
还原性:Cl-<Br-<Fe2+<I-<SO2(S)<S2-。
第一章 化学物质及其变化
——价态转化规律
1.(2025·德州模拟)氯气跟氢氧化钾溶液在一定条件下发生反应:Cl2+KOH―→KX+KY(未配平),KX在一定条件下自身能发生反应:KX―→KY+KZ(未配平,KY与KZ化学计量数之比为1∶3),以上KX、KY、KZ均是一元酸的钾盐,由以上条件推知在KX中氯元素的化合价是( )
A.+1 B.+3
C.+5 D.+7
√
第一章 化学物质及其变化
C [根据题意,可知KY为KCl,根据KX―→KY+KZ中KY与KZ的化学计量数之比为1∶3,可知KX为KClO3。]
第一章 化学物质及其变化
2.K35ClO3晶体与含有H37Cl的浓盐酸反应生成Cl2,化学方程式为KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O,该反应生成氯气的摩尔质量为________,生成1 mol Cl2转移________ mol e-。
解析:K35ClO3与H37Cl之间的氧化还原反应的双线桥表示如下:
1 mol Cl2中35Cl占 mol,37Cl占 mol,M=(×35+×37) g·mol-1≈73.3 g·mol-1。
答案:73.3 g·mol-1
第一章 化学物质及其变化
——反应先后规律
3.已知:还原性:HS>I-,氧化性:I>I2,在含3 mol NaHSO3的溶液中逐滴加入KIO3溶液,加入KIO3和析出I2的物质的量的关系曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A.0~a间发生反应:3HS+I 3S+I-+3H+
B.a~b间共消耗NaHSO3的物质的量为1.8 mol
C.b~c间发生的反应中I2仅是氧化产物
D.当溶液中I-与I2的物质的量之比为5∶2时,加入的KIO3为1.08 mol
√
第一章 化学物质及其变化
C [由题给条件可知,还原性:HS>I-,所以首先发生的反应为I+3HS I-+3S+3H+,继续加入KIO3,氧化性:I>I2,所以I可以结合H+氧化I-生成I2,反应为I+6H++5I- 3H2O+3I2,根据发生的反应来判断题图中各个点的产物。]
第一章 化学物质及其变化
高考真题演练
1.(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
B [松木进行不完全燃烧之后形成浓烟,经冷却絮凝得到细小碳素微尘,用来制造徽墨,燃烧过程中发生了氧化还原反应,其余均为物理变化过程,B项正确。]
√
命题角度1
命题角度2
多维训练
第一章 化学物质及其变化
47
√
A.生成1 mol CO2转移电子的数目为2NA
B.催化剂降低NO与CO反应的活化能
C.NO是氧化剂,CO是还原剂
D.N2既是氧化产物又是还原产物
第一章 化学物质及其变化
D [由化学方程式可知,1 mol CO失去2 mol e-生成1 mol CO2,故生成1 mol CO2时转移电子的数目为2NA,A项正确;催化剂可以降低反应的活化能,提高反应速率,B项正确;NO中N为+2价,N2中N为0价,N的化合价降低,NO发生还原反应,则NO作氧化剂,N2为还原产物,同理可得,CO作还原剂,CO2为氧化产物,C项正确,D项错误。]
第一章 化学物质及其变化
√
3.(2024·甘肃卷)兴趣小组设计了从AgCl中提取Ag的实验方案,下列说法正确的是( )
A.还原性:Ag>Cu>Fe
B.按上述方案消耗1 mol Fe可回收1 mol Ag
C.反应①的离子方程式是[Cu(NH3)4]2++4H+===Cu2++4N
D.溶液①中的金属离子是Fe2+
第一章 化学物质及其变化
C [从实验方案可知,氨水溶解氯化银,然后用铜置换出银,滤液中加入浓盐酸后得到氯化铜和氯化铵的混合液,向其中加入铁,铁置换出铜,过滤出铜可以循环利用,并通入氧气可将亚铁离子氧化为铁离子。金属活动性越强,金属的还原性越强,而且由题中的实验方案能得到证明,还原性从强到弱的顺序为 Fe>Cu>Ag,A错误;由电子守恒可知,1 mol Fe可以置换1 mol Cu,而1 mol Cu可以置换2 mol Ag,因此,按上述方案消耗1 mol Fe可回收2 mol Ag,B错误;反应①中,氯化四氨合铜溶液与浓盐酸反应生成氯化铜和氯化铵,该反应的离子方程式是[Cu(NH3)4]2++4H+ Cu2++4N,C正确;向氯化铜和氯化铵的混合液中加入铁,铁置换出铜后生成Fe2+,然后Fe2+被通入的氧气氧化为Fe3+,因此,溶液①中的金属离子是Fe3+,D错误。]
第一章 化学物质及其变化
√
4.(2023·北京卷)离子化合物Na2O2和CaH2与水的反应分别为①2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑;②CaH2+2H2O===Ca(OH)2+2H2↑。下列说法正确的是( )
A.Na2O2、CaH2中均有非极性共价键
B.①中水发生氧化反应,②中水发生还原反应
C.Na2O2中阴、阳离子个数比为1∶2,CaH2中阴、阳离子个数比为2∶1
D.当反应①和②中转移的电子数相同时,产生的O2和H2的物质的量相同
第一章 化学物质及其变化
C [Na2O2中有离子键和非极性共价键,CaH2中只有离子键不含非极性共价键,A错误;①中水的化合价不发生变化,不涉及氧化还原反应,②中水发生还原反应,B错误;Na2O2由Na+和组成,阴、阳离子个数比为1∶2,CaH2由Ca2+和H-组成,阴、阳离子个数比为2∶1,C正确;①中每生成1个氧气分子转移2个电子,②中每生成1个氢气分子转移1个电子,转移电子数相同时,生成氧气和氢气的物质的量比为1∶2,D错误。]
第一章 化学物质及其变化
_________________________________
B.2HClO2HCl+O2↑
C.4NH3+5O24NO+6H2O
D.4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
E.3O22O3
有单质参加的化合反应或有单质生成的分解反应一定为氧化还原反应,但有单质参加或生成的化学反应不一定都是氧化还原反应,如3O22O3不是氧化还原反应。
如3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O,氧化剂与还原剂均为_____,氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
2.反应先后规律
(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Cl2先与________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_____反应,然后依次与______
_____反应。
2.(2024·浙江1月卷)汽车尾气中的NO和CO在催化剂作用下发生反应:2NO+2CO2CO2+N2,下列说法不正确的是(NA为阿伏加德罗常数的值)( )
$$