内容正文:
第一章物质及其变化
第三节氧化还原反应
专题——单线桥、双线桥法
知识回顾
1、氧化还原反应的本质与特征
2、氧化性与还原性
(1)氧化性
氧化剂在反应中表现出来的性质,是指氧化剂得到电子的性质(或能力);
(2)还原性
还原剂在反应中表现出来的性质,是指还原剂失去电子的性质(或能力)。
3、氧化还原反应的相互关系
课中学习
知识点一 双线桥法
1、定义:双线桥法,用于表示出电子转移的方向和总数,还能表示出元素化合价升降和氧化、还原关系和反应前后同一元素原子间的电子转移情况。
2、步骤:
①标变价;
即标出价态发生改变元素的化合价
②画箭头(反应物指向生成物);
即一条线:始于反应物中的降价元素,止于生成物中的相应元素;另一条线:始于反应物中的升价元素,止于生成物的相应元素。
③算数目;
即算出“得”或“失”电子总数并标注;
④说变化
注意:(1)失电子总数=得电子总数;(2)箭头指向反应前后有元素化合价变化的同种元素的原子;(3)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。
例如:。
知识点二 单线桥法
1、定义:在氧化还原反应中,有电子发生转移(得失或偏移),也就是在反应物中有元素电子发生得失或偏移,这时用一条带箭头的折线从失去电子的元素指向得到电子的元素,并在“桥”上标出转移的电子数,这种表示方法叫单线桥法。(单线桥法表示反应物中同种元素或不同种元素之间的电子转移情况,即表示电子转移的方向和数目。)
2、步骤:
①标变价;
即正确标出反应前后各元素的化合价;明确有变价元素的化合价升降关系。
②画箭头(失电子原子指向得电子原子);
即一条线始于还原剂中化合价升高的元素,止于氧化剂中化合价降低的元素。
③算数目(线桥上只标记电子转移的总数目,不标“得”“失”字样);
注意:线桥只出现在反应物中。
例如:。
知识点三 双线桥法应用
1、判断氧化性、还原性的性质强弱
结论:氧化性:氧化剂 > 氧化产物;还原性:还原剂 > 还原产物。
2、方程式书写中的价态规律
含不同价态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:。
例题1:
下列表示氧化还原反应中电子转移的方向和数目正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
A.该反应中Cl元素化合价既升高又降低,转移电子数为e-,电子转移的方向和数目表示为:,故A错误;
B.Fe化合价降低,得电子,碳化合价升高失去电子,电子转移的方向和数目均正确,故B正确;
C.KClO3中氯的化合价由+5降低到0价,得到5e-,5分子HCl中氯的化合价由-1价升高到0价,失去5×e-,双线桥表示为:,,故C错误;
D.Na的化合价由0升高到+1价,失去2×e-,Cl的化合价由0价降低到-1价,得到2×e-,单线桥表示为:,故D错误。
故选:B。
例题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”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4.48LH2,则转移电子的物质的量为________。
【答案】(1);H2O;NaBH4;
(2)0.2mol。
【解析】
(1)根据分析可知,NaBH4中4个H共升高4价,失去4个电子,反应中电子转移数为4e-,用“单线桥”表示电子转移的方向和数目为:,反应中的氧化剂为H2O,还原剂为NaBH4;
(2)根据(1)中分析可得关系式:4H2~4e-,若生成标准状况下4.48LH2,则转移电子的物质的量为n(e-)=n(H2)= = 0.2mol。
总结
类型
双线桥法
单线桥法
表示方法
注意事项
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”或“失”。
①箭头从失电子元素的原子指向得电子元素的原子。
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
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
举例
学习检测
1.下列化学方程式中,电子转移的方向和数目都正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】
A.NaH中H化合价-1→0价,水中H化合价+1→0价,应该价态归中,转移1e-,故A错误;
B.该反应中H2S被氧化生成S,化合价从-2升到0,转移1×2e-,浓硫酸被还原为SO2,转移1×2e-,反应中转移2个电子,故B错误;
C.该反应中,单质铁失去电子,三价铁得到电子,电子由铁转移到三价铁,故C错误;
D.单线桥法是由还原剂指向氧化剂,CO2和碳单质反应,二氧化碳中碳元素的化合价从+4价降低到+2价,碳单质中碳元素的化合价由0价升高到+2价,因此电子应该是由碳单质转移到CO2中,电子转移方向正确,故D正确;
故选:D。
2.储氢纳米碳管研究成功体现了科技的进步。但用电弧法合成的碳纳米管常伴有大量的杂质——碳纳米颗粒。这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯。其反应方程式为3C+2K2Cr2O7+8H2SO4═3CO2↑+2K2SO4+2Cr2(SO4)3+8H2O。
请回答下列问题:
(1)用双线桥法标明上述反应方程式中电子转移的方向和数目。
________________________________________________________________。
(2)上述反应中氧化剂是________,被氧化的元素是________(填元素符号)
(3)H2SO4 在上述反应中表现出来的性质是________(填选项序号)。
A.酸性
B.氧化性
C.氧化性和酸性
D.还原性和酸性
(4)请配平下列离子方程式。
___Fe2++___H++___NO3-═___Fe3++___N2O↑+___H2O
【答案】(1);(2)K2Cr2O7;C;(3)A;(4)8;10;2;8;1;5
【解析】
(1)3C+2K2Cr2O7+8H2SO4═3CO2↑+2K2SO4+2Cr2(SO4)3+8H2O反应中碳元素化合价从0价升高为+4价,铬元素从+6价降为+3价,该反应转移12e-,则用双线桥法标出电子转移方向和数目为,
(2)氧化剂得电子化合价降低,所以K2Cr2O7为氧化剂;被氧化的元素化合价应升高,所以C元素被氧化;
(3)反应中硫酸所含各种元素化合价均未变,与钾离子结合生成盐,与铬离子结合生成盐,所以只表现酸性;
故答案为:A;
(4)反应中,Fe元素的化合价由+2价升高为+3价,N元素的化合价由+5价降低为+1价,反应生成1个N2O,得到8个电子,则Fe2+的计量数为8,由原子守恒可知Fe3+的计量数为8、NO3-的计量数为2,由O守恒可知,水的计量数为5,则H+为10,配平方程式为8Fe2++10H++2NO3-═8Fe3++N2O↑+5H2O。
故答案为:8;10;2;8;1;5。
3.过氧化氢H2O2俗名双氧水,医疗上利用它有杀菌消毒作用来清洗伤口。对于下列A~D涉及H2O2的反应,填写空白:
A.Na2O2+2HCl═2NaCl+H2O2
B.Ag2O+H2O2═2Ag+O2↑+H2O
C.2H2O2═2H2O+O2↑
D.3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH═2K2CrO4+3K2SO4+8H2O
(1)H2O2仅体现氧化性的反应是______。(填字母代号)
(2)上述反应说明H2O2、Ag2O、K2CrO4氧化性由强到弱的顺序是______。
(3)用单线桥表示B反应中电子转移的方向和数目:________________________________________________________。
【答案】(1)D;(2)Ag2O>H2O2>K2CrO4;(3)
【解析】(1)A.Na2O2+2HCl=2NaCl+H2O2中无元素化合价变化,为非氧化还原反应;
B.Ag2O+H2O2═2Ag+O2↑+H2O中,H2O2中只有O元素的化合价升高,H2O2作还原剂;
C.2H2O2═2H2O+O2↑中O元素的化合价既升高又降低,则既体现氧化性又体现还原性;
D.3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH=2K2CrO4+3K2SO4+8H2O中,H2O2中只有O元素的化合价降低,则作氧化剂, 根据分析可知,H2O2仅体现氧化性的反应为D。
故答案为:D;
(2)Ag2O+H2O2=2Ag+O2+H2O中,Ag2O是氧化剂,H2O2是还原剂,则氧化性:Ag2O>H2O2,3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH=2K2CrO4+3K2SO4+8H2O中,H2O2是氧化剂,K2CrO4是氧化产物,则氧化性:H2O2>K2CrO4,所以H2O2、Ag2O、K2CrO4氧化性由强到弱的顺序是:Ag2O>H2O2>K2CrO4;
(3)根据化学方程式Ag2O+H2O2═2Ag+O2↑+H2O, Ag2O中2个Ag+得2e- 生成2个Ag,H2O2中O22-失2e-生成O2,则用单线桥表示为。
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