内容正文:
第3节 氧化还原反应的概念和规律
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知识清单
一、氧化还原反应的本质、特征和相关概念
1.本质和特征
(1)本质:电子的转移(电子得失或共用电子对偏移)。
(2)特征:反应过程中有元素化合价发生变化(氧化还原反应的判断依据)。
2.相关概念及其关系
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3.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
注意
①置换反应中有元素化合价发生变化,一定是氧化还原反应。②复分解反应中没有元
素化合价发生变化,一定不是氧化还原反应。③不是所有的化合反应和分解反应都是
氧化还原反应,有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应才是氧化还原反应。
如2Na+Cl2 2NaCl、2H2O2 2H2O+O2↑是氧化还原反应,CaCO3 CaO+
CO2↑、CaO+H2O Ca(OH)2不是氧化还原反应。
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物质类型 举例 对应还原产物
某些非金属单质 X2(卤素) X-
O2、O3 H2O或OH-或O2-或
4.常见的氧化剂和还原剂
(1)常见的氧化剂
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含较高价态元素的化合物 氧化物 MnO2 Mn2+
含氧酸 浓硫酸 SO2
稀HNO3 NO
浓HNO3 NO2
HClO Cl-
盐 KMnO4(H+) Mn2+
K2Cr2O7(H+) Cr3+
Fe3+ Fe2+或Fe
NaClO Cl-
过氧化物 Na2O2、H2O2 H2O或OH-等
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(2)常见的还原剂
物质类型 举例 对应氧化产物
活泼金属单质 Na、Fe、Al Na+、Fe2+或Fe3+、Al3+
某些非金属单质 H2、C、S H2O或H+、
CO或CO2、SO2
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含较低价态元素的化合物 氧化物 CO CO2
SO2 SO3或S
H2O2 O2
氢化物 NH3、N2H4 N2或NO
H2S S或SO2
离子 S S
Fe2+ Fe3+
I- I2
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二、物质氧化性、还原性强弱比较方法
1.依据氧化还原反应方程式比较
还原剂+氧化剂 氧化产物+还原产物
氧化性:氧化剂>氧化产物。
还原性:还原剂>还原产物。
2.依据金属、非金属的活动性顺序比较
一般来说,元素金属性越强,对应金属单质的还原性越强;元素非金属性越强,对应非金
属单质的氧化性越强。
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3.依据反应条件及反应的剧烈程度比较
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。如可从是否需要加
热、反应温度高低、有无催化剂和反应物浓度大小等方面比较。例如:
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
可得氧化性:KMnO4>MnO2。
2Na+2H2O 2NaOH+H2↑
Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑
可得还原性:Na>Mg。
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4.依据氧化还原反应的程度比较
(1)相同条件下,不同氧化剂作用于同一还原剂,氧化产物价态高的,氧化剂的氧化性
强。如S、Cl2与Fe反应分别生成FeS、FeCl3,则氧化性:Cl2>S。
(2)相同条件下,不同还原剂作用于同一氧化剂,还原产物价态低的,还原剂的还原性强。
5.依据元素周期表比较
(1)同周期元素(稀有气体元素除外)从左到右,单质还原性减弱,氧化性增强。
(2)同主族元素从上到下,单质还原性增强,氧化性减弱。
6.依据浓度、酸碱度比较
(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:浓硫酸>稀硫酸、浓
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硝酸>稀硝酸。还原性:浓盐酸>稀盐酸。
(2)酸碱度:同一种氧化剂所处环境酸性越强,其氧化性一般越强。如KMnO4溶液的氧化
性随溶液酸性的增强而增强。
三、氧化还原反应的基本规律
1.电子转移守恒规律
氧化剂得电子总数=还原剂失电子总数
2.强弱规律
氧化性较强的氧化剂跟还原性较强的还原剂反应,生成还原性较弱的还原产物和氧化
性较弱的氧化产物。
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3.价态规律
(1)由化合价判断物质氧化性、还原性
①元素处于最高价态,只有氧化性,如KMnO4、HNO3、Fe3+、Cu2+等。
②元素处于最低价态,只有还原性,如S2-、I-、NH3等。
③元素处于中间价态,既有氧化性,又有还原性,如S、SO2、Fe2+等。
注意
根据化合价只能判断物质氧化性、还原性的有无,不能判断其强弱。
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(2)化合价不交叉规律
①“归中反应”中同种元素的化合价遵循“只靠拢、可相见、不交叉”原则。如:
②同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应。如浓H2SO4与Na2SO3不发生氧化还原反
应,发生复分解反应生成SO2(常用此原理制取SO2)。
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4.先后规律
(1)溶液中同时含有几种浓度相差不大的还原剂时,加入同种氧化剂,则还原性强的还原
剂首先被氧化;如FeBr2溶液中通入少量Cl2,因为还原性:Fe2+>Br-,所以Fe2+先被Cl2氧化。
(2)溶液中同时含有几种浓度相差不大的氧化剂时,加入同种还原剂,则氧化性强的氧化
剂首先被还原;如在含有浓度相差不大的Fe3+、Cu2+的溶液中加入铁粉,因为氧化性:
Fe3+>Cu2+,所以铁粉先与Fe3+反应。
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即练即清
1.下列物质的应用不涉及氧化还原反应的是 ( )
A.次氯酸钠作纸张的漂白剂
B.硫化钠作工业废水中Cu2+、Hg2+的沉淀剂
C.过氧化钠作呼吸面具的供氧剂
D.铁粉作食品保鲜的吸氧剂
B
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解析 A项,次氯酸钠作纸张的漂白剂,利用了次氯酸钠的强氧化性,涉及氧化还原反应;
B项,硫化钠作工业废水中Cu2+、Hg2+的沉淀剂,是因为S2-与Cu2+、Hg2+结合生成CuS、
HgS沉淀,不涉及氧化还原反应;C项,过氧化钠与人体呼出的CO2、H2O反应生成O2,涉及
氧化还原反应;D项,铁粉作食品保鲜的吸氧剂,利用了Fe的还原性,涉及氧化还原反应,
故选B。
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2.(2025山东,1,2分)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
A
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解析 A项,联合制碱法涉及的反应为NaCl+CO2+H2O+NH3 NaHCO3↓+NH4Cl、2
NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑,均为非氧化还原反应;B项,电解盐酸发生的反应为2
HCl H2↑+Cl2↑,属于氧化还原反应;C项,金属和O2的反应中,金属失去电子,O2得到
电子,属于氧化还原反应;D项,合成氨反应为N2+3H2 2NH3,属于氧化还原反
应。
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3.已知常温下,在溶液中发生如下反应:
①16H++10Z-+2X 2X2++5Z2+8H2O
②2A2++B2 2A3++2B-
③2B-+Z2 B2+2Z-
由此推断下列说法错误的是 ( )
A.反应Z2+2A2+ 2A3++2Z-可以进行
B.Z元素在反应③中被还原,在反应①中被氧化
C.氧化性由强到弱的顺序是X 、Z2、B2、A3+
D.还原性由强到弱的顺序是Z-、B-、A2+、X2+
D
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解析 同一氧化还原反应中“氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,还原剂的还原
性大于还原产物的还原性”。根据反应①、②、③可得氧化性:X >Z2>B2>A3+,还原
性:A2+>B->Z->X2+,由此可得反应Z2+2A2+ 2A3++2Z-可以进行,A、C正确,D错误。元
素的化合价升高被氧化,元素的化合价降低被还原,则在反应③中Z元素被还原,在反应
①中Z元素被氧化,B正确。
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4.已知:氧化还原反应可看成由两个半反应组成,每个半反应具有一定的电极电势(用
“E”表示),E越大则该电对中氧化型物质的氧化性越强,E越小则该电对中还原型物质
的还原性越强。下表为部分电极的电极电势,根据表中数据分析,下列说法中错误的是
( )
氧化还原电对(氧化型/还
原型) 电极电势
(E/V) 氧化还原电对(氧化型/还
原型) 电极电势
(E/V)
Fe3+/Fe2+ 0.77 Cl2/Cl- 1.36
PbO2/PbSO4(或Pb2+) 1.69 Sn4+/Sn2+ 0.151
Mn /Mn2+ 1.51 I2/I- 0.54
D
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A.向含0.2 mol FeCl2的溶液中加0.1 mol PbO2,再滴加KSCN溶液,溶液变红
B.往淀粉-KI溶液中滴加SnCl4溶液,溶液不变蓝
C.还原性:Sn2+>Fe2+>Cl-
D.酸化高锰酸钾溶液时,可使用盐酸
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解析 由题表中数据知,电极电势:PbO2/PbSO4(或Pb2+)>Cl2/Cl->Fe3+/Fe2+,则氧化性:PbO
2>Cl2>Fe3+,说明PbO2能将F 氧化为Fe3+,能将Cl-氧化为Cl2,根据得失电子守恒,0.2 mol
Fe2+恰好被0.1 mol PbO2氧化生成Fe3+,故再滴加KSCN溶液,溶液变红,A正确。电极电势:
I2/I->Sn4+/Sn2+,则氧化性:I2>Sn4+,说明I-不能被Sn4+氧化,故溶液不变蓝,B正确。电极电势
越小则该电对中还原型物质的还原性越强,电极电势:Cl2/Cl->Fe3+/Fe2+>Sn4+/Sn2+,故还原
性:Sn2+>Fe2+>Cl-,C正确。电极电势:Mn /Mn2+>Cl2/Cl-,则氧化性:Mn >Cl2,说明高锰酸
钾溶液能将Cl-氧化,故不可使用盐酸酸化高锰酸钾溶液,应用H2SO4酸化,D错误。
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