内容正文:
第一章 化学物质及其变化
第3讲 氧化还原反应
1
知识点一 氧化还原反应的基本概念
知识点二 氧化性、还原性强弱规律
知识点三 价态归中、歧化规律的应用
知识点四 氧化还原反应方程式的配平与计算
高频考点(三) 信息型氧化还原反应方程式的书写
2
课标要求 学科素养 学业
质量
标准
1.能从物质类别与元素价态变化
的视角说明物质的转化路径。
2.能从物质类别、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,设计
实验进行初步验证,并能分析解
释有关实验现象。 1.变化观念与平衡思想:能正确辨别氧化
剂、还原剂、氧化产物和还原产物,灵活运
用相关规律。
2.证据推理与模型认知:能从化学反应中寻找和识别证明氧化还原反应发生的“证据”,运用和构建一系列理论模型对上述证据进行解释和推理,并能够运用模型解决新问题。 水平1
水平2
水平3
水平4
3
知识点一 氧化还原反应的基本概念
4
1.氧化还原反应的本质和特征
电子的转移
化合价
5
2.理解氧化还原反应概念之间的关系——双线桥
6
3.氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系
7
4.常见的氧化剂和还原剂
(1)常见的氧化剂
常见的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:
8
(2)常见的还原剂
常见的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:
9
(3)元素化合价处于中间价态的物质既有氧化性,又有还原性
其中:、主要表现______性, 主要表现______性。
还原
氧化
10
典题引路
【视角一】氧化还原反应的判断——学业质量水平1-2、1-4要求。
A
例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
11
[素养点拨] 能描述和表征常见的氧化还原反应,举例说明其在生产生活中的应用;能从物质类别和元素价态变化的视角,解释实验、生产生活中与物质转化及应用相关的现象或事实。
[解析] 联合制碱法涉及反应的化学方程式为NaCl+H2O+CO2+NH3==NaHCO3↓+NH4Cl、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;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;金属与O2反应生成氧化物,金属被氧化(化合价升高),O2被还原(化合价降低),涉及氧化还原反应,C不符合题意;合成氨反应中N的化合价降低(从0→-3),H的化合价升高(从0→+1),涉及氧化还原反应,D不符合题意。
12
【举一反三】
1.(2025·重庆卷)抗日战争时期,根据地物资紧缺,军民自力更生,就地取材,采用下列方法生产化工产品,其中利用了氧化还原反应原理的是( )
A.用石磨代替打浆机碾碎硝化棉
B.用陶缸作反应器以硫黄为原料生产硫酸
C.通过蒸馏法以自酿的白酒为原料生产工业酒精
D.通过水解法以植物油和熟石灰为原料生产甘油
B
13
[解析] 碾碎硝化棉是物理粉碎过程,无元素化合价变化,不涉及氧化还原反应,A不符合题意;硫黄(S)转化为硫酸(H2SO4)时,硫元素的化合价从0升至+6,发生氧化反应,涉及氧化还原反应,B符合题意;蒸馏法分离出酒精是物理过程,无新物质生成,不涉及氧化还原反应,C不符合题意;植物油在碱性条件下水解生成甘油和脂肪酸盐,属于水解反应,无元素化合价变化,不涉及氧化还原反应,D不符合题意。
14
2.下列叙述正确的是______(填序号)。
①有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应;
②氧化还原反应中的反应物,不是氧化剂就是还原剂;
③置换反应都是氧化还原反应,化合反应可能是氧化还原反应;
④金属阳离子一定只具有氧化性;
⑤氧化还原反应中有一种元素被氧化时,一定有另一种元素被还原;
⑥某元素从游离态变为化合态,该元素可能被氧化也可能被还原;
⑦与水发生氧化还原反应时, 只作氧化剂。
③⑥
15
【视角二】氧化还原反应的基本概念——证据推理与模型认知素养水平2
要求。
C
例2 高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色消毒剂,主要用于饮用水处理。工业上制备高铁酸钠的一种方法为3ClO-+2F+10OH-== 2Fe+3Cl-+5H2O,下列说法不正确的是(NA为阿伏加德罗常数的值)( )
A.Fe3+是还原剂,Cl-是还原产物
B.生成1 mol Fe,转移电子的数目为3NA
C.Na2FeO4可作消毒剂,是因为Fe与水反应后生成了胶体
D.由反应知,该条件下氧化性:ClO->Fe
16
[素养点拨] 能理解、描述和表示化学中常见的认知模型,指出模型表示的具体含义。
[解析] 在反应中,铁元素从+3价升高为+6价,所以Fe3+作还原剂,氯元素的化合价降低,被还原为Cl-,Cl-是还原产物,A正确;铁元素从+3价升高为+6价,则生成1 mol Fe转移3 mol电子,转移电子数目为3NA,B正确;Na2FeO4具有强氧化性,可消毒杀菌,用作消毒剂,C错误;反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物,则该条件下氧化性:ClO->Fe,D正确。
17
【重点突破】
特殊物质中元素化合价的判断
____ ____
____ ____ ____
____ ________ ____
____ ____ ____
____ _________
-1、-2
18
【举一反三】
3.用双线桥法标出 电子转移的方向和数目:
[答案]
[解析] 此反应中氧化剂是,还原剂是,氧化产物是,还原产物是 ,
发生还原反应,发生氧化反应;生成时转移 电子,被氧化的
的物质的量是 ,盐酸表现的性质是还原性和酸性。
19
C
4.脱硝(除去N和N)是废水处理的重要环节,一种利用还原铁粉和微生物进行脱硝的过程如图所示。下列说法错误的是( )
A.反应②中N是还原产物
B.反应①的离子方程式为N+2H++Fe== N+Fe2++H2O
C.充足的氧气有利于废水脱硝
D.反应③中氧化产物与还原产物的质量比为1∶1
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[解析] N中氮元素的化合价为+3价,反应生成的N中氮元素为-3价,说明氮元素发生还原反应,N是还原产物,A正确;根据图示,铁被氧化生成亚铁离子,N被还原生成N,离子方程式为N+2H++Fe== N+Fe2++H2O,B正确;充足的氧气能将还原的N再次氧化,不利于废水脱硝,C错误;反应③为N+N==N2↑+2H2O,氧化产物与还原产物的质量比为1∶1,D正确。
21
知识点二 氧化性、还原性强弱规律
22
1.氧化性、还原性的判断
(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)。
得电子
失电子
23
(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:,,但根据金属活动性顺序表,
比活泼,更易失去电子,即比 的还原性强。
从元素的价态考虑:
最低价态——只有________,如:金属单质、、 等;
最高价态——只有________,如:浓硫酸、 等;
中间价态——既有________又有________,如:、、 等。
难易
多少
还原性
氧化性
氧化性
还原性
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2.氧化性、还原性强弱的比较方法
(1)根据化学方程式判断
氧化剂还原剂 还原产物 氧化产物
还原性:还原剂___还原产物;
氧化性:氧化剂___氧化产物。
25
(2)根据反应条件和产物的价态高低判断
①当不同的氧化剂作用于同一还原剂时,如果氧化产物的价态相同,可根据反应条件
判断:一般条件要求越低,氧化剂的氧化性______,如:
,
,
由上述反应条件的不同,可判断氧化性:___ 。
②当不同的氧化剂作用于同一还原剂时,如果氧化产物的价态不相同,可根据氧化产物
的价态高低判断:氧化产物的价态越高,则氧化剂的氧化性______,如:
,,则氧化性:___ 。
越强
越强
26
(3)根据反应的剧烈程度判断
与同一物质反应,一般越易进行,则其氧化性或还原性就______。如: 与冷水剧烈反
应,与热水反应,与水加热反应也不明显,故还原性:______ ;非金属
单质、、、与反应,与暗处剧烈反应并爆炸,与 光照剧烈反应
并爆炸,与加热到才能发生反应,与 在不断加热的条件下才缓慢发生
反应,且为可逆反应,故氧化性:_________ 。
越强
27
技巧点拨
1.根据影响因素判断氧化性、还原性强弱的方法
(1)酸碱性:同一种物质,所处环境酸(碱)性越强其氧化性(还原性)越强。
如氧化性:酸性 中性 碱性。
(2)浓度:同一种物质,浓度越大其氧化性(或还原性)越强。如氧化性:浓硫酸
稀硫酸,浓硝酸 稀硝酸;还原性:浓盐酸 稀盐酸。
(3)温度:同一种物质,温度越高其氧化性越强。如热的浓硫酸的氧化性比冷的
浓硫酸的氧化性强。
. .
28
2.熟记常见物质还原性、氧化性顺序
(1)还原性:<m></m> <
(2)氧化性:<m></m>
(3)氧化性: <m></m>
同时含有几种还原剂(或氧化剂)时,还原性(或氧化性)强的优先反应,即“强者优先”。
29
典题引路
【视角一】 氧化性或还原性强弱的比较——证据推理与模型认知素养水
平1要求;学业质量水平1-2要求。
例1 已知有如下反应:
2NaBrO3+Cl2== Br2+2NaClO3
NaClO3+5NaCl+3H2SO4== Cl2↑+3H2O+3Na2SO4
③2FeCl2+Cl2== 2FeCl3
30
根据上述反应,判断下列结论错误的是( )
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:NaClO3>NaBrO3>Cl2>FeCl3
D.溶液中可发生反应NaClO3+6FeCl2+3H2SO4== NaCl+4FeCl3+Fe2(SO4)3+3H2O
C
31
[素养点拨] 能识别化学中常见的物质模型和化学反应的理论模型,能将化学事实和理论模型之间进行关联和合理匹配;能描述和表征常见的氧化还原反应。
[解析] 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。反应③中Cl2将FeCl2中的Fe2+氧化为Fe3+,Cl2作氧化剂,B正确。由反应①得氧化性:NaBrO3>NaClO3;由反应②得氧化性:NaClO3>Cl2;由反应③得氧化性:Cl2>FeCl3,故氧化性:NaBrO3>NaClO3>Cl2>FeCl3,C错误。由氧化性:NaClO3>FeCl3,推测该反应可发生,D正确。
32
【举一反三】
1.下列叙述正确的是____(填序号)。
①含有最高价元素的化合物一定具有强氧化性;
②强氧化剂与强还原剂混合不一定能发生氧化还原反应;
③阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性;
④难失电子的物质一定易得电子;
⑤不与稀盐酸反应是因为 浓度小。
②
[解析] ③阳离子不是只有氧化性,如 既有氧化性又有还原性;有的阴离子有氧化
性,如 ;④难失电子的物质不一定易得电子,如稀有气体。
33
2.几种物质在水溶液中的转化关系如图所示(依次发生反应1、2、3)。已知:NaBiO3微溶于水,下列叙述错误的是( )
A.上述反应说明还原性:Fe2+>Cr3+>Mn2+>Bi3+
B.反应2说明氧化性:Mn>Cr2
C.反应3中,Fe2+和Cr2参与反应的个数比为6∶1
D.反应1的离子方程式为5Bi+2Mn2++14H+==5Bi3++2Mn+7H2O
D
34
[解析] 在氧化还原反应中,物质的还原性:还原剂>还原产物;在反应1中,Mn2+是还原剂,Bi3+是还原产物,还原性:Mn2+>Bi3+;在反应2中,Cr3+是还原剂,Mn2+是还原产物,还原性:Cr3+>Mn2+;在反应3中,Fe2+是还原剂,Cr3+是还原产物,还原性:Fe2+>Cr3+;综上所述,还原性:Fe2+>Cr3+>Mn2+>Bi3+,A正确。在反应2中,Mn将Cr3+氧化为Cr2,Mn得到电子被还原为Mn2+,Mn为氧化剂,Cr2为氧化产物,在氧化还原反应中,物质的氧化性:氧化剂>氧化产物,则氧化性:Mn>Cr2,B正确。在反应3中,Cr2将Fe2+氧化为Fe3+,Cr2得到电子被还原为Cr3+,1个Cr2得到6个电子被还原成2个Cr3+;1个 Fe2+失去1个电子被氧化为1个Fe3+,根据氧化还原反应中电子得失数目相等可知,参加反应的Fe2+和Cr2的个数比为6∶1,C正确。NaBiO3微溶于水,在书写离子方程式时应该写化学式,则正确的离子方程式为5NaBiO3+2Mn2++14H+==5Na++5Bi3++2Mn+7H2O,D错误。
35
【视角二】 氧化还原反应的竞争——变化观念与平衡思想素养水平3、4
要求;学业质量水平1-2要求。
例2 现有下列三个氧化还原反应:
若某溶液中含有、和,要除去而不氧化和 ,可以加入的试剂是
( )
C
A. B. C. D.
36
[素养点拨] 形成化学变化是有条件的观念;能对具体物质的性质和化学变化作出解释或预测;在解决与化学变化相关实际问题时,能依据物质类别、元素价态和氧化还原反应原理,说明或预测常见物质的化学性质。
[解析] 本题是利用氧化还原反应模型寻找一种氧化剂,其氧化性应大于I2,小于Cl2和Fe3+(也可等于Fe3+的氧化性),由①知氧化性:Fe3+>I2,还原性:I->Fe2+;由②知氧化性:Cl2>Fe3+,还原性:Fe2+>Cl-;由③知氧化性:Mn>Cl2,还原性:Cl->Mn2+;由此推知氧化性强弱顺序为Mn>Cl2>Fe3+>I2,还原性强弱顺序为I->Fe2+>Cl->Mn2+。所以KMnO4可氧化Cl-、Fe2+及I-,Cl2可氧化Fe2+及I-,FeCl3只能氧化I-。
37
【举一反三】
B
3.已知:①Cl2+FeI2==FeCl2+I2;
②2Fe2++Br2==2Fe3++2Br-;
③Co2O3+6HCl==2CoCl2+Cl2↑+3H2O。
下列说法错误的是( )
A.反应①、②、③中的还原产物分别是FeCl2、Br-、CoCl2
B.Cl2与FeI2溶液反应的离子方程式可能为2Fe2++2I-+2Cl2==I2+4Cl-+2Fe3+
C.反应③中HCl表现还原性与酸性的物质的量之比为1∶2
D.反应Cl2+FeBr2==FeCl2+Br2不可以发生
38
[解析] 在氧化还原反应中,氧化剂所含元素化合价降低,发生还原反应,生成还原产物,所以反应①、②、③中的还原产物分别为FeCl2、Br-和CoCl2,A项正确;根据氧化还原反应规律:氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,通过反应①可知,氧化性:Cl2>I2,还原性:I->Fe2+,所以氯气不足时先氧化碘离子,离子方程式为2I-+Cl2==I2+2Cl-,而氯气过量时离子方程式为2Fe2++4I-+3Cl2==2I2+6Cl-+2Fe3+,B项错误;在反应③中,若参加反应的HCl的物质的量为6 mol,则只有2 mol HCl中氯元素的化合价升高转化为氯气,体现还原性, 4 mol HCl表现酸性,则HCl表现还原性与酸性的物质的量之比为1∶2,C项正确;由反应②得出还原性:Fe2+>Br-,Cl2与FeBr2反应时先氧化Fe2+,后氧化Br-,则该反应不能发生,D项正确。
39
D
4.化学上常用标准电极电势E(氧化型/还原型)比较物质的氧化能力。E值越高,氧化型物质的氧化能力越强,E值越低,还原型物质的还原能力越强。某些物质的E值与体系的pH有关。根据表格信息,判断下列说法错误的是( )
氧化型/
还原型 PbO2/
PbSO4 Mn/
Mn2+ Fe3+/
Fe2+ Cl2/
Cl- V/
VO2+
E/V
(酸性条件) 1.685 1.51 0.77 1.36 0.991
A.实验室可用PbO2与浓盐酸反应制备Cl2
B.酸性条件下,还原性强弱顺序为Fe2+>VO2+>Cl->Mn2+
C.能发生反应:H2O+Mn+5VO2+==2H++5V+Mn2+
D.向H2SO4酸化的含2 mol FeCl2的溶液中加入1 mol PbO2,可观察到
黄绿色气体产生
40
[解析] 在酸性条件下,E(PbO2/PbSO4)=1.685 V>E(Cl2/Cl-)=1.36 V,则PbO2的氧化性强于Cl2,PbO2可以与浓盐酸发生反应制备Cl2,A正确;根据E值判断,在酸性条件下,E(Mn/Mn2+)=1.51 V,E(V/VO2+)=0.991 V,E(Cl2/Cl-)=1.36 V,E(Fe3+/Fe2+)=0.77 V,E值越低,还原型物质的还原能力越强,则还原性强弱顺序为Fe2+>VO2+>Cl->Mn2+,B正确;对于反应H2O+Mn+5VO2+==2H++5V+Mn2+,E(Mn/Mn2+)=1.51 V>E(V/VO2+)=0.991 V,Mn的氧化性强于V,该氧化还原反应可以发生,C正确;在酸性条件下,E(PbO2/PbSO4)=1.685 V,
E(Fe3+/Fe2+)=0.77 V,E(Cl2/Cl-)=1.36 V,PbO2先氧化Fe2+,2 mol FeCl2中含有2 mol Fe2+,1 mol PbO2完全反应得到2 mol电子,2 mol Fe2+恰好被氧化,PbO2不足,无法继续氧化Cl-产生黄绿色的Cl2,D错误。
41
知识点三 价态归中、歧化规律的应用
42
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<m></m>低价<m></m> 中间价”,而不会出现
交叉现象。概括为同种元素氧化还原价态“两相靠,不相交”。
如不同价态的硫之间可以发生的氧化还原反应是①②③④,不
会出现⑤中<m></m>转化为<m></m>而<m></m>转化为<m></m>的情况。
43
2.歧化反应规律思维模型
“中间价<m></m> 高价<m></m>低价”。
具有多种价态的元素(如氯、硫、氮、磷等元素)均可发生歧化反应,如
<m></m>。
44
3.规律的应用
(1)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<m></m>中,氧化剂为<m></m>,还原剂为<m></m>,氧化
产物和还原产物都为<m></m>。
(2)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,如浓硫酸与<m></m>不发
生反应。
45
典题引路
【视角一】价态归中与歧化规律——证据推理与模型认知素养水平4要求。
例1 (教材改编)(1)根据反应KIO3+6HI==3I2+KI+3H2O可知:
①每生成3 mol I2转移 mol电子;
②反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
(2)对于反应Cl2+2NaOH==NaClO+NaCl+H2O:
①氧化产物是 ,还原产物是 ;
②每1 mol Cl2发生反应转移 mol电子。
5
1∶5
NaClO
NaCl
1
46
[素养点拨] 能对复杂的化学问题情境中的关键要素进行分析以建构相应的模型,能
选择不同模型综合解释或解决复杂的化学问题。
[解析] (1)该反应属于同种元素之间的氧化还原反应,生成物3个I2中,有1个I来源于KIO3,另外5个I来源于HI,所以每生成3 mol I2转移5 mol电子,反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶5。
(2)Cl2中的Cl由0价变为+1价和-1价,故每1 mol Cl2发生反应转移1 mol电子。
47
【举一反三】
1.用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物,反应的化学方程式如下:
①2NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2+H2O
②NO+NO2+2NaOH==2NaNO2+H2O
已知:NO不能直接与NaOH溶液发生反应。
下列说法错误的是( )
A.反应①中每消耗1 mol NO2,转移0.5 mol电子
B.反应②中氧化剂是NO2,还原剂是NO
C.若混合气体被完全吸收且充分反应后产物中n(NaNO3)∶n(NaNO2)=1∶2,
则废气中n(NO2)∶n(NO)=3∶1
D.为保证废气中的氮氧化物被完全吸收,应有n(NO2)≥n(NO)
C
48
[解析] 反应①中,每2 mol NO2参与反应,1 mol 被氧化为NaNO3(N从+4价→+5价,失去1 mol 电子),1 mol被还原为NaNO2(N从+4价→+3价,得到1 mol 电子),转移1 mol电子,则每消耗1 mol NO2转移0.5 mol电子,A正确;反应②中,NO中的N从+2价→+3价,被氧化,作还原剂,NO2中的N从+4价→+3价,被还原,作氧化剂,B正确;设反应①生成x mol NaNO3,反应②生成2y mol NaNO2,则产物中n(NaNO3)=x mol,n(NaNO2)=(x+2y)mol,根据比例x∶(x+2y)=1∶2,得x=2y,所以共消耗NO2的物质的量为(2x+y)mol=5y mol,n(NO)=y mol,故n(NO2)∶n(NO)=5∶1,C错误;NO需与NO2共同反应(反应②),若n(NO2)<n(NO),多余的NO无法被吸收,因此需n(NO2)≥n(NO),D正确。
49
2.氯及其化合物的转化关系如图所示,NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.反应①中若有22.4 L(标准状况)Cl2生成,转移电子数为2NA
B.反应①中每消耗73 g HCl,生成的Cl2分子数为2NA
C.若反应①在溶液中发生,则离子方程式为2H++ClO-+Cl-==Cl2↑+H2O
D.反应②中氧化产物与还原产物的物质的量之比为5∶1
C
50
[解析] 反应①为Ca(ClO)2+4HCl==CaCl2+2Cl2↑+2H2O;反应②为3Cl2+6KOH5KCl+KClO3+3H2O。反应①为归中反应,氯元素的化合价由-1升高为0、由+1降低为0,若有22.4 L(标准状况)Cl2生成,转移电子数为NA,A错误;根据反应①分析,每消耗73 g HCl,生成的Cl2分子数为NA,B错误;反应①的离子方程式为2H++ClO-+Cl-==Cl2↑+H2O,C正确;反应②中,氯元素的化合价升高发生氧化反应生成氧化产物KClO3,氯元素的化合价降低发生还原反应生成还原产物KCl,氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶ 5,D错误。
51
【视角二】价态归中与歧化规律的应用——学业质量水平1-2要求;证据
推理与模型认知素养水平1要求。
例2 已知X、Y、Z、W、Q均为含氮化合物,它们在一定条件下有如下转换关系(未配平):
①X→W+O2
Z+Y+NaOH→H2O+W
Y+SO2→Z+SO3
Q+Y→Z+H2O
X+Cu+H2SO4(浓)→Cu2++Y+S
则这五种含氮化合物中氮元素的化合价由高到低的顺序为___________________。
X>Y>W>Z>Q
52
[素养点拨] 能依据物质类别、元素价态和氧化还原反应原理,说明或预测常见物质的化学性质;能从物质及其变化的事实中提取证据,对有关的化学问题提出假设,能依据证据证明或证伪假设。
[解析] ①X→W+O2中,X中氧元素失电子化合价升高,则氮元素得电子化合价降低,则氮元素的化合价:X>W;③Y+SO2→Z+SO3中,硫元素的化合价升高,则Y中氮元素的化合价降低,则氮元素的化合价:Y>Z;②Z+Y+NaOH→H2O+W为归中反应,则W中氮元素的化合价处于Z和Y中间,结合反应③可知,氮元素的化合价:Y>W>Z;④Q+Y→Z+H2O为归中反应,则Z中氮元素的化合价处于Q和Y之间,结合反应③可知,氮元素的化合价:Y>Z>Q;⑤X+Cu+H2SO4(浓)→Cu2++Y+S,铜元素的化合价升高,则X中氮元素的化合价降低生成Y,则氮元素的化合价:X>Y;所以这五种含氮化合物中氮元素的化合价由高到低的顺序为X>Y>W>Z>Q。
53
【举一反三】
3.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述错误的是 (填序号)。
①向浓硫酸中通入H2S气体,反应1 mol H2S转移电子数一定为2NA;
②1 mol Cl2与Ca(OH)2完全反应,转移电子数为2NA;
③1 mol KClO3与足量的浓盐酸反应,转移电子数为6NA;
④SO2的还原性较强,而浓硫酸具有很强的氧化性,所以浓硫酸不能干燥SO2气体。
①②③④
54
[解析] ①当浓硫酸过量时也有可能发生反应:3H2SO4(浓)+H2S==4SO2+4H2O;②Cl2和Ca(OH)2反应,Cl2既是氧化剂又是还原剂,若反应生成CaCl2和
Ca(ClO)2,则1 mol Cl2应转移NA个电子;③反应生成Cl2,1 mol KClO3应转移5NA个电子;④SO2中硫元素为+4价,浓硫酸中硫元素为+6价,两者不发生反应,可用浓硫酸干燥SO2。
55
4.科学家发现某些生物酶体系可以促进H+和e-的转移(如a、b和c),能将海洋中的N转化为N2进入大气层,反应过程如图所示。
A.过程Ⅰ中N发生氧化反应
B.a和b中转移的e-数目相等
C.过程Ⅱ中参与反应的n(NO)∶n(N)=1∶4
D.过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为N+N==N2↑+2H2O
D
下列说法正确的是( )
56
[解析] 题干中限定条件信息——“某些生物酶体系可以促进H+和e-的转移”,忽略即会掉入陷阱。依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知,酶参与的反应包括: N+2H++e-
NO↑+H2O、NO+N+2H++3e- H2O+ N2H4、N2H4 N2↑+4H++
4e-,整体把握整图中“两进”——两反应物,“两出”——两产物,即有N+N==N2↑+2H2O。由图示可知,过程Ⅰ中N转化为NO,氮元素的化合价降低,N作氧化剂,被还原,发生还原反应,A错误;过程Ⅰ为N+2H++e- NO↑+H2O,生成1 mol NO,a过程转移1 mol e-,过程Ⅱ为NO+N+2H++3e- H2O+N2H4,消耗1 mol NO,b过程转移3 mol e-,转移电子数目不相等,B错误;由过程Ⅱ发生反应的方程式可知n(NO)∶n(N)=1∶1,C错误;过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为归中反应:N+N==N2↑+2H2O,D正确。
57
知识点四 氧化还原反应方程式的配平
与计算
58
1.氧化还原反应方程式配平的基本原则
59
2.氧化还原反应方程式配平的一般步骤
60
3.氧化还原反应中的计算——电子守恒
氧化还原反应的实质——反应中氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等,
即得失电子守恒。
电子守恒法解题的思维流程:
61
典题引路
【视角一】 正向或逆向配平类——学业质量水平1-2要求。
例1 配平下列方程式。
(1)_________ _________
(2)______(稀) _________
(3)______ _________
(4)_________ ______
5
1
3
3
3
3
3
8
3
2
4
3
6
2
1
3
2
9
3
3
5
[素养点拨] 能描述和表征常见的氧化还原反应。
62
【举一反三】
1.黄铁矿(主要成分是FeS2)在细菌和空气的作用下风化,发生以下两个反应过程:
下列说法正确的是( )
A.FeS2中S的化合价为-2
B.反应Ⅰ和Ⅱ中,元素Fe和S都被氧化
C.反应Ⅱ中参加反应的n(O2)∶n(H2O)=2∶15
D.反应Ⅰ和Ⅱ中,氧化1 mol FeS2转移的电子数之比为2∶15
D
63
[解析] 在FeS2中,Fe为+2价,根据化合物中各元素的化合价代数和为0,则S为-1价,A错误。反应Ⅰ中,FeS2转化为Fe2+和S,铁元素的化合价未变,硫元素被氧化;反应Ⅱ中铁元素由+2价升高到+3价,硫元素由-1价升高到+6价,Fe和S都被氧化,B错误。反应Ⅱ中,1 mol FeS2共失去1+7×2=15 mol电子,1 mol O2得到4 mol电子,由原子守恒配平反应Ⅱ的离子方程式为4FeS2+15O2+2H2O==4Fe3++8S+4H+,参加反应的n(O2)∶n(H2O)=15∶2,C错误。反应Ⅰ中1 mol FeS2中有1 mol 被氧化,转移2 mol电子;反应Ⅱ中1 mol FeS2反应失去15 mol电子,则反应Ⅰ和Ⅱ中,氧化1 mol FeS2转移的电子数之比为2∶15,D正确。
64
【视角二】 缺项配平类——学业质量水平1-1要求。
例2 (教材改编)___________ ___
______ _______
4
10
14
4
5
3
[素养点拨] 能对模型和原型的关系进行评价以改进模型;能选择不同模型综合解释或解决复杂的化学问题。
65
【举一反三】
2.配平下列方程式。
(1)____________ _________
(2)___________ _________
3
2
3
2
5
2
5
2
5
8
66
技巧点拨
方程式配平技能与技巧
(1)全变正向(从左边)配:氧化剂、还原剂中某元素的化合价是全变的,一般从
左边反应物着手配平。
(2)自变逆向(从右边)配:自身氧化还原反应(包括分解、歧化)一般从右边
生成物着手配平。
. .
. .
(3)缺项配平法:先将得失电子数配平,再观察两边电荷。若反应物这边缺正电
荷,一般加,生成物一边加水;若反应物这边缺负电荷,一般加 ,生成物一边
加水,然后进行两边电荷数配平。
(4)当方程式中有多个缺项时,应根据化合价的变化找准氧化剂、还原剂、氧化
产物、还原产物。
67
【视角三】 确定元素价态或物质组成——宏观辨识与微观探析素养水平3
要求。
例3 含有氧化剂X的溶液与亚硫酸钠(Na2SO3)溶液恰好反应完全,已知Na2SO3被氧化为 Na2SO4,并且参加反应的 X与 S的个数比为2∶3,则还原产物中元素X 的价态是( )
A.+2价 B.-2价 C.+1价 D.-1价
A
68
[素养点拨] 能从原子、分子水平分析常见物质及其反应的微观特征,能运用化学符号和定量计算等手段说明物质的组成及其变化。
[解析] 参加反应的X、S的个数比为2∶3,设还原产物中元素X的价态为x,由得失电子守恒可知,2×(5-x)=3×(6-4),解得x=+2。
69
【举一反三】
3.将一定量的氯气通入溶质质量为112 g的氢氧化钾浓溶液中,加热少许时间后,恰好完全反应,测得溶液中含氯元素的离子有Cl−、ClO− 、Cl。下列说法不正确的是( )
A.一共消耗了71 g氯气
B.当溶液中ClO−与Cl的个数比为5∶1时,反应的离子方程式为8Cl2+16OH−
==10Cl− +5ClO− +Cl+8H2O
C.当溶液中ClO−与Cl的个数比为5∶1时,氧化产物与还原产物的个数比为5∶3
D.反应生成的ClO− 、Cl有一定的氧化性
C
70
[解析] 112 g KOH的物质的量为2 mol,根据钾元素、氯元素守恒可知,Cl−、ClO−、Cl的总物质的量为2 mol,故消耗氯气的物质的量为1 mol,质量为71 g,A正确;当溶液中ClO−与Cl的个数比为5∶1时,根据电子守恒可知,反应的离子方程式为8Cl2+16OH−==10Cl−+5ClO−+Cl+8H2O,B正确;根据B选项可知,当溶液中ClO−与Cl的个数比为5∶1时,氧化产物为ClO−与Cl,还原产物为Cl−,故氧化产物与还原产物个数比为3∶5,C错误;反应生成的ClO−、Cl为氧化产物,具有氧化性,D正确。
71
【视角四】 多元素之间得失电子守恒——证据推理与模型认知素养水平
3、4要求。
例4 (2025·湖南卷)NaSbO3是一种合成聚酯的催化剂,可用“硝酸钠法”制备,反应方程式为4NaNO3+4Sb+3O2 4NaSbO3+2NO+2NO2。下列说法错误的是( )
A.NaSbO3中Sb元素的化合价为+5
B.N的空间结构为平面三角形
C.反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为4∶7
D.反应中消耗3 mol O2,转移20 mol e −
C
72
[素养点拨] 能对模型和原型的关系进行评价以改进模型;能选择不同模型综合解释或解决复杂的化学问题。
[解析] NaSbO3中Na为+1价,O为-2价,根据化合物中各元素的化合价之和为0,Sb元素的化合价为+5,A正确;N的中心原子N上的价层电子对数是3+=3,采用sp2杂化,无孤电子对,N的空间结构为平面三角形,B正确;反应中氧化剂为NaNO3 (4 mol)和O2(3 mol),还原剂为Sb(4 mol),氧化剂与还原剂的物质的量之比为7∶4,C错误;O2、NaNO3同时作氧化剂,3 mol O2参与反应,有4 mol Sb作还原剂,Sb在反应过程中从0价升高至+5价,则反应转移电子为20 mol,D正确。
73
【举一反三】
4.二氧化氯是一种安全、高效的消毒剂。工业制备 的一种方法为
(未配平),下列说法正确的是 ( )
C
A. 的r的净水原理与明矾相同
B.氧化产物为
C.该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为
D.根据上述反应,氧化性:
74
[解析] 根据得失电子守恒、原子守恒配平可得
。 具有氧化性,可用
于自来水的杀菌消毒,明矾净水是铝离子水解产生氢氧化铝胶体,胶体吸附水中的悬
浮物聚沉而除去杂质, 故A错误; 是还原产物,故B错误;根据分析可知,为
氧化剂,为还原剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为 ,故C正确;根据反应
可知,该反应中为氧化剂, 为氧化产物,根据氧化还原反应规律可知,氧化
性: ,故D错误。
75
高频考点(三) 信息型氧化还原反应
方程式的书写
76
一、知识梳理
常见氧化剂、还原剂及其反应产物
氧化剂 一般还原产物
(卤素) (卤离子)
或氧化物
或
(浓)
(稀)
77
氧化剂 一般还原产物
(浓)
或
或
续表
78
还原剂 一般氧化产物
(卤离子)
、、、
C
续表
79
或 或
或
续表
80
2.信息型氧化还原反应方程式的书写“五”步骤
(1)细致分析新信息或流程图,确定反应物和部分生成物。
(2)依据元素化合价的变化及物质氧化性、还原性确定氧化产物和还原产物。
(3)书写“残缺”方程式:“氧化剂+还原剂→还原产物+氧化产物”,并利用元素化合价升降总数相等,先配平参与氧化还原反应的各物质的化学计量数。
(4)根据电荷守恒、体系环境补充其他反应物或生成物并配平。“补项”的一般原则为:
①酸性条件下:首先考虑补H+生成水,也可能补H2O生成H+;
②碱性条件下:首先考虑补OH−生成水,也可能补H2O生成OH− ;
③切勿出现补H+生成OH−或补OH−生成H+的错误状况。
(5)检查是否满足质量守恒,勿漏反应条件。
81
二、典型例题
【题型一】 依据流程信息书写方程式——证据推理与模型认知素养水平3要求;
变化观念与平衡思想素养水平4要求。
典例1 (2024·江西卷节选)稀土是国家的战略资源之一。以下是一种以独居石[主要成分为CePO4,含有Th3(PO4)4、U3O8和少量镭杂质]为原料制备CeCl3·nH2O的工艺流程图。
82
已知:ⅰ.Ksp[Th(OH)4]=4.0×10-45,Ksp[Ce(OH)3]=1.6×10-20,Ksp[Ce(OH)4]
=2.0×10-48
ⅱ.镭为第ⅡA族元素
(1)热分解阶段U3O8生成Na2U2O7的化学反应方程式为____________________________
_________________。
(2)溶解阶段,将溶液pH先调到1.5~2.0,反应后再回调至4.5。盐酸溶解Ce(OH)4的离子方程式为_______________________________________。
2Ce(OH)4+8H++2Cl-==2Ce3++Cl2↑+8H2O
2U3O8+O2+6NaOH3Na2U2O7
+3H2O
83
[素养点拨] 能从定性与定量结合的角度收集证据,能通过定性分析和定量计算推出合理的结论;能从不同视角认识化学变化的多样性,能运用对立统一思想和定性定量结合的方式揭示化学变化的本质特征;能对具体物质的性质和化学变化作出解释或预测。
84
1.以钴锰废渣(含LiCoO2、MnCO3、炭黑和CaCO3、Fe等)为原料制备 Co3O4。
钴锰废渣→酸浸、还原→除杂→萃取、反萃取→制备
在搅拌下,向“酸浸、还原”后得到的滤液中加入MnCO3调节溶液的pH=4,除去溶液中的Fe3+,相应的离子方程式为______________________________________________。
3MnCO3+2Fe3++3H2O==2Fe(OH)3+3Mn2++3CO2↑
[解析] Fe3+在pH=4时形成Fe(OH)3沉淀,MnCO3中的C与H+结合生成H2O和CO2,则加入MnCO3除去溶液中Fe3+的离子方程式为3MnCO3+2Fe3++3H2O==
2Fe(OH)3+3Mn2++3CO2↑。
【举一反三】
85
2. 是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如图所示:
(1)写出“反应”步骤中生成 的化学方程式:
_________________________________________。
(2)“尾气吸收”是吸收电解过程中排出的少量 。写出此吸收反应的化学方程式:
____________________________________________。
86
【题型二】 依据陈述信息书写方程式——宏观辨识与微观探析素养水平4要求;
学业质量水平1-2要求。
典例2 (2025·甘肃卷节选)将SO2通入Na2CO3和Na2S的混合溶液可制得Na2S2O3,该反应的化学方程式为__________________________________。
[素养点拨] 能依据物质的微观结构,描述或预测物质的性质和在一定条件下可能发生的化学变化;能描述和表征常见的氧化还原反应。
4SO2+Na2CO3+2Na2S==3Na2S2O3+CO2
87
【举一反三】
3.(2025·上海卷节选)真空还原阶段(反应条件为1 000~1 200 ℃,GeO 710 ℃升华)用NaH2PO2·H2O除GeO2,产物还有GeO、Na4P2O7、H3PO4等生成,写出该阶段的化学方程式:_______________________________________________________________。
8GeO2+4NaH2PO2·H2O
8GeO↑+Na4P2O7+2H3PO4+5H2O
[解析] 真空还原阶段用NaH2PO2·H2O除GeO2,产物还有GeO、Na4P2O7、H3PO4等生成,反应中Ge的化合价由+4变为+2、P的化合价由+1变为+5,结合电子守恒,该阶段的化学方程式为8GeO2+4NaH2PO2·H2O 8GeO↑+Na4P2O7+2H3PO4+5H2O。
88
4.根据信息完成下列方程式。
(1)氧化废水中的生成 的离子方程式为
__________________________________________。
(2)在酸性条件下,可发生反应生成并释放出 ,该反应的离子方程式
为___________________________________。
(3)可由 与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为
__________________________________。
89
【题型三】 依据反应机理图书写方程式——变化观念与平衡思想素养水平4要求。
典例3 一种以沸石笼作为载体对氮氧化物进行催化还原的原理如图所示:
脱除 的总反应为_______________________________。
90
[素养点拨] 能从不同视角认识化学变化的多样性,能运用对立统一思想和定性定量
结合的方式揭示化学变化的本质特征;能对具体物质的性质和化学变化作出解释或预测。
91
【重点突破】
循环转化关系图中物质变化分析思路
(1)根据示意图中的箭头方向分清反应物、生成物:箭头进入的是反应物,箭头
出去的是生成物。
(2)若上一步反应生成某物质,下一步该物质又参加反应,则该物质为中间产物。
(3)若某物质参加反应,后又生成该物质,则该物质为催化剂。
92
【举一反三】
5.硼氢化钠水解制氢:常温下, 自水解过程缓慢,需加入催化剂提高其
产氢速率。 在某催化剂表面制氢的微观过程如图所示。
根据上图写出 水解制氢的离子方程式:______________________________。
93
该合成乙醛的反应方程式为___________________________________。
6.乙醛是一种重要的二碳试剂,其某种合成机理如图所示。
94
$