内容正文:
第三节 氧化还原反应(题型突破·举一反三)
题型01 氧化还原反应的相关概念的辨析
题型02 氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
题型03 双线桥法、单线桥法——氧化还原反应中电子转移的表示方法
题型04 物质的氧化性、还原性强弱的判断
题型05 氧化还原反应规律的应用
题型06 氧化还原反应方程式的配平与计算
题型07 陌生氧化还原反应方程式的书写方法
题型08 氧化还原反应与反应机理
▌题型01 氧化还原反应的相关概念的辨析
1.氧化还原反应的认识
(1)氧化还原反应的特征和本质
氧化还原反应的实质是电子转移(电子得失或共用电子对偏移),其特征表现为元素化合价发生变化,这也是判断氧化还原反应的重要依据。
(2)氧化反应:物质所含元素化合价升高、失去电子(或共用电子对偏离)的反应。
(3)还原反应:物质所含元素化合价降低、得到电子(或共用电子对偏向)的反应。
(4)氧化反应和还原反应是在一个反应中同时发生的。
(5)氧化反应和还原反应的关系
[巧记]根据化合价变化情况分析氧化还原反应中的电子得失时,熟记口诀“升失氧,降得还”,对应的含义为“化合价升高,失电子,被氧化;化合价降低,得电子,被还原”。
2.氧化剂和还原剂
(1)氧化剂:在氧化还原反应中,化合价降低、得到电子(或电子对偏向)的物质。
(2)还原剂:在氧化还原反应中,化合价升高、失去电子(或电子对偏离)的物质。
3.氧化性和还原性
(1)氧化性:氧化剂所表现出的得电子的性质。
(2)还原性:还原剂所表现出的失电子的性质。
4.氧化产物和还原产物
(1)氧化产物:还原剂失去电子被氧化的产物。
(2)还原产物:氧化剂得到电子被还原的产物。
5.以H2还原CuO的反应为例分析
H2 + CuO Cu + H2O
↓ ↓ ↓ ↓
还原剂 氧化剂 还原产物 氧化产物
6.氧化还原反应中几个基本概念间的关系
可概括为“氧、氧、得、降、还、还、还”。
7.易混概念深度辨析
辨析1:被氧化/氧化反应/氧化产物
①物质被氧化:该物质化合价升高,作还原剂;
②氧化反应:还原剂失去电子、化合价升高的反应过程;
③氧化产物:还原剂被氧化后生成的生成物。
辨析2:被还原/还原反应/还原产物
①物质被还原:该物质化合价降低,作氧化剂;
②还原反应:氧化剂得到电子、化合价降低的反应过程;
③还原产物:氧化剂被还原后生成的生成物。
辨析3:氧化剂、还原剂与物质数量关系
①同一物质可既是氧化剂又是还原剂(歧化反应),例:Cl2 + H2O = HCl + HClO,Cl一部分降价、一部分升价,Cl2既作氧化剂又作还原剂;
②同一反应,氧化产物、还原产物可为同一种物质,例:2H2S + SO2 = 3S↓ + 2H2O,S既是氧化产物又是还原产物。
辨析4:氧化性、还原性强弱概念
①氧化性:物质得电子能力(氧化剂具有氧化性);
②还原性:物质失电子能力(还原剂具有还原性);
③易错:得失电子数目多少,不代表氧化性 / 还原性强弱,只看得失难易程度。
8.解题步骤
①标变价:标出反应前后所有改变的元素化合价;
②判升降:区分升价元素、降价元素;
③套口诀:升失氧为还原剂;降得还为氧化剂;
④辨产物:升价对应氧化产物,降价对应还原产物;
⑤判强弱/反应类型:结合选项逐一排除错误表述。
【典例1】(24-25高一上·江苏·月考)工业上制备硝酸过程的一个重要反应为。下列有关该反应的说法正确的是
A.是还原剂 B.在反应中失去电子 C.氯元素被氧化 D.是还原产物
【变式1-1】(24-25高一上·江苏盐城·月考)反应4Al+3MnO23Mn+2Al2O3可用来制取Mn,有关该反应的说法正确的是
A.Al是氧化剂 B.MnO2被还原
C.MnO2中Mn失去电子 D.Al发生还原反应
【变式1-2】(25-26高一下·浙江丽水·期末)工业上制备粗硅的反应为,下列说法正确的是
A.是还原剂 B.C被氧化
C.Si元素失去电子 D.CO是还原产物
【变式1-3】(25-26高一上·江苏·期中)下列对溶液中的反应:X+2Y3+=X2++2Y2+的叙述中正确的是
①X被氧化 ②X是氧化剂 ③X具有还原性 ④Y2+是氧化产物 ⑤Y2+具有还原性 ⑥Y3+的氧化性比X2+强
A.②④⑥ B.①③④ C.②⑤ D.①③⑤⑥
▌题型02 氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
1.四大基本反应定义回顾
(1)化合反应:多种物质生成一种A + B = AB;
(2)分解反应:一种物质生成多种AB = A + B;
(3)置换反应:单质+化合物→新单质+新化合物A + BC = AC + B;
(4)复分解反应:两种化合物互相交换成分。
2.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
(1)置换反应一定是氧化还原反应。
(2)复分解反应一定不是氧化还原反应。
(3)有单质参加的化合反应一定是氧化还原反应。
(4)有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应。
(5)无单质参加的化合反应和无单质生成的分解反应也可能是氧化还原反应。如:SO2+H2O2===H2SO4,2FeSO4Fe2O3+SO3↑+SO2↑。
3.氧化还原反应与四种基本反应类型的图示关系
(1)最大圈:全部化学反应;
(2)圈内独立小圈:复分解反应(与氧化还原无交集);
(3)氧化还原大圈内部包含:全部置换反应(置换是氧化还原的子集);
(4)化合、分解跨两个区域:一部分落在氧化还原圈内,一部分圈外。
4.解题步骤
(1)先区分反应属于四大基本反应中的哪一类;
(2)结合从属关系快速判断是否为氧化还原;
(3)遇到“有单质”表述,警惕同素异形体转化特殊反例;
(4)复分解直接判定非氧化还原,置换直接判定氧化还原。
【典例2】(24-25高一上·江苏徐州·月考)下列化学反应属于区域3的是
A.
B.
C.
D.
【变式2-1】(24-25高一上·江苏·月考)下列反应不属于四种基本反应类型,但属于氧化还原反应的是
A. B.
C. D.
【变式2-2】(24-25高一上·江苏无锡·期中)氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如图,则下列化学反应属于阴影部分的是
A. B.
C. D.
【变式2-3】(25-26高一上·天津河西·期中)下列反应一定属于氧化还原反应的是
A.化合反应 B.分解反应 C.置换反应 D.复分解反应
▌题型03 双线桥法、单线桥法—氧化还原反应中电子转移的表示方法
1.总规则:双线桥、单线桥均用来标注氧化还原反应电子转移数目与方向,前提:先标全变价元素化合价。转移电子总数 = 变价原子个数 × 单个原子化合价变化差值
2.双线桥法
(1)基本步骤
(2)注意事项
①箭头必须跨等号,不能在反应物内部画;箭头表示“生成”,由反应物指向生成物中的同种元素。
②在“桥”上标明电子“得到”与“失去”,且得到与失去的电子总数必须相等。
③必须标注 “被氧化、被还原”,只写电子数会扣分;
④采用“a×be-”形式表示得失电子数,a为得失电子的原子总数,b为每个原子得失电子数,当a或b是“1”时省略不写。
3.单线桥法
(1)基本步骤
(2)注意事项
①只在反应物之间连线,不连接生成物,单线桥从反应物中失电子的元素指向反应物中得电子的元素,表示反应物中变价元素原子间电子的转移情况。箭头方向不能反:只能还原剂→氧化剂;
②箭头已标明电子转移的方向,因此不需再标明“得”或“失”,只标明电子转移数目。
4.双线桥与单线桥对比
对比项
双线桥法
单线桥法
箭头位置
跨越化学方程式等号
仅反应物之间,不跨等号
箭头数量
2 条(氧化一条、还原一条)
1 条
标注内容
得失电子数 + 被氧化 / 被还原
只标注转移电子总数
适用场景
大题书写、概念辨析、判氧化剂还原剂
快速计算电子转移、选择填空速解
5.解题四步模板
(1)标价:标出反应前后所有化合价改变的元素;
(2)定升降:区分升价(失电子、还原剂)、降价(得电子、氧化剂);
(3)算电子:转移电子总数=变价原子数目×化合价变化值;
(4)画桥:按双线桥/单线桥规范画图,完整标注文字与电子数。
【典例3】(25-26高一上·江苏常州·期中)下列用单线桥、双线桥表示电子转移的方向和数目错误的是
A. B.
C. D.
【变式3-1】(24-25高一上·陕西西安·月考)下列氧化还原反应中电子转移方向和数目表示错误的是
A. B.
C. D.
【变式3-2】(25-26高一上·江苏南京·月考)下列单、双线桥的表示方法正确的是
A.
B.
C.
D.
【变式3-3】(24-25高一上·江苏常州·月考)下列氧化还原反应中,电子转移的方向和数目均正确的是
A. B.
C. D.
▌题型04 物质的氧化性、还原性强弱的判断
一、基础定义
(1)氧化性:物质得电子的能力;氧化剂、氧化产物具有氧化性。
(2)还原性:物质失电子的能力;还原剂、还原产物具有还原性。
(3)核心区分:得失电子难易程度决定强弱,与得失电子数目无关。
二、六大判断依据
1.根据氧化还原反应方程式判断
(1)氧化性:氧化剂>氧化产物
(2)还原性:还原剂>还原产物
举例:Cl2+2I-===2Cl-+I2反应中氧化剂Cl2的氧化性大于氧化产物I2的氧化性;还原剂I-的还原性大于还原产物Cl-的还原性。
2.根据元素的金属活动性顺序比较
(1)金属性越弱,其单质的还原性越弱,对应的阳离子氧化性越强。
(2)补充:Fe3+氧化性强于Cu2+。
3根据非金属活动性顺序比较
(1)非金属性越弱,其单质氧化性依次减弱;
(2)非金属性越弱,对应阴离子还原性依次增强。
4.根据反应条件的难易比较
同一氧化剂/还原剂,对比不同物质反应条件:
(1)反应越容易、条件越温和(无需加热、常温反应),对应还原剂还原性 / 氧化剂氧化性越强;
(2)反应越困难(高温、加热、催化剂),对应物质氧化性/还原性越弱。
5.根据相同条件下产物的价态高低判断
一般来说,相同条件下产物的价态越高,对应反应物的氧化性或还原性越强。
6.浓度、温度、介质影响(选择陷阱)
(1)浓度:同种氧化剂,浓度越大氧化性越强;浓硝酸氧化性>稀硝酸;
(2)温度:温度越高,氧化/还原性增强;
(3)介质:NO3-中性/碱性无强氧化性;酸性条件下氧化性极强。
三、解题步骤
1.写反应,标变价,区分氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物;
2.优先用 “剂>产物” 规律直接比较;
3.无反应方程式时,用金属 / 非金属活动性判断;
4.多种物质对比,结合反应条件、浓度、介质辅助判断;
5.排除电子数目、化合价绝对高低等干扰陷阱。
【典例4】(25-26高一上·广西南宁·期中)有下列氧化还原反应:
①;②;③,
根据上述反应,下列结论中正确的是
A.要除去含有和的混合溶液中的杂质离子,应通入过量的氯气
B.氧化性强弱顺序为
C.还原性强弱顺序为
D.在溶液中不可能发生反应:
【变式4-1】(24-25高一下·江苏·期中)根据反应可以判断出下列微粒中氧化性最强的是
①,②,③
A. B. C. D.
【变式4-2】(25-26高一上·江西九江·阶段检测)已知:①Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-;②2Fe3++ 2I-= 2Fe2++ I2。氧化性由强到弱顺序为
A.Cl2> Fe3+>I2 B.Fe3+> Cl2> I2
C.I2> Fe3+>Cl2 D.Cl2>I2 >Fe3+
【变式4-3】(25-26高一上·河南平顶山·阶段检测)信息1:存在如下反应:①;②。信息2:还原性:。依据信息1、2,判断下列说法错误的是
A.氧化性:
B.酸性条件下与不能共存
C.少量通入溶液中发生反应:
D.反应①中2个被还原,得电子数目为12个
▌题型05 氧化还原反应规律的应用
1.总述:本专题四大规律:守恒规律、强弱规律、价态归中规律、歧化规律、先后规律,是离子共存、离子推断、方程式配平、先后反应判断的核心工具。
2.守恒规律
(1)内容:氧化还原反应中,原子得失电子总数相等,元素化合价升降总数相等,即有关系式:还原剂失电子的总数=氧化剂得电子的总数;元素化合价降低的总数=元素化合价升高的总数。
(2)应用:氧化还原反应化学方程式的配平和计算。
3.价态规律
(1)高低规律:
①内容:最高价态只有氧化性,最低价态只有还原性,中间价态既有氧化性又有还原性。
②应用:判断物质的氧化性、还原性。如H2SO4(浓)中S元素处于最高价态,只有氧化性;SO2中S元素处于中间价态,既有氧化性,又有还原性;S2-中S元素处于最低价态,仅有还原性。
(2)价态归中规律:
①内容:同种元素不同价态之间发生氧化还原,高价态降价,低价态升价,只靠拢,不交叉;相邻价态不发生氧化还原。
②应用:判断元素在生成物中的价态。
(3)歧化规律:
①内容:同种元素的中间价态可自身发生氧化还原反应,生成高价态和低价态,即中间价―→高价+低价,如3NO2+H2O===2HNO3+NO。
②应用:
a.判断歧化产物化合价;
b.双线桥、单线桥电子转移标注;
c.电子守恒计算氧化剂、还原剂质量之比。
4.先后规律
(1)内容:
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,因为还原性:Fe2+>Br-,所以氯气的量不足时首先氧化Fe2+;把氯气通入FeI2溶液时,因为还原性:
I->Fe2+,所以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。
(2)应用:
①判断少量/过量反应物对应的产物;
②离子推断:根据先后反应判断体系中一定存在 / 不存在离子;
③图像定量计算;
④判断物质的氧化性、还原性强弱或判断反应的先后顺序。
5.强弱规律(题型 04 延伸)
(1)内容:
氧化剂+还原剂=还原产物+氧化产物
①氧化性:氧化剂 > 氧化产物;
②还原性:还原剂 > 还原产物。
(2)应用
①判断未知反应能否自发发生;例:已知氧化性Cl2 > S,则Cl2 + H2S = S↓ + 2HC可发生;反之S + 2HCl = H2S + Cl2}不能发生。
②比较多种物质氧化/还原性排序。
6.解题步骤
(1)审题判断题型:配平/计算/离子共存/先后反应;
(2)定位对应规律:电子计算→守恒;反应能否发生→强弱;同种元素变价→归中/歧化;多种离子共存反应→先后;
(3)结合化合价升降、电子转移定量分析;
(4)排除价态交叉、优先顺序颠倒等陷阱,得出结论。
【典例5】(25-26高一上·江苏无锡·月考)从海藻灰和某种矿石中提取碘的主要反应如下:
①
②
下列说法正确的是
A.碘元素在反应①中被还原
B.反应②中NaHSO3发生还原反应
C.当反应①和②生成等量的I2时,转移电子数之比为1:5
D.在上述反应条件下,氧化性强弱顺序为:
【变式5-1】(24-25高一上·江苏连云港·期中)某容器中发生一个化学反应,反应过程中存在和水六种粒子,在反应过程中测得、的含量随时间变化的曲线如图所示,下列判断不正确的是
A.还原性: B.被还原,发生还原反应
C.该反应中被氧化为 D.氧化剂与还原剂的个数之比为
【变式5-2】(25-26高一下·江苏无锡·期中)下列非金属元素间的置换反应,其中不能说明反应物中单质的非金属性强于产物中单质的非金属性的是
A. B.
C. D.
【变式5-3】(25-26高一下·江苏扬州·期末)在给定条件下,下列物质间所示的转化可以实现的是
A.浓HNO3NO2 B.FeOFe(NO3)2
C.NH3NO D.NOHNO3
▌题型06 氧化还原反应方程式的配平与计算
1.一般方程式的配平方法——化合价升降法
2.氧化还原反应的计算步骤
(1)找物质:找出反应过程中的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
(2)定得失:确定一个原子或离子得失电子的个数,变价元素的原子总数。
(3)列关系:根据氧化剂和还原剂得失电子总数守恒列出关系式。
3.解题模板
(1)配平题模板:标变价→算单原子升降→求最小公倍数定氧化还原产物系数→补齐变价元素→观察配平酸根、水、酸碱离子。
(2)计算题模板
①找出氧化剂、还原剂,标注化合价变化;
②分别计算 1 mol 氧化剂得电子数、1 mol 还原剂失电子数;
③根据电子守恒列等式;
④代入已知物质的量,求解未知量。
4.三类特殊氧化还原配平模型
模型1:歧化反应(同一物质既氧化又还原)技巧:生成物升降价求公倍数,再反向配平反应物;
模型2:归中反应(同种元素高低价生成中间价)规则:价态只靠拢不交叉,分别计算升降价再配平;
模型 3:部分氧化还原(酸一半作氧化剂、一半成盐)。
【典例6】(25-26高一上·江苏南京·月考)氧化还原反应在物质制备方面应用广泛。下面三个方法都可以用来制氯气:
①
②
③
根据以上三个反应,回答下列有关问题。
(1)反应②中,氧化产物与还原产物的个数之比为 。反应①中,氧化剂与还原剂的个数之比为 。
(2)反应③的离子反应为 。
(3)补全方程式并配平 。
_____________________________________________________________________________
(4)已知四种氧化剂(均可氧化KI)对应的还原产物如下表。
氧化剂
还原产物
NO
请判断,等数量的四种氧化剂分别与足量作用,得到最多的是 (填化学式)。
(5)结合上述信息思考:对于含、的混合溶液,若控制性氧化而不氧化,则以下氧化方案合理的是 (填字母)。
a. b.酸性 c.
(6)一个完整的氧化还原反应方程式可以拆开,写成两个“半反应”,如,可拆写为氧化反应:,还原反应:,据此,请将反应,拆写成两个半反应。氧化反应: ;还原反应: 。
【变式6-1】(24-25高一上·江苏无锡·期中)已知(未配平):。配平方程式并用“双线桥”标出电子转移的方向和数目___________。
【变式6-2】(25-26高一上·江苏无锡·月考)Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4,而NaClO被还原为NaCl,若反应中Na2Sx与NaClO的个数之比为1:16,则x的值为
A.2 B.3 C.4 D.5
【变式6-3】(24-25高一上·江苏无锡·阶段检测)法医常用“马氏试砷法”检验是否砒霜中毒,其原理是用锌和盐酸与试样混合,若试样中含有砒霜,则会发生反应生成砷化氢(,H为价)气体,砷化氢再受热分解生成砷()单质,砷单质积聚而成亮黑色的“砷镜”,以此现象作为判断。涉及的化学反应如下:
①
②
回答下列有关问题:
(1)反应①中物质X的化学式是_______。(方框内填写物质X化学式)
(2)配平反应①:_______。
□。
(3)用单线桥法表示反应①中电子的转移情况:_______。(写出化学方程式再用单线桥表示)
(4)还原性强弱:_______(“>”、“<”或“=”)。
(5)反应①的还原剂是_____,发生还原反应的是_____;反应②中氧化产物是_____。
(6)反应①中每生成1个分子时,转移个____电子;当反应①和反应②转移相同的电子数时,生成的气体分子个数之比是_____。
▌题型07 陌生氧化还原反应方程式的书写方法
陌生氧化还原反应方程式的书写方法
(1)根据题目中的流程图或题干信息,确定反应物和部分生成物。
(2)判断反应中变价元素的化合价并利用元素化合价的升降判断出氧化产物和还原产物。
(3)按“氧化剂+还原剂一还原产物+氧化产物"写出方程式,并按化合价升降原则配平参与氧化还原反应的各物质的化学计量数。
(4)根据原子守恒,补充其他反应物或生成物,一般为水酸(H+)或碱(OH-)。
【典例7】(25-26高一上·江苏无锡·月考)如图,把碎纸条b、c、d、e补充到a中,可得到一个完整的离子方程式(未配平)。下列说法正确的是
A.碎纸条排列的顺序可能是c、d、a、b、e
B.通过该反应可知还原性:
C.氧化剂与还原剂的粒子个数之比为
D.反应中每生成1个转移2个电子
【变式7-1】(24-25高一下·江苏南通·期中)根据信息书写指定反应的方程式。
(1)请从下列试剂中选择合适的完成指定转化。
试剂:溶液、稀硝酸、溶液、溶液、氨水
①的离子方程式: 。
②的离子方程式: 。
(2)一种除去废水中的方法法如下。已知“调”时发生复分解反应。
①“调”时发生反应的化学方程式为 。
②“还原”时反应的离子方程式为 。
【变式7-2】(24-25高一上·江苏·期中)Ⅰ.有一种“地康法”制取氯气的反应原理如图所示:
(1)“地康法”制取氯气总反应的化学方程式为 。
Ⅱ. ClO2在常温下为黄色气体,熔点为−59.5℃,沸点为11℃,易溶于水,其水溶液是一种广谱杀菌剂,在碱性环境中易发生反应:4ClO2 + 4OH− = 3+ ClO− + 2H2O。ClO2的制备方法有多种。请回答下列问题:
(2)实验室可用图示中装置制备、收集ClO2 (夹持装置略)。
①装置A中发生反应的化学方程式为 。
②为了使装置B能收集到更多的ClO2,可采取的措施为 (填一条)。
(3)ClO2的稳定性较差,易分解,常用H2O2溶液和NaOH溶液将其转化为NaClO2进行保存。写出该反应的化学方程式并用单线桥表示电子转移的方向和数目 。若加入过量NaOH溶液,可能导致的后果是 。
【变式7-3】(24-25高一上·江苏苏州·月考)过氧化氢俗名双氧水,医疗上利用它有杀菌消毒的作用来清洗伤口。有时可作为矿业废液消毒剂,有“绿色氧化剂”的美称。
(1)配平下列化学反应,并用单线桥表示电子转移的方向和数目 。
____________________________________
(2)如消除采矿业胶液中的氰化物(如,C为+2价),经以下反应实现:
(已配平)。
试指出A的化学式 。
(3)某强酸反应体系中,反应物和生成物共六种物质或离子:、、、、、。已知该反应中只发生了如下过程:。
①该反应中发生还原反应的过程是: 。
②该反应选择的酸是: 。(填序号)
A.盐酸 B.稀硫酸 C.醋酸
▌题型08 氧化还原反应与反应机理
依据反应机理图或循环转化关系信息书写方程式
(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。再依据得失电子守恒、质量守恒、电荷守恒,写出规范的方程式。
(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。
【典例8】(25-26高一下·江苏苏州·阶段检测)在一定条件下能有效去除烟气中的、NO,其可能的反应机理如下图所示,下列说法不正确的是(表示羟基自由基,表示未成对电子)
A.转化为时失去电子
B.中氧元素的化合价为-2
C.净化器内被还原
D.净化器内NO发生的反应为
【变式8-1】(25-26高一下·江苏南京·开学考试)自然界中氮的循环对生命活动有重要意义。在不同催化剂下,能够还原氮氧化物()实现氮污染的治理。硝酸厂的烟气中含有大量的氮氧化物(),将烟气与的混合气体通入与的混合溶液中实现无害化处理,其转化过程如图所示:
下列说法正确的是
A.过程Ⅰ发生反应的离子方程式:
B.若该过程中,每转移4个电子消耗1个氮氧化物(),则x为2
C.当时,反应Ⅱ中还原产物与氧化产物个数比为
D.该处理过程属于自然固氮
【变式8-2】(25-26高一上·江苏南京·阶段检测)双碱法脱硫过程如图所示,下列说法不正确的是
A.双碱法脱硫过程中,NaOH可以循环利用
B.NaOH溶液吸收SO2比Ca(OH)2溶液吸收SO2效率高
C.过程I中,NaOH吸收了过量的SO2
D.双碱法脱硫的总反应为2SO2+2Ca(OH)2+O2=2CaSO4+2H2O
【变式8-3】(25-26高一下·江苏常州·阶段检测)一种铁基脱硫剂脱除硫化氢的方法包括吸收和再生两个阶段,其工艺流程原理如图所示。下列有关说法错误的是
A.反应①中既不是氧化产物,又不是还原产物
B.再生反应②的离子方程式为:
C.氧化性:
D.若要保持脱硫液中的物质的量不变,则吸收的与通入的的个数之比为
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第三节 氧化还原反应(题型突破·举一反三)
▌题型01 氧化还原反应的相关概念的辨析
【典例1】B
【变式1-1】B
【变式1-2】B
【变式1-3】D
▌题型02 氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
【典例2】B
【变式2-1】C
【变式2-2】A
【变式2-3】C
▌题型03 双线桥法、单线桥法—氧化还原反应中电子转移的表示方法
【典例3】D
【变式3-1】D
【变式3-2】C
【变式3-3】B
▌题型04 物质的氧化性、还原性强弱的判断
【典例4】D
【变式4-1】A
【变式4-2】A
【变式4-3】C
▌题型05 氧化还原反应规律的应用
【典例5】C
【变式5-1】A
【变式5-2】D
【变式5-3】A
▌题型06 氧化还原反应方程式的配平与计算
【典例6】(1)
(2)
(3)
(4)
(5)ac
(6)
【变式6-1】
【变式6-2】D
【变式6-3】(1)H2O
(2)As2O3 + 6Zn + 12HCl = 2AsH3↑+ 6ZnCl2 + 3H2O
(3)
(4)>
(5)Zn As
(6)6 1:3
▌题型07 陌生氧化还原反应方程式的书写方法
【典例7】A
【变式7-1】(1)
(2)
【变式7-2】(1)
(2)Cl2 + 2NaClO2 = 2ClO2 + 2NaCl 将装置B置于冰水浴中或温度低于11℃的冷水浴中
(3) 溶液呈碱性,ClO2发生歧化反应导致产品中含有杂质NaClO3和NaClO
【变式7-3】(1)
(2)KHCO3
(3)①→Mn2+ ②B
▌题型08 氧化还原反应与反应机理
【典例8】B
【变式8-1】B
【变式8-2】C
【变式8-3】D
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第三节 氧化还原反应(题型突破·举一反三)
题型01 氧化还原反应的相关概念的辨析
题型02 氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
题型03 双线桥法、单线桥法——氧化还原反应中电子转移的表示方法
题型04 物质的氧化性、还原性强弱的判断
题型05 氧化还原反应规律的应用
题型06 氧化还原反应方程式的配平与计算
题型07 陌生氧化还原反应方程式的书写方法
题型08 氧化还原反应与反应机理
▌题型01 氧化还原反应的相关概念的辨析
1.氧化还原反应的认识
(1)氧化还原反应的特征和本质
氧化还原反应的实质是电子转移(电子得失或共用电子对偏移),其特征表现为元素化合价发生变化,这也是判断氧化还原反应的重要依据。
(2)氧化反应:物质所含元素化合价升高、失去电子(或共用电子对偏离)的反应。
(3)还原反应:物质所含元素化合价降低、得到电子(或共用电子对偏向)的反应。
(4)氧化反应和还原反应是在一个反应中同时发生的。
(5)氧化反应和还原反应的关系
[巧记]根据化合价变化情况分析氧化还原反应中的电子得失时,熟记口诀“升失氧,降得还”,对应的含义为“化合价升高,失电子,被氧化;化合价降低,得电子,被还原”。
2.氧化剂和还原剂
(1)氧化剂:在氧化还原反应中,化合价降低、得到电子(或电子对偏向)的物质。
(2)还原剂:在氧化还原反应中,化合价升高、失去电子(或电子对偏离)的物质。
3.氧化性和还原性
(1)氧化性:氧化剂所表现出的得电子的性质。
(2)还原性:还原剂所表现出的失电子的性质。
4.氧化产物和还原产物
(1)氧化产物:还原剂失去电子被氧化的产物。
(2)还原产物:氧化剂得到电子被还原的产物。
5.以H2还原CuO的反应为例分析
H2 + CuO Cu + H2O
↓ ↓ ↓ ↓
还原剂 氧化剂 还原产物 氧化产物
6.氧化还原反应中几个基本概念间的关系
可概括为“氧、氧、得、降、还、还、还”。
7.易混概念深度辨析
辨析1:被氧化/氧化反应/氧化产物
①物质被氧化:该物质化合价升高,作还原剂;
②氧化反应:还原剂失去电子、化合价升高的反应过程;
③氧化产物:还原剂被氧化后生成的生成物。
辨析2:被还原/还原反应/还原产物
①物质被还原:该物质化合价降低,作氧化剂;
②还原反应:氧化剂得到电子、化合价降低的反应过程;
③还原产物:氧化剂被还原后生成的生成物。
辨析3:氧化剂、还原剂与物质数量关系
①同一物质可既是氧化剂又是还原剂(歧化反应),例:Cl2 + H2O = HCl + HClO,Cl一部分降价、一部分升价,Cl2既作氧化剂又作还原剂;
②同一反应,氧化产物、还原产物可为同一种物质,例:2H2S + SO2 = 3S↓ + 2H2O,S既是氧化产物又是还原产物。
辨析4:氧化性、还原性强弱概念
①氧化性:物质得电子能力(氧化剂具有氧化性);
②还原性:物质失电子能力(还原剂具有还原性);
③易错:得失电子数目多少,不代表氧化性 / 还原性强弱,只看得失难易程度。
8.解题步骤
①标变价:标出反应前后所有改变的元素化合价;
②判升降:区分升价元素、降价元素;
③套口诀:升失氧为还原剂;降得还为氧化剂;
④辨产物:升价对应氧化产物,降价对应还原产物;
⑤判强弱/反应类型:结合选项逐一排除错误表述。
【典例1】(24-25高一上·江苏·月考)工业上制备硝酸过程的一个重要反应为。下列有关该反应的说法正确的是
A.是还原剂 B.在反应中失去电子 C.氯元素被氧化 D.是还原产物
【答案】B
【解析】A.Cl2中Cl元素化合价由0价到HCl中Cl元素化合价-1价,化合价降低得电子是氧化剂,A错误;B.中S元素化合价为+4价,在反应中化合价升高到+6价,失去电子,B正确;C.Cl2中Cl元素化合价由0价到HCl中Cl元素化合价-1价,化合价降低被还原,C错误;D.中S元素化合价由+4价到H2SO4的S+6价,化合价升高失去电子被氧化,H2SO4是氧化产物,D错误;答案选B。
【变式1-1】(24-25高一上·江苏盐城·月考)反应4Al+3MnO23Mn+2Al2O3可用来制取Mn,有关该反应的说法正确的是
A.Al是氧化剂 B.MnO2被还原
C.MnO2中Mn失去电子 D.Al发生还原反应
【答案】B
【分析】由方程式可知,反应中,铝元素的化合价升高被氧化,铝是反应的还原剂,发生氧化反应,锰元素的化合价降低被还原,二氧化锰是反应的氧化剂,得到电子发生还原反应被还原。
【解析】A.根据分析,铝是反应的还原剂,A错误;B.根据分析,二氧化锰是反应的氧化剂,得到电子被还原,B正确;C.根据分析,二氧化锰是反应的氧化剂,锰元素得到电子,C错误;D.反应中,铝元素的化合价升高被氧化,发生氧化反应,D错误;故选B。
【变式1-2】(25-26高一下·浙江丽水·期末)工业上制备粗硅的反应为,下列说法正确的是
A.是还原剂 B.C被氧化
C.Si元素失去电子 D.CO是还原产物
【答案】B
【解析】A.中Si元素化合价由+4价降低为0价,得电子,是氧化剂,A错误;B.C单质中C元素化合价由0价升高为+2价,失电子作还原剂,被氧化,B正确;C.Si元素化合价由+4价降低为0价,得到电子,C错误;D.CO是C失电子被氧化得到的产物,属于氧化产物,D错误;故选B。
【变式1-3】(25-26高一上·江苏·期中)下列对溶液中的反应:X+2Y3+=X2++2Y2+的叙述中正确的是
①X被氧化 ②X是氧化剂 ③X具有还原性 ④Y2+是氧化产物 ⑤Y2+具有还原性 ⑥Y3+的氧化性比X2+强
A.②④⑥ B.①③④ C.②⑤ D.①③⑤⑥
【答案】D
【解析】在该反应中,X元素由0价升高到+2价,化合价升高,作还原剂,具有还原性,被氧化,发生氧化反应,X2+是氧化产物;Y元素由+3价降为+2价,化合价降低,Y3+作氧化剂,被还原,发生还原反应,Y2+是还原产物,具有还原性。依据氧化性的递变规律,氧化剂Y3+的氧化性比氧化产物X2+的氧化性强。由此可得出:①X被氧化、③X具有还原性、⑤Y2+具有还原性、⑥Y3+的氧化性比X2+强,故选D。
▌题型02 氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
1.四大基本反应定义回顾
(1)化合反应:多种物质生成一种A + B = AB;
(2)分解反应:一种物质生成多种AB = A + B;
(3)置换反应:单质+化合物→新单质+新化合物A + BC = AC + B;
(4)复分解反应:两种化合物互相交换成分。
2.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
(1)置换反应一定是氧化还原反应。
(2)复分解反应一定不是氧化还原反应。
(3)有单质参加的化合反应一定是氧化还原反应。
(4)有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应。
(5)无单质参加的化合反应和无单质生成的分解反应也可能是氧化还原反应。如:SO2+H2O2===H2SO4,2FeSO4Fe2O3+SO3↑+SO2↑。
3.氧化还原反应与四种基本反应类型的图示关系
(1)最大圈:全部化学反应;
(2)圈内独立小圈:复分解反应(与氧化还原无交集);
(3)氧化还原大圈内部包含:全部置换反应(置换是氧化还原的子集);
(4)化合、分解跨两个区域:一部分落在氧化还原圈内,一部分圈外。
4.解题步骤
(1)先区分反应属于四大基本反应中的哪一类;
(2)结合从属关系快速判断是否为氧化还原;
(3)遇到“有单质”表述,警惕同素异形体转化特殊反例;
(4)复分解直接判定非氧化还原,置换直接判定氧化还原。
【典例2】(24-25高一上·江苏徐州·月考)下列化学反应属于区域3的是
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【分析】区域3为不属于化合反应、分解反应、置换反应的氧化还原反应,据此解答。
【解析】A.属于氧化还原反应反应及化合反应,属于区域1,A项错误;B.属于氧化还原反应,属于区域3,B项正确;C.属于置换反应,属于区域4,C项错误;D.属于分解反应,D项错误;故答案选B。
【变式2-1】(24-25高一上·江苏·月考)下列反应不属于四种基本反应类型,但属于氧化还原反应的是
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】A.既是置换反应,也是氧化还原反应,A不符合题意;B.是复分解反应,元素化合价均不变,不是氧化还原反应,B不符合题意;C.中碳元素和铁元素化合价发生变化,是氧化还原反应,但不属于四种基本反应,C符合题意;D.是置换反应,Na和H元素化合价发生变化,是氧化还原反应,D不符合题意;答案选C。
【变式2-2】(24-25高一上·江苏无锡·期中)氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如图,则下列化学反应属于阴影部分的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】图中阴影部分是氧化还原反应,但不属于化合反应、分解反应、置换反应。
【解析】A.是氧化还原反应,但不属于化合反应、分解反应、置换反应,A符合题意;B.是氧化还原反应,是分解反应,B不符合题意;C.是氧化还原反应,是化合反应,C不符合题意;D.是氧化还原反应,是置换反应,D不符合题意;故选A。
【变式2-3】(25-26高一上·天津河西·期中)下列反应一定属于氧化还原反应的是
A.化合反应 B.分解反应 C.置换反应 D.复分解反应
【答案】C
【解析】氧化还原反应必有元素化合价的升降。置换反应一定属于氧化还原反应;而化合反应、分解反应都不一定有元素化合价发生变化,不一定属于氧化还原反应;复分解反应一定没有元素化合价变化,一定不属于氧化还原反应;故选C。
▌题型03 双线桥法、单线桥法—氧化还原反应中电子转移的表示方法
1.总规则:双线桥、单线桥均用来标注氧化还原反应电子转移数目与方向,前提:先标全变价元素化合价。转移电子总数 = 变价原子个数 × 单个原子化合价变化差值
2.双线桥法
(1)基本步骤
(2)注意事项
①箭头必须跨等号,不能在反应物内部画;箭头表示“生成”,由反应物指向生成物中的同种元素。
②在“桥”上标明电子“得到”与“失去”,且得到与失去的电子总数必须相等。
③必须标注 “被氧化、被还原”,只写电子数会扣分;
④采用“a×be-”形式表示得失电子数,a为得失电子的原子总数,b为每个原子得失电子数,当a或b是“1”时省略不写。
3.单线桥法
(1)基本步骤
(2)注意事项
①只在反应物之间连线,不连接生成物,单线桥从反应物中失电子的元素指向反应物中得电子的元素,表示反应物中变价元素原子间电子的转移情况。箭头方向不能反:只能还原剂→氧化剂;
②箭头已标明电子转移的方向,因此不需再标明“得”或“失”,只标明电子转移数目。
4.双线桥与单线桥对比
对比项
双线桥法
单线桥法
箭头位置
跨越化学方程式等号
仅反应物之间,不跨等号
箭头数量
2 条(氧化一条、还原一条)
1 条
标注内容
得失电子数 + 被氧化 / 被还原
只标注转移电子总数
适用场景
大题书写、概念辨析、判氧化剂还原剂
快速计算电子转移、选择填空速解
5.解题四步模板
(1)标价:标出反应前后所有化合价改变的元素;
(2)定升降:区分升价(失电子、还原剂)、降价(得电子、氧化剂);
(3)算电子:转移电子总数=变价原子数目×化合价变化值;
(4)画桥:按双线桥/单线桥规范画图,完整标注文字与电子数。
【典例3】(25-26高一上·江苏常州·期中)下列用单线桥、双线桥表示电子转移的方向和数目错误的是
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】A.在反应中,Cl元素化合价由0价变为 -1价,得到电子,Na元素化合价由0价变为 +1价,失去电子,转移电子, A正确;B.在反应中,C元素化合价由0价变为 +4价,失去电子,Cu元素化合价由 +2价变为0价,一个Cu原子得到电子,共得,B正确;C.在反应中,Cl元素化合价由 +5价变为 -1价,得到电子,O元素化合价由 -2价变为0价,失去电子,转移电子,C正确;D.在反应中,中Cl元素化合价由+5价变为0价,得电子,中的Cl元素化合价由-1价变为0价,每个失电子,共失 ,双线桥为,D错误;故答案选D。
【变式3-1】(24-25高一上·陕西西安·月考)下列氧化还原反应中电子转移方向和数目表示错误的是
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】A.镁元素化合价从0升高至+2价,失去2个电子,氢元素化合价从+1降低至0价,得到2个电子,上述双线桥能正确表示出电子转移的方向和数目,A正确;B.氧化铁中铁元素化合价从+3价降低至0价,得到6个电子,氢元素化合价从0升高至+1价,失去6个电子,B正确;C.氯气发生歧化反应,氯元素化合价从0升高至+1价,生成次氯酸钠失去1个电子,生成NaCl得到1个电子,C正确;D.氯化亚铁与氯气反应时,氯气总共得到2e-,化合价降低转化为氯离子,亚铁离子失去2e-,化合价升高转化为铁离子,D错误;故选D。
【变式3-2】(25-26高一上·江苏南京·月考)下列单、双线桥的表示方法正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】A.Na从0价→+1价(失电子),Cl从0价→-1价(得电子),转移电子数为2e-,单线桥箭头方向从失电子的Na指向得电子的Cl,A错误;B.H2S中S元素化合价由-2价升高到0价,H2SO4中S元素化合价由+6价降低到+4价,电子转移总数为2e-,B错误;C.氢氧化铁中的铁元素化合价升高,次氯酸钠中氯元素化合价降低,电子从铁转移到氯且转移电子数为6e-,C正确;D.氯酸钾分解为氯化钾和氧气,氯元素化合价由+5降低为-1、O元素化合价由-2升高为0,电子转移数目为12e-,选项标“得到6e-”“失去6e-”电子数错误,D错误;故选C。
【变式3-3】(24-25高一上·江苏常州·月考)下列氧化还原反应中,电子转移的方向和数目均正确的是
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A.O得到电子,Na失去电子,该反应转移2e-,,A错误;B.Fe失去电子,铜离子得到电子,该反应转移2e-,B正确;C.氯酸钾中氯得到电子生成氯气、HCl中部分氯失去电子生成氯气,反应为归中反应,电子转移为5e-,,C错误;D.铜失去3×2=6个电子、氮得到2×3=6个电子,表示为,D错误;故选B。
▌题型04 物质的氧化性、还原性强弱的判断
一、基础定义
(1)氧化性:物质得电子的能力;氧化剂、氧化产物具有氧化性。
(2)还原性:物质失电子的能力;还原剂、还原产物具有还原性。
(3)核心区分:得失电子难易程度决定强弱,与得失电子数目无关。
二、六大判断依据
1.根据氧化还原反应方程式判断
(1)氧化性:氧化剂>氧化产物
(2)还原性:还原剂>还原产物
举例:Cl2+2I-===2Cl-+I2反应中氧化剂Cl2的氧化性大于氧化产物I2的氧化性;还原剂I-的还原性大于还原产物Cl-的还原性。
2.根据元素的金属活动性顺序比较
(1)金属性越弱,其单质的还原性越弱,对应的阳离子氧化性越强。
(2)补充:Fe3+氧化性强于Cu2+。
3根据非金属活动性顺序比较
(1)非金属性越弱,其单质氧化性依次减弱;
(2)非金属性越弱,对应阴离子还原性依次增强。
4.根据反应条件的难易比较
同一氧化剂/还原剂,对比不同物质反应条件:
(1)反应越容易、条件越温和(无需加热、常温反应),对应还原剂还原性 / 氧化剂氧化性越强;
(2)反应越困难(高温、加热、催化剂),对应物质氧化性/还原性越弱。
5.根据相同条件下产物的价态高低判断
一般来说,相同条件下产物的价态越高,对应反应物的氧化性或还原性越强。
6.浓度、温度、介质影响(选择陷阱)
(1)浓度:同种氧化剂,浓度越大氧化性越强;浓硝酸氧化性>稀硝酸;
(2)温度:温度越高,氧化/还原性增强;
(3)介质:NO3-中性/碱性无强氧化性;酸性条件下氧化性极强。
三、解题步骤
1.写反应,标变价,区分氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物;
2.优先用 “剂>产物” 规律直接比较;
3.无反应方程式时,用金属 / 非金属活动性判断;
4.多种物质对比,结合反应条件、浓度、介质辅助判断;
5.排除电子数目、化合价绝对高低等干扰陷阱。
【典例4】(25-26高一上·广西南宁·期中)有下列氧化还原反应:
①;②;③,
根据上述反应,下列结论中正确的是
A.要除去含有和的混合溶液中的杂质离子,应通入过量的氯气
B.氧化性强弱顺序为
C.还原性强弱顺序为
D.在溶液中不可能发生反应:
【答案】D
【分析】反应① ,氧化为,说明氧化性强,还原性强。反应② 中,氧化为,说明氧化性强于,还原性强于。反应③ 中,氧化为 ,说明氧化性强于,还原性强于。综上,氧化性顺序为,还原性顺序为 。
【解析】A.通入过量Cl2会同时氧化I-和Fe2+,无法仅除去I-,A错误;B.根据分析,氧化性:,B错误;C.根据分析,还原性:,C错误;D.该反应无氧化剂参与,H+无法直接氧化Fe2+,反应无法发生,D正确;故选D。
【变式4-1】(24-25高一下·江苏·期中)根据反应可以判断出下列微粒中氧化性最强的是
①,②,③
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,可得①中氧化性:Cu2+>Fe2+;②中氧化性:Fe3+>Cu2+;③中氧化性:Cl2>Fe3+;故氧化性最强的是Cl2,选A。
【变式4-2】(25-26高一上·江西九江·阶段检测)已知:①Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-;②2Fe3++ 2I-= 2Fe2++ I2。氧化性由强到弱顺序为
A.Cl2> Fe3+>I2 B.Fe3+> Cl2> I2
C.I2> Fe3+>Cl2 D.Cl2>I2 >Fe3+
【答案】A
【解析】反应①中,氧化剂为,氧化产物为,故氧化性:;反应②中,氧化剂为,氧化产物为,故氧化性:;综上,氧化性由强到弱顺序为。故选A。
【变式4-3】(25-26高一上·河南平顶山·阶段检测)信息1:存在如下反应:①;②。信息2:还原性:。依据信息1、2,判断下列说法错误的是
A.氧化性:
B.酸性条件下与不能共存
C.少量通入溶液中发生反应:
D.反应①中2个被还原,得电子数目为12个
【答案】C
【解析】A.从反应①可知,Cr2O72-氧化Cl-生成Cl2,说明氧化性Cr2O72- > Cl2;信息2表明还原性Cl- < Br-,则氧化性Cl2 > Br2,因此氧化性顺序为Cr2O72- > Cl2 > Br2,A正确;B.在酸性条件下,Cr2O72-是强氧化剂,Fe2+是还原剂,两者会发生氧化还原反应(如Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ → 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O),不能共存,B正确;C.少量Cl2通入FeBr2溶液时,由于还原性Fe2+ > Br- > Cl-(由反应②可知Br2可氧化Fe2+,故Fe2+还原性更强),Cl2应优先氧化Fe2+(反应为2Fe2+ + Cl2 → 2Fe3+ + 2Cl-),而非直接氧化Br-,C错误;D.反应①中,1个Cr2O72-被还原为2个Cr3+,铬元素从+6价降至+3价,每个铬原子得3个电子,共得6个电子;若2个被还原,则得电子数目为12个,D正确;故选C。
▌题型05 氧化还原反应规律的应用
1.总述:本专题四大规律:守恒规律、强弱规律、价态归中规律、歧化规律、先后规律,是离子共存、离子推断、方程式配平、先后反应判断的核心工具。
2.守恒规律
(1)内容:氧化还原反应中,原子得失电子总数相等,元素化合价升降总数相等,即有关系式:还原剂失电子的总数=氧化剂得电子的总数;元素化合价降低的总数=元素化合价升高的总数。
(2)应用:氧化还原反应化学方程式的配平和计算。
3.价态规律
(1)高低规律:
①内容:最高价态只有氧化性,最低价态只有还原性,中间价态既有氧化性又有还原性。
②应用:判断物质的氧化性、还原性。如H2SO4(浓)中S元素处于最高价态,只有氧化性;SO2中S元素处于中间价态,既有氧化性,又有还原性;S2-中S元素处于最低价态,仅有还原性。
(2)价态归中规律:
①内容:同种元素不同价态之间发生氧化还原,高价态降价,低价态升价,只靠拢,不交叉;相邻价态不发生氧化还原。
②应用:判断元素在生成物中的价态。
(3)歧化规律:
①内容:同种元素的中间价态可自身发生氧化还原反应,生成高价态和低价态,即中间价―→高价+低价,如3NO2+H2O===2HNO3+NO。
②应用:
a.判断歧化产物化合价;
b.双线桥、单线桥电子转移标注;
c.电子守恒计算氧化剂、还原剂质量之比。
4.先后规律
(1)内容:
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,因为还原性:Fe2+>Br-,所以氯气的量不足时首先氧化Fe2+;把氯气通入FeI2溶液时,因为还原性:
I->Fe2+,所以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。
(2)应用:
①判断少量/过量反应物对应的产物;
②离子推断:根据先后反应判断体系中一定存在 / 不存在离子;
③图像定量计算;
④判断物质的氧化性、还原性强弱或判断反应的先后顺序。
5.强弱规律(题型 04 延伸)
(1)内容:
氧化剂+还原剂=还原产物+氧化产物
①氧化性:氧化剂 > 氧化产物;
②还原性:还原剂 > 还原产物。
(2)应用
①判断未知反应能否自发发生;例:已知氧化性Cl2 > S,则Cl2 + H2S = S↓ + 2HC可发生;反之S + 2HCl = H2S + Cl2}不能发生。
②比较多种物质氧化/还原性排序。
6.解题步骤
(1)审题判断题型:配平/计算/离子共存/先后反应;
(2)定位对应规律:电子计算→守恒;反应能否发生→强弱;同种元素变价→归中/歧化;多种离子共存反应→先后;
(3)结合化合价升降、电子转移定量分析;
(4)排除价态交叉、优先顺序颠倒等陷阱,得出结论。
【典例5】(25-26高一上·江苏无锡·月考)从海藻灰和某种矿石中提取碘的主要反应如下:
①
②
下列说法正确的是
A.碘元素在反应①中被还原
B.反应②中NaHSO3发生还原反应
C.当反应①和②生成等量的I2时,转移电子数之比为1:5
D.在上述反应条件下,氧化性强弱顺序为:
【答案】C
【解析】A.由方程式可知,反应①中碘元素化合价升高被氧化,碘化钠是反应的还原剂,A错误;B.由方程式可知,反应②中硫元素的化合价升高被氧化,亚硫酸氢钠是反应的还原剂,发生氧化反应,B错误;C.由方程式可知,反应①生成1个 碘时,转移2个电子,反应②生成1个碘时,转移10个电子,则转移电子数之比为1:5,C正确;D.由方程式可知,反应②中碘元素化合价降低被还原,碘酸钠是反应的氧化剂,硫元素的化合价升高被氧化,硫酸氢钠和硫酸钠是反应的氧化产物,由氧化剂的氧化性强于氧化产物可知,氧化性强弱顺序为:IO> SO,D错误;故选C。
【变式5-1】(24-25高一上·江苏连云港·期中)某容器中发生一个化学反应,反应过程中存在和水六种粒子,在反应过程中测得、的含量随时间变化的曲线如图所示,下列判断不正确的是
A.还原性: B.被还原,发生还原反应
C.该反应中被氧化为 D.氧化剂与还原剂的个数之比为
【答案】A
【分析】酸性条件下将Fe2+氧化为Fe3+,其被还原为,反应为,Fe3+含量上升,含量下降,据此解答。
【解析】A.还原剂Fe2+的还原性大于还原产物,A错误;B.硝酸根被还原,发生还原反应,B正确;C.Fe2+被氧化为Fe3+,C正确;D.由化学方程式知氧化剂与还原剂Fe2+的个数比为1:8,D正确;答案选A。
【变式5-2】(25-26高一下·江苏无锡·期中)下列非金属元素间的置换反应,其中不能说明反应物中单质的非金属性强于产物中单质的非金属性的是
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】A.该反应中Br元素化合价下降,I元素化合价上升,为氧化剂,为氧化产物,氧化剂氧化性强于氧化产物,可说明Br的非金属性强于I,A不符合题意;B.该反应中O元素化合价下降,S元素化合价上升,为氧化剂,为氧化产物,氧化剂氧化性强于氧化产物,可说明O的非金属性强于S,B不符合题意;C.该反应中Cl元素化合价下降,N元素化合价上升,为氧化剂,为氧化产物,氧化剂氧化性强于氧化产物,可说明Cl的非金属性强于N,C不符合题意;D.该反应中C元素化合价上升,Si元素化合价下降,C为还原剂,Si为还原产物,反应体现的是C的还原性强于Si,无法说明C的非金属性强于Si,D符合题意;故选D。
【变式5-3】(25-26高一下·江苏扬州·期末)在给定条件下,下列物质间所示的转化可以实现的是
A.浓HNO3NO2 B.FeOFe(NO3)2
C.NH3NO D.NOHNO3
【答案】A
【解析】A.铜与浓硝酸常温下反应生成硝酸铜、二氧化氮和水,转化可实现,A正确;B.足量稀硝酸具有强氧化性,可将FeO中+2价Fe氧化为+3价,反应生成,无法得到,B错误;C.与需要在催化剂、加热条件下才能发生催化氧化反应生成,题干无对应反应条件,转化不能实现,C错误;D.难溶于水且不与水发生反应,无法生成,D错误;故选A。
▌题型06 氧化还原反应方程式的配平与计算
1.一般方程式的配平方法——化合价升降法
2.氧化还原反应的计算步骤
(1)找物质:找出反应过程中的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
(2)定得失:确定一个原子或离子得失电子的个数,变价元素的原子总数。
(3)列关系:根据氧化剂和还原剂得失电子总数守恒列出关系式。
3.解题模板
(1)配平题模板:标变价→算单原子升降→求最小公倍数定氧化还原产物系数→补齐变价元素→观察配平酸根、水、酸碱离子。
(2)计算题模板
①找出氧化剂、还原剂,标注化合价变化;
②分别计算 1 mol 氧化剂得电子数、1 mol 还原剂失电子数;
③根据电子守恒列等式;
④代入已知物质的量,求解未知量。
4.三类特殊氧化还原配平模型
模型1:歧化反应(同一物质既氧化又还原)技巧:生成物升降价求公倍数,再反向配平反应物;
模型2:归中反应(同种元素高低价生成中间价)规则:价态只靠拢不交叉,分别计算升降价再配平;
模型 3:部分氧化还原(酸一半作氧化剂、一半成盐)。
【典例6】(25-26高一上·江苏南京·月考)氧化还原反应在物质制备方面应用广泛。下面三个方法都可以用来制氯气:
①
②
③
根据以上三个反应,回答下列有关问题。
(1)反应②中,氧化产物与还原产物的个数之比为 。反应①中,氧化剂与还原剂的个数之比为 。
(2)反应③的离子反应为 。
(3)补全方程式并配平 。
_____________________________________________________________________________
(4)已知四种氧化剂(均可氧化KI)对应的还原产物如下表。
氧化剂
还原产物
NO
请判断,等数量的四种氧化剂分别与足量作用,得到最多的是 (填化学式)。
(5)结合上述信息思考:对于含、的混合溶液,若控制性氧化而不氧化,则以下氧化方案合理的是 (填字母)。
a. b.酸性 c.
(6)一个完整的氧化还原反应方程式可以拆开,写成两个“半反应”,如,可拆写为氧化反应:,还原反应:,据此,请将反应,拆写成两个半反应。氧化反应: ;还原反应: 。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
(5)ac
(6)
【解析】(1)反应②中,KClO3是氧化剂,HCl是还原剂,同时表现出酸性,若参加反应的KClO3为2 mol,则其生成的还原产物Cl2为1 mol,参加反应的HCl为12mol,其中10 mol HCl表现出还原性,氧化产物Cl2为5 mol,则氧化产物与还原产物的个数之比为。反应①中,MnO2是氧化剂,HCl表现出酸性和还原性,若参加反应MnO2为1 mol,则表现出还原性的HCl为2 mol,其中氧化剂与还原剂的个数之比为。
(2)反应③中,KMnO4、HCl、KCl、MnCl2都是强电解质,可改写成离子的形式,依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒,可得出发生的离子反应为。
(3)在反应中,Mn元素由+7价降低为+2价,KMnO4是氧化剂,MnSO4是还原产物,N元素由+3价升高到+5价,KNO2是还原剂,KNO3是氧化产物,依据得失电子守恒,可得出反应为
依据原子守恒再配平,便可得到补全方程式:。
(4)令氧化剂为2mol,由表中的氧化剂和还原产物进行分析,可得出:2 mol KMnO4与足量KI反应,可生成5 mol I2;2 mol KIO3与足量KI反应,可生成6 mol I2;2 mol H2O2与足量KI反应,可生成2 mol I2、2 mol HNO3与足量KI反应,可生成3 mol I2,所以,等数量的四种氧化剂分别与足量KI作用,得到I2最多的是。
(5)KMnO4既能氧化I-,又能氧化Br-,而Br2、FeCl3只能氧化I-,不能氧化Br-,所以对于含、的混合溶液,若控制性氧化而不氧化,则氧化方案合理的是FeCl3、Br2,故选ac。
(6)在反应中,是氧化剂,发生还原反应,Cl-是还原剂,发生氧化反应,它们得失电子后都转化为Cl2,依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒,可得出氧化反应:;还原反应:。
【变式6-1】(24-25高一上·江苏无锡·期中)已知(未配平):。配平方程式并用“双线桥”标出电子转移的方向和数目___________。
【答案】
【解析】该反应中氯酸钠中一部分氯化合价由+5价升高到+7价,一部分氯的化合价由+5价降低到+4价,则根据得失电子守恒可知,配平方程式并用“双线桥”标出电子转移的方向和数目为:;
【变式6-2】(25-26高一上·江苏无锡·月考)Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4,而NaClO被还原为NaCl,若反应中Na2Sx与NaClO的个数之比为1:16,则x的值为
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】D
【解析】反应中,存在转化关系,,而已知Na2Sx与NaClO的个数之比为1:16,根据得失电子守恒,,解得,故答案选D。
【变式6-3】(24-25高一上·江苏无锡·阶段检测)法医常用“马氏试砷法”检验是否砒霜中毒,其原理是用锌和盐酸与试样混合,若试样中含有砒霜,则会发生反应生成砷化氢(,H为价)气体,砷化氢再受热分解生成砷()单质,砷单质积聚而成亮黑色的“砷镜”,以此现象作为判断。涉及的化学反应如下:
①
②
回答下列有关问题:
(1)反应①中物质X的化学式是_______。(方框内填写物质X化学式)
(2)配平反应①:_______。
□。
(3)用单线桥法表示反应①中电子的转移情况:_______。(写出化学方程式再用单线桥表示)
(4)还原性强弱:_______(“>”、“<”或“=”)。
(5)反应①的还原剂是_____,发生还原反应的是_____;反应②中氧化产物是_____。
(6)反应①中每生成1个分子时,转移个____电子;当反应①和反应②转移相同的电子数时,生成的气体分子个数之比是_____。
【答案】(1)H2O
(2)As2O3 + 6Zn + 12HCl = 2AsH3↑+ 6ZnCl2 + 3H2O
(3)
(4)>
(5)Zn As
(6)6 1:3
【解析】(1)反应①中,根据原子守恒结合反应的规律可知,X是H2O;
(2)根据氧化还原配平原则可知,反应中1个Zn失去2个电子,方程式中转移12个电子,1个转化为AsH3,As从+3价降低到-3价,转移12个电子,所以氧化剂与还原剂Zn的化学计量数之比为1:6,根据电荷守恒与原子守恒配平得到:As2O3 + 6Zn + 12HCl = 2AsH3↑+ 6ZnCl2 + 3H2O;
(3)反应中1个Zn失去2个电子,方程式中转移12个电子,单线桥表示为:;
(4)上述反应中,Zn为还原剂,AsH3为还原产物,还原性Zn> AsH3;
(5)反应①中,化合价升高被氧化失去电子的为还原剂,则还原剂是Zn,化合价降低得到电子的物质为氧化剂,发生还原反应,即发生还原反应;反应②中AsH3自身分解,As元素化合价升高为0价,被氧化,得到的产物为氧化产物,即氧化产物是As;
(6)根据单线桥可以看出,反应①中每生成1个分子时,转移6个电子;反应①中转移电子数为12个时,生成2个 ,当2个 在反应②发生分解时转移电子数为6个,现两个反应转移电子数一样多,则生成的气体分子个数之比是2:6=1:3。
▌题型07 陌生氧化还原反应方程式的书写方法
陌生氧化还原反应方程式的书写方法
(1)根据题目中的流程图或题干信息,确定反应物和部分生成物。
(2)判断反应中变价元素的化合价并利用元素化合价的升降判断出氧化产物和还原产物。
(3)按“氧化剂+还原剂一还原产物+氧化产物"写出方程式,并按化合价升降原则配平参与氧化还原反应的各物质的化学计量数。
(4)根据原子守恒,补充其他反应物或生成物,一般为水酸(H+)或碱(OH-)。
【典例7】(25-26高一上·江苏无锡·月考)如图,把碎纸条b、c、d、e补充到a中,可得到一个完整的离子方程式(未配平)。下列说法正确的是
A.碎纸条排列的顺序可能是c、d、a、b、e
B.通过该反应可知还原性:
C.氧化剂与还原剂的粒子个数之比为
D.反应中每生成1个转移2个电子
【答案】A
【分析】由部分反应可知,氯酸根离子被还原为二氧化氯,则亚硫酸根离子应该为还原剂参与反应被氧化为硫酸根离子,反应中氯化合价由+5变为+4、硫化合价由+4变为+6,结合质量守恒、电荷守恒可知,氢离子参与反应生成水,故反应为酸性条件下,发生反应的离子方程式为:;
【解析】A.根据反应,纸条排列的顺序可能是:c、d、a、b、,A正确;B.中S的化合价从+4价升高到+6价,所以为还原剂;中Cl元素的化合价从+5价降低到中的+4价,为氧化剂,可知还原性:,B错误;C.在反应中,为氧化剂,为还原剂,则氧化剂与还原剂的物质的量比为2:1,C错误;D.中Cl元素的化合价从+5价降低到中的+4价,则反应中每生成1个转移1个电子,D错误;故选A。
【变式7-1】(24-25高一下·江苏南通·期中)根据信息书写指定反应的方程式。
(1)请从下列试剂中选择合适的完成指定转化。
试剂:溶液、稀硝酸、溶液、溶液、氨水
①的离子方程式: 。
②的离子方程式: 。
(2)一种除去废水中的方法法如下。已知“调”时发生复分解反应。
①“调”时发生反应的化学方程式为 。
②“还原”时反应的离子方程式为 。
【答案】(1)
(2)
【分析】和亚硫酸钠发生氧化还原反应生成铬离子和硫酸根离子,加入氢氧化钙生成氢氧化铬沉淀和硫酸钙沉淀,使得上层清液达标;
【解析】(1)①稀硝酸具有氧化性,可以氧化亚铁离子生成铁离子和NO,反应为:;
②铝单质和氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠和氢气:;
(2)①“调”时,铬离子、硫酸根离子和加入的氢氧化钙生成氢氧化铬沉淀和硫酸钙沉淀,发生反应的化学方程式为。
②“还原”时和亚硫酸钠发生氧化还原反应生成铬离子和硫酸根离子,反应中铬化合价由+6变为+3、硫化合价由+4变为+6,结合电子守恒,离子方程式为。
【变式7-2】(24-25高一上·江苏·期中)Ⅰ.有一种“地康法”制取氯气的反应原理如图所示:
(1)“地康法”制取氯气总反应的化学方程式为 。
Ⅱ. ClO2在常温下为黄色气体,熔点为−59.5℃,沸点为11℃,易溶于水,其水溶液是一种广谱杀菌剂,在碱性环境中易发生反应:4ClO2 + 4OH− = 3+ ClO− + 2H2O。ClO2的制备方法有多种。请回答下列问题:
(2)实验室可用图示中装置制备、收集ClO2 (夹持装置略)。
①装置A中发生反应的化学方程式为 。
②为了使装置B能收集到更多的ClO2,可采取的措施为 (填一条)。
(3)ClO2的稳定性较差,易分解,常用H2O2溶液和NaOH溶液将其转化为NaClO2进行保存。写出该反应的化学方程式并用单线桥表示电子转移的方向和数目 。若加入过量NaOH溶液,可能导致的后果是 。
【答案】(1)
(2)Cl2 + 2NaClO2 = 2ClO2 + 2NaCl 将装置B置于冰水浴中或温度低于11℃的冷水浴中
(3) 溶液呈碱性,ClO2发生歧化反应导致产品中含有杂质NaClO3和NaClO
【分析】由题意,A装置中氯气和NaClO2反应生成二氧化氯,NaClO2 中氯化合价升高,则氯气中氯化合价降低生成氯化钠,B装置收集二氧化氯,尾气有毒需处理防止污染。
【解析】(1)由图可知,“地康法”制取氯气总反应为氯化氢和氧气在催化剂作用下反应生成氯气和水,化学方程式为:;
(2)①装置A中氯气和NaClO2反应生成二氧化氯,NaClO2 中氯元素化合价升高,则氯气中氯元素化合价降低生成氯化钠,结合电子守恒,发生反应的化学方程式为Cl2 + 2NaClO2 = 2ClO2 + 2NaCl。
②已知,ClO2在常温下为黄色气体,沸点为11℃,为了使装置B能收集到更多的ClO2,可采取的措施为将装置B置于冰水浴中或温度低于11℃的冷水浴中,使得生成二氧化氯液化收集;
(3)H2O2溶液和NaOH溶液将ClO2转化为NaClO2,反应中氯化合价由+4降低为+3,则过氧化氢中氧化合价会升高,由-1变为0,结合电子守恒,反应为,反应中过氧化氢中氧失去2个电子、二氧化氯中氯得到2个电子,电子转移为:;由题意,ClO2在碱性环境中易发生反应:4ClO2 + 4OH− = 3+ ClO− + 2H2O,则若加入过量NaOH溶液,可能导致的后果是溶液呈碱性,ClO2发生歧化反应导致产品中含有杂质NaClO3和NaClO。
【变式7-3】(24-25高一上·江苏苏州·月考)过氧化氢俗名双氧水,医疗上利用它有杀菌消毒的作用来清洗伤口。有时可作为矿业废液消毒剂,有“绿色氧化剂”的美称。
(1)配平下列化学反应,并用单线桥表示电子转移的方向和数目 。
____________________________________
(2)如消除采矿业胶液中的氰化物(如,C为+2价),经以下反应实现:
(已配平)。
试指出A的化学式 。
(3)某强酸反应体系中,反应物和生成物共六种物质或离子:、、、、、。已知该反应中只发生了如下过程:。
①该反应中发生还原反应的过程是: 。
②该反应选择的酸是: 。(填序号)
A.盐酸 B.稀硫酸 C.醋酸
【答案】(1)
(2)KHCO3
(3)①→Mn2+ ②B
【解析】(1)过氧化氢中氧元素化合价由-1价降低到-2价,Cr元素化合价由+3价升高到+6价,依据得失电子守恒可知,配平后的化学方程式为:3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH=2K2CrO4+3K2SO4+8H2O,用单线桥法表示转移电子数目和方向为:。
(2)依据反应前后原子种类和个数不变可知,A的化学式为KHCO3;
(3)依据题意可知,过氧化氢是还原剂,氧气是氧化产物,则具有氧化性的高锰酸根离子作氧化剂,二价锰离子是还原产物,因此发生还原反应的过程是:→Mn2+,而加入的酸是不参与氧化还原反应的强酸,所以酸选择稀硫酸,选B。
▌题型08 氧化还原反应与反应机理
依据反应机理图或循环转化关系信息书写方程式
(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。再依据得失电子守恒、质量守恒、电荷守恒,写出规范的方程式。
(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。
【典例8】(25-26高一下·江苏苏州·阶段检测)在一定条件下能有效去除烟气中的、NO,其可能的反应机理如下图所示,下列说法不正确的是(表示羟基自由基,表示未成对电子)
A.转化为时失去电子
B.中氧元素的化合价为-2
C.净化器内被还原
D.净化器内NO发生的反应为
【答案】B
【解析】A.根据电荷守恒可知,转化为发生的反应为,失去电子,A正确;B.•表示未成对电子,所以不带电荷,因H的化合价为+1价,所以氧元素的化合价为-1,B错误;C.羟基自由基具有氧化性,根据物质转化前后化合价的变化情况可知,SO2的化合价升高,S元素被氧化,被还原,C正确;D.净化器内NO被氧化为HNO3,发生的反应为,D正确;故选B。
【变式8-1】(25-26高一下·江苏南京·开学考试)自然界中氮的循环对生命活动有重要意义。在不同催化剂下,能够还原氮氧化物()实现氮污染的治理。硝酸厂的烟气中含有大量的氮氧化物(),将烟气与的混合气体通入与的混合溶液中实现无害化处理,其转化过程如图所示:
下列说法正确的是
A.过程Ⅰ发生反应的离子方程式:
B.若该过程中,每转移4个电子消耗1个氮氧化物(),则x为2
C.当时,反应Ⅱ中还原产物与氧化产物个数比为
D.该处理过程属于自然固氮
【答案】B
【解析】A.根据图示,反应的历程为:和反应生成和,反应式为,A错误;B.转移4个电子消耗1个氮氧化物(),最终氮氧化物全部转化为氮气,则氮氧化物中N元素化合价为价,则,解得,B正确;C.时,反应生成,N元素由价变成0价,作氧化剂,生成,Ce元素由价变成价,作还原剂,根据氧化还原反应规律配平离子反应为;还原产物与氧化产物Ce4+个数之比为,C错误;D.自然固氮指的是游离态的氮转化成化合态的氮,故D错误;答案选B。
【变式8-2】(25-26高一上·江苏南京·阶段检测)双碱法脱硫过程如图所示,下列说法不正确的是
A.双碱法脱硫过程中,NaOH可以循环利用
B.NaOH溶液吸收SO2比Ca(OH)2溶液吸收SO2效率高
C.过程I中,NaOH吸收了过量的SO2
D.双碱法脱硫的总反应为2SO2+2Ca(OH)2+O2=2CaSO4+2H2O
【答案】C
【解析】A.双碱法脱硫过程中过程Ⅰ,消耗,过程Ⅱ会生成,参与了反应,可循环利用,A正确;B.易溶于水,而微溶于水,相同条件下溶液的溶质浓度远大于澄清石灰水,因此吸收效率更高,B正确;C.若吸收过量,产物应为,过程Ⅰ产物为,说明吸收的是少量,C错误;D.总反应的反应物为、和,生成物为、,中氧元素的化合价从价降低到价,中硫元素的化合价从价升高到价,根据元素化合价升降总数守恒以及原子守恒可知总反应为,D正确;故答案选C。
【变式8-3】(25-26高一下·江苏常州·阶段检测)一种铁基脱硫剂脱除硫化氢的方法包括吸收和再生两个阶段,其工艺流程原理如图所示。下列有关说法错误的是
A.反应①中既不是氧化产物,又不是还原产物
B.再生反应②的离子方程式为:
C.氧化性:
D.若要保持脱硫液中的物质的量不变,则吸收的与通入的的个数之比为
【答案】D
【解析】A.反应①中中硫元素由-2价变为0价,H元素化合价不变,既不是氧化产物,又不是还原产物,故A正确;B.反应②中被氧化为,被还原为,结合电子守恒,反应为,故B正确;C.氧化还原反应中,氧化性:氧化剂>氧化产物,反应①中铁离子氧化硫化氢生成氧化产物硫单质、反应②中氧气氧化亚铁离子生成氧化产物铁离子,则氧化性:,故C正确;D.发生反应①和②,要保持脱硫液中的物质的量不变,根据得失电子守恒,有关系式:,则吸收的与通入的的个数之比为2:1,故D错误;故选D。
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