内容正文:
专题04 氧化还原反应
氧化还原反应是高中化学中覆盖面最广、横跨模块最多的核心主干知识。它既是元素化合物性质的“底层逻辑”(为什么Fe与Cl2反应得FeCl3、与S反应得FeS),又是电化学(原电池、电解池)、离子反应(离子共存中氧化还原型不共存)、化工流程(陌生氧化还原方程式书写)的“通用工具”。从知识属性上看,它属于“规律性知识”向“程序性能力”转化的典型——学生不仅要掌握“氧化剂/还原剂/氧化产物/还原产物”的概念体系,更要能熟练运用“得失电子守恒”进行配平与计算、运用“强弱律”判断反应能否发生、运用“价态律”预测物质性质。
核心基础知识网络
第一层是概念辨析层——氧化还原反应的特征(化合价升降)与实质(电子转移),氧化剂/还原剂/氧化产物/还原产物四大概念的对应关系,以及常见的“五个误区”(如“非金属单质不一定只作氧化剂”“价态越高氧化性不一定越强”等)。
第二层是强弱比较层——氧化性/还原性强弱的判断依据,包括化学方程式法(氧化剂>氧化产物、还原剂>还原产物)、金属活动性顺序法、反应条件与剧烈程度法、反应程度法,以及常用氧化剂/还原剂的强弱顺序。
第三层是规律应用层——氧化还原反应的五条基本规律:守恒律(得失电子总数相等)、强弱律(氧化剂>氧化产物)、优先律(强氧化剂/还原剂优先反应)、价态律(最高价只氧化、最低价只还原、中间价既有氧化又有还原)、转化律(同种元素归中反应只接近不交叉)。
第四层是程序操作层——陌生氧化还原方程式的书写与配平(找物质→标得失→看环境→配方程四步法),以及得失电子守恒的计算应用(一找物质、二定得失、三列等式)。
高考考查方式
从早期的“判断反应是否属于氧化还原、标化合价、配平方程式”的基础识记型命题,演变为“化工流程中的陌生方程式书写”“电化学装置中的氧化还原分析”“电子守恒的定量计算”等综合运用型命题。从近年真题来看,氧化还原反应几乎每年每卷必考,且常以填空题、选择题等多种形式出现。2024年浙江卷、2024年北京卷、2025年安徽卷、2025年海南卷等均设计了氧化还原相关题目,呈现出“载体陌生化、能力综合化”的趋势。
一轮与二轮的打通点
一轮阶段学生需要建立“氧化剂→被还原→还原产物”“还原剂→被氧化→氧化产物”的清晰概念框架,掌握配平的基本步骤;二轮阶段则需要训练“面对陌生化工流程/电化学/新情境反应时,能迅速调用守恒律、强弱律、价态律进行判断与书写”的迁移能力。本栏目正是要在两者之间架桥——“溯源”是回归氧化还原的底层规律(电子转移、守恒原则),“知能桥”则是将这些规律转化为可操作的判断与书写策略。
基础知识核心点与考题呈现对照表
① 氧化还原反应的基本概念与判断
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
核心概念关系图: 还原剂→(失电子,化合价升高,被氧化)→氧化反应→氧化产物,具有还原性;氧化剂→(得电子,化合价降低,被还原)→还原反应→还原产物,具有氧化性。
特征与实质: 特征(判断依据):元素化合价有无升降;实质:电子的转移(得失或偏移)。
关键结论:
① 有单质参加或生成的化学反应,不一定是氧化还原反应,如3O2→2O3;
②有化合价变化的反应一定是氧化还原反应。
核心判断依据(溯源):
⚠ 看特征抓化合价:标出所有元素化合价,只要存在化合价升降即为氧化还原反应;
⚠ 单质中元素化合价为0,化合态元素化合价非0;
⚠ 元素由化合态变为游离态:该元素不一定被还原也不一定被氧化——若由正价变0价则被还原,由负价变0价则被氧化;
⚠ 非金属单质不一定只作氧化剂——Cl2+2H2O→HCl+HClO中Cl2既作氧化剂又作还原剂(歧化);
⚠ 一种元素被氧化,不一定有另一种元素被还原——许多反应是一种元素既被氧化又被还原(如2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,氧元素既升又降)。
(2025·海南卷) 化合物性质描述错误的是(D):1 CO 2 SO2 3 NO2 4 Na2O2A.既可作氧化剂也可作还原剂:1234——正确(中间价态或过氧化物均可);B.与水作用后溶液呈酸性:23——正确(SO2→H2SO3、NO2→HNO3);C.与水反应释放O2:4——正确(Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑);D.常态下呈现颜色:1234——错误。CO、SO2均为无色气体,不呈现颜色。
(2024·北京丰台模拟) 下列氧化还原反应中,水作氧化剂的是(A):A.C+H2OCO+H2——H元素由+1变0价,水作氧化剂,A正确;B.2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑——水不参加氧化还原,B错;C.2F2+2H2O=4HF+O2——O由-2变0价,水作还原剂,C错;D.3NO2+H2O=2HNO3+NO——水不参加氧化还原,D错。
② 常见氧化剂、还原剂及对应产物
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
常见氧化剂及还原产物预测: KMnO4(酸性)→Mn²⁺(中性/碱性→MnO2)K2Cr2O7(酸性)→Cr³⁺浓H2SO4→SO2(S由+6变+4)稀/浓HNO3→NO/NO2(N由+5变+2/+4)Cl2→Cl⁻;Br2→Br⁻;I2→I⁻Fe³⁺→Fe²⁺;H2O2→H2ONaClO/ClO⁻→Cl⁻;MnO2→Mn²⁺;O2→O²⁻/H2ONa2O2→NaOH(O由-1变-2)
常见还原剂及氧化产物预测: 金属(NA.Mg、Al、Fe等)→对应阳离子H2→H2O(H由0变+1);C→CO/CO2CO→CO2(C由+2变+4)SO2→SO4²⁻(S由+4变+6)Fe²⁺→Fe³⁺;I⁻→I2;S²⁻→S;HSO3⁻→SO4²⁻H2O2→O2(O由-1变0)CH3OH/葡萄糖等有机物→CO2
核心判断依据(溯源):
⚠ 判断氧化剂/还原剂看变价元素化合价升降:化合价降低→得电子→作氧化剂;化合价升高→失电子→作还原剂;
⚠ 最高价态元素只具有氧化性(如H2SO4中的S、HNO3中的N);
⚠ 最低价态元素只具有还原性(如金属单质、Cl⁻、S²⁻);
⚠ 中间价态元素既有氧化性又有还原性(如Fe²⁺、S、SO2、H2O2);
⚠ 注意特殊:H2O2中O为-1价(中间价态),既可被氧化生成O2,也可被还原生成H2O;
⚠ Cl2、Br2等非金属单质歧化反应中既作氧化剂又作还原剂。
(2025·海南卷) CO、SO2、NO2、Na2O2四物质中,既可作氧化剂也可作还原剂的是——1234全部正确。因为CO中C为+2价、SO2中S为+4价、NO2中N为+4价、Na2O2中O为-1价,均为中间价态,既具有氧化性又具有还原性。
(2025·安徽卷) 氟气通过碎冰表面反应1 F2+H2OHOF+HF,生成的HOF遇水发生反应2 HOF+H2O=HF+H2O2。——反应1中F2作氧化剂(F由0变-1),H2O中O由-2变-1被氧化;——反应2中HF为还原产物(HOF中F由+1变-1被还原)——D正确。
(2025·北京西城调研) 下列反应中,酸体现还原性的是(A):A.MnO2与浓盐酸共热制Cl2——Cl⁻被氧化为Cl2,盐酸作还原剂,A正确;B.Cu与浓硫酸共热制SO2——S由+6变+4,硫酸作氧化剂,B错;C.Zn与稀硫酸反应制H2——H由+1变0,硫酸作氧化剂,C错;D.Cu与稀硝酸反应制NO——N由+5变+2,硝酸作氧化剂,D错。
③ 氧化性、还原性强弱的判断方法
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
四种判断方法:
1.依据化学方程式判断: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、非金属活动性顺序判断:金属:K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au——还原性逐渐减弱,对应阳离子氧化性逐渐增强;非金属:F2 Cl2 Br2 I2 S——氧化性逐渐减弱,对应阴离子还原性逐渐增强;
3.依据反应条件及剧烈程度:条件要求越低、反应越剧烈,氧化性/还原性越强。例:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑与Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑,可知还原性Na>Mg;
4.依据氧化还原反应的程度判断:①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(Cl2→FeCl3、S→FeS,氧化性Cl2>S);②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。
常用强弱顺序记忆:
氧化性:KMnO4>MnO2>Cl2>Br2>Fe³⁺>I2
还原性:S²⁻>SO3²⁻(SO2)>I⁻>Fe²⁺>Br⁻>Cl⁻
核心判断依据(溯源):
⚠ 强弱取决于得失电子的难易程度,与得失电子数目的多少无关(如Na失1e⁻、Al失3e⁻,但Na的还原性强于Al);
⚠ 同一氧化剂得电子多少由氧化剂自身决定,但不代表氧化性强弱;
⚠ 依据反应条件:反应条件要求越低、越剧烈,对应物质氧化性或还原性越强;
⚠ 依据氧化还原程度:氧化产物价态高的氧化剂氧化性强,还原产物价态低的还原剂还原性强;
⚠ 强弱律可预测反应方向:只有氧化性强的氧化剂才能氧化还原性强的还原剂(反应能否发生的关键)。
(2025·陕西宝鸡模拟) 已知反应:1 2MnO4⁻+16H⁺+10Cl⁻=2Mn²⁺+5Cl2↑+8H2O2 Cl2+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl⁻3 2Fe³⁺+2I⁻=I2+2Fe²⁺由此判断还原性:I⁻>Fe²⁺>Cl⁻>Mn²⁺——A正确。——Fe³⁺能氧化I⁻但不能生成FeI3,故反应3Cl2+6FeI2=2FeCl3+4FeI3不能发生——B正确;——加入FeCl3能氧化除去I⁻而不影响Fe²⁺和Cl⁻——C正确;——将酸性KMnO4加入FeCl2和Fe2(SO4)3混合物,Cl⁻也能使KMnO4褪色,不能确定含Fe²⁺——D错误。
(2026·四川南充联考) 反应2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O,下列说法不正确的是(B):——氧化性NaClO3>Cl2(A正确);——当有2mol e⁻转移时,被氧化的HCl为2mol(Cl⁻变Cl2只占1/4),B错误;——氧化剂和还原剂物质的量之比为1:1(C正确);——ClO2可用于消毒杀菌因有强氧化性(D正确)。
④ 氧化还原反应的基本规律——五律
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
五大规律:
1. 守恒律:化合价升高总数=降低总数(即失电子总数=得电子总数)。——n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值;——应用:配平、定量计算。
2. 强弱律:氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。——应用:判断强弱、判断反应能否发生。
3. 优先律:当有多种还原剂(或氧化剂)时,强还原剂(或强氧化剂)优先反应。——例:向NaBr和NaI混合溶液中通Cl2,因I⁻还原性强于Br⁻,先发生2I⁻+Cl2=2Cl⁻+I2,后发生2Br⁻+Cl2=2Cl⁻+Br2。
4. 价态律:最高价态只具有氧化性;最低价态只具有还原性;中间价态既有氧化性又有还原性。
5. 转化律:同种元素不同价态间发生归中反应时,化合价只接近而不交叉,最多达到同种价态。——例:H2S+H2SO4(浓)=S↓+SO2↑+2H2O(S⁻²→S⁰,S⁺⁶→S⁺⁴);5Cl⁻+ClO3⁻+6H⁺=3Cl2↑+3H2O。
核心判断依据(溯源):
⚠ 优先律的关键应用:判断向混合溶液中滴加试剂时的反应先后顺序——还原性强的先被氧化、氧化性强的先被还原;
⚠ 转化律的关键应用:同种元素归中反应(如H2S+SO2、Cl⁻+ClO⁻)时,化合价只接近不交叉(最高价变中间价,最低价变中间价,不相邻交叉);
⚠ 判断“某反应能否发生”用强弱律(氧化剂氧化性>还原剂还原性);
⚠ 判断“反应先后顺序”用优先律;
⚠ 判断“元素性质”用价态律(最高价/最低价/中间价);
⚠ 配平与计算用守恒律。
(2024·浙江卷) 汽车尾气中的NO和CO在催化剂作用下反应:2NO+2CON2+2CO2。——NO中N由+2变0,作氧化剂;CO中C由+2变+4,作还原剂;——N2为还原产物,CO2为氧化产物——D正确(“既是氧化产物又是还原产物”错误);——生成1 mol CO2转移2 mol电子。
(应用·优先律) 向FeBr2溶液中通入Cl2:——因还原性Fe²⁺>Br⁻,Cl2少量时先氧化Fe²⁺:2Fe²⁺+Cl2=2Fe³⁺+2Cl⁻;——Cl2过量时再氧化Br⁻:2Fe²⁺+4Br⁻+3Cl2=2Fe³⁺+2Br2+6Cl⁻。
⑤ 歧化反应与归中反应
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
歧化反应(同一种物质中同一元素既被氧化又被还原):
①卤素单质的碱性歧化:Cl2+2OH⁻=ClO⁻+Cl⁻+H2O(常温)3Cl2+6OH⁻ClO3⁻+5Cl⁻+3H2O
②氮的氧化物与碱溶液:2NO2+2OH⁻=NO3⁻+NO2⁻+H2O
归中反应(不同价态同种元素向中间价态靠拢):
①酸性条件下卤素归中:ClO3⁻+5Cl⁻+6H⁺=3Cl2↑+3H2O
②氮的氧化物归中:NO+NO2+2OH⁻=2NO2⁻+H2O
③其他:H2S+SO2=3S↓+2H2O2H2S+H2SO3=3S↓+3H2O
核心判断依据(溯源):
⚠ 歧化反应:同一元素从中间价态分别向高低两个方向转化(化合价“一升一降”在同一物质内);
⚠ 归中反应:不同价态的同种元素向中间价态靠拢,产物化合价在两者之间(不交叉);
⚠ 转化律:归中反应中,同种元素不同价态间化合价只接近而不交叉(最高价与最低价均变中间价);
⚠ 注意:歧化与归中均遵循得失电子守恒(升高的=降低的)。
(2025·安徽卷) F2+H2OHOF+HF(反应1),HOF+H2O=HF+H2O2(反应2)。——反应1中F2中F由0变-1,被还原,作氧化剂;H2O中O由-2变-1(HOF中),被氧化,作还原剂;——反应2中HOF中F由+1变-1(HF中)被还原,HOF作氧化剂;H2O2中O由-1变-1(不变价)。
⑥ 氧化还原反应方程式的配平(化合价升降法)
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
配平五步法(以KMnO4+浓盐酸为例):
①标化合价:标出变价元素化合价;
②求最小公倍数:使化合价升降总数相等;
③定计量数:确定氧化剂/还原剂化学计量数;
④观察法配平:用观察法配平其他物质;
⑤三查:检查质量守恒、电荷守恒、得失电子守恒。
完整示例: MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O(Mn由+4变+2降2,Cl⁻由-1变0升1,最小公倍数2,得HCl配4)
配平原则: 电子守恒、原子守恒、电荷守恒。
核心判断依据(溯源):
⚠ 找变价是最关键一步——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变化情况;
⚠ 先配氧化剂/还原剂(含变价元素),再用观察法配其他;
⚠ 注意同一元素既升又降的歧化反应:如3Cl2+6KOHKClO3+5KCl+3H2O,Cl2既作氧化剂又作还原剂;
⚠ 检查守恒:质量(原子)守恒→电荷守恒→电子守恒。
(2024·北京卷) 不同条件下KMnO4与KI按照反应12的化学计量比恰好反应:——涉及KMnO4在不同条件下被还原为不同价态(Mn²⁺、MnO2、MnO4²⁻等),需根据电子守恒判断KI的计量数。
(2023·陕西高三联考) 用NaBiO3(黄色,微溶)氧化Mn²⁺使溶液显紫色(MnO4⁻):5NaBiO3+2Mn²⁺+14H⁺=5Na⁺+5Bi³⁺+2MnO4⁻+7H2O——Bi由+5变+3降2,Mn由+2变+7升5,最小公倍数10,NaBiO3配5、Mn²⁺配2。
⑦ 陌生氧化还原反应方程式的书写(四步法)
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
陌生氧化还原方程式书写四步法:
第一步:列物质——根据题干信息或流程图判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物;
第二步:标得失——按“氧化剂+还原剂→还原产物+氧化产物”写出方程式,根据得失电子守恒配平上述四种物质;
第三步:看环境——根据电荷守恒和反应物酸碱性,在方程左右补充H⁺(酸性)、OH⁻(碱性)或H2O;
第四步:配方程——根据原子守恒配平反应方程式。
具体规则:
①酸性环境:缺氧补H⁺,缺氧补H2O;
②碱性环境:缺氢补H2O,缺氧补OH⁻;
③只能补充电解质溶液中含有的离子(H⁺/OH⁻)和水。
典型实例: 硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化沉淀出NiOOH:2Ni²⁺+ClO⁻+4OH⁻=2NiOOH↓+Cl⁻+H2O(Ni由+2变+3升1,ClO⁻中Cl由+1变-1降2,最小公倍数2;碱性条件补OH⁻)
核心判断依据(溯源): ⚠ 判反应、标价态:先判断是否为氧化还原(关键元素化合价是否变化);⚠ 定四剂、算得失:确定氧化剂/还原剂及其产物,算得失电子数,最小公倍数定系数;⚠ 电荷守恒:检查离子电荷总数是否相等,酸性补H⁺、碱性补OH⁻、中性补水;⚠ 原子守恒:最后用观察法补齐H2O或其他离子;⚠ 产物预测需结合“有升必有降”原则(若一种元素被氧化,必须有另一种元素被还原或同一元素歧化)。
(2024·浙江卷) 利用CH3OH可将废水中的NO3⁻转化为对环境无害的物质后排放:H⁺+CH3OH+NO3⁻→X+CO2+H2O(未配平)。——X为N2(NO3⁻中N由+5变0被还原为N2,对环境无害);——CH3OH中C由-2变+4升6,NO3⁻中N由+5变0降5,氧化剂与还原剂物质的量之比为6:5——C正确;——O3是氧化剂不能替换还原剂CH3OH——B错误。
(碱性条件下制备K2FeO4) 碱性条件下KClO饱和溶液与Fe(NO3)3反应制备K2FeO4:3ClO⁻+2Fe³⁺+10OH⁻=3Cl⁻+2FeO4²⁻+5H2O(Cl由+1变-1降2,Fe由+3变+6升3,最小公倍数6;碱性补OH⁻)
⑧ 有关氧化还原反应的计算(电子守恒法)
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
计算原理: 根据氧化还原反应实质——氧化剂得到的电子总数=还原剂失去的电子总数(得失电子守恒)。
应用方法: “一找物质”:找出氧化剂、还原剂及相应还原产物和氧化产物;“二定得失”:确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中的原子个数);“三列等式”:n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值。
复杂反应计算: 1 多步连续氧化还原:可根据“电子传递”,找起始反应物与最终生成物关系,忽略反应过程;2 整体思维:把物质分始态和终态,从得电子/失电子两方面整体分析。
核心判断依据(溯源):
⚠ 注意化学式中的原子个数(如Cr2O7²⁻中2个Cr、Na2O2中2个O);
⚠ 注意“变价原子个数”与“每个原子变化价数”的乘积;
⚠ 多步连续反应用“等价代换”找起始物与终产物关系;
⚠ 涉及气体体积时注意是否给出标准状况条件;
⚠ 涉及电子转移数时注意用NA(阿伏加德罗常数)。
(2025·湖南卷) 合成聚酯催化剂用“硝酸钠法”制备:——涉及M中元素化合价判断、反应中氧化剂还原剂物质的量之比、消耗物质转移电子数的计算。
(2024·浙江卷) 汽车尾气NO与CO催化剂反应:2NO+2CON2+2CO2。——生成1 mol CO2转移2 mol电子(N由+2变0降2,1 mol NO得2 mol e⁻)。
(2025·甘肃白银三模) 除去铀矿中镉的反应(未配平):——S由-2变0升2,N由+5变+2降3;——CdS作还原剂、HNO3作氧化剂;——配平后S的化学计量数为3;——未说明所处温度和压强,无法计算物质的量和转移电子数——D错误。
⑨ 氧化还原反应概念判断的“五个误区”
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
五个常见误区:
误区一:某元素由化合态变为游离态时,该元素不是被还原,就是被氧化。——错误。元素由正价变0价被还原,由负价变0价被氧化(应具体分析价态变化方向)。
误区二:在氧化还原反应中,非金属单质一定只作氧化剂。——错误。Cl2在Cl2+H2O=HCl+HClO中既作氧化剂又作还原剂。
误区三:物质氧化性或还原性的强弱取决于得失电子数目的多少。——错误。取决于得失电子的难易程度(Na失1e⁻还原性>Al失3e⁻)。
误区四:所含元素价态越高,化合物氧化性一定越强。——错误。HClO中Cl为+1价,氧化性强于HClO4(+7价)。
误区五:在氧化还原反应中,若有一种元素被氧化,则一定有另一种元素被还原。——错误。同一元素既被氧化又被还原(如2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑)。
核心判断依据(溯源):
⚠ 误区四的典型对比:HClO氧化性强于HClO4——因为氧化性强弱受结构稳定性、原子半径、化学键等因素影响,不只取决于价态高低;
⚠ 误区五的典型反例:歧化反应中同一元素既升又降(如Cl2歧化、NO2歧化、H2O2歧化);
⚠ 判断“元素被氧化/还原”必须具体标出该元素化合价的前后变化方向,不能凭直觉;
⚠ “得失电子难易”与“数目多少”是两个不同概念——难易决定强弱,数目决定转移量。
(2025·海南卷) 关于CO、SO2、NO2、Na2O2四物质的描述正确的是(D错误):——D项“常态下呈现颜色”错误,因CO、SO2均为无色气体——反映误区:不能凭物质类别主观推断颜色。
(易错点应用) 判断下列说法的正误:1 有单质参加的反应一定是氧化还原反应(错,如3O2→2O3)2 元素由化合态变游离态一定被还原(错,S²⁻→S是被氧化)3 H2O2中O为-1价,既具有氧化性又具有还原性(对)4 Fe³⁺在反应中只作氧化剂(对,+3为最高价态)
⑩ 氧化还原反应在离子共存中的应用
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
氧化性离子与还原性离子不能共存: 氧化性较强:MnO4⁻、ClO⁻、NO3⁻(H⁺)、Fe³⁺、Cr2O7²⁻还原性较强:S²⁻、I⁻、SO3²⁻、Fe²⁺、HS⁻、HSO3⁻
典型不共存组合:
①MnO4⁻(H⁺)+I⁻/Cl⁻/S²⁻/SO3²⁻/Fe²⁺
② NO3⁻+H⁺(组合相当于硝酸)+Fe²⁺/S²⁻/I⁻/SO3²⁻
③Fe³⁺+I⁻/S²⁻/SO3²⁻
④ClO⁻+Fe²⁺/I⁻/SO3²⁻
核心判断依据(溯源):
⚠ “NO3⁻+H⁺”组合是关键陷阱——NO3⁻单独存在时氧化性不强,但与H⁺共存时体现强氧化性(相当于稀硝酸),可氧化还原性离子;
⚠ 氧化还原不共存需满足:氧化剂的氧化性>还原剂的还原性(用强弱律判断);
⚠ 注意Fe²⁺与Fe³⁺可以共存(Fe³⁺氧化性不足以氧化Fe²⁺);
⚠ 酸性条件下氧化性增强(MnO4⁻、ClO⁻在酸性条件下氧化性显著增强)。
(2025·山西模拟) 使甲基橙呈红色的溶液(酸性)中,I⁻与ClO⁻在酸性条件下发生氧化还原反应,不能共存。
(2025·河北模拟) 使石蕊溶液呈红色的溶液(酸性)中,Fe³⁺与I⁻发生氧化还原(Fe³⁺氧化I⁻生成I2),不能共存。
(应用·强弱律) 向FeCl2和Fe2(SO4)3混合溶液中滴加酸性KMnO4,紫色褪去——不能确定含Fe²⁺。因为Cl⁻也能被酸性KMnO4氧化(2MnO4⁻+16H⁺+10Cl⁻=2Mn²⁺+5Cl2↑+8H2O),氯离子干扰判断。
⑪ 氧化还原反应与电化学的综合应用
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
原电池与氧化还原:①原电池负极发生氧化反应(失电子),正极发生还原反应(得电子);②负极是还原剂,正极是氧化剂;③电子从负极经外电路流向正极。
电解池与氧化还原:①电解池阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应;②阳极接电源正极,阴极接电源负极;③电解池中电能转化为化学能。
金属腐蚀与防护:①钢铁吸氧腐蚀:负极Fe→Fe²⁺(氧化),正极O2+4e⁻+2H2O=4OH⁻(还原);2 牺牲阳极保护法:被保护金属作正极(还原),较活泼金属作负极被氧化。
核心判断依据(溯源):
⚠ 原电池/电解池中“氧化剂/还原剂”的判断与普通氧化还原反应一致(看化合价升降);
⚠ 原电池负极反应物是还原剂(失电子被氧化),正极反应物是氧化剂(得电子被还原);
⚠ 电解池中阳极反应物被氧化(失电子),阴极反应物被还原(得电子);
⚠ 电子流向:原电池从负极流向正极(外电路);电解池从电源负极流向阴极。
⚠ 设计原电池:需选择能自发进行的氧化还原反应,负极选还原剂,正极选氧化剂。
(2023·湖北卷) 可逆电池或燃料电池中氧化还原反应与电极反应的综合分析。
(2025·广东卷) 含氮物质价类二维图中NO→NO2→HNO3转化链与电化学、氧化还原反应的综合考查。
(应用·例题) 反应2NH2OH+4Fe³⁺=N2O↑+4Fe²⁺+4H⁺+H2O:——若设计成原电池,Fe³⁺在正极得到电子发生还原反应生成Fe²⁺,Fe²⁺为正极产物——D正确(Fe²⁺不是负极产物)。
⑫ 化工流程中氧化还原反应的判断与书写
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
化工流程中氧化还原的判断思路:
①判断某步操作是否涉及氧化还原反应——看关键元素化合价是否变化;
②书写陌生离子方程式——先判四剂,再算得失,再看环境补项;
③氧化还原反应在流程中常见于:氧化除杂、氧化提取、还原精炼、废液处理等环节。
常见工业流程中的氧化还原反应:
①Cr³⁺氧化为Cr2O7²⁻(除铬)
②Fe²⁺氧化为Fe³⁺再沉淀(除铁)
③SO2还原Cr2O7²⁻(还原除铬)
④MnO2+SO3²⁻+2H⁺=Mn²⁺+ SO4²⁻+H2O(除锰)
⑤NaClO氧化Fe²⁺(除铁净化)
⑥NO2与碱的歧化/归中反应
核心判断依据(溯源):
⚠ 关注流程图中化合价变化的元素(箭头指向、产物价态标注);
⚠ 注意反应环境(酸性/碱性)对补项(H⁺/OH⁻/H2O)的影响;
⚠ 注意“氧化剂/还原剂”的判断须结合反应前后元素价态;
⚠ 结合守恒律与优先律判断反应顺序和产物;
⚠ 注意循环物质的判断(如制硝酸中NO的循环氧化)。
(2023·湖南卷) 工业废料回收镉、锰的工艺流程题,涉及Ksp表格与“沉锰”离子方程式判断。
(2025·北京东城模拟) 含铬污泥酸浸出液制红矾钠流程,涉及过程Ⅰ离子方程式与过二硫酸钠氧化Cr(OH)3的离子方程式书写。
(2025·辽宁二模) 除去电石渣浆中S²⁻并制取硫酸盐的流程:——过程Ⅱ反应的离子方程式判断;——碱性条件下氧化性强弱判断(MnO2>SO3²⁻);——过程Ⅰ中氧化剂和还原剂物质的量之比为1:2判断。
一、氧化还原反应及相关概念
1.本质和特征
2.相关概念间的关系
【理解】氧化还原反应口诀
升失氧,降得还;说剂性,正相反。
①升失氧:还原剂化合价升高,失去电子,发生氧化反应;
②降得还:氧化剂化合价降低,得到电子,发生还原反应;
③说剂性,正相反:如还原剂具有还原性,但它本身被氧化,生成氧化产物。
3.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:
(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:
金属氢化物(如NaH等)、NaBH4也是重要的还原剂。
(3)元素化合价处于中间价态的物质既可以作氧化剂,又可以作还原剂
如:
其中:Fe2+、S主要表现还原性,H2O2主要表现氧化性。
【理解】同一种氧化剂(或还原剂)所对应的还原产物(或氧化产物)不是确定的,而是决定于还原剂(或氧化剂)的性质、反应条件、反应物的浓度、反应介质的酸碱性等多种因素。如KMnO4在酸性溶液中的还原产物一般是Mn2+;在中性或碱性溶液中的还原产物一般是锰的较高价态的化合物,如MnO2、K2MnO4等。
【理解】万能还原剂(LiAlH4、NaBH4)
(1)结构(含有一个配位键,阴离子为正四面体)
(2)性质
①氢化铝锂(LiAlH4):还原能力极强,能还原醛、酮、酯、羧酸、酰胺等几乎所有常见含氧化合物,甚至卤代烃;但反应剧烈,需在无水非质子溶剂(如乙醚)中操作。
②硼氢化钠(NaBH4):还原能力较弱,能还原醛、酮、酰氯等活性较高的官能团,无法还原酯、羧酸;反应条件温和。
4.电子转移的表示方法——双线桥法与单线桥法
(1)双线桥法:先标化合价,再看价变化;起止同元素,桥上标变化。
【例】用双线桥法标出铜和稀硝酸反应电子转移的方向和数目:
(2)单线桥法:先确定变价元素,再计算价态变化;桥上标明电子数,箭头还原到氧化。
【例】用单线桥法标出铜和稀硝酸反应电子转移的方向和数目:
【理解】
①双线桥不仅表示电子转移,也反映物质变化;
②单线桥只表明电子转移方向和数目,常用于表示电子转移方向和分析电化学。
同一反应双线桥中“失去的电子数”必然等于单线桥中“转移的电子数”。
5.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
【例1】(26-27高三上·河南郑州·阶段检测)在高温条件下,碳酸锂、葡萄糖()和磷酸铁可制备电极材料磷酸亚铁锂(),发生反应的化学方程式为。下列说法正确的是
A.中铁的化合价为+2
B.生成时,转移1个电子
C.反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为
D.反应中是还原产物,是还原剂
【例2】(26-27高三上·安徽阜阳·阶段检测)黄铜矿(主要成分为)是重要的工业原料,火法炼铜会发生反应①:;加硫焙烧是提铜新工艺,会发生反应②:,产物可用于硫酸工业,发生反应③:。下列说法正确的是
A.反应①中仅作还原剂,硫元素被氧化
B.反应②中硫元素的化合价只升高
C.反应③中每生成4 mol二氧化硫,转移
D.反应③中仅作还原剂,二氧化硫既是氧化产物也是还原产物
二、物质的氧化性、还原性及其强弱比较
1.物质的氧化性、还原性含义分析
(1)氧化性:指得电子的性质(或能力);还原性:指失电子的性质(或能力)。
(2)氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的难易程度,与得、失电子数目的多少无关。
2.物质的氧化性、还原性与化合价的关系
最高价态
只有氧化性,如:HNO3、H2SO4、KMnO4等
最低价态
只有还原性,如:金属单质、Cl-、S2-等
中间价态
既有氧化性又有还原性,如:Fe2+、S、Cl2等
【理解】氧化性强弱的核心依据是标准电极电势(Eθ),电极电势越高,物质的氧化性越强,而非单纯比较元素的价态。例如,氯元素的含氧酸中,价态顺序为HClO4(+7)>HClO3(+5)>HClO(+1),但氧化性却是HClO>HClO3> HClO4,这是因为高氯酸(HClO4)的分子结构更稳定,反而导致其氧化性减弱。
3.物质氧化性、还原性强弱的判断
(1)根据化学方程式判断
氧化剂+还原剂==还原产物+氧化产物;
氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。
(2)根据金属性、非金属性判断
①元素非金属性越强,其单质的氧化性越强;金属活动性越弱,对应金属简单阳离子的氧化性越强。
②元素金属性越强,其单质的还原性越强;非金属性越强,对应元素形成的简单阴离子的还原性越弱。
(3)根据相同条件下产物的价态高低判断
如2Fe+3Cl22FeCl3;Fe+SFeS,则氧化性:Cl2>S。
(4)根据反应条件、浓度大小及反应的剧烈程度判断
反应条件要求越低,浓度越大,反应越剧烈,对应物质的氧化性或还原性越强。如是否加热、反应温度高低、有无催化剂和反应物浓度大小等。
2KMnO4+16HCl(浓)==2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
O2+4HCl2Cl2+2H2O
由化学方程式知氧化性:KMnO4>Cl2,MnO2>Cl2,O2>Cl2,由反应条件知氧化性:KMnO4>MnO2>O2。
【理解】物质氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的难易程度,与得、失电子数目的多少无关。如Na-e-==Na+、Al-3e-==Al3+,但根据金属活动性顺序可知,Na比Al活泼,更易失去电子,所以Na的还原性比Al的强。
【例3】(26-27高三上·天津宁河·阶段检测)根据两个反应:①;②。下列说法不正确的是
A.酸性条件下,氧化性:
B.反应①中还原剂和氧化剂的物质的量之比为
C.据以上反应信息,实验室将高锰酸钾溶液酸化时,不能用盐酸酸化
D.反应②中每生成1.12 L(标准状况)的气体,则反应中转移的电子的物质的量为0.1 mol
三、先后规律、价态规律及其应用
(一)先后规律及其应用
同一体系中,当有多个氧化还原反应发生时,反应的先后顺序遵循强者优先的规律。
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:F>Br-,所以F先与Cl2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F、C、H+的溶液中加入铁粉,因为氧化性F>C,所以铁粉先与F反应,然后再与C反应,最后再与H+反应。
3.常见的强弱顺序
氧化性
Mn(H+)>Cl2>Br2>Fe3+>I2>稀H2SO4>S
还原性
Mn2+<Cl-<Br-<Fe2+<I-<SO2(S)<S2-
(二)价态规律及其应用
1.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”。
例如,不同价态的硫之间可以发生的氧化还原反应如图所示。
注意:不会出现⑤中H2S转化为SO2而H2SO4转化为S的情况。
2.歧化反应规律
“中间价→高价+低价”。
具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应,如:Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O。
3.价态规律的应用
①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H2SO4与SO2不发生反应。
②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6HCl+NaClO3==NaCl+3Cl2↑+3H2O,氧化剂为NaClO3,还原剂为HCl,氧化产物和还原产物都为Cl2。
【例4】(26-27高三上·新疆乌鲁木齐·阶段检测)有Fe3+、Fe2+H+和H2O六种微粒,分别属于一个氧化还原反应中的反应物和生成物,下列叙述不正确的是
A.还原产物为
B.氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶8
C.若有0.5mol参与反应,则转移8mol电子
D.若把该反应设计为电解池,则阳极反应为
【例5】(24-25高三上·辽宁本溪·开学考试)短程亚硝化厌氧氨氧化工艺的目的是将氨氮废水中的才转变为N2而脱除,其机理如图。下列说法错误的是
A.O2氧化性大于
B.标准状况下,Ⅱ中转移6mol电子时生成N222.4L
C.此工艺中被氧化的含氮微粒是
D.参与I中反应的
四、电子守恒思想在氧化还原反应计算中的应用
1.理清电子守恒法的原理
氧化剂得电子总数=还原剂失电子总数。
对于氧化还原反应的计算,要根据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。利用守恒思想,只要把物质分为始态和终态,从得电子与失电子两个方面进行整体思维,便可迅速获得正确结果。
2.掌握守恒法解题的流程
第1步
找出氧化剂、还原剂及对应的还原产物和氧化产物
第2步
找准一个原子或离子得失电子数(注意化学式中粒子的个数)
第3步
根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式:n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)
【例6】(25-26高三上·广东中山·期中)可发生反应:(未配平)。下列说法正确的是
A.X可能是
B.还原产物与氧化产物的物质的量之比为
C.该条件下的氧化性:
D.反应后的浓度增加了,则转移的电子数目为(为阿伏加德罗常数的值)
【例7】(26-27高三上·山东泰安·阶段检测)已知溶液中氧化性:。向含的溶液中逐滴加入溶液,加入的和析出的的物质的量的关系曲线如图所示。下列说法错误的是
A.点反应的还原剂是,此时碘元素被还原
B.点反应的离子方程式是:
C.点到点的反应中共转移电子
D.向的溶液中滴加溶液,反应开始时的离子方程式是:
考点01 氧化还原反应原理
【典例】(2025·湖南·高考真题)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。下列说法错误的是
A.中元素的化合价为
B.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
D.反应中消耗,转移
【举一反三1】(2024·北京·高考真题)不同条件下,当KMnO4与KI按照反应①②的化学计量比恰好反应,结果如下。
反应序号
起始酸碱性
KI
KMnO4
还原产物
氧化产物
物质的量/mol
物质的量/mol
①
酸性
0.001
n
Mn2+
I2
②
中性
0.001
10n
MnO2
已知:的氧化性随酸性减弱而减弱。
下列说法正确的是
A.反应①,
B.对比反应①和②,
C.对比反应①和②,的还原性随酸性减弱而减弱
D.随反应进行,体系变化:①增大,②不变
【举一反三2】(2023·浙江·高考真题)关于反应,下列说法正确的是
A.生成,转移电子 B.是还原产物
C.既是氧化剂又是还原剂 D.若设计成原电池,为负极产物
【举一反三3】(2026·福建·高考真题)高锰酸根离子()与碘离子()在酸性溶液中可发生如下反应:
i.
ii.
iii.
根据上述反应信息,下列说法正确的是
A.反应i中,当转移2 mol电子时,生成的物质的量为2 mol
B.当反应物中时,产物中存在
C.酸性条件下氧化性强于,使反应iii得以进行
D.酸性条件下可以使淀粉-KI试纸变蓝
体现:最核心的概念:化合价、氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物、电子转移、氧化性/还原性比较、离子方程式配平。
例如 NaSbO₃ 制备题:
· NaSbO₃ 中 Na 为 +1,O 为 -2,所以 Sb 为 +5。
· 反应中 Sb:0 → +5,失电子,是还原剂。
· NaNO₃ 中的 N:+5 → +2/+4,得电子,是氧化剂;O₂:0 → -2,也得电子,是氧化剂。
· 用电子守恒:4 mol Sb 失 4×5=20mol e⁻;3 mol O₂ 得 3×4=12mol e⁻;NaNO₃ 中 N 共得 8 mol e⁻,总得 20 mol e⁻。所以氧化剂为 4 mol NaNO₃ + 3 mol O₂ = 7 mol,还原剂为 4 mol Sb,比例为 7:4,不是 4:7。
解题:
· 判断化合价:先写常见价态,再用总电荷为0或离子电荷守恒推。
· 判断氧化剂/还原剂:看化合价降低/升高,不要看物质类别。
· 比较氧化性/还原性:氧化剂氧化性 > 氧化产物;还原剂还原性 > 还原产物。
· 配平:先配变价元素,再用电子守恒,最后补介质离子和水。
· 注意酸碱性影响:如 MnO4− 酸性下还原为 Mn2+,中性下可还原为 MnO2,氧化性随酸性减弱而减弱。
考点02 阿伏伽德罗常数中考查氧化还原反应
【典例】(2026·贵州·高考真题)法医学中可通过“砷镜”反应对含砷化合物进行鉴定,反应如下。
①
②(砷镜)
设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.中含有的质子数目为
B.反应②中每生成1 mol As转移电子数目为
C.溶液中,数目为
D.25℃和101 kPa下,含有的原子数目为
【举一反三1】(2024·广西·高考真题)实验小组用如下流程探究含氮化合物的转化。为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.“反应1”中,每消耗,在下得到
B.“反应2”中,每生成0.1molNO,转移电子数为
C.在密闭容器中进行“反应3”,充分反应后体系中有个
D.“反应4”中,为使完全转化成,至少需要个
【举一反三2】(2024·河北·高考真题)超氧化钾可用作潜水或宇航装置的吸收剂和供氧剂,反应为,为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.中键的数目为
B.晶体中离子的数目为
C.溶液中的数目为
D.该反应中每转移电子生成的数目为
【举一反三3】(2023·辽宁·高考真题)我国古代四大发明之一黑火药的爆炸反应为:。设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.含键数目为 B.每生成转移电子数目为
C.晶体中含离子数目为 D.溶液中含数目为
体现:NA题常把氧化还原与气体体积、水解、可逆、晶体组成混考。核心是:转移电子数、氧化产物/还原产物的物质的量、离子数目。
例如:
· 2AsH3=2As+3H2,As 从 -3 → 0,生成 1 mol As 转移 3 mol e⁻,即 3NA。
· 黑火药反应:S+2KNO3+3C=K2S+N2+3CO2
N:+5 → 0,2 个 N 得 10 e⁻;S:0 → -2,得 2 e⁻;C:0 → +4,3 个 C 失 12 e⁻。生成 1 mol N₂转移 12 mol e⁻。
· KO₂ 中 O 为 -1/2,反应中 O 发生歧化:4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2
每 4 mol KO₂ 转移 3 mol e⁻,生成 3 mol O₂,所以每转移 1 mol e⁻生成 1 mol O₂,不是 1.5 mol。
解题:
· 先写方程式,不要直接凭感觉算电子。
· 标变价元素,算 1 mol 目标产物对应多少电子转移。
· 注意 NA 陷阱:
· 是否标准状况;
· 物质是否完全电离/水解;
· 是否存在可逆反应,如 2NO2⇌N2O4;
· 晶体中离子数目,如 KO₂ 由 K+K+ 和 O2−构成;
· 有机物中质子数、σ键、π键数目。
考点03 反应机理中考查氧化还原反应
【典例】(2026·陕晋青宁卷·高考真题)羟基自由基()具有强氧化性,可用于处理有机废水。某科研团队开发了一种催化剂,将高效转化为,机理如图。下列说法错误的是
A.总反应为 B.部分中的来自于
C.步骤①中与之间形成氢键 D.步骤③发生了氧化还原反应
【举一反三1】(2025·江苏·高考真题)与通过电催化反应生成,可能的反应机理如图所示(图中吸附在催化剂表面的物种用“*”标注)。下列说法正确的是
A.过程Ⅱ和过程Ⅲ都有极性共价键形成
B.过程Ⅱ中发生了氧化反应
C.电催化与生成的反应方程式:
D.常温常压、无催化剂条件下,与反应可生产
【举一反三2】(2025·山东·高考真题)用肼的水溶液处理核冷却系统内壁上的铁氧化物时,通常加入少量,反应原理如图所示。下列说法正确的是
A.是还原反应的产物 B.还原性:
C.处理后溶液的增大 D.图示反应过程中起催化作用的是
【举一反三3】(2024·北京·高考真题)可采用催化氧化法将工业副产物制成,实现氯资源的再利用。反应的热化学方程式:。下图所示为该法的一种催化机理。
下列说法不正确的是
A.Y为反应物,W为生成物
B.反应制得,须投入
C.升高反应温度,被氧化制的反应平衡常数减小
D.图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应
体现:机理题常用催化循环、自由基、电催化、中间体图。氧化还原体现在:
· 催化循环中元素价态变化;
· 中间体被氧化或还原;
· 总反应叠加;
· 电催化中阳极氧化、阴极还原;
· 自由基如 ⋅OH的强氧化性。
例如:
· O3高效转化为 ⋅OH:总反应 H2O+3O3=4O2+2⋅OH。O3参与氧化还原,O 元素价态变化。
· CO2与 NO3− 电催化生成尿素:CO2+2NO3−+18H++16e−→CO(NH2)2+7H2O
N 从 +5 → -2,C 从 +4 → +2,均被还原,需要外界电子。
· 肼 N2H4 处理 Fe3O4:N2H4+2Fe3O4+12H+→N2+6Fe2++8H2O
N:-2 → 0,失电子;Fe:+8/3 → +2,得电子。还原性 N2H4>Fe2+,消耗 H⁺,pH 增大。
如何应用原理解题
· 看箭头:反应物 → 中间体 → 产物,催化剂在循环中复原。
· 标价态:找出每一步谁被氧化、谁被还原。
· 总反应叠加:把中间体消掉,得到总反应。
· 判断催化剂:反应前后不变,但参与循环;中间体则会生成又消耗。
· 电催化注意:阳极失电子,阴极得电子;电子不能进入溶液,离子迁移补电荷。
· 注意介质:碱性条件下不能出现 H⁺,应写 HCO3−或 OH−。
考点04 微流程中考查氧化还原反应
【典例】(2024·辽宁·高考真题)某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的并制备,流程如下“脱氯”步骤仅元素化合价发生改变。下列说法正确的是
锌浸出液中相关成分(其他成分无干扰)
离子
浓度
145
0.03
1
A.“浸铜”时应加入足量,确保铜屑溶解完全
B.“浸铜”反应:
C.“脱氯”反应:
D.脱氯液净化后电解,可在阳极得到
【举一反三1】(2025·甘肃·高考真题)处理某酸浸液(主要含)的部分流程如下:
下列说法正确的是
A.“沉铜”过程中发生反应的离子方程式:
B.“碱浸”过程中NaOH固体加入量越多,沉淀越完全
C.“氧化”过程中铁元素化合价降低
D.“沉锂”过程利用了的溶解度比小的性质
【举一反三2】(2024·福建·高考真题)从废线路板(主要成分为铜,含少量铅锡合金、铝、锌和铁)中提取铜的流程如下:
已知“滤液2”主要含和。下列说法正确的是
A.“机械粉碎”将铅锡合金转变为铅和锡单质
B.“酸溶”时产生和离子
C.“碱溶”时存在反应:
D.“电解精炼”时,粗铜在阴极发生还原反应
【举一反三3】(2018·浙江·高考真题)某同学通过如下流程制备氧化亚铜:
已知:难溶于水和稀硫酸,
下列说法不正确的是
A.步骤②可用替换
B.步骤③中为防止被氧化,可用溶液洗涤
C.步骤④发生反应的离子方程式为
D.如果c试样中混有和杂质,用足量稀硫酸与试样充分反应,根据反应前、后固体质量可计算试样纯度
体现:微流程题常考除杂、沉铜、脱氯、浸出、电解精炼。氧化还原体现在:
· 置换反应:如 Fe+Cu2+=Fe2++Cu;
· 归中反应:如 Cu+Cu2++2Cl−=2CuCl;
· 氧化浸出:如 Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O;
· 还原沉淀:如用 SO2或 Na2SO3还原 CuCl2制 CuCl;
· 电解精炼:粗铜阳极氧化,纯铜阴极还原。
例如:
铜屑脱氯:
· “浸铜”只能部分溶解铜,因为“脱氯”还需要 Cu 作还原剂:
Cu+Cu2++2Cl−=2CuCl
· 若 H2O2 足量,Cu 全部变 Cu2+,脱氯无还原剂,所以不能足量。
· 脱氯液电解,Zn2+ 在阴极得电子生成 Zn。
解题:
· 先看流程目的:除什么、提什么、沉什么。
· 抓“仅某元素变价”:这是判断氧化剂、还原剂的关键。
· 写离子方程式:注意介质酸碱性、产物状态。
· 判断用量:流程中“适量”“足量”“少量”直接影响氧化还原能否继续。
· 电解:
· 阳极:失电子,氧化反应;
· 阴极:得电子,还原反应;
· 阳离子向阴极迁移,阴离子向阳极迁移。
考点05 有机物中考查氧化还原反应
【典例】(2026·浙江·高考真题)某课题组采用电化学方法合成含硫磷有机化合物(以作溶剂,Ph—代表苯基,电负性:)。合成机理示意图如下:
下列说法不正确的是
A.该合成中NaI可作电解质
B.化合物1、化合物2中P元素的化合价不同
C.转化为化合物4的反应中,被还原
D.该合成的反应式为
【举一反三1】(2024·浙江·高考真题)利用可将废水中的转化为对环境无害的物质后排放。反应原理为:(未配平)。下列说法正确的是
A.X表示
B.可用替换
C.氧化剂与还原剂物质的量之比为
D.若生成标准状况下的气体,则反应转移的电子数为(表示阿伏加德罗常数的值)
【举一反三2】(2026·全国卷·高考真题)我国科学家设计了一种电解装置(如图所示),在降解环境污染物四环素(TC)的同时,将转化为甲醇和乙醇。
电解时,下列叙述正确的是
A.在BiOBr电极上,TC的降解为还原反应
B.从CuO电极向BiOBr电极方向迁移
C.阴极发生的反应有
D.CuO电极通过6 mol电子,生成的甲醇少于1 mol
【举一反三3】(2025·贵州·高考真题)以/SiC为阴极反应的催化剂,在溶液中电解和,两极协同合成(丙酰胺)的原理如图。
下列说法正确的是
A.b极与电源负极相连,发生氧化反应
B.a极涉及的反应有:
C.当电路中转移2 mol电子时,理论上合成
D.合成时会生成副产物
体现:有机物中氧化还原常考:
· 有机物中 C 的平均价态;
· 官能团转化:醇 → 醛 → 酸;
· 电化学合成有机物;
· 有机物还原硝酸盐、CO₂ 等;
· 含 P、S 有机物的价态判断。
例如:
· CH3OH处理 NO3−:
H++CH3OH+NO3−→X+CO2+H2O
X 为 N2,因为要转化为环境无害物质。
C:-2 → +4,失 6 e⁻;N:+5 → 0,得 5 e⁻。
氧化剂 NO3−与还原剂 CH3OH 物质的量之比为 6:5。
· 电催化 CO₂ 制甲醇/乙醇:阴极 CO₂ 得电子还原,阳极污染物失电子氧化。
· 含磷有机物:根据电负性判断 P 的价态,如 P 与 O、S 成键时电子偏离 P,P 显正价。
如何应用原理解题
· 有机物标价法:H 为 +1,O 为 -2,N 为 -3 左右,卤素为 -1,再根据总价为 0 推 C 的平均价态。
· 看官能团:
· 醇 → 醛:失 2 e⁻;
· 醛 → 酸:失 2 e⁻;
· 醇 → 酸:失 4 e⁻;
· CH3OH→CO2:C 从 -2 → +4,失 6 e⁻。
· 电化学合成:阴极还原,阳极氧化,电子守恒配平。
· 注意介质:碱性条件下不能写 H⁺,要用 HCO3−、CO32− 等配平。
考点06 实验中考查氧化还原反应
【典例】(2026·浙江·高考真题)某研究小组利用反应制备,方法为:取加入坩埚中,再将坩埚置于反应管内,加热、冷却后得产品,装置示意图如下图。下列说法不正确的是
A.该反应是氧化还原反应
B.热分解过程中,必须尽快用惰性气体将反应产生的和排出反应管
C.反应结束后冷却时,必须隔绝空气
D.若测得产品中只有Fe、O两种元素且,则可判定产品为FeO
【举一反三1】(2026·四川·高考真题)准确测定煤中硫含量,对控制煤燃烧排放具有重要意义。煤中硫含量可通过“高温燃烧—酸碱滴定法”测定(忽略的影响),部分装置示意图如下。
已知:煤;。
下列说法错误的是
A.为保证煤燃烧完全,需要快速通入
B.溶液中的既作氧化剂又作还原剂
C.用标准NaOH溶液滴定时,需使用碱式滴定管
D.对硫含量测定结果产生的影响,可通过测定的量消除
【举一反三2】(2026·广西·高考真题)探究含铬化合物的转化,实验如下。已知:是两性氢氧化物,溶于碱后溶液呈亮绿色。下列说法正确的是
A.①中铬主要以形式存在
B.②中溶液呈绿色,说明被还原
C.②到③有生成
D.氧化性强于
【举一反三3】(2026·重庆·高考真题)氯化钇()是制备某特种合金的前驱体。为实现资源的有效利用,制备时,生成的可用于制备硝酸,其实验装置如图所示。
反应1
反应2
下列叙述错误的是
A.a中可填充碱石灰 B.b中气体变为无色时反应2已结束
C.c中盛水可得到硝酸 D.反应结束时先停止通气后停止加热
体现:实验题中氧化还原常与:
· 热分解;
· 气体吸收;
· 滴定分析;
· 条件控制;
· 防氧化、防倒吸、防副反应
结合。
例如:
· FeC2O4制备 FeO:
FeC2O4→ΔFeO+CO↑+CO2↑
C 从 +3 歧化为 +2 和 +4,属于氧化还原。
必须尽快排出 CO,防止 CO 还原 FeO 生成 Fe;冷却要隔绝空气,防止 FeO 被 O₂ 氧化。
· 煤中硫测定:
SO2SO2 被 H2O2H2O2 氧化为 H2SO4H2SO4,再用 NaOH 滴定。
H2O2H2O2 与 Cl2Cl2 反应时,既作氧化剂又作还原剂。
· 铬化合物转化:
酸性下 CrO42−CrO42− 转化为 Cr2O72−Cr2O72−;
H2O2H2O2 还原 Cr(VI) 为 Cr3+;
碱性下 Cr(OH)3溶于 KOH 生成亮绿色 [Cr(OH)4]−;
再加 H2O2又氧化为 CrO42−,说明 H2O2氧化性强于 K2CrO4。
如何应用原理解题
· 热分解:标价态,判断是否歧化、是否有气体还原性产物。
· 气体吸收:看吸收剂是否氧化/还原,如 H2O2H2O2 氧化 SO2SO2。
· 滴定:氧化还原滴定要写方程式,找计量关系。
· 条件控制:
· 防氧化:隔绝空气、用还原性洗涤液;
· 防倒吸:先停止加热,继续通气至冷却;
· 防副反应:控制 O₂ 流速、温度、pH。
· 纯度判断:不能只看元素比例,如 Fe 和 O 物质的量相等,可能是 FeO,也可能是 Fe 与 Fe2O3Fe2O3 按 1:1 混合。
考点07 流程题中氧化还原反应方程式书写与配平
【典例】(2026·北京·高考真题)肼可应用于医药、航空航天和电池等领域。
(1)肼可看作分子中原子被取代的产物。易溶于水的原因之一,是与水分子间存在__________作用。
(2)次氯酸钠氧化氨的方法制备水合肼
总反应:。制备流程示意图如下。
资料:的还原性强于
①反应器1中产生的离子方程式是________________________________________。
②反应器2中与作用产生。
③反应器3中与大量的充分反应后,将产生的混合液送入回收器。生成的化学方程式是_____________________________________________。
④反应器3中通入大量的,可减少和副反应的发生,从反应速率的角度解释原因:____________________________________________。
(3)双氧水法制备水合肼
总反应:,实验室制备分为两步。
资料:丁酮沸点,水合肼沸点,丁酮连氮沸点;丁酮连氮难溶于水。
i.制备丁酮连氮:
ii.制备:将i中分离出的丁酮连氮水解。
①ii的化学方程式是__________________________________________________。
②由于丁酮连氮性质稳定,反应ii的平衡常数较小。加热到左右反应,能促进的生成,原因是__________________________________________________。
(4)通过比较两种方法,结合丁酮连氮的性质,说明双氧水法的优点____________________。
【举一反三1】(2026·山东·高考真题)一种从铜阳极泥(主要含、、)中分离提取贵金属、的工艺流程如下:
已知:“球磨提金”时,生成的高活性直接和反应生成。
; 。
回答下列问题:
(1)“酸浸”时,与稀反应生成二元弱酸的离子方程式为_________________________________________。
(2)“球磨提金”时,生成的反应中作氧化剂的是__________(填化学式)。
(3)“酸溶”时,转化为;“反萃取”时加入溶液后,水相中以形式存在,的两个作用是_______________________________________。“酸化析金”时,发生自身氧化还原反应的离子方程式为_________________________________。
【举一反三2】(2026·河北·高考真题)钒和铬是重要的战略金属。河钢集团与中科院合作研发了国际领先的亚熔盐法清洁生产工艺,实现在温和条件下钒和铬的高效提取。主要流程如下:
已知:钒渣主要含、、和少量CaO、 等。
回答下列问题:
(1)V和Cr均位于元素周期表的_____区。
(2)氧化工序通常采用较大的流量,其目的是_______________________;配平化学方程式:________________________________。
_____ _____ _____ _____ _____ ______
(6)还原工序中,反应的离子方程式为___________________________________。
【举一反三2】(2025·全国卷·高考真题)我国的蛇纹石资源十分丰富,它的主要成分是,伴生有少量、、等元素。利用蛇纹石转化与绿矾分解的耦合回收并矿化固定二氧化碳的实验流程如图所示。
已知:
回答下列问题:
(1)绿矾()在高温下分解,得到红棕色固体和气体产物,反应的化学方程式为_______。
1.陌生化学方程式书写的思路
首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式,再根据反应前后元素化合价有无变化判断反应类型:
元素化合价无变化
此反应为非氧化还原反应,遵循质量守恒定律
元素化合价有变化
此反应为氧化还原反应,除遵循质量守恒定律外,还要遵循得失电子守恒定律。最后根据题目要求写出化学方程式或离子方程式(需要遵循电荷守恒定律)即可
2.陌生氧化还原反应方程式书写的具体步骤
【基础固本】
1.(2026·湖南邵阳·一模)中国陶瓷历史悠久,其制作过程包括选矿粉碎、坯料成型、釉料配制(含铅丹)、高温烧制和彩绘装饰(用、等氧化物着色)等工艺。下列说法错误的是
A.选矿粉碎属于物理变化
B.铅丹中元素的化合价为+2价和+4价
C.高温烧制过程中,坯料中的碳酸钙分解属于氧化还原反应
D.彩绘用的、均为金属氧化物
2.(2025·江西新余·模拟预测)我国古代科技发明成果显著,其中之一是黑火药的发明。黑火药的爆炸反应为:。下列说法正确的是
A.该反应是置换反应
B.反应中有4种元素的化合价发生变化
C.还原产物和氧化产物物质的量之比是2:3
D.反应中仅涉及极性键断裂和极性键、非极性键的形成
3.(2026·山西忻州·模拟预测)通过捕获和转化技术可实现资源化利用,其物质转化关系如图所示。
下列说法错误的是
A.过程①发生的反应既是化合反应又是氧化还原反应
B.过程②发生的反应为
C.捕获和转化1 mol 的过程中,至少需要1 mol
D.的捕获和转化有助于减弱温室效应
4.(2025·四川雅安·一模)高铁酸钠()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:。下列说法正确的是
A.由反应可知,该条件下氧化性:
B.每生成,转移电子的物质的量为
C.作消毒剂,是因为与水反应后可以生成胶体
D.是氧化剂,是还原产物
5.(2026·北京海淀·模拟预测)根据两个反应:①;
②。下列说法不正确的是
A.酸性条件下,氧化性:
B.反应①中还原剂和氧化剂的物质的量之比为5∶2
C.据以上反应信息,实验室将高锰酸钾溶液酸化时,不能用盐酸酸化
D.反应②中每生成(标准状况)的气体,则反应中转移的电子的物质的量为
【能力进阶】
6.(26-27高三上·四川泸州·阶段检测)南北朝时期古人将雄黄(,其结构为)与草木灰(主要成分为)混合在空气中煅烧,发生反应:。已知:与同主族。下列说法错误的是
A.结构中和的杂化轨道类型均为
B.消耗,转移
C.既是氧化产物又是还原产物
D.与的空间结构都是正四面体形
7.(2025·重庆彭水·模拟预测)高铁酸钠是一种新型绿色消毒剂,主要用于饮用水处理。工业常用次氯酸钠和氢氧化钠的混合液氧化硫酸铁制备高铁酸钠,下列有关说法错误的是
A.制备原理可表示为:
B.该反应每制得转移电子数目为
C.反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2
D.处理水时,不仅能消毒,还能吸附水中的悬浮杂质
8.(2026·安徽·模拟预测)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氧化性越强,E越小则该电对中还原型物质还原性越强。下表为部分电对的电极电势。
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)
0.77
1.09
2.01
0.15
1.51
0.54
根据表格数据分析,下列说法错误的是
A.氧化性: B.氢碘酸为强酸,可用于酸化溶液
C.反应可发生 D.可用氧化制备
9.(2026·内蒙古呼和浩特·模拟预测)虫蚁叮咬时所分泌的蚁酸,会引起肿痛。医用双氧水可将蚁酸氧化,其原理为:,为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.反应消耗,转移的电子数目为
B.,的溶液中数目为
C.中含有的价层电子总数为
D.每消耗标准状况下,生成的数目为
10.(2026·湖南衡阳·一模)一种镀镍废水(主要含、)的处理工艺如下:
已知:①常温下,“沉降”所得滤液中。
②转化为无毒无害的物质。
下列说法错误的是
A.“沉降”时,加入絮凝剂有利于沉降
B.
C.处理的离子方程式为
D.“煮沸”的目的是使受热分解而除去
【素养挑战】
11.(2026·湖南衡阳·一模)叠氮化钠是一种防腐剂和分析试剂,实验室制备的原理如下:
已知:Ⅰ.氨基钠熔点为,易潮解,易被氧化;
Ⅱ.不与酸、碱反应,氧化性强,可将氧化为。
下列说法错误的是
A.、装置中的试剂可以为碱石灰
B.制备操作中打开、,首先加热,再加热
C.装置的作用是吸收尾气、,具有防倒吸功能
D.中产生无污染气体,离子反应为
12.(2026·贵州·模拟预测)与在金属催化剂M的作用下生成多种产物,反应机理如图所示。下列说法不正确的是
A.是非极性分子
B.中间体X的结构可能是
C.反应过程中极性键和非极性键均有断裂和形成
D.该机理中金属催化剂M的化合价有变化
13.(2025·四川雅安·一模)锰锌铁氧体()元件是电子线路中的基础组成部分。某实验室利用废弃电子产品中的锰锌铁氧体制备、和,其工艺流程如下。下列说法错误的是
A.“氨浸”的作用是将锌元素有效转移到水溶液中
B.“沉锰”反应的离子方程式为
C.“煮沸”含有配合物的“溶液B”,产生混合气体,经冷凝后所得溶液可循环用于“氨浸”
D.将原料中的以形式定量沉淀完全,消耗了,并产出(纯度为99.9%),则该原料化学式中的值为
14.(2026·广西河池·一模)尼龙6的关键中间体环己酮肟可以通过电化学合成,将大气污染物NO转化为高价值化工原料,实现“变废为宝”,转化过程如图。
下列说法错误的是
A.电极B连接电源的正极,发生氧化反应
B.离子交换膜应选用阳离子交换膜
C.理论上获得1 mol环己酮肟,标准状况下,电极B附近将生成16.8LO2
D.电极A的电极反应式为:
15.(2026·江苏南通·模拟预测)在温和条件下,、和CO在Au/α-MoC催化下直接反应合成,反应机理如图所示(*表示吸附态)。下列说法正确的是
A.理论投料比 B.在该催化剂表面,还原性:
C.过程a中存在非极性键的断裂和生成 D.高温条件下一定更有利于的合成
16.(2026·江苏南通·模拟预测)以铬铁矿渣(主要成分为,含、、等杂质)为原料制的流程如图所示。下列说法正确的是
已知:滤液1的主要成分为、、。
A.“煅烧”时1 mol 完全反应,转移电子的物质的量为6 mol
B.“煅烧”时、与不发生反应
C.“除杂”时溶液的pH越大,Al、Si元素的去除越彻底
D.“还原”时每消耗3 mol ,理论上生成1 mol
16.(2025·山东·高考真题)采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿(要含及等元素的氧化物)分离提取等元素,工艺流程如下:
已知:该工艺条件下,低温分解生成,高温则完全分解为气体;在完全分解,其他金属硫酸盐分解温度均高于。
回答下列问题:
(1)“低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。与反应转化为时有生成,该反应的化学方程式为 。“高温焙烧”温度为,“水浸”所得滤渣主要成分除外还含有 (填化学式)。
18.(2025·河南·高考真题)一种从预处理得到的贵金属合金粉[主要成分为、(铑)、,含有少量]中尽可能回收铑的工艺流程如下:
回答下列问题:
(2)已知“酸溶2”中转化为,则生成该物质的化学方程式为 ;“滤渣”的主要成分是 (填化学式)。
(3)“沉铑”中得到的沉淀经“灼烧”后分解成铑单质,但夹杂少量和,则“高温还原”中发生反应的化学方程式为 。
51 / 54
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司zxxk.com
学科网(北京)股份有限公司
$
专题04 氧化还原反应
氧化还原反应是高中化学中覆盖面最广、横跨模块最多的核心主干知识。它既是元素化合物性质的“底层逻辑”(为什么Fe与Cl2反应得FeCl3、与S反应得FeS),又是电化学(原电池、电解池)、离子反应(离子共存中氧化还原型不共存)、化工流程(陌生氧化还原方程式书写)的“通用工具”。从知识属性上看,它属于“规律性知识”向“程序性能力”转化的典型——学生不仅要掌握“氧化剂/还原剂/氧化产物/还原产物”的概念体系,更要能熟练运用“得失电子守恒”进行配平与计算、运用“强弱律”判断反应能否发生、运用“价态律”预测物质性质。
核心基础知识网络
第一层是概念辨析层——氧化还原反应的特征(化合价升降)与实质(电子转移),氧化剂/还原剂/氧化产物/还原产物四大概念的对应关系,以及常见的“五个误区”(如“非金属单质不一定只作氧化剂”“价态越高氧化性不一定越强”等)。
第二层是强弱比较层——氧化性/还原性强弱的判断依据,包括化学方程式法(氧化剂>氧化产物、还原剂>还原产物)、金属活动性顺序法、反应条件与剧烈程度法、反应程度法,以及常用氧化剂/还原剂的强弱顺序。
第三层是规律应用层——氧化还原反应的五条基本规律:守恒律(得失电子总数相等)、强弱律(氧化剂>氧化产物)、优先律(强氧化剂/还原剂优先反应)、价态律(最高价只氧化、最低价只还原、中间价既有氧化又有还原)、转化律(同种元素归中反应只接近不交叉)。
第四层是程序操作层——陌生氧化还原方程式的书写与配平(找物质→标得失→看环境→配方程四步法),以及得失电子守恒的计算应用(一找物质、二定得失、三列等式)。
高考考查方式
从早期的“判断反应是否属于氧化还原、标化合价、配平方程式”的基础识记型命题,演变为“化工流程中的陌生方程式书写”“电化学装置中的氧化还原分析”“电子守恒的定量计算”等综合运用型命题。从近年真题来看,氧化还原反应几乎每年每卷必考,且常以填空题、选择题等多种形式出现。2024年浙江卷、2024年北京卷、2025年安徽卷、2025年海南卷等均设计了氧化还原相关题目,呈现出“载体陌生化、能力综合化”的趋势。
一轮与二轮的打通点
一轮阶段学生需要建立“氧化剂→被还原→还原产物”“还原剂→被氧化→氧化产物”的清晰概念框架,掌握配平的基本步骤;二轮阶段则需要训练“面对陌生化工流程/电化学/新情境反应时,能迅速调用守恒律、强弱律、价态律进行判断与书写”的迁移能力。本栏目正是要在两者之间架桥——“溯源”是回归氧化还原的底层规律(电子转移、守恒原则),“知能桥”则是将这些规律转化为可操作的判断与书写策略。
基础知识核心点与考题呈现对照表
① 氧化还原反应的基本概念与判断
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
核心概念关系图: 还原剂→(失电子,化合价升高,被氧化)→氧化反应→氧化产物,具有还原性;氧化剂→(得电子,化合价降低,被还原)→还原反应→还原产物,具有氧化性。
特征与实质: 特征(判断依据):元素化合价有无升降;实质:电子的转移(得失或偏移)。
关键结论:
① 有单质参加或生成的化学反应,不一定是氧化还原反应,如3O2→2O3;
②有化合价变化的反应一定是氧化还原反应。
核心判断依据(溯源):
⚠ 看特征抓化合价:标出所有元素化合价,只要存在化合价升降即为氧化还原反应;
⚠ 单质中元素化合价为0,化合态元素化合价非0;
⚠ 元素由化合态变为游离态:该元素不一定被还原也不一定被氧化——若由正价变0价则被还原,由负价变0价则被氧化;
⚠ 非金属单质不一定只作氧化剂——Cl2+2H2O→HCl+HClO中Cl2既作氧化剂又作还原剂(歧化);
⚠ 一种元素被氧化,不一定有另一种元素被还原——许多反应是一种元素既被氧化又被还原(如2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,氧元素既升又降)。
(2025·海南卷) 化合物性质描述错误的是(D):1 CO 2 SO2 3 NO2 4 Na2O2A.既可作氧化剂也可作还原剂:1234——正确(中间价态或过氧化物均可);B.与水作用后溶液呈酸性:23——正确(SO2→H2SO3、NO2→HNO3);C.与水反应释放O2:4——正确(Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑);D.常态下呈现颜色:1234——错误。CO、SO2均为无色气体,不呈现颜色。
(2024·北京丰台模拟) 下列氧化还原反应中,水作氧化剂的是(A):A.C+H2OCO+H2——H元素由+1变0价,水作氧化剂,A正确;B.2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑——水不参加氧化还原,B错;C.2F2+2H2O=4HF+O2——O由-2变0价,水作还原剂,C错;D.3NO2+H2O=2HNO3+NO——水不参加氧化还原,D错。
② 常见氧化剂、还原剂及对应产物
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
常见氧化剂及还原产物预测: KMnO4(酸性)→Mn²⁺(中性/碱性→MnO2)K2Cr2O7(酸性)→Cr³⁺浓H2SO4→SO2(S由+6变+4)稀/浓HNO3→NO/NO2(N由+5变+2/+4)Cl2→Cl⁻;Br2→Br⁻;I2→I⁻Fe³⁺→Fe²⁺;H2O2→H2ONaClO/ClO⁻→Cl⁻;MnO2→Mn²⁺;O2→O²⁻/H2ONa2O2→NaOH(O由-1变-2)
常见还原剂及氧化产物预测: 金属(NA.Mg、Al、Fe等)→对应阳离子H2→H2O(H由0变+1);C→CO/CO2CO→CO2(C由+2变+4)SO2→SO4²⁻(S由+4变+6)Fe²⁺→Fe³⁺;I⁻→I2;S²⁻→S;HSO3⁻→SO4²⁻H2O2→O2(O由-1变0)CH3OH/葡萄糖等有机物→CO2
核心判断依据(溯源):
⚠ 判断氧化剂/还原剂看变价元素化合价升降:化合价降低→得电子→作氧化剂;化合价升高→失电子→作还原剂;
⚠ 最高价态元素只具有氧化性(如H2SO4中的S、HNO3中的N);
⚠ 最低价态元素只具有还原性(如金属单质、Cl⁻、S²⁻);
⚠ 中间价态元素既有氧化性又有还原性(如Fe²⁺、S、SO2、H2O2);
⚠ 注意特殊:H2O2中O为-1价(中间价态),既可被氧化生成O2,也可被还原生成H2O;
⚠ Cl2、Br2等非金属单质歧化反应中既作氧化剂又作还原剂。
(2025·海南卷) CO、SO2、NO2、Na2O2四物质中,既可作氧化剂也可作还原剂的是——1234全部正确。因为CO中C为+2价、SO2中S为+4价、NO2中N为+4价、Na2O2中O为-1价,均为中间价态,既具有氧化性又具有还原性。
(2025·安徽卷) 氟气通过碎冰表面反应1 F2+H2OHOF+HF,生成的HOF遇水发生反应2 HOF+H2O=HF+H2O2。——反应1中F2作氧化剂(F由0变-1),H2O中O由-2变-1被氧化;——反应2中HF为还原产物(HOF中F由+1变-1被还原)——D正确。
(2025·北京西城调研) 下列反应中,酸体现还原性的是(A):A.MnO2与浓盐酸共热制Cl2——Cl⁻被氧化为Cl2,盐酸作还原剂,A正确;B.Cu与浓硫酸共热制SO2——S由+6变+4,硫酸作氧化剂,B错;C.Zn与稀硫酸反应制H2——H由+1变0,硫酸作氧化剂,C错;D.Cu与稀硝酸反应制NO——N由+5变+2,硝酸作氧化剂,D错。
③ 氧化性、还原性强弱的判断方法
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
四种判断方法:
1.依据化学方程式判断: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、非金属活动性顺序判断:金属:K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au——还原性逐渐减弱,对应阳离子氧化性逐渐增强;非金属:F2 Cl2 Br2 I2 S——氧化性逐渐减弱,对应阴离子还原性逐渐增强;
3.依据反应条件及剧烈程度:条件要求越低、反应越剧烈,氧化性/还原性越强。例:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑与Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑,可知还原性Na>Mg;
4.依据氧化还原反应的程度判断:①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(Cl2→FeCl3、S→FeS,氧化性Cl2>S);②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。
常用强弱顺序记忆:
氧化性:KMnO4>MnO2>Cl2>Br2>Fe³⁺>I2
还原性:S²⁻>SO3²⁻(SO2)>I⁻>Fe²⁺>Br⁻>Cl⁻
核心判断依据(溯源):
⚠ 强弱取决于得失电子的难易程度,与得失电子数目的多少无关(如Na失1e⁻、Al失3e⁻,但Na的还原性强于Al);
⚠ 同一氧化剂得电子多少由氧化剂自身决定,但不代表氧化性强弱;
⚠ 依据反应条件:反应条件要求越低、越剧烈,对应物质氧化性或还原性越强;
⚠ 依据氧化还原程度:氧化产物价态高的氧化剂氧化性强,还原产物价态低的还原剂还原性强;
⚠ 强弱律可预测反应方向:只有氧化性强的氧化剂才能氧化还原性强的还原剂(反应能否发生的关键)。
(2025·陕西宝鸡模拟) 已知反应:1 2MnO4⁻+16H⁺+10Cl⁻=2Mn²⁺+5Cl2↑+8H2O2 Cl2+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl⁻3 2Fe³⁺+2I⁻=I2+2Fe²⁺由此判断还原性:I⁻>Fe²⁺>Cl⁻>Mn²⁺——A正确。——Fe³⁺能氧化I⁻但不能生成FeI3,故反应3Cl2+6FeI2=2FeCl3+4FeI3不能发生——B正确;——加入FeCl3能氧化除去I⁻而不影响Fe²⁺和Cl⁻——C正确;——将酸性KMnO4加入FeCl2和Fe2(SO4)3混合物,Cl⁻也能使KMnO4褪色,不能确定含Fe²⁺——D错误。
(2026·四川南充联考) 反应2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O,下列说法不正确的是(B):——氧化性NaClO3>Cl2(A正确);——当有2mol e⁻转移时,被氧化的HCl为2mol(Cl⁻变Cl2只占1/4),B错误;——氧化剂和还原剂物质的量之比为1:1(C正确);——ClO2可用于消毒杀菌因有强氧化性(D正确)。
④ 氧化还原反应的基本规律——五律
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
五大规律:
1. 守恒律:化合价升高总数=降低总数(即失电子总数=得电子总数)。——n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值;——应用:配平、定量计算。
2. 强弱律:氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。——应用:判断强弱、判断反应能否发生。
3. 优先律:当有多种还原剂(或氧化剂)时,强还原剂(或强氧化剂)优先反应。——例:向NaBr和NaI混合溶液中通Cl2,因I⁻还原性强于Br⁻,先发生2I⁻+Cl2=2Cl⁻+I2,后发生2Br⁻+Cl2=2Cl⁻+Br2。
4. 价态律:最高价态只具有氧化性;最低价态只具有还原性;中间价态既有氧化性又有还原性。
5. 转化律:同种元素不同价态间发生归中反应时,化合价只接近而不交叉,最多达到同种价态。——例:H2S+H2SO4(浓)=S↓+SO2↑+2H2O(S⁻²→S⁰,S⁺⁶→S⁺⁴);5Cl⁻+ClO3⁻+6H⁺=3Cl2↑+3H2O。
核心判断依据(溯源):
⚠ 优先律的关键应用:判断向混合溶液中滴加试剂时的反应先后顺序——还原性强的先被氧化、氧化性强的先被还原;
⚠ 转化律的关键应用:同种元素归中反应(如H2S+SO2、Cl⁻+ClO⁻)时,化合价只接近不交叉(最高价变中间价,最低价变中间价,不相邻交叉);
⚠ 判断“某反应能否发生”用强弱律(氧化剂氧化性>还原剂还原性);
⚠ 判断“反应先后顺序”用优先律;
⚠ 判断“元素性质”用价态律(最高价/最低价/中间价);
⚠ 配平与计算用守恒律。
(2024·浙江卷) 汽车尾气中的NO和CO在催化剂作用下反应:2NO+2CON2+2CO2。——NO中N由+2变0,作氧化剂;CO中C由+2变+4,作还原剂;——N2为还原产物,CO2为氧化产物——D正确(“既是氧化产物又是还原产物”错误);——生成1 mol CO2转移2 mol电子。
(应用·优先律) 向FeBr2溶液中通入Cl2:——因还原性Fe²⁺>Br⁻,Cl2少量时先氧化Fe²⁺:2Fe²⁺+Cl2=2Fe³⁺+2Cl⁻;——Cl2过量时再氧化Br⁻:2Fe²⁺+4Br⁻+3Cl2=2Fe³⁺+2Br2+6Cl⁻。
⑤ 歧化反应与归中反应
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
歧化反应(同一种物质中同一元素既被氧化又被还原):
①卤素单质的碱性歧化:Cl2+2OH⁻=ClO⁻+Cl⁻+H2O(常温)3Cl2+6OH⁻ClO3⁻+5Cl⁻+3H2O
②氮的氧化物与碱溶液:2NO2+2OH⁻=NO3⁻+NO2⁻+H2O
归中反应(不同价态同种元素向中间价态靠拢):
①酸性条件下卤素归中:ClO3⁻+5Cl⁻+6H⁺=3Cl2↑+3H2O
②氮的氧化物归中:NO+NO2+2OH⁻=2NO2⁻+H2O
③其他:H2S+SO2=3S↓+2H2O2H2S+H2SO3=3S↓+3H2O
核心判断依据(溯源):
⚠ 歧化反应:同一元素从中间价态分别向高低两个方向转化(化合价“一升一降”在同一物质内);
⚠ 归中反应:不同价态的同种元素向中间价态靠拢,产物化合价在两者之间(不交叉);
⚠ 转化律:归中反应中,同种元素不同价态间化合价只接近而不交叉(最高价与最低价均变中间价);
⚠ 注意:歧化与归中均遵循得失电子守恒(升高的=降低的)。
(2025·安徽卷) F2+H2OHOF+HF(反应1),HOF+H2O=HF+H2O2(反应2)。——反应1中F2中F由0变-1,被还原,作氧化剂;H2O中O由-2变-1(HOF中),被氧化,作还原剂;——反应2中HOF中F由+1变-1(HF中)被还原,HOF作氧化剂;H2O2中O由-1变-1(不变价)。
⑥ 氧化还原反应方程式的配平(化合价升降法)
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
配平五步法(以KMnO4+浓盐酸为例):
①标化合价:标出变价元素化合价;
②求最小公倍数:使化合价升降总数相等;
③定计量数:确定氧化剂/还原剂化学计量数;
④观察法配平:用观察法配平其他物质;
⑤三查:检查质量守恒、电荷守恒、得失电子守恒。
完整示例: MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O(Mn由+4变+2降2,Cl⁻由-1变0升1,最小公倍数2,得HCl配4)
配平原则: 电子守恒、原子守恒、电荷守恒。
核心判断依据(溯源):
⚠ 找变价是最关键一步——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变化情况;
⚠ 先配氧化剂/还原剂(含变价元素),再用观察法配其他;
⚠ 注意同一元素既升又降的歧化反应:如3Cl2+6KOHKClO3+5KCl+3H2O,Cl2既作氧化剂又作还原剂;
⚠ 检查守恒:质量(原子)守恒→电荷守恒→电子守恒。
(2024·北京卷) 不同条件下KMnO4与KI按照反应12的化学计量比恰好反应:——涉及KMnO4在不同条件下被还原为不同价态(Mn²⁺、MnO2、MnO4²⁻等),需根据电子守恒判断KI的计量数。
(2023·陕西高三联考) 用NaBiO3(黄色,微溶)氧化Mn²⁺使溶液显紫色(MnO4⁻):5NaBiO3+2Mn²⁺+14H⁺=5Na⁺+5Bi³⁺+2MnO4⁻+7H2O——Bi由+5变+3降2,Mn由+2变+7升5,最小公倍数10,NaBiO3配5、Mn²⁺配2。
⑦ 陌生氧化还原反应方程式的书写(四步法)
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
陌生氧化还原方程式书写四步法:
第一步:列物质——根据题干信息或流程图判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物;
第二步:标得失——按“氧化剂+还原剂→还原产物+氧化产物”写出方程式,根据得失电子守恒配平上述四种物质;
第三步:看环境——根据电荷守恒和反应物酸碱性,在方程左右补充H⁺(酸性)、OH⁻(碱性)或H2O;
第四步:配方程——根据原子守恒配平反应方程式。
具体规则:
①酸性环境:缺氧补H⁺,缺氧补H2O;
②碱性环境:缺氢补H2O,缺氧补OH⁻;
③只能补充电解质溶液中含有的离子(H⁺/OH⁻)和水。
典型实例: 硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化沉淀出NiOOH:2Ni²⁺+ClO⁻+4OH⁻=2NiOOH↓+Cl⁻+H2O(Ni由+2变+3升1,ClO⁻中Cl由+1变-1降2,最小公倍数2;碱性条件补OH⁻)
核心判断依据(溯源): ⚠ 判反应、标价态:先判断是否为氧化还原(关键元素化合价是否变化);⚠ 定四剂、算得失:确定氧化剂/还原剂及其产物,算得失电子数,最小公倍数定系数;⚠ 电荷守恒:检查离子电荷总数是否相等,酸性补H⁺、碱性补OH⁻、中性补水;⚠ 原子守恒:最后用观察法补齐H2O或其他离子;⚠ 产物预测需结合“有升必有降”原则(若一种元素被氧化,必须有另一种元素被还原或同一元素歧化)。
(2024·浙江卷) 利用CH3OH可将废水中的NO3⁻转化为对环境无害的物质后排放:H⁺+CH3OH+NO3⁻→X+CO2+H2O(未配平)。——X为N2(NO3⁻中N由+5变0被还原为N2,对环境无害);——CH3OH中C由-2变+4升6,NO3⁻中N由+5变0降5,氧化剂与还原剂物质的量之比为6:5——C正确;——O3是氧化剂不能替换还原剂CH3OH——B错误。
(碱性条件下制备K2FeO4) 碱性条件下KClO饱和溶液与Fe(NO3)3反应制备K2FeO4:3ClO⁻+2Fe³⁺+10OH⁻=3Cl⁻+2FeO4²⁻+5H2O(Cl由+1变-1降2,Fe由+3变+6升3,最小公倍数6;碱性补OH⁻)
⑧ 有关氧化还原反应的计算(电子守恒法)
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
计算原理: 根据氧化还原反应实质——氧化剂得到的电子总数=还原剂失去的电子总数(得失电子守恒)。
应用方法: “一找物质”:找出氧化剂、还原剂及相应还原产物和氧化产物;“二定得失”:确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中的原子个数);“三列等式”:n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值。
复杂反应计算: 1 多步连续氧化还原:可根据“电子传递”,找起始反应物与最终生成物关系,忽略反应过程;2 整体思维:把物质分始态和终态,从得电子/失电子两方面整体分析。
核心判断依据(溯源):
⚠ 注意化学式中的原子个数(如Cr2O7²⁻中2个Cr、Na2O2中2个O);
⚠ 注意“变价原子个数”与“每个原子变化价数”的乘积;
⚠ 多步连续反应用“等价代换”找起始物与终产物关系;
⚠ 涉及气体体积时注意是否给出标准状况条件;
⚠ 涉及电子转移数时注意用NA(阿伏加德罗常数)。
(2025·湖南卷) 合成聚酯催化剂用“硝酸钠法”制备:——涉及M中元素化合价判断、反应中氧化剂还原剂物质的量之比、消耗物质转移电子数的计算。
(2024·浙江卷) 汽车尾气NO与CO催化剂反应:2NO+2CON2+2CO2。——生成1 mol CO2转移2 mol电子(N由+2变0降2,1 mol NO得2 mol e⁻)。
(2025·甘肃白银三模) 除去铀矿中镉的反应(未配平):——S由-2变0升2,N由+5变+2降3;——CdS作还原剂、HNO3作氧化剂;——配平后S的化学计量数为3;——未说明所处温度和压强,无法计算物质的量和转移电子数——D错误。
⑨ 氧化还原反应概念判断的“五个误区”
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
五个常见误区:
误区一:某元素由化合态变为游离态时,该元素不是被还原,就是被氧化。——错误。元素由正价变0价被还原,由负价变0价被氧化(应具体分析价态变化方向)。
误区二:在氧化还原反应中,非金属单质一定只作氧化剂。——错误。Cl2在Cl2+H2O=HCl+HClO中既作氧化剂又作还原剂。
误区三:物质氧化性或还原性的强弱取决于得失电子数目的多少。——错误。取决于得失电子的难易程度(Na失1e⁻还原性>Al失3e⁻)。
误区四:所含元素价态越高,化合物氧化性一定越强。——错误。HClO中Cl为+1价,氧化性强于HClO4(+7价)。
误区五:在氧化还原反应中,若有一种元素被氧化,则一定有另一种元素被还原。——错误。同一元素既被氧化又被还原(如2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑)。
核心判断依据(溯源):
⚠ 误区四的典型对比:HClO氧化性强于HClO4——因为氧化性强弱受结构稳定性、原子半径、化学键等因素影响,不只取决于价态高低;
⚠ 误区五的典型反例:歧化反应中同一元素既升又降(如Cl2歧化、NO2歧化、H2O2歧化);
⚠ 判断“元素被氧化/还原”必须具体标出该元素化合价的前后变化方向,不能凭直觉;
⚠ “得失电子难易”与“数目多少”是两个不同概念——难易决定强弱,数目决定转移量。
(2025·海南卷) 关于CO、SO2、NO2、Na2O2四物质的描述正确的是(D错误):——D项“常态下呈现颜色”错误,因CO、SO2均为无色气体——反映误区:不能凭物质类别主观推断颜色。
(易错点应用) 判断下列说法的正误:1 有单质参加的反应一定是氧化还原反应(错,如3O2→2O3)2 元素由化合态变游离态一定被还原(错,S²⁻→S是被氧化)3 H2O2中O为-1价,既具有氧化性又具有还原性(对)4 Fe³⁺在反应中只作氧化剂(对,+3为最高价态)
⑩ 氧化还原反应在离子共存中的应用
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
氧化性离子与还原性离子不能共存: 氧化性较强:MnO4⁻、ClO⁻、NO3⁻(H⁺)、Fe³⁺、Cr2O7²⁻还原性较强:S²⁻、I⁻、SO3²⁻、Fe²⁺、HS⁻、HSO3⁻
典型不共存组合:
①MnO4⁻(H⁺)+I⁻/Cl⁻/S²⁻/SO3²⁻/Fe²⁺
② NO3⁻+H⁺(组合相当于硝酸)+Fe²⁺/S²⁻/I⁻/SO3²⁻
③Fe³⁺+I⁻/S²⁻/SO3²⁻
④ClO⁻+Fe²⁺/I⁻/SO3²⁻
核心判断依据(溯源):
⚠ “NO3⁻+H⁺”组合是关键陷阱——NO3⁻单独存在时氧化性不强,但与H⁺共存时体现强氧化性(相当于稀硝酸),可氧化还原性离子;
⚠ 氧化还原不共存需满足:氧化剂的氧化性>还原剂的还原性(用强弱律判断);
⚠ 注意Fe²⁺与Fe³⁺可以共存(Fe³⁺氧化性不足以氧化Fe²⁺);
⚠ 酸性条件下氧化性增强(MnO4⁻、ClO⁻在酸性条件下氧化性显著增强)。
(2025·山西模拟) 使甲基橙呈红色的溶液(酸性)中,I⁻与ClO⁻在酸性条件下发生氧化还原反应,不能共存。
(2025·河北模拟) 使石蕊溶液呈红色的溶液(酸性)中,Fe³⁺与I⁻发生氧化还原(Fe³⁺氧化I⁻生成I2),不能共存。
(应用·强弱律) 向FeCl2和Fe2(SO4)3混合溶液中滴加酸性KMnO4,紫色褪去——不能确定含Fe²⁺。因为Cl⁻也能被酸性KMnO4氧化(2MnO4⁻+16H⁺+10Cl⁻=2Mn²⁺+5Cl2↑+8H2O),氯离子干扰判断。
⑪ 氧化还原反应与电化学的综合应用
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
原电池与氧化还原:①原电池负极发生氧化反应(失电子),正极发生还原反应(得电子);②负极是还原剂,正极是氧化剂;③电子从负极经外电路流向正极。
电解池与氧化还原:①电解池阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应;②阳极接电源正极,阴极接电源负极;③电解池中电能转化为化学能。
金属腐蚀与防护:①钢铁吸氧腐蚀:负极Fe→Fe²⁺(氧化),正极O2+4e⁻+2H2O=4OH⁻(还原);2 牺牲阳极保护法:被保护金属作正极(还原),较活泼金属作负极被氧化。
核心判断依据(溯源):
⚠ 原电池/电解池中“氧化剂/还原剂”的判断与普通氧化还原反应一致(看化合价升降);
⚠ 原电池负极反应物是还原剂(失电子被氧化),正极反应物是氧化剂(得电子被还原);
⚠ 电解池中阳极反应物被氧化(失电子),阴极反应物被还原(得电子);
⚠ 电子流向:原电池从负极流向正极(外电路);电解池从电源负极流向阴极。
⚠ 设计原电池:需选择能自发进行的氧化还原反应,负极选还原剂,正极选氧化剂。
(2023·湖北卷) 可逆电池或燃料电池中氧化还原反应与电极反应的综合分析。
(2025·广东卷) 含氮物质价类二维图中NO→NO2→HNO3转化链与电化学、氧化还原反应的综合考查。
(应用·例题) 反应2NH2OH+4Fe³⁺=N2O↑+4Fe²⁺+4H⁺+H2O:——若设计成原电池,Fe³⁺在正极得到电子发生还原反应生成Fe²⁺,Fe²⁺为正极产物——D正确(Fe²⁺不是负极产物)。
⑫ 化工流程中氧化还原反应的判断与书写
基础知识核心点
核心判断依据(溯源)
高考考题切片(知能桥)
化工流程中氧化还原的判断思路:
①判断某步操作是否涉及氧化还原反应——看关键元素化合价是否变化;
②书写陌生离子方程式——先判四剂,再算得失,再看环境补项;
③氧化还原反应在流程中常见于:氧化除杂、氧化提取、还原精炼、废液处理等环节。
常见工业流程中的氧化还原反应:
①Cr³⁺氧化为Cr2O7²⁻(除铬)
②Fe²⁺氧化为Fe³⁺再沉淀(除铁)
③SO2还原Cr2O7²⁻(还原除铬)
④MnO2+SO3²⁻+2H⁺=Mn²⁺+ SO4²⁻+H2O(除锰)
⑤NaClO氧化Fe²⁺(除铁净化)
⑥NO2与碱的歧化/归中反应
核心判断依据(溯源):
⚠ 关注流程图中化合价变化的元素(箭头指向、产物价态标注);
⚠ 注意反应环境(酸性/碱性)对补项(H⁺/OH⁻/H2O)的影响;
⚠ 注意“氧化剂/还原剂”的判断须结合反应前后元素价态;
⚠ 结合守恒律与优先律判断反应顺序和产物;
⚠ 注意循环物质的判断(如制硝酸中NO的循环氧化)。
(2023·湖南卷) 工业废料回收镉、锰的工艺流程题,涉及Ksp表格与“沉锰”离子方程式判断。
(2025·北京东城模拟) 含铬污泥酸浸出液制红矾钠流程,涉及过程Ⅰ离子方程式与过二硫酸钠氧化Cr(OH)3的离子方程式书写。
(2025·辽宁二模) 除去电石渣浆中S²⁻并制取硫酸盐的流程:——过程Ⅱ反应的离子方程式判断;——碱性条件下氧化性强弱判断(MnO2>SO3²⁻);——过程Ⅰ中氧化剂和还原剂物质的量之比为1:2判断。
一、氧化还原反应及相关概念
1.本质和特征
2.相关概念间的关系
【理解】氧化还原反应口诀
升失氧,降得还;说剂性,正相反。
①升失氧:还原剂化合价升高,失去电子,发生氧化反应;
②降得还:氧化剂化合价降低,得到电子,发生还原反应;
③说剂性,正相反:如还原剂具有还原性,但它本身被氧化,生成氧化产物。
3.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:
(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:
金属氢化物(如NaH等)、NaBH4也是重要的还原剂。
(3)元素化合价处于中间价态的物质既可以作氧化剂,又可以作还原剂
如:
其中:Fe2+、S主要表现还原性,H2O2主要表现氧化性。
【理解】同一种氧化剂(或还原剂)所对应的还原产物(或氧化产物)不是确定的,而是决定于还原剂(或氧化剂)的性质、反应条件、反应物的浓度、反应介质的酸碱性等多种因素。如KMnO4在酸性溶液中的还原产物一般是Mn2+;在中性或碱性溶液中的还原产物一般是锰的较高价态的化合物,如MnO2、K2MnO4等。
【理解】万能还原剂(LiAlH4、NaBH4)
(1)结构(含有一个配位键,阴离子为正四面体)
(2)性质
①氢化铝锂(LiAlH4):还原能力极强,能还原醛、酮、酯、羧酸、酰胺等几乎所有常见含氧化合物,甚至卤代烃;但反应剧烈,需在无水非质子溶剂(如乙醚)中操作。
②硼氢化钠(NaBH4):还原能力较弱,能还原醛、酮、酰氯等活性较高的官能团,无法还原酯、羧酸;反应条件温和。
4.电子转移的表示方法——双线桥法与单线桥法
(1)双线桥法:先标化合价,再看价变化;起止同元素,桥上标变化。
【例】用双线桥法标出铜和稀硝酸反应电子转移的方向和数目:
(2)单线桥法:先确定变价元素,再计算价态变化;桥上标明电子数,箭头还原到氧化。
【例】用单线桥法标出铜和稀硝酸反应电子转移的方向和数目:
【理解】
①双线桥不仅表示电子转移,也反映物质变化;
②单线桥只表明电子转移方向和数目,常用于表示电子转移方向和分析电化学。
同一反应双线桥中“失去的电子数”必然等于单线桥中“转移的电子数”。
5.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
【例1】(26-27高三上·河南郑州·阶段检测)在高温条件下,碳酸锂、葡萄糖()和磷酸铁可制备电极材料磷酸亚铁锂(),发生反应的化学方程式为。下列说法正确的是
A.中铁的化合价为+2
B.生成时,转移1个电子
C.反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为
D.反应中是还原产物,是还原剂
【答案】D
【解析】A.中整体为-3价,因此的化合价为+3,A错误;B.反应中元素化合价从+3降低到+2,生成时转移电子,即个电子,不是1个,B错误;C.反应中是氧化剂,共,是还原剂,共,二者物质的量之比为,C错误;D.被还原生成,故是还原产物;中元素化合价升高,发生氧化反应,是还原剂,D正确;故选D。
【例2】(26-27高三上·安徽阜阳·阶段检测)黄铜矿(主要成分为)是重要的工业原料,火法炼铜会发生反应①:;加硫焙烧是提铜新工艺,会发生反应②:,产物可用于硫酸工业,发生反应③:。下列说法正确的是
A.反应①中仅作还原剂,硫元素被氧化
B.反应②中硫元素的化合价只升高
C.反应③中每生成4 mol二氧化硫,转移
D.反应③中仅作还原剂,二氧化硫既是氧化产物也是还原产物
【答案】D
【解析】A.①反应过程中,Cu元素化合价:+2→+1,被还原;铁元素化合价不变;一部分硫元素:-2价→+4价,被氧化,另一部分化合价则不变;O元素化合价:0→-2,被还原;故既作氧化剂又作还原剂,硫元素部分被氧化,A错误;B.反应②中,中硫元素为-2价,FeS2中硫元素为-1价。反应过程中,单质硫的化合价由0价降低为-1价,中的一半S元素由-2价升高到中的-1价。因此,硫元素的化合价既有升高又有降低,B错误;C.反应③中,中的铁元素由+2价升高到+3价,硫元素由-1价升高到+4价,故每消耗1 mol,失去电子的物质的量为。由反应③可知,生成4 mol需消耗的物质的量为,转移电子的物质的量为,C错误;D.反应③中,中的铁元素由+2价升高到+3价,硫元素由-1价升高到+4价,均被氧化,因此仅作还原剂。生成的中,硫元素来自被氧化的,氧元素来自被还原的,因此既是氧化产物也是还原产物,D正确;故选D。
二、物质的氧化性、还原性及其强弱比较
1.物质的氧化性、还原性含义分析
(1)氧化性:指得电子的性质(或能力);还原性:指失电子的性质(或能力)。
(2)氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的难易程度,与得、失电子数目的多少无关。
2.物质的氧化性、还原性与化合价的关系
最高价态
只有氧化性,如:HNO3、H2SO4、KMnO4等
最低价态
只有还原性,如:金属单质、Cl-、S2-等
中间价态
既有氧化性又有还原性,如:Fe2+、S、Cl2等
【理解】氧化性强弱的核心依据是标准电极电势(Eθ),电极电势越高,物质的氧化性越强,而非单纯比较元素的价态。例如,氯元素的含氧酸中,价态顺序为HClO4(+7)>HClO3(+5)>HClO(+1),但氧化性却是HClO>HClO3> HClO4,这是因为高氯酸(HClO4)的分子结构更稳定,反而导致其氧化性减弱。
3.物质氧化性、还原性强弱的判断
(1)根据化学方程式判断
氧化剂+还原剂==还原产物+氧化产物;
氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。
(2)根据金属性、非金属性判断
①元素非金属性越强,其单质的氧化性越强;金属活动性越弱,对应金属简单阳离子的氧化性越强。
②元素金属性越强,其单质的还原性越强;非金属性越强,对应元素形成的简单阴离子的还原性越弱。
(3)根据相同条件下产物的价态高低判断
如2Fe+3Cl22FeCl3;Fe+SFeS,则氧化性:Cl2>S。
(4)根据反应条件、浓度大小及反应的剧烈程度判断
反应条件要求越低,浓度越大,反应越剧烈,对应物质的氧化性或还原性越强。如是否加热、反应温度高低、有无催化剂和反应物浓度大小等。
2KMnO4+16HCl(浓)==2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
O2+4HCl2Cl2+2H2O
由化学方程式知氧化性:KMnO4>Cl2,MnO2>Cl2,O2>Cl2,由反应条件知氧化性:KMnO4>MnO2>O2。
【理解】物质氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的难易程度,与得、失电子数目的多少无关。如Na-e-==Na+、Al-3e-==Al3+,但根据金属活动性顺序可知,Na比Al活泼,更易失去电子,所以Na的还原性比Al的强。
【例3】(26-27高三上·天津宁河·阶段检测)根据两个反应:①;②。下列说法不正确的是
A.酸性条件下,氧化性:
B.反应①中还原剂和氧化剂的物质的量之比为
C.据以上反应信息,实验室将高锰酸钾溶液酸化时,不能用盐酸酸化
D.反应②中每生成1.12 L(标准状况)的气体,则反应中转移的电子的物质的量为0.1 mol
【答案】B
【解析】A.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,可得酸性条件下氧化性,A正确;B.反应①中还原剂为(系数为2),氧化剂为(系数为5),二者物质的量之比为,不是,B错误;C.由反应②可知,酸性条件下会与发生氧化还原反应,故高锰酸钾溶液酸化不能使用盐酸,C正确;D.标准状况下的物质的量为,每生成转移电子,故转移电子的物质的量为,D正确;故答案选B。
三、先后规律、价态规律及其应用
(一)先后规律及其应用
同一体系中,当有多个氧化还原反应发生时,反应的先后顺序遵循强者优先的规律。
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:F>Br-,所以F先与Cl2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F、C、H+的溶液中加入铁粉,因为氧化性F>C,所以铁粉先与F反应,然后再与C反应,最后再与H+反应。
3.常见的强弱顺序
氧化性
Mn(H+)>Cl2>Br2>Fe3+>I2>稀H2SO4>S
还原性
Mn2+<Cl-<Br-<Fe2+<I-<SO2(S)<S2-
(二)价态规律及其应用
1.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”。
例如,不同价态的硫之间可以发生的氧化还原反应如图所示。
注意:不会出现⑤中H2S转化为SO2而H2SO4转化为S的情况。
2.歧化反应规律
“中间价→高价+低价”。
具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应,如:Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O。
3.价态规律的应用
①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H2SO4与SO2不发生反应。
②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6HCl+NaClO3==NaCl+3Cl2↑+3H2O,氧化剂为NaClO3,还原剂为HCl,氧化产物和还原产物都为Cl2。
【例4】(26-27高三上·新疆乌鲁木齐·阶段检测)有Fe3+、Fe2+H+和H2O六种微粒,分别属于一个氧化还原反应中的反应物和生成物,下列叙述不正确的是
A.还原产物为
B.氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶8
C.若有0.5mol参与反应,则转移8mol电子
D.若把该反应设计为电解池,则阳极反应为
【答案】C
【解析】首先确定该氧化还原反应的离子方程式为:,再逐一分析选项。A.反应中中+5价的N化合价降低为中-3价的N,被还原,故为还原产物,A正确;B.该反应中氧化剂为,还原剂为,由离子方程式系数可知二者物质的量之比为1:8,B正确;C.1mol 参与还原反应时,N元素化合价从+5降低到-3,转移8mol电子,则0.5mol 参与反应转移电子的物质的量为,不是8mol,C错误;D.电解池阳极发生失电子的氧化反应,失去电子生成,故阳极反应为,D正确;故本题选C。
【例5】(24-25高三上·辽宁本溪·开学考试)短程亚硝化厌氧氨氧化工艺的目的是将氨氮废水中的才转变为N2而脱除,其机理如图。下列说法错误的是
A.O2氧化性大于
B.标准状况下,Ⅱ中转移6mol电子时生成N222.4L
C.此工艺中被氧化的含氮微粒是
D.参与I中反应的
【答案】B
【解析】A.过程Ⅰ中是氧化剂,是氧化产物,氧化剂氧化性大于氧化产物,故氧化性大于,A正确;B.过程Ⅱ的反应为,每生成1mol 转移3mol电子,转移6mol电子时生成2mol ,标准状况下体积为44.8L,B错误;C.过程Ⅰ中被氧化为,过程Ⅱ中被氧化为,被还原,故被氧化的含氮微粒是,C正确;D.过程Ⅰ中中N元素从-3价升高到+3价,每个失6,每个得4,根据电子守恒可得,D正确;故答案选B。
四、电子守恒思想在氧化还原反应计算中的应用
1.理清电子守恒法的原理
氧化剂得电子总数=还原剂失电子总数。
对于氧化还原反应的计算,要根据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。利用守恒思想,只要把物质分为始态和终态,从得电子与失电子两个方面进行整体思维,便可迅速获得正确结果。
2.掌握守恒法解题的流程
第1步
找出氧化剂、还原剂及对应的还原产物和氧化产物
第2步
找准一个原子或离子得失电子数(注意化学式中粒子的个数)
第3步
根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式:n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)
【例6】(25-26高三上·广东中山·期中)可发生反应:(未配平)。下列说法正确的是
A.X可能是
B.还原产物与氧化产物的物质的量之比为
C.该条件下的氧化性:
D.反应后的浓度增加了,则转移的电子数目为(为阿伏加德罗常数的值)
【答案】C
【解析】A.中为价,处于最高价态,反应后只能生成价的含硫产物,不可能是,A错误;B.配平后反应为,还原产物为,氧化产物为,二者物质的量之比为,B错误;C.氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物,该反应中是氧化剂,是氧化产物,故氧化性,C正确;D.题目未给出溶液体积,无法计算生成的物质的量,故无法确定转移电子数目,D错误;故选C。
【例7】(26-27高三上·山东泰安·阶段检测)已知溶液中氧化性:。向含的溶液中逐滴加入溶液,加入的和析出的的物质的量的关系曲线如图所示。下列说法错误的是
A.点反应的还原剂是,此时碘元素被还原
B.点反应的离子方程式是:
C.点到点的反应中共转移电子
D.向的溶液中滴加溶液,反应开始时的离子方程式是:
【答案】B
【解析】根据氧化性顺序,向溶液中逐滴加时,会分两步发生反应: 第一步:将完全氧化,自身被还原为,反应为,3 mol 完全反应恰好消耗1 mol ; 第二步:和第一步生成的在酸性条件下归中生成,反应为。A.a点处于第一步反应阶段,中S从+4价升高到+6价,作还原剂;中I从+5价降低,碘元素被还原,A正确;B.溶液本身呈酸性,第一步反应会生成,体系为酸性环境,不存在大量,该离子方程式错误使用配平,不符合反应实际,B错误;C.c点对应第一步反应结束,体系中生成了1mol ,c到d点发生归中反应,将1 mol 完全氧化为,转移电子的物质的量为1 mol,C正确;D.向溶液中滴加时,过量,根据氧化性顺序,反应开始就会直接生成,配平后的离子方程式符合电子守恒、电荷守恒和原子守恒,D正确;故选B。
考点01 氧化还原反应原理
【典例】(2025·湖南·高考真题)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。下列说法错误的是
A.中元素的化合价为
B.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
D.反应中消耗,转移
【答案】C
【解析】A.NaSbO3中Na为+1,O为-2,根据电荷守恒,Sb的化合价为+5,A正确;B.的中心N原子价层电子对数是,采用杂化,无孤电子对,空间结构为平面三角形,B正确;C.反应中氧化剂为NaNO3中的N(4mol)和O2(3mol),总物质的量7mol;还原剂为Sb(4mol)。氧化剂与还原剂物质的量之比为7:4,而非4:7,C错误;D.O2、NaNO3同时做氧化剂,3mol O2参与反应,有4molSb做还原剂,整个反应总电子转移为20mol(Sb的氧化,化合价:0→+5),D正确;故选C。
【举一反三1】(2024·北京·高考真题)不同条件下,当KMnO4与KI按照反应①②的化学计量比恰好反应,结果如下。
反应序号
起始酸碱性
KI
KMnO4
还原产物
氧化产物
物质的量/mol
物质的量/mol
①
酸性
0.001
n
Mn2+
I2
②
中性
0.001
10n
MnO2
已知:的氧化性随酸性减弱而减弱。
下列说法正确的是
A.反应①,
B.对比反应①和②,
C.对比反应①和②,的还原性随酸性减弱而减弱
D.随反应进行,体系变化:①增大,②不变
【答案】B
【解析】A.反应①中Mn元素的化合价由+7价降至+2价,I元素的化合价由-1价升至0价,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒,反应①的离子方程式是:10I-+2+16H+=2Mn2++5I2+8H2O,故n(Mn2+)∶n(I2)=2∶5,A项错误;B.根据反应①可得关系式10I-~2,可以求得n=0.0002,则反应②的n(I-)∶n()=0.001∶(10×0.0002)=1∶2,反应②中Mn元素的化合价由+7价降至+4价,反应②对应的关系式为I-~2~MnO2~~6e-,中I元素的化合价为+5价,根据离子所带电荷数等于正负化合价的代数和知x=3,反应②的离子方程式是:I-+2+H2O=2MnO2↓++2OH-,B项正确;C.已知的氧化性随酸性减弱而减弱,对比反应①和②的产物,I-的还原性随酸性减弱而增强,C项错误;D.根据反应①和②的离子方程式知,反应①消耗H+、产生水、pH增大,反应②产生OH-、消耗水、pH增大,D项错误;答案选B。
【举一反三2】(2023·浙江·高考真题)关于反应,下列说法正确的是
A.生成,转移电子 B.是还原产物
C.既是氧化剂又是还原剂 D.若设计成原电池,为负极产物
【答案】A
【解析】A.由方程式可知,反应生成1mol一氧化二氮,转移4mol电子,故A正确;B.由方程式可知,反应中氮元素的化合价升高被氧化,NH2OH是反应的还原剂,故B错误;C.由方程式可知,反应中氮元素的化合价升高被氧化,NH2OH是反应的还原剂,铁元素的化合价降低被还原,铁离子是反应的氧化剂,故C错误;D.由方程式可知,反应中铁元素的化合价降低被还原,铁离子是反应的氧化剂,若设计成原电池,铁离子在正极得到电子发生还原反应生成亚铁离子,亚铁离子为正极产物,故D错误;故选A。
【举一反三3】(2026·福建·高考真题)高锰酸根离子()与碘离子()在酸性溶液中可发生如下反应:
i.
ii.
iii.
根据上述反应信息,下列说法正确的是
A.反应i中,当转移2 mol电子时,生成的物质的量为2 mol
B.当反应物中时,产物中存在
C.酸性条件下氧化性强于,使反应iii得以进行
D.酸性条件下可以使淀粉-KI试纸变蓝
【答案】B
【解析】A.反应i中每转移电子生成,故转移电子时生成,A错误;B.反应i中,反应iii中,介于二者之间,过量程度足以将部分氧化为,且剩余量不足以将所有通过反应ii消耗,故产物中存在,B正确;C.反应iii中为氧化剂,为氧化产物,氧化剂氧化性强于氧化产物,故氧化性强于,C错误;D.酸性条件可以氧化I-,当I-过量时生成(等同于I2),淀粉遇碘变蓝; 但是,如果过量,会继续把/I2氧化成,不能使淀粉变蓝。 所以不一定能让淀粉 - KI 试纸变蓝,D错误;故选B。
体现:最核心的概念:化合价、氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物、电子转移、氧化性/还原性比较、离子方程式配平。
例如 NaSbO₃ 制备题:
· NaSbO₃ 中 Na 为 +1,O 为 -2,所以 Sb 为 +5。
· 反应中 Sb:0 → +5,失电子,是还原剂。
· NaNO₃ 中的 N:+5 → +2/+4,得电子,是氧化剂;O₂:0 → -2,也得电子,是氧化剂。
· 用电子守恒:4 mol Sb 失 4×5=20mol e⁻;3 mol O₂ 得 3×4=12mol e⁻;NaNO₃ 中 N 共得 8 mol e⁻,总得 20 mol e⁻。所以氧化剂为 4 mol NaNO₃ + 3 mol O₂ = 7 mol,还原剂为 4 mol Sb,比例为 7:4,不是 4:7。
解题:
· 判断化合价:先写常见价态,再用总电荷为0或离子电荷守恒推。
· 判断氧化剂/还原剂:看化合价降低/升高,不要看物质类别。
· 比较氧化性/还原性:氧化剂氧化性 > 氧化产物;还原剂还原性 > 还原产物。
· 配平:先配变价元素,再用电子守恒,最后补介质离子和水。
· 注意酸碱性影响:如 MnO4− 酸性下还原为 Mn2+,中性下可还原为 MnO2,氧化性随酸性减弱而减弱。
考点02 阿伏伽德罗常数中考查氧化还原反应
【典例】(2026·贵州·高考真题)法医学中可通过“砷镜”反应对含砷化合物进行鉴定,反应如下。
①
②(砷镜)
设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.中含有的质子数目为
B.反应②中每生成1 mol As转移电子数目为
C.溶液中,数目为
D.25℃和101 kPa下,含有的原子数目为
【答案】B
【解析】A.的摩尔质量为,物质的量为,1个分子中含10个质子,故中含有的质子数为,A错误;B.反应②中元素从价升高到价,每生成1 mol As失去电子,数目为,B正确;C.是强电解质,在水中完全电离,溶液中的物质的量为,数目为,C错误;D.、为常温常压,气体摩尔体积大于,物质的量小于,原子数目小于,D错误;故选B。
【举一反三1】(2024·广西·高考真题)实验小组用如下流程探究含氮化合物的转化。为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.“反应1”中,每消耗,在下得到
B.“反应2”中,每生成0.1molNO,转移电子数为
C.在密闭容器中进行“反应3”,充分反应后体系中有个
D.“反应4”中,为使完全转化成,至少需要个
【答案】B
【解析】反应1为实验室制备氨气的反应,方程式为:2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O,反应2是氨气的催化氧化,方程式为:4NH3+5O24NO+6H2O,反应3为一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮,方程式为:2NO+O₂=2NO₂ ,反应4为二氧化氮,氧气和水反应生成硝酸,4NO2+2H2O+O2=4HNO3,以此解题。A.根据分析可知,每消耗,生成0.1mol氨气,但是由于不是标准状况,则气体不是2.24L,A错误;B.根据分析可知,反应2方程式为:4NH3+5O24NO+6H2O,该反应转移20e-,则每生成0.1molNO,转移电子数为,B正确;C.根据反应3,充分反应后生成个,但是体系中存在2NO2⇌N2O4,则最终二氧化氮数目小于,C错误;D.根据反应4可知,为使完全转化成,至少需要个O2,D错误;故选B。
【举一反三2】(2024·河北·高考真题)超氧化钾可用作潜水或宇航装置的吸收剂和供氧剂,反应为,为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.中键的数目为
B.晶体中离子的数目为
C.溶液中的数目为
D.该反应中每转移电子生成的数目为
【答案】A
【解析】A.(即)中键的数目为,A正确;B.由和构成,晶体中离子的数目为,B错误;C.在水溶液中会发生水解:,故溶液中的数目小于,C错误;D.该反应中部分氧元素化合价由价升至0价,部分氧元素化合价由价降至价,则每参加反应转移电子,每转移电子生成的数目为,D错误;故选A。
【举一反三3】(2023·辽宁·高考真题)我国古代四大发明之一黑火药的爆炸反应为:。设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.含键数目为 B.每生成转移电子数目为
C.晶体中含离子数目为 D.溶液中含数目为
【答案】C
【解析】A.分子含有2个键,题中没有说是标况条件下,气体摩尔体积未知,无法计算键个数,A项错误;B.2.8g的物质的量,1mol生成转移的电子数为12,则0.1mol转移的电子数为1.2,B项错误;C.0.1mol晶体含有离子为、,含有离子数目为0.2,C项正确;D.因为水解使溶液中的数目小于0.1,D项错误;答案选C。
体现:NA题常把氧化还原与气体体积、水解、可逆、晶体组成混考。核心是:转移电子数、氧化产物/还原产物的物质的量、离子数目。
例如:
· 2AsH3=2As+3H2,As 从 -3 → 0,生成 1 mol As 转移 3 mol e⁻,即 3NA。
· 黑火药反应:S+2KNO3+3C=K2S+N2+3CO2
N:+5 → 0,2 个 N 得 10 e⁻;S:0 → -2,得 2 e⁻;C:0 → +4,3 个 C 失 12 e⁻。生成 1 mol N₂转移 12 mol e⁻。
· KO₂ 中 O 为 -1/2,反应中 O 发生歧化:4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2
每 4 mol KO₂ 转移 3 mol e⁻,生成 3 mol O₂,所以每转移 1 mol e⁻生成 1 mol O₂,不是 1.5 mol。
解题:
· 先写方程式,不要直接凭感觉算电子。
· 标变价元素,算 1 mol 目标产物对应多少电子转移。
· 注意 NA 陷阱:
· 是否标准状况;
· 物质是否完全电离/水解;
· 是否存在可逆反应,如 2NO2⇌N2O4;
· 晶体中离子数目,如 KO₂ 由 K+K+ 和 O2−构成;
· 有机物中质子数、σ键、π键数目。
考点03 反应机理中考查氧化还原反应
【典例】(2026·陕晋青宁卷·高考真题)羟基自由基()具有强氧化性,可用于处理有机废水。某科研团队开发了一种催化剂,将高效转化为,机理如图。下列说法错误的是
A.总反应为 B.部分中的来自于
C.步骤①中与之间形成氢键 D.步骤③发生了氧化还原反应
【答案】B
【解析】A.将反应机理各步的反应物和生成物抵消中间产物后,总反应为,A正确;B.由机理图可知,中的H元素全部来自反应物,中的O原子全部来源于,B错误;C.步骤①中的O原子和的H原子之间的虚线代表氢键,C正确;D.步骤③中参与反应,生成了,中的1个O原子形成了,O元素的化合价发生了变化,发生了氧化还原反应,D正确;故选B。
【举一反三1】(2025·江苏·高考真题)与通过电催化反应生成,可能的反应机理如图所示(图中吸附在催化剂表面的物种用“*”标注)。下列说法正确的是
A.过程Ⅱ和过程Ⅲ都有极性共价键形成
B.过程Ⅱ中发生了氧化反应
C.电催化与生成的反应方程式:
D.常温常压、无催化剂条件下,与反应可生产
【答案】A
【解析】A.过程Ⅱ为:和在酸性条件下被还原为和的反应,生成了N—H等极性共价键;过程Ⅲ为与生成的反应,生成了C—N极性共价键,A正确;B.过程Ⅱ是得电子的还原反应,N元素的化合价由降为,C元素的化合价由降为,B错误;C.所给离子方程式电荷不守恒,根据反应机理图可知,过程Ⅱ需要外界提供电子,则正确的反应方程式为,C错误;D.常温常压、无催化剂条件下,与反应生成或,D错误;故选A。
【举一反三2】(2025·山东·高考真题)用肼的水溶液处理核冷却系统内壁上的铁氧化物时,通常加入少量,反应原理如图所示。下列说法正确的是
A.是还原反应的产物 B.还原性:
C.处理后溶液的增大 D.图示反应过程中起催化作用的是
【答案】C
【解析】由图中信息可知,和反应生成的是和反应的催化剂,是中间产物,该反应的离子方程式为,是还原剂,是氧化剂,是还原产物。A.该反应中,中N元素的化合价升高被氧化,因此,是氧化反应的产物,A不正确;B.在同一个氧化还原反应中,还原剂的还原性强于还原产物,因此,还原性的强弱关系为,B不正确;C.由反应的离子方程式可知,该反应消耗,处理后溶液的增大,C正确;D.根据循环图可知,图示反应过程中起催化作用的是,D不正确;综上所述,本题选C。
【举一反三3】(2024·北京·高考真题)可采用催化氧化法将工业副产物制成,实现氯资源的再利用。反应的热化学方程式:。下图所示为该法的一种催化机理。
下列说法不正确的是
A.Y为反应物,W为生成物
B.反应制得,须投入
C.升高反应温度,被氧化制的反应平衡常数减小
D.图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应
【答案】B
【解析】由该反应的热化学方程式可知,该反应涉及的主要物质有HCl、O2、CuO、Cl2、H2O;CuO与Y反应生成Cu(OH)Cl,则Y为HCl;Cu(OH)Cl分解生成W和Cu2OCl2,则W为H2O;CuCl2分解为X和CuCl,则X为Cl2;CuCl和Z反应生成Cu2OCl2,则Z为O2;综上所述,X、Y、Z、W依次是、、、。A.由分析可知,Y为反应物,W为生成物,A正确;B.在反应中作催化剂,会不断循环,适量即可,B错误;C.总反应为放热反应,其他条件一定,升温平衡逆向移动,平衡常数减小,C正确;D.图中涉及的两个氧化还原反应是和,D正确;故选B。
体现:机理题常用催化循环、自由基、电催化、中间体图。氧化还原体现在:
· 催化循环中元素价态变化;
· 中间体被氧化或还原;
· 总反应叠加;
· 电催化中阳极氧化、阴极还原;
· 自由基如 ⋅OH的强氧化性。
例如:
· O3高效转化为 ⋅OH:总反应 H2O+3O3=4O2+2⋅OH。O3参与氧化还原,O 元素价态变化。
· CO2与 NO3− 电催化生成尿素:CO2+2NO3−+18H++16e−→CO(NH2)2+7H2O
N 从 +5 → -2,C 从 +4 → +2,均被还原,需要外界电子。
· 肼 N2H4 处理 Fe3O4:N2H4+2Fe3O4+12H+→N2+6Fe2++8H2O
N:-2 → 0,失电子;Fe:+8/3 → +2,得电子。还原性 N2H4>Fe2+,消耗 H⁺,pH 增大。
如何应用原理解题
· 看箭头:反应物 → 中间体 → 产物,催化剂在循环中复原。
· 标价态:找出每一步谁被氧化、谁被还原。
· 总反应叠加:把中间体消掉,得到总反应。
· 判断催化剂:反应前后不变,但参与循环;中间体则会生成又消耗。
· 电催化注意:阳极失电子,阴极得电子;电子不能进入溶液,离子迁移补电荷。
· 注意介质:碱性条件下不能出现 H⁺,应写 HCO3−或 OH−。
考点04 微流程中考查氧化还原反应
【典例】(2024·辽宁·高考真题)某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的并制备,流程如下“脱氯”步骤仅元素化合价发生改变。下列说法正确的是
锌浸出液中相关成分(其他成分无干扰)
离子
浓度
145
0.03
1
A.“浸铜”时应加入足量,确保铜屑溶解完全
B.“浸铜”反应:
C.“脱氯”反应:
D.脱氯液净化后电解,可在阳极得到
【答案】C
【解析】铜屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2+,反应的离子方程式为:,再加入锌浸出液进行“脱氯”,“脱氯”步骤中仅Cu元素的化合价发生改变,得到CuCl固体,可知“脱氯”步骤发生反应的化学方程式为:,过滤得到脱氯液,脱氯液净化后电解,Zn2+可在阴极得到电子生成Zn。A.由分析得,“浸铜”时,铜屑不能溶解完全,Cu在“脱氯”步骤还需要充当还原剂,故A错误;B.“浸铜”时,铜屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2+,反应的离子方程式为:,故B错误;C.“脱氯”步骤中仅Cu元素的化合价发生改变,得到CuCl固体,即Cu的化合价升高,Cu2+的化合价降低,发生归中反应,化学方程式为:,故C正确;D.脱氯液净化后电解,Zn2+应在阴极得到电子变为Zn,故D错误;故选C。
【举一反三1】(2025·甘肃·高考真题)处理某酸浸液(主要含)的部分流程如下:
下列说法正确的是
A.“沉铜”过程中发生反应的离子方程式:
B.“碱浸”过程中NaOH固体加入量越多,沉淀越完全
C.“氧化”过程中铁元素化合价降低
D.“沉锂”过程利用了的溶解度比小的性质
【答案】D
【解析】酸浸液(主要含)加入铁粉“沉铜”,置换出Cu单质,溶液加入NaOH碱浸,过滤得到Al(OH)3沉淀,滤液加入H2O2,把Fe2+氧化为Fe(OH)3沉淀,在经过多步操作,最后加入Na2CO3,得到Li2CO3沉淀。A.“沉铜”过程中铁置换出铜单质,发生反应的离子方程式:,A错误;B.Al(OH)3是两性氢氧化物,NaOH过量,则Al(OH)3会溶解,B错误;C.“氧化”过程中将Fe2+氧化为Fe3+,铁元素化合价升高,C错误;D.加入Na2CO3得到Li2CO3沉淀,利用了的溶解度比小的性质,D正确;答案选D。
【举一反三2】(2024·福建·高考真题)从废线路板(主要成分为铜,含少量铅锡合金、铝、锌和铁)中提取铜的流程如下:
已知“滤液2”主要含和。下列说法正确的是
A.“机械粉碎”将铅锡合金转变为铅和锡单质
B.“酸溶”时产生和离子
C.“碱溶”时存在反应:
D.“电解精炼”时,粗铜在阴极发生还原反应
【答案】C
【解析】废线路板先机械粉碎,可以增加其反应的接触面积,加入稀盐酸后铝、锌、铁溶解,进入滤液,通入氧气和加氢氧化钠,可以溶解锡和铅,最后电解精炼得到铜。A.机械粉碎的目的是增大接触面积,加快反应速率,A错误;B.酸溶的过程中Al、Zn、Fe转化为对应的和离子,B错误;C.“碱溶”时根据产物中,存在反应:,故C正确;D.电解精炼时粗铜在阳极发生氧化反应,逐步溶解,故D错误;故选C。
【举一反三3】(2018·浙江·高考真题)某同学通过如下流程制备氧化亚铜:
已知:难溶于水和稀硫酸,
下列说法不正确的是
A.步骤②可用替换
B.步骤③中为防止被氧化,可用溶液洗涤
C.步骤④发生反应的离子方程式为
D.如果c试样中混有和杂质,用足量稀硫酸与试样充分反应,根据反应前、后固体质量可计算试样纯度
【答案】D
【解析】碱式碳酸铜和过量的盐酸反应,生成,溶液中通入,可将还原为,与氢氧化钠反应生成氧化亚铜、氯化钠和水,据此分析作答。A.步骤②中的主要作用是将还原为,同样具有还原性,可以替换,A项正确;B.溶液具有还原性,可以防止被氧化,B项正确;C.步骤④与氢氧化钠反应生成氧化亚铜、氯化钠和水,发生反应的离子方程式为,C项正确;D.如果试样中混有和杂质,用足量稀硫酸与试样充分反应后,得到的固体中含有和,此时无法计算试样纯度,D项错误;答案选D。
体现:微流程题常考除杂、沉铜、脱氯、浸出、电解精炼。氧化还原体现在:
· 置换反应:如 Fe+Cu2+=Fe2++Cu;
· 归中反应:如 Cu+Cu2++2Cl−=2CuCl;
· 氧化浸出:如 Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O;
· 还原沉淀:如用 SO2或 Na2SO3还原 CuCl2制 CuCl;
· 电解精炼:粗铜阳极氧化,纯铜阴极还原。
例如:
铜屑脱氯:
· “浸铜”只能部分溶解铜,因为“脱氯”还需要 Cu 作还原剂:
Cu+Cu2++2Cl−=2CuCl
· 若 H2O2 足量,Cu 全部变 Cu2+,脱氯无还原剂,所以不能足量。
· 脱氯液电解,Zn2+ 在阴极得电子生成 Zn。
解题:
· 先看流程目的:除什么、提什么、沉什么。
· 抓“仅某元素变价”:这是判断氧化剂、还原剂的关键。
· 写离子方程式:注意介质酸碱性、产物状态。
· 判断用量:流程中“适量”“足量”“少量”直接影响氧化还原能否继续。
· 电解:
· 阳极:失电子,氧化反应;
· 阴极:得电子,还原反应;
· 阳离子向阴极迁移,阴离子向阳极迁移。
考点05 有机物中考查氧化还原反应
【典例】(2026·浙江·高考真题)某课题组采用电化学方法合成含硫磷有机化合物(以作溶剂,Ph—代表苯基,电负性:)。合成机理示意图如下:
下列说法不正确的是
A.该合成中NaI可作电解质
B.化合物1、化合物2中P元素的化合价不同
C.转化为化合物4的反应中,被还原
D.该合成的反应式为
【答案】B
【解析】据图可知,左侧Pt电极失去电子,则左侧为阳极,右侧Pt电极得到电子,则右侧为阴极,据此解答。A.在中可电离出和,能够导电,可作电解质,同时,在阳极失去电子生成,参与后续反应后又重新生成,起到了电催化剂(氧化还原媒介物)的作用,A正确; B.化合物1和2为互变异构体,化合物1:P 原子与两个 O 原子(电负性 O > P)、一个 S 原子(电负性 S > P,且形成双键)和一个 H 原子相连(电负性 P> H),该P 原子的化合价为:+2+2-1= +3 价;化合物2:P 原子与两个 O 原子和一个 S 原子(形成单键)相连,该P原子化合价为:+2+1= +3 价。P元素化合价相同,B错误;C.化合物4的P 原子与 O、S(双键)、S(单键) 相连,所有成键电子均偏离 P,此时 P 的化合价为 +5 价。 P 元素的化合价从反应前的 +3 价升高到了 +5 价,发生了氧化反应。因此,作为氧化剂,自身发生还原反应,C正确;D.结合反应机理,总反应的反应物为化合物1和,生成物为化合物4和,反应式配平、条件标注均正确,D正确;故选B。
【举一反三1】(2024·浙江·高考真题)利用可将废水中的转化为对环境无害的物质后排放。反应原理为:(未配平)。下列说法正确的是
A.X表示
B.可用替换
C.氧化剂与还原剂物质的量之比为
D.若生成标准状况下的气体,则反应转移的电子数为(表示阿伏加德罗常数的值)
【答案】C
【解析】A.由题中信息可知,利用可将废水中的转化为对环境无害的物质X后排放,则X表示,仍然是大气污染物,A不正确;B.中C元素的化合价由-2价升高到+4价,是该反应的还原剂,有强氧化性,通常不能用作还原剂,故不可用替换,B不正确;C.该反应中,还原剂中C元素的化合价由-2价升高到+4价,升高了6个价位,氧化剂中N元素的化合价由+5价降低到0价,降低了5个价位,由电子转移守恒可知,氧化剂与还原剂的物质的量之比为,C正确;D.中C元素的化合价由-2价升高到+4价,升高了6个价位,若生成标准状况下的气体,即生成0.5mol,反应转移的电子数为0.5×6=,D不正确;综上所述,本题选C。
【举一反三2】(2026·全国卷·高考真题)我国科学家设计了一种电解装置(如图所示),在降解环境污染物四环素(TC)的同时,将转化为甲醇和乙醇。
电解时,下列叙述正确的是
A.在BiOBr电极上,TC的降解为还原反应
B.从CuO电极向BiOBr电极方向迁移
C.阴极发生的反应有
D.CuO电极通过6 mol电子,生成的甲醇少于1 mol
【答案】D
【解析】由图可知,BiOBr电极为电解池的阳极,光照条件下,TC在阳极失去电子发生氧化反应生成降解产物、水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子;氧化铜是阴极,二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成甲醇、乙醇和碳酸氢根离子。A.由分析可知,BiOBr电极为电解池的阳极,光照条件下,TC在阳极失去电子发生氧化反应生成降解产物,A错误;B.由分析可知,BiOBr电极为电解池的阳极,氧化铜是阴极,则氢离子从BiOBr电极向氧化铜电极方向迁移,B错误;C.由分析可知,氧化铜是阴极,水分子作用下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成甲醇或乙醇和碳酸氢根离子,C错误;D.氧化铜是阴极,在电极上生成甲醇的反应为,即该反应每转移6 mol电子,理论上可生成1 mol甲醇,由于氧化铜电极上同时还生成乙醇,转移电子并不能全部用于生成甲醇,因此氧化铜电极通过6 mol电子生成的甲醇少于1 mol,D正确;故选D。
【举一反三3】(2025·贵州·高考真题)以/SiC为阴极反应的催化剂,在溶液中电解和,两极协同合成(丙酰胺)的原理如图。
下列说法正确的是
A.b极与电源负极相连,发生氧化反应
B.a极涉及的反应有:
C.当电路中转移2 mol电子时,理论上合成
D.合成时会生成副产物
【答案】D
【解析】a 极:被还原为、(得电子),故a 极为阴极,与电源负极相连;b 极:被氧化为(失电子),故b极为阳极,与电源正极相连,据此分析。A.b 极发生氧化反应,应为阳极,与电源正极相连,而非负极,A不符合题意;B.溶液环境是溶液(呈弱碱性),反应式中不能出现,正确的反应应为,B不符合题意;C.阴极:,1 mol完全还原共得到;阳极:,1 mol 正丙醇失去; 合成 1 mol 丙酰胺需要与 。电路转移 2 mol 电子时,阳极生成 1 mol 丙醛,阴极仅得到 0.25 mol NH3,最多合成 0.25 mol 丙酰胺,C不符合题意;D.b 极生成的,在碱性的溶液中,可进一步被氧化为,故会产生该副产物,D符合题意;故选D。
体现:有机物中氧化还原常考:
· 有机物中 C 的平均价态;
· 官能团转化:醇 → 醛 → 酸;
· 电化学合成有机物;
· 有机物还原硝酸盐、CO₂ 等;
· 含 P、S 有机物的价态判断。
例如:
· CH3OH处理 NO3−:
H++CH3OH+NO3−→X+CO2+H2O
X 为 N2,因为要转化为环境无害物质。
C:-2 → +4,失 6 e⁻;N:+5 → 0,得 5 e⁻。
氧化剂 NO3−与还原剂 CH3OH 物质的量之比为 6:5。
· 电催化 CO₂ 制甲醇/乙醇:阴极 CO₂ 得电子还原,阳极污染物失电子氧化。
· 含磷有机物:根据电负性判断 P 的价态,如 P 与 O、S 成键时电子偏离 P,P 显正价。
如何应用原理解题
· 有机物标价法:H 为 +1,O 为 -2,N 为 -3 左右,卤素为 -1,再根据总价为 0 推 C 的平均价态。
· 看官能团:
· 醇 → 醛:失 2 e⁻;
· 醛 → 酸:失 2 e⁻;
· 醇 → 酸:失 4 e⁻;
· CH3OH→CO2:C 从 -2 → +4,失 6 e⁻。
· 电化学合成:阴极还原,阳极氧化,电子守恒配平。
· 注意介质:碱性条件下不能写 H⁺,要用 HCO3−、CO32− 等配平。
考点06 实验中考查氧化还原反应
【典例】(2026·浙江·高考真题)某研究小组利用反应制备,方法为:取加入坩埚中,再将坩埚置于反应管内,加热、冷却后得产品,装置示意图如下图。下列说法不正确的是
A.该反应是氧化还原反应
B.热分解过程中,必须尽快用惰性气体将反应产生的和排出反应管
C.反应结束后冷却时,必须隔绝空气
D.若测得产品中只有Fe、O两种元素且,则可判定产品为FeO
【答案】D
【解析】A.反应中元素化合价从中的+3价部分变为中的+2价、部分变为中的+4价,存在化合价升降,属于氧化还原反应,A正确;B.若不及时排出反应生成的,高温下会还原生成单质引入杂质,因此需要尽快用惰性气体排出气体产物,B正确;C.具有较强还原性,冷却时接触空气会被氧化,因此必须隔绝空气,C正确;D.若产品为和按物质的量比1:1混合的混合物,也满足仅含、元素且,不能判定为纯净的,D错误;故选D。
【举一反三1】(2026·四川·高考真题)准确测定煤中硫含量,对控制煤燃烧排放具有重要意义。煤中硫含量可通过“高温燃烧—酸碱滴定法”测定(忽略的影响),部分装置示意图如下。
已知:煤;。
下列说法错误的是
A.为保证煤燃烧完全,需要快速通入
B.溶液中的既作氧化剂又作还原剂
C.用标准NaOH溶液滴定时,需使用碱式滴定管
D.对硫含量测定结果产生的影响,可通过测定的量消除
【答案】A
【解析】A.若快速通入,气体流速过快,会导致反应生成的来不及被溶液充分吸收,使测定结果偏低,应控制适宜的通速率保证煤充分燃烧且气体被充分吸收,A错误;B.氧化生成时作氧化剂,与反应生成时作还原剂,故既作氧化剂又作还原剂,B正确;C.溶液为碱性,会腐蚀酸式滴定管的玻璃活塞,需使用碱式滴定管盛装,C正确;D.与反应生成,滴定过程中也会消耗,测定出的量即可计算出消耗的的量,扣除这部分即可得到消耗的的量,消除的影响,D正确;故选A。
【举一反三2】(2026·广西·高考真题)探究含铬化合物的转化,实验如下。已知:是两性氢氧化物,溶于碱后溶液呈亮绿色。下列说法正确的是
A.①中铬主要以形式存在
B.②中溶液呈绿色,说明被还原
C.②到③有生成
D.氧化性强于
【答案】D
【解析】A.溶液中存在如下平衡:,向溶液中加入足量硫酸溶液,溶液中的氢离子浓度增大,平衡向正反应方向移动,所以铬元素主要以的形式存在,A错误;B.②中溶液呈绿色,说明溶液中发生的反应为酸性条件下溶液中的与过氧化氢溶液反应生成铬离子、氧气和水,反应中氧元素的化合价升高被氧化,B错误;C.③中溶液呈亮绿色,说明溶液中发生的反应为溶液中的铬离子先与氢氧化钾溶液反应生成氢氧化铬沉淀,反应生成的氢氧化铬与过量的氢氧化钾溶液反应生成亮绿色的,所以②到③有氢氧化铬生成,C错误;D.向③中加入过氧化氢溶液后溶液变为黄色,说明溶液中发生的反应为碱性条件下溶液中的与溶液反应生成和水,反应中铬元素化合价升高被氧化,铬酸钾是反应的氧化产物,氧元素化合价降低被还原,过氧化氢是氧化剂,由氧化还原反应规律可知,氧化剂的氧化性强于氧化产物,所以过氧化氢的氧化性强于铬酸钾,D正确;故选D。
【举一反三3】(2026·重庆·高考真题)氯化钇()是制备某特种合金的前驱体。为实现资源的有效利用,制备时,生成的可用于制备硝酸,其实验装置如图所示。
反应1
反应2
下列叙述错误的是
A.a中可填充碱石灰 B.b中气体变为无色时反应2已结束
C.c中盛水可得到硝酸 D.反应结束时先停止通气后停止加热
【答案】D
【解析】氧化钇与氯化铵在氩气氛围中加热发生反应1生成氯化钇和氨气和水,生成的氨气经过a干燥后在管式炉中与过量的氧气发生反应2催化氧化生成NO和水,进入b中的气体为NO和过量的氧气,二者反应生成NO2显红棕色,与氧气一起通入c中的水反应得到硝酸,据此分析。A.a的作用是干燥反应生成的,碱石灰为碱性干燥剂,不与反应,可用于干燥氨气,A正确;B.因反应过程中通入过量的氧气,若反应2未结束,则会生成NO,NO遇氧气变为红棕色,当b中气体为无色时,说明不再产生NO,氨气已经耗尽,反应2已结束,B正确;C.从管式炉,中流出的气体含有和过量,二者反应生成,从b流出的气体为和氧气,通入水中发生反应,可得到硝酸,C正确;D.反应结束时若先停止通气后停止加热,装置冷却后压强减小会引发倒吸,因此应先停止加热,继续通气至装置冷却后再停止通气,D错误;故选D。
体现:实验题中氧化还原常与:
· 热分解;
· 气体吸收;
· 滴定分析;
· 条件控制;
· 防氧化、防倒吸、防副反应
结合。
例如:
· FeC2O4制备 FeO:
FeC2O4→ΔFeO+CO↑+CO2↑
C 从 +3 歧化为 +2 和 +4,属于氧化还原。
必须尽快排出 CO,防止 CO 还原 FeO 生成 Fe;冷却要隔绝空气,防止 FeO 被 O₂ 氧化。
· 煤中硫测定:
SO2SO2 被 H2O2H2O2 氧化为 H2SO4H2SO4,再用 NaOH 滴定。
H2O2H2O2 与 Cl2Cl2 反应时,既作氧化剂又作还原剂。
· 铬化合物转化:
酸性下 CrO42−CrO42− 转化为 Cr2O72−Cr2O72−;
H2O2H2O2 还原 Cr(VI) 为 Cr3+;
碱性下 Cr(OH)3溶于 KOH 生成亮绿色 [Cr(OH)4]−;
再加 H2O2又氧化为 CrO42−,说明 H2O2氧化性强于 K2CrO4。
如何应用原理解题
· 热分解:标价态,判断是否歧化、是否有气体还原性产物。
· 气体吸收:看吸收剂是否氧化/还原,如 H2O2H2O2 氧化 SO2SO2。
· 滴定:氧化还原滴定要写方程式,找计量关系。
· 条件控制:
· 防氧化:隔绝空气、用还原性洗涤液;
· 防倒吸:先停止加热,继续通气至冷却;
· 防副反应:控制 O₂ 流速、温度、pH。
· 纯度判断:不能只看元素比例,如 Fe 和 O 物质的量相等,可能是 FeO,也可能是 Fe 与 Fe2O3Fe2O3 按 1:1 混合。
考点07 流程题中氧化还原反应方程式书写与配平
【典例】(2026·北京·高考真题)肼可应用于医药、航空航天和电池等领域。
(1)肼可看作分子中原子被取代的产物。易溶于水的原因之一,是与水分子间存在__________作用。
(2)次氯酸钠氧化氨的方法制备水合肼
总反应:。制备流程示意图如下。
资料:的还原性强于
①反应器1中产生的离子方程式是________________________________________。
②反应器2中与作用产生。
③反应器3中与大量的充分反应后,将产生的混合液送入回收器。生成的化学方程式是_____________________________________________。
④反应器3中通入大量的,可减少和副反应的发生,从反应速率的角度解释原因:____________________________________________。
(3)双氧水法制备水合肼
总反应:,实验室制备分为两步。
资料:丁酮沸点,水合肼沸点,丁酮连氮沸点;丁酮连氮难溶于水。
i.制备丁酮连氮:
ii.制备:将i中分离出的丁酮连氮水解。
①ii的化学方程式是__________________________________________________。
②由于丁酮连氮性质稳定,反应ii的平衡常数较小。加热到左右反应,能促进的生成,原因是__________________________________________________。
(4)通过比较两种方法,结合丁酮连氮的性质,说明双氧水法的优点____________________。
【答案】(1)氢键
(2) 的浓度增大,使和的反应速率增大,降低的浓度
(3) 2 蒸出丁酮促进反应ii正向进行;升高温度反应速率增大
(4)丁酮连氮性质稳定,不易被H2O2继续氧化;丁酮连氮难溶于水,易与H2O2分离
【解析】氯气和氢氧化钠溶液在反应器1中生成次氯酸钠,溶液进入反应器2后通入大量氨气,与作用产生,反应器3中与大量的充分反应后生成,将产生的混合液送入回收器回收氨气循环利用,在蒸发器中得到。
(1)含有N原子,电负性较大的N可与水分子中的H形成氢键,这是肼易溶于水的重要原因。
(2)①反应器1中通入NaOH溶液,发生歧化反应生成NaCl、NaClO和水,对应离子方程式为。
③、NaOH和大量反应生成水合肼和,其化学方程式为。
④增大的浓度,可加快主反应与反应生成水合肼的反应速率,同时降低的浓度,使和的副反应速率减慢,从而减少副反应发生。
(3)
①丁酮连氮水解断裂双键结构,和水反应生成水合肼与2分子丁酮,其化学方程式为2。
②该水解反应平衡常数小,加热升温可加快反应速率;同时丁酮的沸点为79.6℃,100℃时丁酮会挥发脱离反应体系,使水解平衡正向移动,促进水合肼生成。
(4)丁酮连氮难溶于水,易与水相体系的杂质分离,且肼被保护在丁酮连氮结构中,不会像次氯酸钠法中生成的肼那样被过量的氧化剂氧化,产物产率更高;同时双氧水法无NaCl等副产物生成,后续分离提纯水合肼的操作更简便。
【举一反三1】(2026·山东·高考真题)一种从铜阳极泥(主要含、、)中分离提取贵金属、的工艺流程如下:
已知:“球磨提金”时,生成的高活性直接和反应生成。
; 。
回答下列问题:
(1)“酸浸”时,与稀反应生成二元弱酸的离子方程式为_________________________________________。
(2)“球磨提金”时,生成的反应中作氧化剂的是__________(填化学式)。
(3)“酸溶”时,转化为;“反萃取”时加入溶液后,水相中以形式存在,的两个作用是_______________________________________。“酸化析金”时,发生自身氧化还原反应的离子方程式为_________________________________。
【答案】(1)
(2)
(3) 将+3价的还原为+1价、提供配体
【解析】铜阳极泥原料主要含、、,先加入稀硝酸、稀硫酸进行酸浸,、被硝酸氧化溶解生成、、二元弱酸与,、、二元弱酸进入滤液,留在沉淀中;沉淀加入、球磨提金,氧化氯离子生成活性,将氧化为,经稀盐酸酸溶得到水溶液,有机萃取剂萃取金进入有机相,水相分离后有机相中加入反萃取,既作还原剂还原又提供配体形成,再经稀盐酸酸化,发生自身氧化还原析出单质;酸浸滤液中加入沉银得到沉淀,加氨水溶银生成可溶性络离子,再用水合肼还原提银析出单质,释放得到滤液;
(1)中为价被氧化为,为价被氧化为,被还原为,结合得失电子守恒和原子、电荷守恒配平方程式为;
(2)“球磨提金”时,加入的在酸性条件下氧化生成,元素化合价降低,作氧化剂;
(3)具有还原性,将中价还原为低价价;作为配体,与形成络离子进入水相实现反萃取,因此的作用为将+3价的还原为+1价,提供配体;中降价生成单质,元素部分转化为、部分为,结合得失电子守恒和原子、电荷守恒配平方程式为;
【举一反三2】(2026·河北·高考真题)钒和铬是重要的战略金属。河钢集团与中科院合作研发了国际领先的亚熔盐法清洁生产工艺,实现在温和条件下钒和铬的高效提取。主要流程如下:
已知:钒渣主要含、、和少量CaO、 等。
回答下列问题:
(1)V和Cr均位于元素周期表的_____区。
(2)氧化工序通常采用较大的流量,其目的是_______________________;配平化学方程式:________________________________。
_____ _____ _____ _____ _____ ______
(6)还原工序中,反应的离子方程式为___________________________________。
【答案】(1)d
(2) (提高氧气在液相中的扩散速率,)增大反应体系中O2浓度, 提高钒渣中钒和铬的氧化浸出率 4FeO·V2O3 + 24NaOH + 5O2 2Fe2O3+ 8Na3VO4+ 12H2O
(6)2 + 3 + 10H⁺ = 2Cr3+ + 3 + 5H2O或
【解析】简要分析工艺流程:氧化:加入溶液,通入,140℃~180℃反应,铁的转化: 被氧化为 ,钒的转化:根据小问(2),碱性条件下被氧化为。铬的转化:被氧化为。硅的转化:直接与反应生成。沉淀:加入和,与水反应生成。与沉淀。同时,生成的氧化铁和不与碱反应的氧化镁也可能在此处作为滤渣除去。冷却结晶:降温至,利用不同物质溶解度随温度变化的差异进行分离。的溶解度受温度影响较大,且在高浓度碱性溶液中,降温容易析出;的溶解度通常较大,且受温度影响相对较小,在该条件下仍保持溶解状态。 析出的固体主要为钒的化合物(后续处理可得 ),而铬保留在母液中。这一步实现了钒铬分离。蒸发结晶:对分离出钒后的母液进行蒸发浓缩。让从母液中析出,母液中亦含有少量,还原:利用稀 、 。 将溶液中的 还原为。水解沉淀:调节溶液的 pH 值,使 发生水解反应,生成沉淀。后续过滤得到的 沉淀经过煅烧分解,即可得到最终产品 。
(1)根据元素周期表分区规则,V(23号)属于第ⅤB族,Cr(24号)属于第ⅥB族,它们的价电子排布分别为3d34s2和3d54s1,均位于d区。
(2)首先,氧化工序的目的是将FeO·V2O3和FeO·Cr2O3中的Fe(Ⅱ)、V(Ⅲ)、氧化为Fe(Ⅲ)、V(Ⅴ),同时需要保证反应物充分接触,提高反应速率和转化率。采用较大O2流量可以提高氧气浓度,加快反应速率,使反应更充分(或提高钒、铬的浸出率等,合理即可)。配平化学方程式:FeO·V2O3中Fe为+2价,V为+3价;Fe2O3中Fe为+3价,Na3VO4中V为+5价。每1 mol FeO·V2O3中,Fe失去1 mol e⁻,2 mol V共失去4 mol e⁻,总计失去5 mol e⁻。O2每1 mol得4 mol e⁻,因此FeO·V2O3与O2的系数比为4:5。最终方程式为:4FeO·V2O3 + 24NaOH + 5O2 2Fe2O3+ 8Na3VO4+ 12H2O。
(6)还原工序中,Na2CrO4被Na2SO3还原为Cr3+,被氧化为。而在酸化后可部分转化为,根据氧化还原反应配平,离子方程式为2 + 3 + 10H⁺ = 2Cr3+ + 3 + 5H2O或。
【举一反三2】(2025·全国卷·高考真题)我国的蛇纹石资源十分丰富,它的主要成分是,伴生有少量、、等元素。利用蛇纹石转化与绿矾分解的耦合回收并矿化固定二氧化碳的实验流程如图所示。
已知:
回答下列问题:
(1)绿矾()在高温下分解,得到红棕色固体和气体产物,反应的化学方程式为_______。
【答案】(1)
【解析】(1)绿矾()在高温下分解,得到红棕色固体和气体产物三氧化硫、二氧化硫,反应的化学方程式为,故答案为:;
1.陌生化学方程式书写的思路
首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式,再根据反应前后元素化合价有无变化判断反应类型:
元素化合价无变化
此反应为非氧化还原反应,遵循质量守恒定律
元素化合价有变化
此反应为氧化还原反应,除遵循质量守恒定律外,还要遵循得失电子守恒定律。最后根据题目要求写出化学方程式或离子方程式(需要遵循电荷守恒定律)即可
2.陌生氧化还原反应方程式书写的具体步骤
【基础固本】
1.(2026·湖南邵阳·一模)中国陶瓷历史悠久,其制作过程包括选矿粉碎、坯料成型、釉料配制(含铅丹)、高温烧制和彩绘装饰(用、等氧化物着色)等工艺。下列说法错误的是
A.选矿粉碎属于物理变化
B.铅丹中元素的化合价为+2价和+4价
C.高温烧制过程中,坯料中的碳酸钙分解属于氧化还原反应
D.彩绘用的、均为金属氧化物
【答案】C
【解析】A.选矿粉碎过程仅改变矿石的形态大小,无新物质生成,属于物理变化,A正确;B.铅与碳同主族,化合价有相似性。碳的氧化物中碳可以是+2、+4价,铅也类似;可拆写为,元素存在+2价和+4价两种价态,B正确;C.碳酸钙高温分解的反应为,反应前后所有元素化合价均未发生改变,不属于氧化还原反应,C错误;D.、均由金属元素与氧元素组成,都属于金属氧化物,D正确;故选C。
2.(2025·江西新余·模拟预测)我国古代科技发明成果显著,其中之一是黑火药的发明。黑火药的爆炸反应为:。下列说法正确的是
A.该反应是置换反应
B.反应中有4种元素的化合价发生变化
C.还原产物和氧化产物物质的量之比是2:3
D.反应中仅涉及极性键断裂和极性键、非极性键的形成
【答案】C
【解析】A.置换反应的定义是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物,该反应反应物为2种单质+1种化合物,生成物为多种,不符合置换反应的定义,A错误;B.标注化合价变化:()、()、()化合价发生变化,、化合价不变,共种元素化合价改变,B错误;C.氧化剂得电子被还原,对应产物为还原产物;还原剂失电子被氧化,对应产物为氧化产物。该反应中:被还原为、被还原为,还原产物总物质的量为;被氧化为,氧化产物为,因此还原产物与氧化产物物质的量之比为,C正确;D.反应物中、单质含非极性键,是离子化合物含离子键,因此断裂的键除极性键外,还有非极性键和离子键,并非仅极性键断裂,D错误;故选C。
3.(2026·山西忻州·模拟预测)通过捕获和转化技术可实现资源化利用,其物质转化关系如图所示。
下列说法错误的是
A.过程①发生的反应既是化合反应又是氧化还原反应
B.过程②发生的反应为
C.捕获和转化1 mol 的过程中,至少需要1 mol
D.的捕获和转化有助于减弱温室效应
【答案】A
【解析】A.过程①的反应为,是化合反应,该反应中没有元素的化合价变化,不属于氧化还原反应,A错误;B.根据图示,过程②的反应为,B正确;C.由图可知,捕获和转化的总反应为,则捕获和转化1 mol ,至少需要1 mol ,C正确;D.是主要的温室气体,捕获和转化可以减少大气中的含量,有助于减弱温室效应,D正确;故选A。
4.(2025·四川雅安·一模)高铁酸钠()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:。下列说法正确的是
A.由反应可知,该条件下氧化性:
B.每生成,转移电子的物质的量为
C.作消毒剂,是因为与水反应后可以生成胶体
D.是氧化剂,是还原产物
【答案】A
【解析】A.氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物,反应中是氧化剂,是氧化产物,故该条件下氧化性,A正确;B.反应中元素化合价从+3价升高到+6价,每生成,转移电子的物质的量为,B错误;C.作消毒剂是因为其具有强氧化性可使蛋白质变性,与水反应生成胶体是其净水的原理,不是消毒的原因,C错误;D.反应中的元素化合价升高,作还原剂,是被还原得到的还原产物,D错误;故选A。
5.(2026·北京海淀·模拟预测)根据两个反应:①;
②。下列说法不正确的是
A.酸性条件下,氧化性:
B.反应①中还原剂和氧化剂的物质的量之比为5∶2
C.据以上反应信息,实验室将高锰酸钾溶液酸化时,不能用盐酸酸化
D.反应②中每生成(标准状况)的气体,则反应中转移的电子的物质的量为
【答案】B
【解析】A.反应①中氧化剂为,氧化产物为,氧化性;反应②中氧化剂为,氧化产物为,氧化性,故氧化性,A正确;B.反应①中还原剂为(系数为2),氧化剂为(系数为5),二者物质的量之比为,不是,B错误;C.根据反应②,酸性条件下可与发生氧化还原反应,故高锰酸钾酸化不能用盐酸,C正确;D.标准状况下的物质的量为,每生成转移电子,故转移电子物质的量为,D正确;故选B。
【能力进阶】
6.(26-27高三上·四川泸州·阶段检测)南北朝时期古人将雄黄(,其结构为)与草木灰(主要成分为)混合在空气中煅烧,发生反应:。已知:与同主族。下列说法错误的是
A.结构中和的杂化轨道类型均为
B.消耗,转移
C.既是氧化产物又是还原产物
D.与的空间结构都是正四面体形
【答案】B
【解析】A.中每个形成3个键、含1对孤电子对,价层电子对数为4,杂化类型为;每个形成2个键、含2对孤电子对,价层电子对数为4,杂化类型为,A正确;B.题目未指明处于标准状况下,无法确定的物质的量,故无法计算转移电子数,B错误;C.反应中元素化合价从+2价升高到中的+5价,元素化合价从中的0价降低到中的-2价,故既是氧化产物又是还原产物,C正确;D.和中中心原子的价层电子对数均为4,无孤电子对,故空间结构均为正四面体形,D正确;故本题选B。
7.(2025·重庆彭水·模拟预测)高铁酸钠是一种新型绿色消毒剂,主要用于饮用水处理。工业常用次氯酸钠和氢氧化钠的混合液氧化硫酸铁制备高铁酸钠,下列有关说法错误的是
A.制备原理可表示为:
B.该反应每制得转移电子数目为
C.反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2
D.处理水时,不仅能消毒,还能吸附水中的悬浮杂质
【答案】A
【解析】A.反应在氢氧化钠碱性环境中进行,不能生成,正确离子方程式反应物应包含,产物为,正确的离子方程式为,A错误;B.元素从+3价升高为中的+6价,每生成1molNa2FeO4转移3mol电子,数目为,B正确;C.氧化剂为,每个原子得2e-,还原剂为,每个原子失3e-,根据电子守恒,氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2,C正确;D.具有强氧化性可消毒杀菌,其还原产物水解生成胶体,可吸附水中悬浮杂质,D正确;答案选A。
8.(2026·安徽·模拟预测)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氧化性越强,E越小则该电对中还原型物质还原性越强。下表为部分电对的电极电势。
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)
0.77
1.09
2.01
0.15
1.51
0.54
根据表格数据分析,下列说法错误的是
A.氧化性: B.氢碘酸为强酸,可用于酸化溶液
C.反应可发生 D.可用氧化制备
【答案】B
【解析】A.电对、、、的值分别为2.01V、1.51V、1.09V、0.54V,越大氧化型物质氧化性越强,故氧化性,A正确;B.的值1.51V高于的0.54V,会氧化,因此不能用氢碘酸酸化溶液,B错误;C.的值0.77V高于的0.15V,氧化性强于,可发生反应,C正确;D.的值2.01V高于的1.51V,氧化性强于,可氧化制备,D正确;故选B。
9.(2026·内蒙古呼和浩特·模拟预测)虫蚁叮咬时所分泌的蚁酸,会引起肿痛。医用双氧水可将蚁酸氧化,其原理为:,为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.反应消耗,转移的电子数目为
B.,的溶液中数目为
C.中含有的价层电子总数为
D.每消耗标准状况下,生成的数目为
【答案】A
【解析】A.的物质的量为,反应中参与反应时,中从价降为价,共得到电子,故反应转移电子数目为,A正确;B.的溶液中,该溶液中物质的量为,数目为,不是,B错误;C.个分子的价层电子总数为,含价层电子总物质的量为,数目为,不是,C错误;D.标准状况下为液体,不能用计算其物质的量,无法确定生成的数目,D错误;故本题选A。
10.(2026·湖南衡阳·一模)一种镀镍废水(主要含、)的处理工艺如下:
已知:①常温下,“沉降”所得滤液中。
②转化为无毒无害的物质。
下列说法错误的是
A.“沉降”时,加入絮凝剂有利于沉降
B.
C.处理的离子方程式为
D.“煮沸”的目的是使受热分解而除去
【答案】C
【解析】A.絮凝剂可吸附悬浮的小颗粒,使其聚集成大颗粒加快沉降,A正确;B.pH=10时,,B正确;C.“沉降”步骤的反应环境为pH=10的碱性条件,反应物不能出现,该离子方程式不符合反应环境,正确的离子方程式为,C错误;D.受热易分解,煮沸可除去过量的,避免其对后续步骤产生影响,D正确;故答案选C。
【素养挑战】
11.(2026·湖南衡阳·一模)叠氮化钠是一种防腐剂和分析试剂,实验室制备的原理如下:
已知:Ⅰ.氨基钠熔点为,易潮解,易被氧化;
Ⅱ.不与酸、碱反应,氧化性强,可将氧化为。
下列说法错误的是
A.、装置中的试剂可以为碱石灰
B.制备操作中打开、,首先加热,再加热
C.装置的作用是吸收尾气、,具有防倒吸功能
D.中产生无污染气体,离子反应为
【答案】C
【解析】装置A是利用、稀盐酸和稀硝酸制备;装置B的作用是吸收中混有的、水蒸气,试剂可以选择碱石灰;装置C的作用是利用和加热制备;装置D的作用是干燥,试剂可以选择碱石灰;先将通入装置E中排尽空气后再制备,再通入制备;装置F可以吸收多余的,并且可以防止倒吸;装置G可以吸收多余的;最后收集生成的,由此解答。A.B装置用于除去A中生成的混有的、水蒸气,不与碱石灰反应,D装置用于干燥C中生成的,碱性气体可用碱石灰干燥,A正确;B.易被氧化,先加热C产生,排尽装置内的空气,防止、被氧化,再加热E发生与的反应,B正确;C.已知不与酸、碱反应,装置F中溶液能吸收而不能吸收,在G装置中可被还原,装置F的下层可起到防倒吸作用,C错误;D.已知可将氧化为,反应中失,中2个共得,结合电荷、原子守恒,该离子方程式书写正确,且产物无污染,D正确;故选C。
12.(2026·贵州·模拟预测)与在金属催化剂M的作用下生成多种产物,反应机理如图所示。下列说法不正确的是
A.是非极性分子
B.中间体X的结构可能是
C.反应过程中极性键和非极性键均有断裂和形成
D.该机理中金属催化剂M的化合价有变化
【答案】C
【解析】A.为直线形结构,正负电荷中心重合,是非极性分子,A正确;B.中间体X是从与反应得到,X生成了和M,根据H-M-COOH→M+HCOOH可类推X结构式应为,X分解后可得到HCHO和M,B正确;C.在循环过程中,断裂的共价键有中的非极性键,CO2中的极性键等,形成的共价键有中的极性键等,但没有形成非极性键,C错误;D.根据转化关系图可知反应过程中M与H、C等原子形成化学键,因此M的化合价发生变化,D正确;故选C。
13.(2025·四川雅安·一模)锰锌铁氧体()元件是电子线路中的基础组成部分。某实验室利用废弃电子产品中的锰锌铁氧体制备、和,其工艺流程如下。下列说法错误的是
A.“氨浸”的作用是将锌元素有效转移到水溶液中
B.“沉锰”反应的离子方程式为
C.“煮沸”含有配合物的“溶液B”,产生混合气体,经冷凝后所得溶液可循环用于“氨浸”
D.将原料中的以形式定量沉淀完全,消耗了,并产出(纯度为99.9%),则该原料化学式中的值为
【答案】D
【解析】锰锌铁氧体(MnxZn1-xFe2O4)粉末中加入氨水进行氨浸,Zn元素转化为[Zn(NH3)4]2+,其它元素不溶于氨水,过滤后得到固体A和溶液B,溶液B煮沸得到Zn(OH)2,Zn(OH)2受热分解生成ZnO;沉锰得到MnO2•nH2O,沉锰时加入高锰酸钾溶液,则固体A用硫酸溶解得到MnSO4,过滤后得到溶液C,溶液C中加入Fe粉还原,溶液C中的Fe元素为Fe3+,加入K2C2O4溶液进行沉铁,得到FeC2O4•2H2O。A.氨浸时元素与氨水反应形成配离子进入水溶液,可将锌元素有效转移到水溶液中,A正确;B.沉锰时与发生归中反应,被氧化为,自身被还原为。根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平可得题给离子方程式,B正确;C.溶液B含锌氨配离子,煮沸时分解释放和水蒸气,冷凝后得到氨水,可循环用于氨浸,C正确;D.由离子方程式可知,消耗时,原料中;产出的物质的量,即原料中。根据化学式,,解得,不是,D错误;故选D。
14.(2026·广西河池·一模)尼龙6的关键中间体环己酮肟可以通过电化学合成,将大气污染物NO转化为高价值化工原料,实现“变废为宝”,转化过程如图。
下列说法错误的是
A.电极B连接电源的正极,发生氧化反应
B.离子交换膜应选用阳离子交换膜
C.理论上获得1 mol环己酮肟,标准状况下,电极B附近将生成16.8LO2
D.电极A的电极反应式为:
【答案】B
【解析】A.电极B上转化为,元素化合价升高、失电子发生氧化反应,电极B为阳极,连接电源正极,A正确;B.电极A(阴极)反应生成,电极B(阳极)反应消耗,需要从阴极室迁移到阳极室,因此应选用阴离子交换膜,B错误;C.获得1 mol环己酮肟需要消耗1 mol,对应电路中转移3 mol电子,阳极反应为,转移3 mol电子时生成的物质的量为,标准状况下体积为,C正确;D.电极A上得电子生成,结合电荷守恒、原子守恒配平得到电极反应式为,D正确;故选B。
15.(2026·江苏南通·模拟预测)在温和条件下,、和CO在Au/α-MoC催化下直接反应合成,反应机理如图所示(*表示吸附态)。下列说法正确的是
A.理论投料比 B.在该催化剂表面,还原性:
C.过程a中存在非极性键的断裂和生成 D.高温条件下一定更有利于的合成
【答案】A
【解析】A.由图可知,氮气、水喝一氧化碳为反应物,氨气和二氧化碳为生成物,则反应的化学方程式为,则理论投料比,A正确;B.反应中,C元素化合价升高,发生氧化反应,则为还原剂,二氧化碳为氧化产物,N元素化合价降低,发生还原反应,则氮气为氧化剂,为还原产物,还原性:还原剂>还原产物,故还原性,B错误;C.过程a中仅存在中非极性键的断裂,无非极性键的生成,C错误;D.该反应使用催化剂,高温会导致催化剂失活,且反应如果为放热反应,高温会抑制正向进行,故高温不一定有利于合成,D错误;故答案为A。
16.(2026·江苏南通·模拟预测)以铬铁矿渣(主要成分为,含、、等杂质)为原料制的流程如图所示。下列说法正确的是
已知:滤液1的主要成分为、、。
A.“煅烧”时1 mol 完全反应,转移电子的物质的量为6 mol
B.“煅烧”时、与不发生反应
C.“除杂”时溶液的pH越大,Al、Si元素的去除越彻底
D.“还原”时每消耗3 mol ,理论上生成1 mol
【答案】D
【解析】铬铁矿渣(主要成分为FeCr2O4,含有少量MgCO3、Al2O3和SiO2杂质)加入碳酸钠和氧气煅烧后生成二氧化碳、MgO、Na2CrO4和Fe2O3,加水除去不溶于水的MgO和Fe2O3,加入稀硫酸将Na2CrO4转化为Na2Cr2O7,同时将Al、Si转化为Al(OH)3、H2SiO3沉淀除去;加入过氧化氢后,+6价Cr被还原为+3价,即得到Cr2(SO4)3;A.FeCr2O4中Fe为+2价、Cr为+3价,煅烧后Fe变为Fe2O3中+3价,Cr变为Na2CrO4中+6价,1 mol FeCr2O4完全反应失电子总物质的量为,即转移电子7 mol,A错误;B.已知滤液1含Na[Al(OH)4]、Na2SiO3,说明煅烧时Al2O3、SiO2均与Na2CO3反应生成对应的钠盐,B错误;C.除杂目的是使Al、Si转化为Al(OH)3、H2SiO3沉淀除去,若pH过大,Al(OH)3会与OH-反应溶解,无法除尽Al元素,C错误;D.还原过程中被还原为Cr3+,生成1 mol Cr2(SO4)3时,Cr元素得电子总物质的量为;H2O2还原剂,O元素从-1价被氧化为0价,每摩尔 H2O2失2 mol电子,故消耗H2O2的物质的量为,D正确;故选D。
16.(2025·山东·高考真题)采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿(要含及等元素的氧化物)分离提取等元素,工艺流程如下:
已知:该工艺条件下,低温分解生成,高温则完全分解为气体;在完全分解,其他金属硫酸盐分解温度均高于。
回答下列问题:
(1)“低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。与反应转化为时有生成,该反应的化学方程式为 。“高温焙烧”温度为,“水浸”所得滤渣主要成分除外还含有 (填化学式)。
【答案】(1) Fe2O3、CaSO4
【解析】采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿中分离提取等元素,加入硫酸铵低温焙烧,金属氧化物均转化为硫酸盐,如硫酸锰、硫酸铁、硫酸钴、硫酸钙等,产生的气体有氨气,氮气等,氨气用稀硫酸吸收,得到硫酸铵溶液,得到的硫酸盐经高温焙烧,只有硫酸铁发生了分解,产生三氧化硫气体和氧化铁,水浸后,过滤分离出滤渣,滤渣主要为二氧化硅,氧化铁,及硫酸钙,后续萃取分离,将铜元素萃取到有机相中,最终得到硫酸铜溶液,水相主要含有钴元素和锰元素,加入硫化钠,调节pH,生成硫化钴,过滤分离最终得到硫酸钴溶液,滤液中加入碳酸氢铵,生成碳酸锰沉淀,据此解答。
(1)低温焙烧,金属氧化物均转化为硫酸盐,二氧化锰与硫酸氢铵反应,转化为硫酸锰和氮气,根据电子得失守恒可知还有氨气生成,化学方程式为:;根据已知条件,高温焙烧的温度为650℃,只有硫酸铁发生分解,生成三氧化硫气体和氧化铁,二氧化硅,氧化铁,硫酸钙等在水中溶解度都较小,所以“水浸”所得滤渣的主要成分除了SiO2外还含有,Fe2O3、CaSO4;故答案为:;Fe2O3、CaSO4;
18.(2025·河南·高考真题)一种从预处理得到的贵金属合金粉[主要成分为、(铑)、,含有少量]中尽可能回收铑的工艺流程如下:
回答下列问题:
(2)已知“酸溶2”中转化为,则生成该物质的化学方程式为 ;“滤渣”的主要成分是 (填化学式)。
(3)“沉铑”中得到的沉淀经“灼烧”后分解成铑单质,但夹杂少量和,则“高温还原”中发生反应的化学方程式为 。
【答案】
(2) SiO2
(3)、
【解析】贵金属合金粉[主要成分为、(铑)、,含有少量]中尽可能回收铑的工艺流程中,加入浓盐酸溶解其中Fe,过滤后实现分离,再向滤渣中加入王水(浓盐酸与浓硝酸混合酸)氧化溶解Rh,转化为,Pt转化为相关可溶物,SiO2不溶,过滤后进行分离;煮沸滤液除去盐酸、硝酸,再加入浓盐酸、DETA将部分铑元素沉淀,过滤后,滤渣进行灼烧分解为Rh、和,再用H2进行高温还原得到铑单质,向滤液中加入NH4Cl将铂元素相关化合物转化为沉淀除去,加入SnCl2将(III)转化为,再加入Zn进行还原,生成Rh,由于Zn过量有剩余,加入浓盐酸溶解过量的Zn,实现Zn与Rh分离,过滤获得铑粉,以此分析解答。
(2)“酸溶2”中转化为,Rh元素化合价由0升高至+3,HNO3中N元素化合价由+5降低至+3,结合化合价升降守恒以及原子守恒可知反应化学方程式为;由上述分析可知该过程中滤渣的主要成分为SiO2。
(3)“高温还原”过程中,和均被H2还原为Rh,Rh元素化合价均由+3降低至0,根据化合价升降守恒以及原子守恒可知反应方程式为、。
51 / 54
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司zxxk.com
学科网(北京)股份有限公司
$