高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題05 氧化還原反應(yīng)（講）（含解析）

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05 氧化還原反應(yīng)（講） （1） 考綱要求 1.理解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)和特征 2.從多個(gè)角度理解氧化劑和還原劑等概念 3.會(huì)比較與判斷氧化性或還原性強(qiáng)弱 4.知道常見(jiàn)的氧化劑和還原劑 5.能判斷氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目 6.能配平化學(xué)方程式 7.能運(yùn)用氧化還原反應(yīng)的規(guī)律進(jìn)行有關(guān)計(jì)算 （2） 命題規(guī)律 氧化還原反應(yīng)是高中化學(xué)的核心理論，貫穿于高中化學(xué)學(xué)習(xí)的始終， 也是高考考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)內(nèi)容，很少會(huì)以專門考題出現(xiàn)，但融入其他專題進(jìn)行考查,分散在各種題型中。近三年的高考中，主要考查氧化還原反應(yīng)的相關(guān)概念判斷和氧化還原反應(yīng)方程式的書寫。考題分布既有客觀題又有主觀題，它們與元素及其化合物性質(zhì)及有關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)密切聯(lián)系在一起，尤其是重要物質(zhì)制備與氧化還原反應(yīng)的結(jié)合，陌生的氧化還原反應(yīng)方程式的書寫成為近年來(lái)考查的亮點(diǎn)，需要重點(diǎn)關(guān)注書寫提供信息的陌生的氧化還原反應(yīng)(或離子)方程式，只要利用所給的信息并按氧化還原反應(yīng)或離子反應(yīng)規(guī)律預(yù)測(cè)產(chǎn)物，再加以配平，即可得氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式的。 【例1】【2016年高考上海卷】O2F2可以發(fā)生反應(yīng)：H2S+4O2F2→SF6+2HF+4O2，下列說(shuō)法正確的是（ ） A．氧氣是氧化產(chǎn)物 B．O2F2既是氧化劑又是還原劑 C．若生成4.48 L HF，則轉(zhuǎn)移0.8 mol電子 D．還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為1：4 【答案】D 【解析】 【考點(diǎn)定位】考查氧化還原反應(yīng)的有關(guān)概念和簡(jiǎn)單計(jì)算。 【名師點(diǎn)睛】本題主要涉及氧化還原反應(yīng)， 氧化還原反應(yīng)的特征是元素的化合價(jià)發(fā)生變化，其本質(zhì)是在反應(yīng)中有電子轉(zhuǎn)移。在反應(yīng)中，氧化劑是得到電子的或電子對(duì)偏向的物質(zhì)，本身具有氧化性，反應(yīng)后化合價(jià)降低，對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物是還原產(chǎn)物；還原劑是失去電子的或電子對(duì)偏離的物質(zhì)，本身具有還原性，反應(yīng)后化合價(jià)升高，對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物為氧化產(chǎn)物。整個(gè)反應(yīng)過(guò)程電子從還原劑轉(zhuǎn)移到氧化劑。一定記清各概念之間的關(guān)系：還原劑—化合價(jià)升高—失去電子—被氧化—發(fā)生氧化反應(yīng)—生成氧化產(chǎn)物；氧化劑—化合價(jià)降低—得到電子—被還原—發(fā)生還原反應(yīng)—生成還原產(chǎn)物。 【例2】【2016年高考新課標(biāo)Ⅰ卷】(14分)NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來(lái)漂白織物等，其一種生產(chǎn)工藝如下： 回答下列問(wèn)題： （1）NaClO2中Cl的化合價(jià)為_______。 （2）寫出“反應(yīng)”步驟中生成ClO2的化學(xué)方程式_______。 （3）“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時(shí)，為除去Mg2+和Ca2+，要加入的試劑分別為________、________?！半娊狻敝嘘帢O反應(yīng)的主要產(chǎn)物是______。 （4）“尾氣吸收”是吸收“電解”過(guò)程排出的少量ClO2。此吸收反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為________，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是_________。 （5）“有效氯含量”可用來(lái)衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當(dāng)于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為____。(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)) 【答案】(1)+3價(jià)；(2)2NaClO3+SO2+H2SO4=ClO2+2NaHSO4； (3)NaOH溶液 ；Na2CO3溶液 ；ClO2-(或NaClO2)； (4)2:1； O2； (5)1.57g。 【解析】 【考點(diǎn)定位】考查混合物的分離與提純、氧化還原反應(yīng)的分析及電解原理的應(yīng)用的知識(shí)。 【名師點(diǎn)睛】化合價(jià)是元素形成化合物時(shí)表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)，在任何化合物中，所有元素正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和等于0，掌握常見(jiàn)元素的化合價(jià)，并根據(jù)元素吸引電子能力大小及化合物中，所有元素正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和等于0的原則判斷元素的化合價(jià)。有元素化合價(jià)變化的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，元素化合價(jià)升高，失去電子，該物質(zhì)作還原劑，變?yōu)檠趸a(chǎn)物；元素化合價(jià)降低，獲得電子，該物質(zhì)作氧化劑，變?yōu)檫€原產(chǎn)物，元素化合價(jià)升降總數(shù)等于反應(yīng)過(guò)程中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目；可利用最小公倍數(shù)法配平氧化還原反應(yīng)方程式，對(duì)于離子反應(yīng)，同時(shí)還要符合電荷守恒及原子守恒。物質(zhì)的氧化能力大小可結(jié)合每1mol物質(zhì)獲得電子的多少，獲得電子越多，其氧化能力就越強(qiáng)。 一、氧化還原反應(yīng)的基本概念及相互關(guān)系 1．氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是電子的得失或電子對(duì)的偏移，特征是反應(yīng)前后元素化合價(jià)的升降；判斷某反應(yīng)是否屬于氧化還原反應(yīng)可根據(jù)反應(yīng)前后化合價(jià)是否發(fā)生了變化這一特征。 2．基本概念 （1）氧化反應(yīng)：失去電子(化合價(jià)升高)的反應(yīng)。 （2）還原反應(yīng)：得到電子(化合價(jià)降低)的反應(yīng)。 （3）氧化劑(被還原)：得到電子的物質(zhì)(所含元素化合價(jià)降低的物質(zhì))。 （4）還原劑(被氧化)：失去電子的物質(zhì)(所含元素化合價(jià)升高的物質(zhì))。 （5）氧化產(chǎn)物：還原劑失電子后對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物(包含化合價(jià)升高的元素的產(chǎn)物)。 （6）還原產(chǎn)物：氧化劑得電子后對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物(包含化合價(jià)降低的元素的產(chǎn)物)。 3．氧化還原反應(yīng)的表示方法 （1）雙線橋法 箭頭必須由反應(yīng)物指向生成物，且兩端對(duì)準(zhǔn)同種元素。 箭頭方向不代表電子轉(zhuǎn)移方向，僅表示電子轉(zhuǎn)移前后的變化。 在“橋”上標(biāo)明電子的“得”與“失”，且得失電子總數(shù)應(yīng)相等。 （2）單線橋法 箭頭必須由還原劑中失電子的元素指向氧化劑中得電子的元素。 箭頭方向表示　電子轉(zhuǎn)移的方向。 在“橋”上標(biāo)明轉(zhuǎn)移的　電子總數(shù)。 4．氧化還原反應(yīng)與四種基本反應(yīng)類型的關(guān)系 （1）有單質(zhì)參加的化合反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)； （2）有單質(zhì)生成的分解反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)； （3）置換反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)； （4）復(fù)分解反應(yīng)一定不是氧化還原反應(yīng)。 5．常見(jiàn)的氧化劑和還原劑 重要的氧化劑一般有以下幾類： （1）活潑的非金屬單質(zhì)，如Cl2、Br2、O2等。 （2）元素(如Mn等)處于高化合價(jià)時(shí)的氧化物，如MnO2等。 （3）元素(如S、N等)處于高化合價(jià)時(shí)的含氧酸，如濃H2SO4、HNO3等。 （4）元素(如Mn、Cl、Fe等)處于高化合價(jià)時(shí)的鹽，如KMnO4、KClO3、FeCl3等。 （5）過(guò)氧化物，如Na2O2、H2O2等。 重要的還原劑一般有以下幾類： （1）活潑的金屬單質(zhì)，如Na、Al、Zn、Fe等。 （2）某些非金屬單質(zhì)，如H2、C、Si等。 （3）元素(如C、S等)處于低化合價(jià)時(shí)的氧化物，如CO、SO2等。 （4）元素(如Cl、S等)處于低化合價(jià)時(shí)的酸，如HCl、H2S等。 （5）元素(如S、Fe等)處于低化合價(jià)時(shí)的鹽，如Na2SO3、FeSO4等。 二、氧化性、還原性及其強(qiáng)弱比較 氧化性→得電子能力，得到電子越容易→氧化性越強(qiáng)。 還原性→失電子能力，失去電子越容易→還原性越強(qiáng)。 物質(zhì)的氧化性或還原性的強(qiáng)弱只取決于得到或失去電子的　難易程度　，與得失電子的數(shù)目無(wú)關(guān)。如：Na、Mg、Al的還原性強(qiáng)弱依次為Na＞Mg＞Al；濃HNO3、稀HNO3的氧化性強(qiáng)弱為濃HNO3＞稀HNO3 1．根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理 氧化性：氧化劑>氧化產(chǎn)物，氧化劑>還原劑??； 還原性：還原劑>還原產(chǎn)物，還原劑>氧化劑　。 2．根據(jù)元素的化合價(jià) 如果物質(zhì)中某元素具有最高價(jià)，該元素只有氧化性；物質(zhì)中某元素具有最低價(jià)，該元素只有還原性；物質(zhì)中某元素具有中間價(jià)態(tài)，該元素既有氧化性又有還原性。 3．根據(jù)金屬、非金屬的活動(dòng)性順序 在金屬活動(dòng)性順序表中，位置越靠前，其還原性就越強(qiáng)，其陽(yáng)離子的氧化性就越弱。 一般來(lái)說(shuō)，越活潑的非金屬，得到電子還原成非金屬陰離子越容易，其陰離子失電子氧化成單質(zhì)越難，還原性越弱。 4．根據(jù)元素周期表 同周期元素，隨著核電荷數(shù)的遞增，氧化性逐漸增強(qiáng)，還原性逐漸減弱；同主族元素，隨著核電荷數(shù)的遞增，氧化性逐漸減弱，還原性逐漸增強(qiáng)。 5．根據(jù)反應(yīng)的難易程度 氧化還原反應(yīng)越容易進(jìn)行(表現(xiàn)為反應(yīng)所需條件越低)，則氧化劑的氧化性和還原劑的還原性就越強(qiáng)。 不同的還原劑(或氧化劑)與同一氧化劑(或還原劑)反應(yīng)時(shí)，條件越易或者氧化劑(或還原劑)被還原(或被氧化)的程度越大，則還原劑(或氧化劑)的還原性(或氧化性)就越強(qiáng)。 6．根據(jù)電化學(xué)原理判斷 a．根據(jù)原電池原理判斷：兩種不同的金屬構(gòu)成原電池的兩極。 負(fù)極金屬是電子流出的極，正極金屬是電子流入的極。其還原性：負(fù)極>正極。 b．根據(jù)電解池原理判斷：用惰性電極電解混合液時(shí)，若混合液中存在多種金屬陽(yáng)離子時(shí)，在陰極先放電的陽(yáng)離子的氧化性較強(qiáng)(相應(yīng)的金屬單質(zhì)的還原性較弱)，若混合液中存在多種陰離子，在陽(yáng)極先放電的陰離子的還原性較強(qiáng)(相應(yīng)的非金屬單質(zhì)的氧化性較弱)。 7．其他條件 一般溶液的酸性越強(qiáng)或溫度越高，則氧化劑的氧化性和還原劑的還原性就越強(qiáng)，反之則越弱。 氧化性還原性強(qiáng)弱的比較是考試的一個(gè)難點(diǎn)，基本考查方式一是比較氧化性還原性的強(qiáng)弱，二是根據(jù)氧化性還原性強(qiáng)弱，判斷反應(yīng)能否進(jìn)行。總的解題依據(jù)是一個(gè)氧化還原反應(yīng)能進(jìn)行，一般是氧化劑的氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物的氧化性，還原劑的還原性強(qiáng)于還原產(chǎn)物的還原性。但要考慮到某些特殊情況如符合特定的平衡原理而進(jìn)行的某些反應(yīng)。 三、氧化還原反應(yīng)規(guī)律 1．價(jià)態(tài)變化規(guī)律 （1）歸中規(guī)律：含同種元素不同價(jià)態(tài)的物質(zhì)間發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，該元素價(jià)態(tài)的變化一定遵循“高價(jià)＋低價(jià)→中間價(jià)”的規(guī)律。這里的中間價(jià)可以相同(謂之“靠攏”)，也可以不同，但此時(shí)必是高價(jià)轉(zhuǎn)變成較高中間價(jià)，低價(jià)轉(zhuǎn)變成較低中間價(jià)(謂之“不相交”)。 （2）歧化規(guī)律：同一種物質(zhì)中的同一元素部分化合價(jià)升高，另一部分化合價(jià)降低，發(fā)生自身的氧化還原反應(yīng)。 2．優(yōu)先規(guī)律 在同一溶液里存在幾種不同的還原劑且濃度相差不大時(shí)，當(dāng)加入氧化劑時(shí)，還原性　強(qiáng)　的還原劑優(yōu)先被氧化；同時(shí)存在幾種不同的氧化劑且其濃度相差不大時(shí)，當(dāng)加入還原劑時(shí)，氧化性　強(qiáng)　的氧化劑優(yōu)先被還原。如：把少量Cl2通入FeBr2溶液中，F(xiàn)e2＋先失電子；把少量Cl2通入FeI2溶液中，I－先失電子。 3．守恒規(guī)律 （1）內(nèi)容。 ①質(zhì)量守恒：反應(yīng)前后元素的種類、原子的數(shù)目和質(zhì)量不變。 ②電子守恒：氧化還原反應(yīng)中，氧化劑得到的電子總數(shù)等于還原劑失去的電子總數(shù)，表現(xiàn)為化合價(jià)升高的總數(shù)等于化合價(jià)降低的總數(shù)。 ③電荷守恒：離子方程式中反應(yīng)物中各離子的電荷總數(shù)與產(chǎn)物中各離子的電荷總數(shù)相等。 （2）應(yīng)用：運(yùn)用“守恒規(guī)律”可進(jìn)行氧化還原反應(yīng)方程式的配平和相關(guān)計(jì)算。如用銅電極電解Na2SO4溶液，其陽(yáng)、陰極產(chǎn)物及轉(zhuǎn)移電子關(guān)系式為：Cu2＋～2e－～H2～2OH－。 四、氧化還原反應(yīng)方程式的配平 （1）配平原則：電子守恒、原子守恒、電荷守恒 （2）配平步驟(以高錳酸鉀和濃鹽酸反應(yīng)制氯氣為例)： 配平按以下五步進(jìn)行。 標(biāo)明反應(yīng)前后化合價(jià)有變化的元素的化合價(jià) 通過(guò)求最小公倍數(shù)使化合價(jià)升降總數(shù)相等 確定氧化劑與還原劑的化學(xué)計(jì)量數(shù) 用觀察法配平其他物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù) 檢查質(zhì)量、電荷、電子是否分別守恒 【例1】【2016屆臨沂一模】某離子反應(yīng)中共有H2O、ClO－、NH4＋、H＋、N2、Cl－六種微粒。其中C(ClO－) 隨反應(yīng)進(jìn)行逐漸減小。下列判斷錯(cuò)誤的是 （ ） A.該反應(yīng)的還原劑是NH4＋ B.消耗1mol氧化劑，轉(zhuǎn)移2mol電子 C.氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比是2：3 D.反應(yīng)后溶液酸性明顯增強(qiáng) 【答案】C 【解析】 考點(diǎn)：氧化還原反應(yīng) 【趁熱打鐵】【百?gòu)?qiáng)校2016屆靜海一中下學(xué)期開學(xué)考】一定條件下，向含HNO3的廢水中加入CH3OH進(jìn)行污水處理，發(fā)生反應(yīng)5CH3OH+6HNO3=3N2↑+5CO2↑+13H2O下列說(shuō)法正確的是 （ ） A．CH3OH被氧化，表現(xiàn)氧化性 B．此條件下還原性強(qiáng)弱為：N2＞CH3OH C．若氧化產(chǎn)物比還原產(chǎn)物多0.2 mol，則該反應(yīng)中轉(zhuǎn)移3mole- D．該反應(yīng)過(guò)程中斷裂的化學(xué)鍵既有極性鍵又有非極性鍵 【答案】C 【解析】 試題分析：A顯然錯(cuò)誤，還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性，故B錯(cuò)。每發(fā)生一摩爾該反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子3 0摩爾，而此時(shí)發(fā)生了0.1mol該反應(yīng)，故C正確。該反應(yīng)過(guò)程中只斷裂了非極性鍵，故D錯(cuò)。 【考點(diǎn)定位】重點(diǎn)考查了氧化還原反應(yīng)的相關(guān)內(nèi)容。 【例2】【2016屆遼寧省部分重點(diǎn)高中協(xié)作校模擬】向含有0.2molFeI2的溶液中加入a molBr2。下列敘述不正確的是 （ ） A．當(dāng)a=0.1時(shí)，發(fā)生的反應(yīng)為2I-+Br2=I2+2Br- B．當(dāng)a=0.25時(shí)，發(fā)生的反應(yīng)為2Fe2++4I-+3Br2=2Fe3++2I2+6Br- C．當(dāng)溶液中I-有一半被氧化時(shí)，c(I-):c(Br-)=1:1 D．當(dāng)0.2＜a＜0.3時(shí)，溶液中各離子濃度的關(guān)系為2c(Fe2+)+3c(Fe3+)+c(H+)=c(Br-)+c(OH-) 【答案】B 【解析】 考點(diǎn)：考查氧化還原反應(yīng)及電荷守恒在微粒濃度的大小比較急計(jì)算的應(yīng)用的知識(shí)。 【趁熱打鐵】【百?gòu)?qiáng)校2016屆滕州一中12月月考】將下列5種物質(zhì)：N2O、FeSO4、Fe(NO3)3、HNO3和Fe2(SO4)3分別填入下面對(duì)應(yīng)的橫線上______+______→______+______+______+______ 組成一個(gè)未配平的化學(xué)方程式，正確的順序是 （ ） A．FeSO4、Fe(NO3)3； Fe2(SO4)3、HNO3 、N2O、H2O B．HNO3、FeSO4； Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3、N2O 、H2O C．HNO3、Fe2(SO4)3； FeSO4、Fe(NO3)3、N2O、H2O D．Fe2(SO4)3、N2O； FeSO4、HNO3 、Fe(NO3)3、H2O 【答案】B 【解析】 試題分析:在所給的物質(zhì)組合中，HNO3中氮元素化合價(jià)位于最高價(jià)，具有氧化性，對(duì)應(yīng)還原產(chǎn)物為N2O，得電子數(shù)是4mol，能將還原性的2molFeSO4氧化為Fe2(SO4)3，2mol物質(zhì)失電子數(shù)是2mol，根據(jù)氫原子守恒，水在生成物中，發(fā)生的反應(yīng)為：HNO3 +FeSO4 → NO2+Fe2(SO4)3+Fe(NO3)3+H2O，答案選B。 考點(diǎn)：考查氧化還原反應(yīng) 1.氧化還原反應(yīng)中的基本概念、配平、計(jì)算等考查都是圍繞電子轉(zhuǎn)移展開的．必須從元素化合價(jià)升降上分析氧化還原反應(yīng)． 2.對(duì)氧化還原反應(yīng)概念原理綜合運(yùn)用的考查, 要從氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)及電子轉(zhuǎn)移入手, 正確理解有關(guān)概念, 并理清知識(shí)線和對(duì)應(yīng)規(guī)律。 【例】【百?gòu)?qiáng)校2016屆西安中學(xué)上學(xué)期第四次月考】濃度為0.05 molL－1的Na2SO3溶液24 mL恰好能被20 mL濃度為0.02 molL－1的K2Cr2O7溶液氧化為Na2SO4，則K2Cr2O7被還原后得到的產(chǎn)物中Cr元素的化合價(jià)為 （ ） A．＋5 B．＋4 C．＋3 D．＋2 【答案】C 【解析】 考點(diǎn)：考查氧化還原反應(yīng)中的電子守恒。 誤區(qū)警示：得失電子守恒是指在發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，氧化劑得到的電子數(shù)一定等于還原劑失去的電子數(shù)。得失電子守恒法常用于氧化還原反應(yīng)中氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的有關(guān)計(jì)算及電解過(guò)程中電極產(chǎn)物的有關(guān)計(jì)算等。電子守恒法解題的步驟是：首先找出氧化劑、還原劑及其物質(zhì)的量以及每摩爾氧化劑、還原劑得失電子的量，然后根據(jù)電子守恒列出等式。計(jì)算公式如下：n(氧化劑)得電子原子數(shù)原子降價(jià)數(shù)＝n(還原劑)失電子原子數(shù)原子升價(jià)數(shù)。利用這一等式，解氧化還原反應(yīng)計(jì)算題，可化難為易，化繁為簡(jiǎn)。許多有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的計(jì)算，如果能夠巧妙地運(yùn)用守恒規(guī)律可以達(dá)到快速解題的目的，常見(jiàn)的守恒關(guān)系有：①反應(yīng)前后元素種類和某種原子總數(shù)不變的原子守恒；②電解質(zhì)溶液中的電荷守恒；③氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)守恒、原電池或電解池中兩極通過(guò)的電子總數(shù)相等；④從守恒思想出發(fā)還可延伸出多步反應(yīng)中的關(guān)系式，運(yùn)用關(guān)系式法等計(jì)算技巧巧妙解題。