【步步高】2020高考化学大一轮复习讲义 第二章 第4讲 氧化还原反应的基本概念和规律
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第4讲氧化还原反应的基本概念和规律一、选择题:每小题只有一个选项符合题意。
1.(2021·河北省选择考模考)化学与生活密切相关。
下列叙述不涉及氧化还原反应的是( )A.牙膏中添加氟化物用于预防龋齿B.绿化造林助力实现碳中和目标C.氯化铁用于蚀刻金属眼镜架D.可降解包装材料的完全降解有利于减少白色污染解析:选A。
A.牙齿表面含有Ca5(PO4)3OH,使用含氟牙膏,会发生反应:Ca5(PO4)3OH(s)+F-(aq)Ca5(PO4)3F(s)+OH-(aq),使Ca5(PO4)3OH转化为更难溶的氟磷酸钙Ca5(PO4)3F,最终在牙齿表面形成难溶性的Ca5(PO4)3F,因此可预防龋齿,在转化过程中所有元素化合价均没有发生变化,因此不涉及氧化还原反应,A符合题意;B.绿化造林,通过绿色植物的光合作用将CO2转化为有机物,同时释放氧气,反应过程中元素化合价发生了变化,因此涉及氧化还原反应,B不符合题意;C.氯化铁具有强氧化性,能够与金属眼镜架中的一些金属如Cu发生氧化还原反应,产生FeCl2、CuCl2,C不符合题意;D.可降解包装材料完全降解一般变为CO2、H2O等,在该转化过程中元素化合价发生变化,有电子转移,因此涉及氧化还原反应,D不符合题意。
2.(2021·潍坊高三模拟)含元素碲(Te)的几种物质存在如图所示转化关系。
下列说法错误的是( )A.反应①利用了H2Te的还原性B.反应②中H2O做氧化剂C.反应③利用了H2O2的氧化性D.H2Te2O5转化为H2Te4O9发生了氧化还原反应解析:选D。
反应①中H2Te被O2氧化生成Te,利用了H2Te的还原性,故A正确;反应②中Te与H2O反应生成H2TeO3,Te元素化合价升高,做还原剂,则H2O为氧化剂,应有H2生成,故B正确;反应③中H2TeO3→H6TeO6,Te元素化合价升高,发生氧化反应,则H2O2做氧化剂,体现氧化性,故C正确;H2Te2O5转化为H2Te4O9时不存在元素化合价的变化,未发生氧化还原反应,故D错误。
《氧化还原反应》讲义一、氧化还原反应的基本概念在化学反应中,元素的化合价发生变化的反应称为氧化还原反应。
化合价升高的物质被氧化,发生氧化反应;化合价降低的物质被还原,发生还原反应。
例如,在反应 2H₂+ O₂= 2H₂O 中,氢元素的化合价从 0 价升高到+1 价,氢被氧化;氧元素的化合价从 0 价降低到-2 价,氧被还原。
氧化还原反应的特征是化合价的升降,而本质是电子的转移(得失或偏移)。
二、氧化剂和还原剂氧化剂是在反应中得到电子(或电子对偏向)的物质,其化合价降低,具有氧化性,在反应中被还原,生成还原产物。
还原剂则是在反应中失去电子(或电子对偏离)的物质,其化合价升高,具有还原性,在反应中被氧化,生成氧化产物。
以反应 CuO + H₂= Cu + H₂O 为例,氧化铜(CuO)中的铜元素化合价从+2 价降低到 0 价,氧化铜是氧化剂,被氢气还原为铜单质;氢气(H₂)中的氢元素化合价从 0 价升高到+1 价,氢气是还原剂,被氧化铜氧化为水。
常见的氧化剂有氧气、氯气、高锰酸钾等;常见的还原剂有金属单质(如钠、铁等)、氢气、一氧化碳等。
三、氧化还原反应的表示方法1、双线桥法用双线桥法表示氧化还原反应时,要分别从反应物中化合价发生变化的元素指向生成物中相应的元素,在线桥上注明电子的得失和化合价的升降情况。
例如,对于反应 2KClO₃= 2KCl + 3O₂↑,双线桥法表示如下:```得 2×6e⁻┌────────────┐│ 2KClO₃= 2KCl + 3O₂↑└────────────┘失 6×2e⁻```2、单线桥法单线桥法是从还原剂中失去电子的元素指向氧化剂中得到电子的元素,在线桥上注明电子转移的总数。
以上述反应为例,单线桥法表示为:```6e⁻│2KClO₃= 2KCl + 3O₂↑```四、氧化还原反应的规律1、守恒规律氧化还原反应中,得失电子总数相等,化合价升降总数相等。
第4讲 氧化还原反应的基本概念和规律[考纲要求] 1.了解氧化还原反应的本质是电子转移。
2.了解常见的氧化还原反应。
考点一 氧化还原反应及其相关概念1. 用分类思想理解氧化还原反应(1)根据反应中有无电子转移或元素化合价是否发生变化,可以把化学反应划分为氧化还原反应和非氧化还原反应。
判断氧化还原反应的最佳判据是有无元素化合价的升降。
(2)四种基本反应类型和氧化还原反应的关系可用下图表示:2. 结合实例理解氧化还原反应的相关概念实例:在Fe 2O 3+3CO=====高温2Fe +3CO 2的反应中Fe 2O 3是氧化剂,CO 是还原剂;C 元素被氧化,Fe 元素被还原;Fe 2O 3具有氧化性,CO 具有还原性;CO 2是氧化产物,Fe 是还原产物。
(1)相关概念 还原剂在反应中表现为所含元素的化合价升高,实质上失电子。
还原剂具有还原性,反应时本身被氧化,发生氧化反应,得到氧化产物。
氧化剂在反应中表现为所含元素的化合价降低,实质上得电子。
氧化剂具有氧化性,反应时本身被还原,发生还原反应,得到还原产物。
(2)常见氧化剂和还原剂①常见氧化剂a .某些活泼的非金属单质:如Cl 2,一般被还原为Cl -。
b .元素处于高价态的物质:如浓硫酸,一般被还原为SO 2。
c .过氧化物:如H 2O 2,一般被还原为H 2O 。
②常见还原剂a .活泼的金属单质:如Zn ,一般被氧化为Zn 2+。
b .某些活泼的非金属单质:如H 2,一般被氧化为H 2O 。
c .元素处于低价态的物质:如CO ,一般被氧化为CO 2。
③具有中间价态的物质既有氧化性,又有还原性。
还原产物 中间价态 氧化产物深度思考1. 下列反应属于氧化还原反应的是 ,属于化合反应的是 ,属于分解反应的是________________________________________________________,,属于置换反应的是 ,属于复分解反应的是 。
第4讲氧化还原反应的基本概念1.了解氧化还原反应的概念。
2.掌握氧化还原反应与四种基本反应类型的关系。
3.会用“单、双线桥”分析电子转移的方向和数目。
4.掌握氧化性、还原性强弱的比较及价态规律应用。
考点一氧化还原反应及相关概念1.氧化还原反应(1)判断依据:反应前后有元素的化合价发生变化。
(2)本质:电子转移(得失或偏移)。
2.相关概念概括为“升失氧、降得还,剂性一致、其他相反”。
3.氧化还原反应电子转移的表示方法(1)双线桥法:①标变价,②画箭头,③算数目,④说变化。
任务目标必备知识(2)单线桥法:箭头由失电子原子指向得电子原子,线桥上只标电子转移的数目,不标“得”“失”字样。
4.常见的氧化剂和还原剂(1)常见氧化剂及其还原产物氧化剂Cl2(X2)O2Fe3+酸性KMnO4、K2Cr2O7HClO浓H2SO4HNO3H2O2还原产物Cl-(X-)H2O/ O2-/OH-Fe2+/ Fe Mn2+、Cr3+Cl-SO2NO2/NO H2O(2)常见还原剂及其氧化产物还原剂金属单质非金属单质Fe2+H2S/ S2-HI/I-NH3CO SO2/SO2-3氧化产物金属离子非金属氧化物Fe3+S、SO2I2N2、NO CO2SO3、SO2-4 (3)元素化合价处于中间价态的物质既有氧化性,又有还原性。
如:其中:Fe2+、SO2-3主要表现还原性,H2O2主要表现氧化性。
5.氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系图示必备知识1.下列说法正确的是A .氧化还原反应中一定有氧元素参加B .得电子的物质是氧化剂,失电子的物质是还原剂C .在一个氧化还原反应中,有一种元素被氧化,必有另一种元素被还原D .某元素从游离态变为化合态,该元素一定被氧化 【答案】B【解析】A .钠和氯气点燃条件下反应生成氯化钠,该氧化还原反应中没有O 元素参加,故A 错误; B .得电子化合价降低的反应物是氧化剂、失电子化合价升高的反应物是还原剂,故B 正确; C .22Cl H O HCl HClO +=+中被氧化、被还原的元素都是Cl 元素,故C 错误; D .氢气在氯气中点燃反应生成氯化氢,反应中氯气被还原、氢气被氧化,故D 错误; 综上所述,答案为B 。
氧化还原反应[江苏考纲要求]———————————————————————————————————— 1.熟悉常见元素的化合价。
能根据化合价正确书写化学式(分子式),或根据化学式判断元素的化合价。
2.理解氧化还原反应的本质,了解氧化还原反应在生产、生活中的应用。
3.掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。
[教材基础—自热身]1.本质和特征氧化还原反应的本质是电子转移(得失或偏移),特征是反应过程中元素的化合价发生变化。
2.相关概念及其关系例如,反应MnO 2+4HCl(浓) =====△MnCl 2+Cl 2↑+2H 2O 中,氧化剂是MnO 2,还原剂是HCl ,氧化产物是Cl 2。
生成1 mol Cl 2时转移电子数目为2N A ,被氧化的HCl 的物质的量是2_mol ,HCl 显示的性质是还原性和酸性。
3.氧化还原反应中电子转移的表示方法 (1)双线桥法例如:写出Cu 与稀硝酸反应的化学方程式并用双线桥标出电子转移的方向和数目:_______________________________________________________________。
氧化还原反应的相关概念及电子转移表示法(2)单线桥法例如:写出Cu与稀硝酸反应的化学方程式并用单线桥标出电子转移的方向和数目:4.氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系5.常见的氧化剂和还原剂(1)常见的氧化剂提能点一突破氧化还原反应概念的“六个误区”误区1 某元素由化合态变为游离态时,该元素一定被还原某元素由化合态变为游离态时,该元素不一定被还原,也不一定被氧化。
因为元素处于化合态时,其化合价可能为正,也可能为负。
若元素由负价变为0价,则其被氧化,若元素由正价变为0价,则其被还原。
误区2 有单质参加或生成的反应一定是氧化还原反应有单质参加或生成的反应不一定是氧化还原反应,要看反应前后元素的化合价是否发生改变,如:同素异形体之间的转化就是非氧化还原反应。
第4讲氧化还原反应的基本概念和规律[考纲解读] 1.了解氧化还原反应的本质是电子转移。
2.了解常见的氧化还原反应。
考点一用分类思想理解氧化还原反应1.根据反应中有无________转移或元素____________是否发生变化,可以把化学反应划分为____________反应和____________反应。
判断氧化还原反应的最佳判据是______________________。
2.四种基本反应类型和氧化还原反应的关系可用下图表示:1.下列反应属于氧化还原反应的是____________,属于化合反应的是______________,属于分解反应的是___________________________________________________________,属于置换反应的是____________,属于复分解反应的是______________。
A.Cu2S+O2===2Cu+SO2B.3O2===2O3C.Fe2O3+3CO=====△2Fe+3CO2D.2Na+2H2O===2NaOH+H2↑E.CaCO3=====△CaO+CO2↑F.2H2O2===2H2O+O2↑G.SO3+H2O===H2SO4H.2Fe+3Cl2=====△2FeCl3I.H2SO4+2NaOH===Na2SO4+2H2O考点二结合实例理解氧化还原反应的相关概念实例:在Fe2O3+3CO=====高温2Fe+3CO2的反应中________是氧化剂,________是还原剂;________元素被氧化,________元素被还原;Fe2O3具有氧化性,CO具有还原性;________是氧化产物,________是还原产物。
1.相关概念还原剂在反应中表现为所含元素的化合价________,实质上____电子。
还原剂具有________,反应时本身被__________________________________________________,发生________反应,得到________产物。
氧化剂在反应中表现为所含元素的化合价__________,实质上______电子。
氧化剂具有________性,反应时本身被________,发生________反应,得到________产物。
2.常见氧化剂和还原剂(1)常见氧化剂①某些活泼的非金属单质:如Cl2,一般被还原为________。
②元素处于高价态的物质:如浓硫酸,一般被还原为________。
③过氧化物:如H2O2,一般被还原为________。
(2)常见还原剂①活泼的金属单质:如Zn,一般被氧化为________。
②某些活泼的非金属单质:如H2,一般被氧化为________。
③元素处于低价态的物质:如CO,一般被氧化为________。
(3)具有中间价态的物质既有氧化性,又有还原性。
还原产物中间价态氧化产物2. 下列氧化还原反应中,水作为氧化剂的是( )A.CO+ H2O CO2+H2B.3NO2+H2O===2HNO3+NOC.2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑D.2F2+2H2O===4HF+O23.被称为万能还原剂的NaBH4溶于水并和水反应:NaBH4+2H2O===NaBO2+4H2↑,下列说法中正确的是(NaBH4中H为-1价) ( )A.NaBH4既是氧化剂又是还原剂B.NaBH4是氧化剂,H2O是还原剂C.硼元素被氧化,氢元素被还原D.被氧化的元素与被还原的元素质量之比为1∶14.下列推断合理的是( )A.Fe3+、O2、H2O2三种微粒只具有氧化性,没有还原性B.木炭与浓硝酸反应可能生成CO和NH4NO3C.因为SO2具有还原性,所以不能用浓H2SO4干燥SO2D.Cl2转变为HClO时一定需要加入氧化剂才能实现5.ClO2是一种杀菌消毒效率高、二次污染小的水处理剂。
实验室中可通过以下反应制得:2KClO3+H2C2O4+H2SO4=====△2ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O。
下列说法不正确的是( )A.CO2是氧化产物B.H2C2O4在反应中被氧化C.H2C2O4的氧化性强于ClO2的氧化性D.ClO2作水处理剂时,利用了其强氧化性灵活应用氧化还原反应的相关概念(1)在复习氧化还原反应的有关概念时,要紧紧抓住“反应前后元素化合价起变化”这一特征,沿着“化合价升高——失去电子——还原剂——氧化反应——氧化产物(或化合价降低——得到电子——氧化剂——还原反应——还原产物)”这一线索进行分析。
(2)不能正确标出反应前后元素的化合价变化,是解此类题常出错的原因。
(3)统一规律:氧化反应和还原反应在同一反应中同时发生,有化合价升高的元素,必有化合价降低的元素。
(4)在氧化还原反应中可能有的物质既是氧化剂又是还原剂,也有的物质既不是氧化剂也不是还原剂。
考点三电子转移表示法及氧化还原反应类型下列标明电子转移的方向和数目的化学方程式中正确的是________;其中属于歧化反应的是________,属于归中反应的是________,属于部分氧化还原反应的是__________。
(1)2KClO3=====MnO2△2KC得6e-l+3O失6e-2↑(2)Cl2+2NaOH===NaC失2e-l+NaC得2e-lO+H2O(3)6HCl(浓)+KClO3===KC得6e-l+3C失6e-l2↑+3H2O(4)4HCl(浓)+M失2e-nO2=====△MnCl2+Cl2↑+2H2O(5)Cu+4HN2e-O3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O常考的氧化性、还原性强弱的判断 方法1.根据化学方程式判断氧化剂(氧化性)+还原剂(还原性)===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.根据反应条件和反应剧烈程度进行判断(1)与同一物质反应,一般越易进行,则其氧化性或还原性就越强。
如Na 与冷水剧烈反应,Mg 与热水反应,Al 与水加热反应也不明显,所以还原性:Na>Mg>Al ;非金属单质F 2、Cl 2、Br 2、I 2与H 2反应,F 2与H 2暗处剧烈反应并爆炸,Cl 2与H 2光照剧烈反应并爆炸,Br 2与H 2加热到500 ℃才能发生反应,I 2与H 2在不断加热的条件下才缓慢发生反应,且为可逆反应,故氧化性:F 2>Cl 2>Br 2>I 2。
(2)当不同的氧化剂作用于同一还原剂时,如果氧化产物价态相同,可根据反应条件的高低进行判断:一般条件越低,氧化剂的氧化性越强;同种还原剂作用于不同氧化剂时,反应越剧烈,其还原性越强。
如:2Fe +3Cl 2=====点燃2FeCl 3,Fe +S=====△FeS ,氧化性:Cl 2>S ;MnO 2+4HCl(浓)=====△MnCl 2+Cl 2↑+2H 2O,2KMnO 4+16HCl(浓)===2KCl +2MnCl 2+5Cl 2↑+8H 2O ,由上述反应条件的不同,可判断氧化性:KMnO 4>MnO 2。
3.其他因素(1)浓度:同一种物质浓度越大,氧化性(或还原性)越强。
如氧化性:浓H 2SO 4>稀H 2SO 4,浓HNO 3>稀HNO 3,还原性:浓HCl>稀HCl 。
(2)温度:同一种物质,温度越高其氧化性越强。
如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。
(3)酸碱性:同一种物质,所处环境酸(碱)性越强其氧化性(还原性)越强。
如KMnO 4溶液的氧化性随溶液酸性的增强而增强。
【例1】下列说法正确的是( )A.强氧化剂与强还原剂不一定能发生氧化还原反应B.含最高价元素的化合物一定只表现强氧化性C.阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性D.发生化学反应时,失电子越多的金属原子,还原能力越强【例2】已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应Ce4++Fe2+===Fe3++Ce3+Sn2++2Fe3+===2Fe2++Sn4+由此可以确定Fe2+、Ce3+、Sn2+三种离子的还原性由强到弱的顺序是( )A.Sn2+、Fe2+、Ce3+ B.Sn2+、Ce3+、Fe2+C.Ce3+、Fe2+、Sn2+ D.Fe2+、Sn2+、Ce3+【例3】已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2+,Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。
下列反应在水溶液中不可能发生的是( )A.3Cl2+6FeI2===2FeCl3+4FeI3B.Cl2+FeI2===FeCl2+I2C.Co2O3+6HCl===2CoCl2+Cl2↑+3H2OD.2Fe3++2I-===2Fe2++I2【例4】(1)100 mL 12 mol·L-1的浓盐酸与足量的MnO2反应,生成的氯气的物质的量小于0.3 mol,为什么?(2)将一Cu片投入稀H2SO4溶液中,没观察到反应现象,然后向其中加入少量的KNO3晶体,看到溶液由无色逐渐变蓝并有少量气泡产生,为什么?反思感悟(1)判断氧化性或还原性的强弱,依据的是得失电子的难易程度,而不是得失电子数目的多少。
(2)元素的高价态氧化性不一定比低价态强,如HClO的氧化性大于HClO4,另外最高价态的物质也不一定都表现氧化性,如H3PO4。
(3)强弱规律及应用氧化剂(较强氧化性)+还原剂(较强还原性)===还原产物(弱还原性)得到ne-,被还原+氧化产物(弱氧化性)失去ne-,被氧化氧化剂的氧化性越强,则其对应的还原产物的还原性就越弱;还原剂的还原性越强,则其对应的氧化产物的氧化性就越弱。
应用:①在适宜条件下,用氧化性强的物质制备还原性弱的物质;用还原性强的物质制备氧化性弱的物质;②比较物质间氧化性(或还原性)的强弱或判断氧化剂和还原剂在一定条件下是否发生反应。
关于氧化还原反应的三条规律模型1.反应先后规律的思维模型同一氧化剂与含多种还原剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时,首先被氧化的是还原性最强的物质;同一还原剂与含多种氧化剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时,首先被还原的是氧化性最强的物质。
2.价态归中规律思维模型含不同价态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。
例如,不同价态硫之间可以发生的氧化还原反应是如反应KClO3+6HCl===KCl+3Cl2↑+3H2O中,转移的电子数为5,而非6。
KClO3+6HCl===KCl得6e-+3Cl失6e-2↑+3H2O(错误)KClO3+6HCl===KCl得5e-+3Cl失5e-2↑+3H2O(错误)3.歧化反应规律思维模型“中间价→高价+低价”。