专题2.4 氧化还原反应的基本概念和规律-2016年高考化学一轮复习精品资料(原卷版)
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【考情解读】 1.了解氧化还原反应的本质是电子转移; 2. 能正确理解氧化还原反应的概念及概念间的相互关系; 3.能用单、双线桥正确表示氧化还原反应中电子转移的方向和数目; 4.能正确判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。 【重点知识梳理】 一、氧化还原反应的相关概念 1.本质和特征
2.有关概念及其相互关系
例如: 反应4HCl(浓)+MnO2=====△MnCl2+Cl2↑+2H2O中,氧化剂是MnO2,氧化产物是Cl2,还原剂是HCl,还原产物是MnCl2;生成1 mol Cl2时转移电子的物质的量为2_mol,被氧化的HCl的物质的量是2_mol。 3.氧化还原反应中电子转移的表示方法 (1)双线桥法
请标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目: (2)单线桥法 请标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目: 4.常见的氧化剂和还原剂 (1)常见氧化剂 常见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)常见还原剂 常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属离子及低价态化合物、低价金属阳离子、非金属单质及其氢化物等。如:
(3)具有中间价态的物质既有氧化性,又有还原性 具有中间价态的物质 氧化产物 还原产物 Fe2+ Fe3+ Fe
SO2-3 SO2-4 S H2O2 O2 H2O 其中:Fe2+、SO2-3主要表现还原性,H2O2主要表现氧化性。 二、物质氧化性、还原性强弱的比较 1.氧化性、还原性的判断 (1)氧化性是指物质得电子的性质(或能力);还原性是指物质失电子的性质(或能力)。 (2)氧化性、还原性的强弱取决于物质得、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表,Na比Al活泼,更易失去电子,所以Na比Al的还原性强。 (3)从元素的价态考虑:最高价态——只有氧化性,如Fe3+、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。 2.氧化性、还原性的强弱判断方法 方法一:依据反应原理判断 氧化性:氧化剂>氧化产物 还原性:还原剂>还原产物 可总结为:比什么性,找什么剂,产物之性小于剂。 方法二:据“三表”判断 (1)根据元素周期表判断。
(2)根据金属活动性顺序表判断。 ――――――――――――――――――→失电子能力逐渐减弱,单质的还原性逐渐减弱
――――――――――――――――――――――――→K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ +2+ Hg2+ Ag+得电子能力逐渐增强,阳离子的氧化性逐渐增强
(3)根据非金属活动性顺序表判断。
――――――――――――――――――→F2 Cl2 O2 Br23+2 S P C Si H2
得电子能力逐渐减弱,单质的氧化性逐渐减弱
―――――――――――――――――――→F- Cl- Br- 2+- S2- P3-
失电子能力逐渐增强,阴离子的还原性逐渐增强
方法三:根据“两池”判断 (1)根据原电池原理判断:一般情况下,两种不同的金属构成原电池的两极,其还原性:负极>正极。 (2)根据电解池原理判断 用惰性电极电解混合溶液时,若混合溶液中存在多种金属阳离子,则在阴极先得到电子的阳离子的氧化性较强(对应金属单质的还原性较弱);若混合溶液中存在多种阴离子,则在阳极先失去电子的阴离子的还原性较强(对应非金属单质的氧化性较弱)。 方法四:根据“三度” (浓度、温度、酸碱度)判断 (1)浓度 一般来说,氧化剂的浓度越大,其氧化性越强。如浓硝酸的氧化性强于稀硝酸,浓硫酸有强氧化性(指SO2-4)而稀硫酸只有弱氧化性(H+)。还原剂的浓度越大,其还原性越强,如浓盐酸的还原性强于稀盐酸,因此在实验室制取Cl2时用浓盐酸与MnO2共热。 (2)温度 许多氧化还原反应是在加热条件下进行的。可见升高温度可增强氧化剂的氧化性、还原剂的还原性。 (3)酸碱度 HNO3的氧化性与H+的浓度有关,H+的浓度越大,HNO3的氧化性越强,KMnO4酸化后氧化性增强。 方法五:根据反应条件来判断 当不同的氧化剂(或还原剂)与同一还原剂(或氧化剂)反应时,反应越易进行,则对应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,反之越弱。如:
MnO2+4HCl(浓)=====△MnCl2+Cl2↑+2H2O 2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O 氧化性:KMnO4>MnO2 方法六:根据反应的剧烈程度判断 (1)金属单质与水反应的剧烈程度:如Na、Mg、Al分别与水反应时,Na剧烈,Mg加热才明显,Al加热条件下也不明显。故还原性:Na>Mg>Al。 (2)非金属单质与H2化合的难易程度:如F2、Cl2、Br2、I2分别与H2反应,F2在冷暗处剧烈反应而爆炸,Cl2在光照条件下剧烈反应而爆炸,Br2加热至500 ℃时才能发生反应,I2在不断加热的条件下才能缓慢进行,且为可逆反应。故氧化性:F2>Cl2>Br2>I2。 方法七:根据同一物质被氧化或被还原的程度(根据产物价态的高低)判断 (1)同一物质被氧化的程度越大(把还原剂氧化到的价态越高),则氧化剂的氧化性越强。
如2Fe+3Cl2=====△2FeCl3(其中铁的化合价为+3价)、Fe+S=====△FeS(其中铁的化合价为+2价),则氧化性:Cl2>S。 (2)同一物质被还原的程度越大(把氧化剂还原到的价态越低),则还原剂的还原性越强。 如HCl+H2SO4(浓)→不反应、2HBr+H2SO4(浓)===Br2+SO2↑+2H2O、8HI+H2SO4(浓)===4I2+H2S↑
+4H2O,从化学反应方程式看,HCl不能还原浓硫酸,而HBr、HI却能把浓硫酸中+6价的硫分别还原成+4价、-2价,故还原性:HI>HBr>HCl。 三、氧化还原反应中的四大规律及其应用 1.氧化还原反应规律 (1)守恒规律 化合价有升必有降,电子有得必有失。对于一个完整的氧化还原反应,化合价升降总数相等,电子得失总数相等。 (2)强弱规律 具有较强氧化性的氧化剂跟具有较强还原性的还原剂反应,生成具有较弱还原性的还原产物和具有较弱氧化性的氧化产物。 (3)转化规律 氧化还原反应中,以元素相邻价态间的转化最易;同种元素不同价态之间若发生反应,元素的化合价只靠近而不交叉;同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应。 (4)先后规律 一种氧化剂同时和几种还原剂相遇时,优先与还原性最强的还原剂发生反应;同理,一种还原剂遇到多种氧化剂时,优先与氧化性最强的氧化剂反应。 【高频考点突破】 考点一 氧化还原反应的相关概念 例1.列过程中不涉及氧化还原反应的是( )。 A.由植物油制备人造黄油 B.用氯化铁溶液腐蚀印刷线路板 C.用牺牲阳极的阴极保护法防止金属被腐蚀 D.在蛋白质溶液中加入饱和硫酸铵溶液,析出白色固体 【变式探究】ClO2是一种消毒杀菌效率高、二次污染小的水处理剂。实验室可通过以下反应制备ClO2:
2KClO3+H2C2O4+H2SO4=====△2ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O,下列说法正确的是( )。 A.生成1 mol ClO2时转移1 mol电子 B.ClO2是氧化产物 C.H2C2O4在反应中被还原 D.KClO3在反应中得到电子,发生氧化反应 【变式探究】已知NH4CuSO3与足量的1 mol·L-1硫酸混合微热,产生下列现象:①有红色金属生成;②有刺激性气味的气体产生;③溶液呈蓝色。据此判断下列说法合理的是( )。 A.NH4CuSO3中硫元素被氧化了 B.刺激性气味的气体是二氧化硫和氨的混合气体 C.该反应中NH4CuSO3既作氧化剂又作还原剂 D.该反应中硫酸既表现酸性又表现强氧化性 考点二 物质氧化性、还原性强弱的比较 例2.现有下列几个离子反应: ①Cr2O2-7+14H++6Cl-===2Cr3++3Cl2↑+7H2O ②2Fe2++Br2===2Fe3++2Br- ③2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++SO2-4+4H+ 下列有关性质的比较中正确的是( )。 A.氧化性:Cr2O2-7>Cl2>Fe3+ B.氧化性:Cl2>Br2>Cr2O2-7 C.还原性:SO2D.还原性:Cl->Cr3+>Fe2+ 【变式探究】已知I-、Fe2+、SO2和H2O2均有还原性,它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为Fe2+<H2O2<I-<SO2,则下列反应不能发生的是( )。 A.2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++SO2-4+4H+ B.I2+SO2+2H2O===H2SO4+2HI C.H2O2+H2SO4===SO2↑+O2↑+2H2O D.2Fe3++H2O2===2Fe2++O2↑+2H+ 【易错警示】 氧化性、还原性强弱判断中的三大误区 1.氧化性、还原性强弱取决于物质得失电子的难易,与得失电子数目多少无关,如Na原子能失1个电子,Al原子可失3个电子,但还原性Na>Al。 2.不能依据氧化剂或还原剂自身化合价变化值的大小说明氧化性或还原性的强弱。如3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O和Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O中氧化性:浓HNO3
>稀HNO3。
3.某些物质的氧化性、还原性还与溶液的酸碱度有关。KMnO4的氧化性按碱性、中性、酸性条件逐渐增强;ClO-3、NO-3中性条件下无氧化性,但酸性条件下具有强氧化性。 例3.已知在酸性溶液中,下列物质氧化KI时,自身发生如下变化:MnO-4→Mn2+、H2O2→H2O、HNO2→NO、IO-3→I2。如果用等物质的量的这些物质氧化足量的KI,得到I2最多的是( )。 A.MnO-4 B.H2O2 C.HNO2 D.IO-3 【变式探究】将浓盐酸滴入KMnO4溶液,产生黄绿色气体,溶液的紫红色褪去,向反应后的溶液中加入NaBiO3,溶液又变为紫红色,BiO-3反应后变为无色的Bi3+。据此判断下列说法正确的是( )。 A.滴加盐酸时,HCl是还原剂,Cl2是还原产物 B.已知Bi为第ⅤA族元素,上述实验说明Bi具有较强的非金属性 C.若有0.1 mol NaBiO3参加了反应,则整个过程转移电子0.8 mol D.此实验条件下,物质的氧化性:NaBiO3>KMnO4>Cl2 【真题感悟】
1.【2014年高考上海卷第2题】下列试剂不会因为空气中的氧气而变质的是 A.过氧化钠 B.氢硫酸 C.硫酸亚铁 D.苯酚 2.【2014年高考山东卷第9题】等质量的下列物质与足量稀硝酸反应,放出NO物质的量最多的是