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1、第第4 4讲氧化还原反应讲氧化还原反应考点一氧化还原反应的基本概念考点一氧化还原反应的基本概念 知识清单知识清单一一氧化还原反应氧化还原反应1.氧化还原反应的本质及判断依据(1)氧化还原反应的本质:有电子转移(包括电子得失和电子对偏移)。(2)判断依据:有元素化合价的升高或降低。2.氧化还原反应的有关概念(1)氧化反应:失去电子(化合价升高)的反应。(2)还原反应:得到电子(化合价降低)的反应。(3)氧化剂(被还原):得到电子的物质(所含元素化合价降低的物质)。(4)还原剂(被氧化):失去电子的物质(所含元素化合价升高的物质)。(5)氧化产物:还原剂失电子后的对应产物(包含化合价升高的元素的产
2、物)。(6)还原产物:氧化剂得电子后的对应产物(包含化合价降低的元素的产物)。3.氧化还原反应与四大基本反应类型的关系二二常见的氧化剂和还原剂常见的氧化剂和还原剂1.常见的氧化剂(1)活泼的非金属单质:如Cl2、O2、Br2、F2等。(2)高价金属阳离子:如Fe3+、Sn4+、Cu2+等。(3)高价或较高价含氧化合物:如KMnO4、MnO2、PbO2、KClO3等。(4)过氧化物:如H2O2、Na2O2等。2.常见的还原剂(1)金属单质,如K、Na、Mg等。(2)某些非金属单质,如H2、C、Si等。(3)低价态金属阳离子,如Fe2+、Cu+等。(4)元素处于低价态的氧化物,如CO、NO、SO2
3、等。(5)非金属阴离子及低价态化合物,如S2-、I-、H2S等。(6)非金属氢化物,如HBr、HI、H2S等。三三氧化还原反应中电子转移的表示方法氧化还原反应中电子转移的表示方法1.双线桥法注意事项:(1)箭头必须由反应物指向生成物,且两端对准同种元素。(2)箭头方向不代表电子转移的方向,仅表示电子转移前后的变化。(3)在“桥”上标明电子的“得”与“失”,且“得”“失”电子总数应相等。2.单线桥法注意事项:(1)箭头必须由还原剂中失电子的元素指向氧化剂中得电子的元素。(2)箭头方向表示电子转移的方向。(3)在“桥”上标明转移的电子总数。四四氧化还原反应中各概念之间的相互关系氧化还原反应中各概念
4、之间的相互关系特别提示特别提示(1)氧化剂和还原剂均指反应物,氧化产物和还原产物均指生成物。(2)在同一氧化还原反应中,氧化剂和还原剂是同时存在的,它们既可以是不同物质,也可以是同一物质;氧化产物和还原产物也是同时存在的,既可以是不同物质,也可以是同一物质。(3)(4)氧化还原反应的基本概念可记忆为:升失还(原剂):被氧化,发生氧化反应,得到氧化产物。降得氧(化剂):被还原,发生还原反应,得到还原产物。氧化还原反应方程式的配平氧化还原反应方程式的配平1.配平的原则(1)得失电子守恒原则:反应中还原剂失去电子的总数与氧化剂得到电子的总数相等。(2)电荷守恒原则:若为离子反应,反应前后离子所带正、
5、负电荷总数相等。(3)原子守恒原则:反应前后各元素的原子个数相等。2.配平步骤化合价升降法是最重要的也是最基本的配平方法,步骤一般为:(1)“一标”:根据反应物和生成物的化学式,标出化合价发生变化的元 素的化合价。例如:KO4+Na2O3+H2SO4SO4+K2SO4+Na2O4+H2O(2)“二等”:使变价元素的化合价升降的总数相等,即求出化合价升降的最小公倍数(化合价升高可用“”表示,降低可用“”表示)。5225(3)“三定”:根据化合价升高与降低的最小公倍数,确定出参加氧化还原反应的物质的化学计量数。2KMnO4+5Na2SO3+H2SO42MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+H2O
6、(4)“四平”:用观察法配平,确定其他各物质的化学计量数。2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO42MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+3H2O(5)“五查”:检查反应前后原子总数是否相等,检查离子反应中电荷是否守恒,若相等且守恒,说明方程式正确,将箭头或短线改为等号(上海地区的反应方程式都用箭头,不必改为等号)。2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO42MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+3H2O考点二氧化还原反应的规律及应用考点二氧化还原反应的规律及应用 氧化还原反应的规律氧化还原反应的规律1.守恒规律氧化还原反应中有物质失电子必有物质得电子,且得电子总数等于失电子总数。或者说
7、氧化还原反应中,有元素化合价升高必有元素化合价降低,且化合价降低总值必等于升高总值。2.价态规律元素处于最高价态,只有氧化性;元素处于最低价态,只有还原性;元素处于中间价态,既有氧化性又有还原性,但主要呈现一种性质。物质中若含有多种元素,其性质是这些元素性质的综合体现。应用:判断元素或物质有无氧化性或还原性。3.转化规律在氧化还原反应中,元素相邻价态之间的转化最容易;同种元素不同价态之间发生反应,元素的化合价只靠拢而不交叉;含有相邻价态的同种元素的物质之间不发生氧化还原反应。例如:应用:判断氧化还原反应能否发生及电子转移情况。4.难易规律越易失去电子的物质,失去后就越难得到电子;越易得到电子的
8、物质,得到后就越难失去电子。一种氧化剂同时和几种还原剂相遇时,与还原性最强的优先发生反应;同理,一种还原剂同时与多种氧化剂相遇时,与氧化性最强的优先发生反应。如向FeBr2溶液中通入Cl2时,发生离子反应的先后顺序为2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-,2Br-+Cl2Br2+2Cl-。应用:判断物质的稳定性及反应顺序。方法方法1 1物质氧化性、还原性强弱的判断物质氧化性、还原性强弱的判断1.含义:氧化性是指得电子的性质(或能力),还原性是指失电子的性质(或能力)。2.常用的判断方法根据元素活动性顺序判断a.金属活动性顺序b.非金属活动性顺序方法技巧方法技巧根据元素在周期表中的位置判断a.同主族
9、元素(从上到下)如b.同周期主族元素(从左到右)如根据元素最高价氧化物的水化物酸碱性的强弱判断例如,根据酸性HClO4H2SO4H3PO4H2CO3,可判断氧化性:Cl2SPC。根据氧化还原反应的方向判断氧化性:氧化剂氧化产物。还原性:还原剂还原产物。根据氧化产物的价态高低判断当变价的还原剂在相似(或相同)的条件下作用于不同的氧化剂时,可根据氧化产物的价态高低来判断氧化剂氧化性的强弱。如根据2Fe+3Cl22FeCl3,Fe+SFeS可以判断出氧化性:Cl2S。根据反应所需条件判断当不同的氧化剂作用于同一还原剂时,若氧化产物价态相同,可根据反应条件来进行判断。例如:16HCl(浓)+2KMnO
10、42KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl24HCl(浓)+MnO2MnCl2+2H2O+Cl24HCl(浓)+O22H2O+2Cl2在上述三个反应中,还原剂都是浓盐酸,氧化产物都是Cl2,而氧化剂分别是KMnO4、MnO2、O2。中KMnO4在常温下可把浓盐酸中的氯离子氧化成氯气;需要在加热条件下才能完成;不仅需要加热,而且还需要CuCl2作催化剂才能完成。由此我们可以得出结论:氧化性:KMnO4MnO2O2。根据物质的浓度大小判断通常具有氧化性(或还原性)的物质浓度越大,其氧化性(或还原性)越强;反之,其氧化性(或还原性)越弱。例如氧化性:浓HNO3稀HNO3;MnO2能与浓盐酸反应,却不
11、能与稀盐酸反应,可判断还原性:浓盐酸稀盐酸。根据原电池、电解池的电极反应判断a.由两种不同的金属构成原电池的两极,负极是电子流出的极,正极是电子流入的极。其还原性:负极金属正极金属(特殊原电池除外,如由Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池,Al为负极,但Al的还原性弱于Mg)。b.用惰性电极电解混合溶液时,在阴极先放电的阳离子的氧化性较强,在阳极先放电的阴离子的还原性较强。例例1(2017湖南株洲质检,6)向CuSO4溶液中逐滴加入KI溶液至过量,观察到有沉淀(CuI)生成,且溶液变为棕色。再向反应后的混合物中不断通入SO2气体,溶液逐渐变成无色。下列有关分析中正确的是()A.上述实验条件下,
12、物质的氧化性:Cu2+SO2I2B.在SO2与I2的反应中得到的还原产物为H2SO4C.通入SO2后溶液逐渐变成无色,体现了SO2的漂白性D.滴加KI溶液时,每转移2mole-会生成2molCuI沉淀解题导引解题导引根据实验现象发生的反应分析各选项解析解析由题干信息可知,向CuSO4溶液中加入KI溶液时发生反应:,当转移2mole-时生成2molCuI沉淀,D项正确;向反应后的混合物中再通入SO2气体,又发生反应:I2+SO2+2H2OH2SO4+2HI,该反应中SO2作还原剂,体现了SO2的还原性,得到的还原产物是HI,故B、C均不正确;根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知,反应中氧化
13、性Cu2+I2,反应中氧化性I2SO2,故A项错误。答案答案D方法方法2 2氧化还原反应类题目的基本计算方法氧化还原反应类题目的基本计算方法得失电子守恒法得失电子守恒法对于涉及氧化还原反应的计算题,解答时通常要根据氧化还原反应的规律反应中氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等,即得失电子守恒。解题的一般步骤为:(1)找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。(2)找准一个原子或离子得失的电子数(注意化学式中粒子的个数)。(3)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)变价元素原子个数化合价变化值(高价-低价)=n(还原剂)变价元素原子个数化合价变化值(高价-低价)。例如25
14、0mL1mol/L的K2Cr2O7能将500mL3mol/L的FeSO4恰好完全氧化成Fe3+,求K2Cr2O7的还原产物中铬元素的价态(设为+x价)时,可根据0.25L1mol/L2(6-x)=0.5L3mol/L1(3-2),解得x=3。例例2(2017湖南百所中学阶段性诊断,15)硫的多种化合物在工业中有重要的应用。(1)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)又称保险粉,是最适合木浆造纸的漂白剂,其水溶液性质不稳定,有极强的还原性。Na2S2O4中S元素的化合价为。Na2S2O4暴露于空气中易吸收氧气和水蒸气而变质,发生反应时,当氧化剂和还原剂的物质的量之比为12时,产物为(填化学式)。将甲酸和
15、NaOH溶液混合,再通入SO2气体,会得到保险粉,此时甲酸被氧化为CO2。该反应的化学方程式为。(2)铬会造成环境污染。某酸性废水中含有Cr2,处理时可用焦亚硫酸钠(Na2S2O5)将Cr2转化为毒性较低的Cr3+,再调节pH至8,使铬元素沉降,分离出污泥后测得废水中Cr3+浓度为0.52mg/L,达到排放标准。Na2S2O5参加反应的离子方程式为。处理后的废水中Cr3+的物质的量浓度为mol/L。解题导引解题导引得失电子守恒甲酸结构简式HOOHc=,n=解析解析(1)根据题中信息可知,氧化剂是O2,还原剂是Na2S2O4,又知氧化剂和还原剂的物质的量之比为12,若设Na2S2O4被氧化后硫元素的化合价为+x价,则根据得失电子守恒有14=(x-3)22,解得x=4,又有水蒸气参与反应,所以产物为NaHSO3。(2)2将Cr2还原为Cr3+,则S2被氧化为S,由电荷守恒可知反应物中还应有H+,据此可写出反应的离子方程式。处理后的废水中Cr3+的浓度是0.52mg/L,只需将其转化为物质的量浓度即可,即c(Cr3+)=110-5mol/L。答案答案(1)+3NaHSO3HCOOH+2SO2+2NaOHNa2S2O4+CO2+2H2O(2)3S2+2Cr2+10H+6S+4Cr3+5H2O110-5
