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第3讲　氧化还原反应
【复习目标】
1.了解氧化还原反应的特征和本质。
2.能用“单、双线桥”分析电子转移的方向和数目。
3.掌握氧化性、还原性强弱的比较及价态规律的应用。
4.能运用电子守恒法配平氧化还原反应化学方程式并能进行相关计算。
5.能从元素价态的角度,依据氧化还原反应原理,预测物质的化学性质和变化。
6.能提取有效信息书写一定情境下的氧化还原反应的化学方程式。
考点一　氧化还原反应的基本概念
1.氧化还原反应
(1)特征(判断依据):反应前后有元素的　　　　发生变化。
(2)本质:　　　　(电子得失或共用电子对偏移)。
2.氧化还原反应基本概念及关系
其中,氧化性是指　　　　的性质(或能力);还原性是指　　　　的性质(或能力)。
[示例] 实验室可以使用高锰酸钾与浓盐酸来制取氯气,反应如下:2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
上述反应中,氧化剂是　　　　,还原剂是　　　,氧化产物是　　　　　,还原产物是　　　　,KMnO4发生　　　　　反应,HCl发生　　　　反应,盐酸表现的性质是　　　性和　　　性;生成1 mol Cl2时转移电子数目为　　　　　　,被氧化的HCl的物质的量是　　　　mol。
3.常见的氧化剂与还原剂
(1)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等。如
(2)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
(3)既可作氧化剂又可作还原剂。
元素化合价处于中间价态的物质,既有氧化性又有还原性。
其中:Fe2+、S主要表现　　　　性,H2O2主要表现　　　　性。
[示例] 从氧化剂和还原剂的角度,分析下列三个反应中H2O2的作用。
①H2O2+H2S2H2O+S↓:　 。
②H2O2+Cl22HCl+O2:　 。
③2H2O22H2O+O2↑:　 。
4.氧化还原反应中电子转移的表示方法
(1)双线桥法:表达了变价元素在反应前后的电子得失情况(反应物与反应产物之间)。
(2)单线桥法:表达了氧化剂与还原剂之间的电子转移情况(反应物之间)。
[示例] 试分别用双线桥法、单线桥法标出MnO2和浓盐酸反应中电子转移的方向和数目。
5.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
[示例] 分析下列四个化学反应:
A.2F2+2H2O4HF+O2
B.2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
C.4NH3+5O24NO+6H2O
D.4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
其中属于区域1的是　　　　(填字母,下同),属于区域2的是　　　　,属于区域3的是　　　　,属于区域4的是　　　　。
[理解·辨析] 判断正误
(1)向酸化的高锰酸钾溶液中滴入H2O2溶液,溶液褪色是因为H2O2具有氧化性。(　　)
(2)氧化还原反应中的反应物不是氧化剂就是还原剂。(　　)
(3)氧化还原反应中有一种元素被氧化时,一定有另一种元素被还原。(　　)
(4)硝酸铜高温分解产物可能是CuO、NO、NO2。(　　)
(5)有单质参加或生成的化学反应一定是氧化还原反应。(　　)
一、分析氧化还原反应的关键——正确标示
　元素化合价
1.请标出下列物质中指定元素的化合价。
(1)N:Li2NH　LiNH2　N2H4
(2)S:FeS　FeS2　Na2Sx　Na2S2O3　
(3)C:HCN　C2　CH4
(4)Fe:FePO4　LiFePO4　K2FeO4
(5)Cr:Cr　Cr2
(6)B:B、H　　　　　　;
NaH:Na、H　　　　　　;
SiH4:Si、H　　　　　　。
(7)S2:O、S　　　　　　;
V:V　　　　　　。
二、氧化还原反应概念判断
2.(2024·浙江嘉兴二模)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色消毒剂,主要用于饮用水处理,制备的一种方法的原理为3ClO-+2Fe3++10OH-2Fe+3Cl-+5H2O。下列说法不正确的是(　　)
[A] Fe3+是还原剂
[B] H2O既不是还原产物也不是氧化产物
[C] 生成1 mol Fe,转移6 mol电子
[D] 氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶3
3.已知过二硫酸分子中含有一个过氧键(—O—O—),过二硫酸钾(K2S2O8)与MnSO4反应的化学方程式为5K2S2O8+2MnSO4+8H2O2KMnO4+8H2SO4+4K2SO4。
(1)被还原的元素是　　　　。
(2)氧化产物是　　　　。
(3)氧化剂和还原剂的物质的量之比是　 。
(4)若反应消耗3.6 g H2O,反应中转移电子数为　　 　　(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
三、氧化还原反应中电子转移的表示方法
4.下列化学反应中电子转移方向、数目表示正确的是(　　)
[A]
[B]
[C]
[D]
5.(1)已知NaBH4与水反应的化学方程式为NaBH4+4H2ONa[B(OH)4]+4H2↑。用单线桥法标出电子转移的方向和数目:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,氧化剂为　　　,还原剂为　　　。
(2)(2024·上海徐汇区二模)工业上,高温煅烧 FePO4、Li2CO3和草酸的混合物制取电池材料磷酸铁锂(LiFePO4),发生的反应为2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+3CO2↑+H2O↑,标出电子转移的方向和数目: 　。
考点二　氧化还原反应的基本规律　　　　　　 　　　　　 　　　　　
1.强弱规律
(1)氧化性、还原性的强弱的意义。
氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的　　　　程度,与得、失电子数目的　　　　无关。
(2)氧化性、还原性强弱的比较方法。
①根据化学方程式判断(左边>右边)。
氧化性:氧化剂　　　　氧化产物;
还原性:还原剂　　　　还原产物。
②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。
③根据反应条件、浓度大小及反应的剧烈程度判断。
一般而言,反应条件要求越低、反应物浓度越大、反应越剧烈,对应物质的氧化性或还原性越强。
[示例] (1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,根据以上两个化学方程式可判断氧化性:KMnO4　　　(填“>”或“<”)MnO2。
(2)有下列各组物质:
①Cu与HNO3溶液　②Cu与FeCl3溶液　③Zn与H2SO4溶液　④Fe与FeCl3溶液　⑤Cl2与NaOH溶液　⑥Fe与HNO3溶液　⑦Fe与H2SO4溶液　⑧Na与O2
由于浓度不同而发生不同氧化还原反应的是　　　　(填序号,下同);由于温度不同而发生不同氧化还原反应的是　　　　;氧化还原反应不受浓度、温度影响的是　　　　。
(3)氧化性、还原性强弱规律。
性质 氧化性 还原性
规律 元素非金属性越强,其单质的氧化性越强;金属活动性越强,对应金属的简单阳离子氧化性越弱 元素金属性越强,其单质的还原性越强;非金属活动性越强,对应元素形成的简单阴离子还原性越弱;电解池中在阳极优先放电的粒子还原性较强
示例 Cl2　Br2　I2　S; Na+　Zn2+　H+　Cu2+ Mg　Fe　Cu　Ag; Br-　I-　S2-; Cu　Cl-　OH-　S
(4)反应的先后规律及应用。
①同时含有几种还原剂(或氧化剂),发生氧化还原反应时,还原性(或氧化性)强的优先反应,如在FeBr2溶液中通入少量Cl2时,因为还原性　　　　>　　　　,所以　　　　先与Cl2反应。
②常见粒子的氧化性、还原性强弱顺序。
氧化性:Mn(H+)>Cl2>Br2>Fe3+>I2>H2SO4(稀)>S;
还原性:Mn2+2.价态规律
(1)价态归中规律。
同种元素的不同价态物质间发生氧化还原反应时,该元素价态的变化一定遵循:只靠拢,不交叉。
[示例] 用双线桥法标出下列反应电子转移的方向和数目。
H2S+H2SO4(浓)S↓+SO2↑+2H2O
(2)歧化反应规律(自身的氧化还原)。
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+2NaOHNaCl+NaClO+H2O;3NO2+H2O2HNO3+NO。
(3)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。如浓硫酸与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+NaClO3NaCl+3Cl2↑+3H2O中,氧化剂为NaClO3,还原剂为HCl,氧化产物和还原产物都为Cl2。
[理解·辨析]判断正误
(1)在化学反应中,得电子越多的氧化剂,其氧化性就越强。(　　)
(2)难失电子的物质一定易得电子。(　　)
(3)元素的非金属性越强,其单质氧化性越强,越活泼。(　　)
(4)阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性。(　　)
(5)SO2的还原性较强,而浓硫酸具有很强的氧化性,不能用浓硫酸干燥SO2气体。(　　)
一、强弱规律及其应用
1.已知反应:
①2CeO2+H2O2+6H+2Ce3++O2↑+4H2O
②2Fe3++2I-2Fe2++I2
③2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
请根据上述反应判断氧化性由强到弱的顺序是(　　)
[A] CeO2>I2>Fe3+>H2O2
[B] CeO2>Fe3+>I2>H2O2
[C] CeO2>H2O2>Fe3+>I2
[D] Fe3+>I2>CeO2>H2O2
2.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+6FeI22FeCl3+4FeI3
[B] Cl2+FeI2FeCl2+I2
[C] Co2O3+6HCl(浓)2CoCl2+Cl2↑+3H2O
[D] 2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
3.分析下列探究物质氧化性、还原性的强弱的有关实验操作,现象和结论均正确的是　　　　(填字母)。
选 项 实验操作 现象 结论
A 向Fe(NO3)2溶液中滴入稀硫酸酸化的H2O2溶液 溶液由浅绿色变为黄色 证明H2O2氧化性大于Fe3+
B 向KBrO3溶液中通入少量氯气,然后再加入少量苯,振荡,静置 溶液分层,上层呈橙红色 氧化性:Cl2>Br2
C 向含相同浓度的KBr、KI混合溶液中依次加入少量氯水和CCl4,振荡,静置 液体分层,下层呈紫红色 氧化性:Cl2>I2,Br2>I2
D 将过量Cl2通入淀粉碘化钾溶液中 溶液颜色最终未变蓝 说明Cl2不能氧化I-
E 向含KSCN的FeCl2溶液中滴入少量酸化的AgNO3溶液 溶液变红色 氧化性:Ag+>Fe3+
F 向FeCl3溶液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,再加入少量铜粉 开始时无明显变化,加入铜粉后产生蓝色沉淀 氧化性:Fe3+>Cu2+
二、价态规律及其应用
4.氯气跟氢氧化钾溶液在一定条件下发生如下反应:Cl2+KOHKX+KY+H2O(未配平)。KX在一定条件下能自身反应KXKY+KZ(未配平,KY与KZ的物质的量之比为1∶3),以上KX、KY、KZ均是含氯元素的一元酸的钾盐,由以上条件推知在KX中氯元素的化合价是(　　)
[A] +1 [B] +3 [C] +5 [D] +7
5.L、M、R、P、Q分别代表五种含不同化合价的氮元素的物质。A、B分别代表两种含不同化合价的氯元素的物质(每种物质中氮或氯元素的化合价只有一种)。又知物质M中的氮元素化合价要比物质Q中氮元素的化合价低。在一定条件下,它们会发生如下的转化(关系式未配平):
①P+AQ+B
②L+O2M+H2O
③L+MR+H2O
④B+H2OA+O2
(1)若五种含氮元素的物质中,有一种是硝酸,则硝酸是　　　　,理由是　
　　　　　　　　。
(2)反应②必须在催化剂(铂、氧化铁等)作用下,加热到一定温度时方能发生,此反应在化工生产上有重要用途,据此推断在同温同压下,若物质R的密度比空气的密度小,则R的化学式为　　　　。
(3)某同学写出下面三个含氮的物质相互转化的关系式:
Ⅰ.M+PN2O3+H2O
Ⅱ.N2O4+H2OP+Q
Ⅲ.M+LQ+H2O
其中一定不可能实现的是　　　　,理由是　 　。
考点三　氧化还原反应方程式的配平与书写　　　　　　 　　　　　 　　　　　
1.氧化还原反应方程式的配平原则
(1)得失电子守恒:氧化剂得电子的总数等于还原剂失电子的总数(元素化合价升高总数等于元素化合价降低总数)。
(2)质量守恒:反应前后原子的种类和个数不变。
(3)电荷守恒:离子方程式中,反应物中各离子的电荷总数与产物中各离子的电荷总数相等。
2.氧化还原反应方程式的配平步骤
[理解·辨析] 判断下列离子方程式或化学方程式是否正确
(1)Fe+Fe3+2Fe2+。(　　)
(2)5H2SO4+7H2S12H2O+4SO2↑+8S↓。(　　)
(3)2KMnO4+5H2O22Mn(OH)2+5O2+2KOH+2H2O。(　　)
(4)2KMnO4+2H2S+2H2SO4K2SO4+2MnSO4+S↓+4H2O。(　　)
掌握各种氧化还原反应方程式的配平
1.正向配平
(1)　　C+　　H2SO4(浓)　　CO2↑+　　SO2↑+　　H2O
(2)　　Mn+　　H++　　Cl-　　Mn2++　　Cl2↑+　　H2O
2.逆向配平
(1)　　S+　　NaOH　　Na2S+　　Na2SO3+　　H2O
(2)　　P4+　　KOH+　　H2O　　K3PO4+　　PH3↑
3.部分变价的配平
(1)　　HCl(浓)+　　MnO2　　Cl2↑+　　MnCl2+　　H2O
(2)　　Cu+　　HNO3(稀)　　Cu(NO3)2+　　NO↑+　　H2O
4.含有未知数的配平
(1)　　FexS+　　HCl　　S+　　FeCl2+　　H2S
(2)　　Na2Sx+　　NaClO+　　NaOH　　Na2SO4+　　NaCl+　　H2O
5.有机物参与的氧化还原反应方程式的配平
(1)　　KClO3+　　H2C2O4+　　H2SO4　　ClO2↑+　　CO2↑+　　KHSO4+　　H2O
(2)　　C2H6O+　　KMnO4+　　H2SO4　　K2SO4+　　MnSO4+　　CO2↑+　　H2O
6.缺项配平
(1)①　　Cl+　　Fe2++　　 　　Cl-+　　Fe3++　　　　
②　　Fe3++　　SO2+　　　 　　Fe2++　　S+　　　　
(2)将NaBiO3固体(黄色,微溶)加入MnSO4和H2SO4的混合溶液里,加热,溶液显紫色(Bi3+无色)。配平该反应的离子方程式:
　　NaBiO3+　　Mn2++　　 　　Na++　　Bi3++　　　　+　　　　
(3)某高温还原法制备新型陶瓷氮化铝(AlN)的反应体系中的物质有Al2O3、C、N2、CO、AlN。
请将AlN之外的反应物与生成物分别填入以下空格内,并配平。
　　　+　　　　+　 　　　AlN+　　　
氧化还原反应方程式配平思路
(1)逆向配平氧化还原反应方程式,主要应用于反应物自身的氧化还原反应(歧化、分解反应)。
(2)物质组成中含有未知数时,可以把含未知数的元素原子作为一个整体,计算化合价的变化。
(3)缺项方程式是指某些反应物或生成物在方程式中没有写出来,它们一般为水、酸(H+)或碱(OH-)。其确定原则如下表:
条件 补项原则
酸性条件下 缺H或多O补H+,少O补H2O
碱性条件下 缺H或多O补H2O,少O补OH-
1.(2024·浙江1月选考,4)汽车尾气中的NO和CO在催化剂作用下发生反应:2NO+2CO2CO2+N2,下列说法不正确的是(NA为阿伏加德罗常数的值)(　　)
[A] 生成1 mol CO2转移电子的数目为2NA
[B] 催化剂降低NO与CO反应的活化能
[C] NO是氧化剂,CO是还原剂
[D] N2既是氧化产物又是还原产物
2.(2023·全国乙卷,7)下列应用中涉及到氧化还原反应的是(　　)
[A] 使用明矾对水进行净化
[B] 雪天道路上撒盐融雪
[C] 暖贴中的铁粉遇空气放热
[D] 荧光指示牌被照发光
3.(2023·福建卷,6)稀有气体氙的氟化物(XeFn)与NaOH溶液反应剧烈,与水反应则较为温和,反应式如下:
与水反应 与NaOH溶液反应
ⅰ.2XeF2+2H2O 2Xe↑+O2↑+4HF ⅱ.2XeF2+4OH-2Xe↑+O2↑+4F-+2H2O
ⅲ.XeF6+3H2OXeO3+6HF ⅳ.2XeF6+4Na++16OH-Na4XeO6↓+Xe↑+O2↑+12F-+8H2O
下列说法错误的是(　　)
[A] XeO3具有平面三角形结构
[B] OH-的还原性比H2O强
[C] 反应ⅰ～ⅳ中有3个氧化还原反应
[D] 反应ⅳ每生成1 mol O2,转移6 mol电子
4.(2023·浙江1月选考,6)关于反应2NH2OH+4Fe3+N2O↑+4Fe2++4H++H2O,下列说法正确的是(　　)
[A] 生成1 mol N2O,转移4 mol电子
[B] H2O是还原产物
[C] NH2OH既是氧化剂又是还原剂
[D] 若设计成原电池,Fe2+为负极产物
5.(2023·河北卷,16节选)闭环循环有利于提高资源利用率和实现绿色化学的目标。利用氨法浸取可实现废弃物铜包钢的有效分离,同时得到的CuCl可用于催化、医药、冶金等重要领域。工艺流程如下:
已知:室温下的Ksp(CuCl)=10-6.8。
浸取工序的产物为[Cu(NH3)2]Cl,该工序发生反应的化学方程式为　　　　　　　。浸取后滤液的一半经氧化工序可得深蓝色溶液①,氧化工序发生反应的离子方程式为　 　。
第3讲　氧化还原反应
考点一　氧化还原反应的基本概念
必备知识整合
1.(1)化合价　(2)电子转移
2.得电子　失电子
[示例] KMnO4　HCl　Cl2　MnCl2　还原　氧化　还原　酸　2×6.02×1023(或2NA或1.204×1024)　2
3.(1)SO2　Mn2+　Cr3+　(2)Fe3+　I2　(3)Fe　S　H2O　Fe3+　S　O2　还原　氧化
[示例] ①氧化剂　②还原剂　③氧化剂和还原剂
4.[示例]
5.[示例] D　B　C　A
[理解·辨析] (1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
【提示】 (1)H2O2遇到强氧化剂体现的是还原性,被氧化为O2。
(2)反应2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑中,Na2O2既是还原剂又是氧化剂,H2O既不是还原剂也不是氧化剂。
(3)氧化还原反应可以发生在同种元素之间,如在Cl2+H2OHCl+HClO反应中,只有氯元素化合价发生变化。
(4)硝酸铜的分解产物若是CuO、NO、NO2,反应中只有元素化合价的降低,没有元素化合价的升高,不符合氧化还原反应的规律。
(5)有单质参加或生成的化学反应不一定是氧化还原反应,如3O22O3。
关键能力提升
1.(1)-3　-3　-2
(2)-2　-1　-　+2
(3)+2　+3　-4
(4)+3　+2　+6
(5)+6　+6
(6)+3、-1　+1、-1　+4、-1
(7)-2和-1、+6　+5
2.C　反应中Fe由+3价升高到+6价,被氧化,故Fe3+是还原剂,A正确;反应中H和O的化合价均未改变,故H2O既不是还原产物也不是氧化产物,B正确;反应中Fe由+3价升高到+6价,则生成1 mol Fe,转移3 mol电子,C错误;反应中Fe是氧化产物,Cl-是还原产物,故氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶3,D正确。
3.(1)氧　(2)KMnO4　(3)5∶2　(4)0.25NA
4.D　
5.(1)　H2O
NaBH4
(2)2LiFePO4+3CO2↑+H2O↑
考点二　氧化还原反应的基本规律
必备知识整合
1.(1)难易　多少　(2)①>　>　②>
[示例] (1)>　(2)①③⑥⑦　⑤⑥⑦⑧　②④
(3)>　>　>　<　<　<　>　>　>　<　<　>　>　>　(4)①Fe2+　Br-　Fe2+
2.(1)[示例] +2H2O
[理解·辨析] (1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
【提示】 (1)氧化剂氧化性的强弱取决于得电子能力的大小,而不是得电子数目的多少。
(2)难失电子的物质不一定易得电子,如稀有气体既不易失电子,也不易得电子。
(3)单质的活泼性还与分子结构有关,如氯气的活泼性大于氧气。
(4)Fe2+具有还原性,Mn具有强氧化性。
(5)同种元素相邻价态的物质间不发生氧化还原反应,可以用浓硫酸干燥SO2气体。
关键能力提升
1.C　反应①2CeO2+H2O2+6H+2Ce3++O2↑+4H2O中,CeO2是氧化剂、H2O2是还原剂,CeO2将H2O2氧化,所以氧化性CeO2>H2O2;反应②2Fe3++2I-2Fe2++I2中,Fe3+是氧化剂、I2是氧化产物,氧化性Fe3+>I2;反应③2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O中,H2O2是氧化剂、Fe3+是氧化产物,氧化性 H2O2>Fe3+。综上所述,氧化性强弱顺序为CeO2>H2O2>Fe3+>I2。
2.A　根据氧化还原反应中,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,可判断B中氧化性Cl2>I2,C中氧化性Co2O3>Cl2,D中氧化性Cl2>Fe3+,这些结论与题给信息一致。对于A项,由于I-的还原性强于Fe2+的,所以Cl2应先氧化I-,而不是先氧化Fe2+。
3.【答案】 CF
【解析】 向Fe(NO3)2溶液中滴入稀硫酸酸化的H2O2溶液,硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性,溶液由浅绿色变为黄色,无法证明H2O2氧化性大于Fe3+,A错误;向KBrO3溶液中通入少量氯气,发生反应2KBrO3+Cl2Br2+2KClO3,则氧化性KBrO3>KClO3,无法比较Cl2和Br2的氧化性,B错误;向含相同浓度的KBr、KI混合溶液中加入少量氯水,发生反应Cl2+2KII2+2KCl,则氧化性Cl2>I2,生成的I2不能将KBr中的溴离子置换出来,说明氧化性Br2>I2,再加入CCl4,振荡,静置,液体分层,下层为碘的CCl4溶液,呈紫红色,C正确;Cl2氧化KI生成I2,但是过量的Cl2会将I2氧化为KIO3,故溶液未变蓝,不能说明Cl2不能氧化I-,D错误;可能是Ag+氧化Fe2+,也可能是H+与N氧化了Fe2+,E错误;Cu与FeCl3溶液反应生成CuCl2、FeCl2,K3[Fe(CN)6] 溶液与Fe2+反应生成蓝色沉淀,由实验操作和现象可知,氧化性Fe3+>Cu2+,F正确。
4.C　反应Cl2+KOHKX+KY+H2O是Cl2的歧化反应,KX、KY中的氯元素分别显正价和-1价;由于KX也可发生歧化反应KXKY+KZ,可断定KY为KCl,化合价高低为KZ中Cl>KX中Cl(均为正价)。假设KX中氯元素为 +a价,KZ中氯元素为+b价,依据得失电子守恒及KXKY+3KZ,有a-(-1)=3(b-a),把 a=1、a=3、a=5代入上式讨论,可知a=5时,b=7符合题意。则KX中氯元素的化合价为+5。
5.【答案】 (1)P　P中氮元素的化合价最高　(2)N2
(3)Ⅲ　氮元素的价态Q>M>L,根据氧化还原反应规律,M、L这两种物质反应,不可能生成氮元素价态比M、L都高的物质
【解析】 (1)解答本题首先要认真分析各反应中元素的价态变化情况。突破口是先确定A、B物质中氯元素的化合价的高低。由反应④B+H2OA+O2可知,反应后氧元素化合价升高,则反应后氯元素化合价必定降低,故氯元素化合价 B>A。再由反应①可知,反应后氯元素化合价升高,则反应后氮元素化合价必定降低,故氮元素化合价P>Q。由反应②可知,反应后氧元素化合价降低,则反应后氮元素化合价必定升高,故氮元素化合价M>L。由反应③可知,该反应为氮元素化合价的“归中”反应,由于氮元素化合价M>L,R处于M、L之间,则氮元素化合价M>R>L。又因为已知氮元素的化合价MQ>M>R>L。由于其中一种物质是硝酸,硝酸中氮元素的化合价呈最高价态,则在上述物质中P是硝酸。
(2)根据题给的信息及有关元素化合物知识,且L中氮元素处于所给物质中氮元素的最低价态,由反应②可知,L分子中含有氢元素,因此反应②是氨的催化氧化反应。L是NH3,M是NO。又因为R的氮元素价态在L、M之间,R的密度又比空气小,故R为N2。
(3)根据氮元素化合价的相对高低,判断三个反应是否能够进行。由于氮元素的化合价P>Q>M>R>L,反应Ⅱ是歧化反应,一种反应产物中氮元素的化合价大于+4,另一种反应产物中氮元素的化合价小于+4,故Q中氮元素的化合价小于+4,但应比M的化合价高。由于氮元素的化合价Q>M>L,因此反应Ⅲ不可能实现。
考点三　氧化还原反应方程式的配平与书写
必备知识整合
[理解·辨析] (1)×　(2)×　(3)×　(4)×
【提示】 (1)得失电子数目不相等,电荷不守恒,正确的离子方程式为Fe+2Fe3+3Fe2+。
(2)得失电子数目不相等,正确的化学方程式为H2SO4+H2S2H2O+SO2↑+S↓。
(3)还原产物不合理,应为MnO2,正确的化学方程式为2KMnO4+3H2O22MnO2+2KOH+3O2↑+2H2O。
(4)得失电子数目不相等,正确的化学方程式为2KMnO4+5H2S+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+5S↓+8H2O。
关键能力提升
1.(1)1　2　1　2　2　(2)2　16　10　2　5　8
2.(1)3　6　2　1　3　(2)2　9　3　3　5
3.(1)4　1　1　1　2　(2)3　8　3　2　4
4.(1)1　2x　(1-x)　x　x　(2)1　(3x+1)　(2x-2)　x
(3x+1)　(x-1)
5.(1)2　1　2　2　2　2　2　(2)5　12　18　6　12　10　33
6.【答案】 (1)①1　6　6H+　1　6　3H2O
②2　1　2H2O　2　1　4H+
(2)5　2　14H+　5　5　2Mn　7H2O　
(3)Al2O3　3C　N2　2　3CO
【解析】 (3)根据氮元素、碳元素的化合价变化,N2是氧化剂,C是还原剂,AlN为还原产物,CO为氧化产物。
真题验收
1.D　反应2NO+2CO2CO2+N2中,NO中N为+2价,N2中N为0价,故反应中NO为氧化剂,被还原,还原产物为N2,CO为还原剂,被氧化,氧化产物为CO2,生成1 mol CO2转移2NA个电子,A、C正确,D错误;催化剂通过降低活化能,增大反应速率,B正确。
2.C　使用明矾对水进行净化的过程中,明矾电离出的铝离子发生水解生成氢氧化铝胶体,氢氧化铝胶体吸附水中的悬浮颗粒并沉降下来使水变得澄清,该过程中无元素化合价变化,因此没有涉及到氧化还原反应,A不符合题意;雪天道路上撒盐融雪,是因为雪遇到盐而使其熔点降低并融化,该过程中无元素化合价变化,因此没有涉及到氧化还原反应,B不符合题意;暖贴中的铁粉遇空气放热过程中铁元素和氧元素的化合价发生变化,因此,该过程涉及到氧化还原反应,C符合题意;荧光指示牌被照发光,是因为光被指示牌反射,该过程中无元素化合价变化,因此没有涉及到氧化还原反应,D不符合题意。
3.A　Xe以sp3杂化轨道成键,XeO3分子为三角锥形分子,A错误;由ⅲ、ⅳ两组反应对比可知,在氢氧化钠溶液中,XeF6可以发生还原反应,而在水中则发生非氧化还原反应,故OH-的还原性比H2O强,B正确;ⅰ、ⅱ、ⅳ三组化学反应均为氧化还原反应,C正确;分析反应ⅳ可知,每生成1个O2,整个反应转移6个电子,故每生成1 mol O2,转移6 mol电子,D正确。
4.A　
由上述分析可知,生成1 mol N2O,转移4 mol电子,A正确;反应中H2O既不是氧化产物也不是还原产物,B错误;NH2OH中N的价态升高,H、O的价态不变,故NH2OH只作还原剂,C错误;Fe3+→Fe2+得到电子,在原电池中Fe2+为正极产物,D错误。
5.【答案】 [Cu(NH3)4]Cl2+Cu2[Cu(NH3)2]Cl
8NH3+4[Cu(NH3)2]++O2+4H+4[Cu(NH3)4]2++2H2O
【解析】 浸取工序中二氯化四氨合铜溶液与铜反应生成一氯化二氨合亚铜,反应的化学方程式为[Cu(NH3)4]Cl2+Cu2[Cu(NH3)2]Cl;氧化工序中一氯化二氨合亚铜溶液与氨、氧气反应生成二氯化四氨合铜和水,反应的离子方程式为8NH3+4[Cu(NH3)2]++O2+4H+4[Cu(NH3)4]2++2H2O。
(
第
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氧化还原反应
第3讲
1.了解氧化还原反应的特征和本质。
2.能用“单、双线桥”分析电子转移的方向和数目。
3.掌握氧化性、还原性强弱的比较及价态规律的应用。
4.能运用电子守恒法配平氧化还原反应化学方程式并能进行相关计算。
5.能从元素价态的角度,依据氧化还原反应原理,预测物质的化学性质和变化。
6.能提取有效信息书写一定情境下的氧化还原反应的化学方程式。
氧化还原反应的基本概念
考点一
1.氧化还原反应
(1)特征(判断依据):反应前后有元素的 发生变化。
(2)本质: (电子得失或共用电子对偏移)。
化合价
电子转移
2.氧化还原反应基本概念及关系
其中,氧化性是指 的性质(或能力);还原性是指 的性质(或能力)。
得电子
失电子
上述反应中,氧化剂是　　　 　,还原剂是　　　,氧化产物是　　　　　,还原产物是　　　　,KMnO4发生　　　　　反应,HCl发生　　　　反应,盐酸表现的性质是　　　性和　　 　性;生成1 mol Cl2时转移电子数目为
　　　 　　,被氧化的HCl的物质的量是　 mol。
KMnO4
HCl
Cl2
MnCl2
还原
氧化
还原
酸
2×6.02×1023(或2NA或1.204×1024)
2
3.常见的氧化剂与还原剂
(1)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等。如
SO2
Mn2+
Cr3+
(2)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
Fe3+
I2
(3)既可作氧化剂又可作还原剂。
元素化合价处于中间价态的物质,既有氧化性又有还原性。
还原
氧化
Fe3+
O2
Fe
S
H2O
[示例] 从氧化剂和还原剂的角度,分析下列三个反应中H2O2的作用。
氧化剂
还原剂
氧化剂和还原剂
4.氧化还原反应中电子转移的表示方法
(1)双线桥法:表达了变价元素在反应前后的电子得失情况(反应物与反应产物之间)。
(2)单线桥法:表达了氧化剂与还原剂之间的电子转移情况(反应物之间)。
[示例] 试分别用双线桥法、单线桥法标出MnO2和浓盐酸反应中电子转移的方向和数目。
【提示】
5.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
[示例] 分析下列四个化学反应:
其中属于区域1的是　　　　(填字母,下同),属于区域2的是　　　　,属于区域3的是　　　　,属于区域4的是　　　　。
D
B
C
A
[理解·辨析] 判断正误
(1)向酸化的高锰酸钾溶液中滴入H2O2溶液,溶液褪色是因为H2O2具有氧化性。(　 　)
×
【提示】 (1)H2O2遇到强氧化剂体现的是还原性,被氧化为O2。
(2)氧化还原反应中的反应物不是氧化剂就是还原剂。(　 　)
×
(3)氧化还原反应中有一种元素被氧化时,一定有另一种元素被还原。
(　 　)
×
(4)硝酸铜高温分解产物可能是CuO、NO、NO2。(　 　)
×
【提示】 (4)硝酸铜的分解产物若是CuO、NO、NO2,反应中只有元素化合价的降低,没有元素化合价的升高,不符合氧化还原反应的规律。
(5)有单质参加或生成的化学反应一定是氧化还原反应。(　 　)
×
一、分析氧化还原反应的关键——正确标示　元素化合价
1.请标出下列物质中指定元素的化合价。
(1)N:Li2NH　LiNH2　N2H4
【答案】 (1)-3　-3　-2
(2)S:FeS　FeS2　Na2Sx　Na2S2O3　
(4)Fe:FePO4　LiFePO4　K2FeO4
【答案】 (4)+3　+2　+6
【答案】 (5)+6　+6
　+1、-1　
+3、-1　
+4、-1
-2和-1、+6　
+5
二、氧化还原反应概念判断
C
氧
KMnO4
5∶2
0.25NA
三、氧化还原反应中电子转移的表示方法
4.下列化学反应中电子转移方向、数目表示正确的是(　　)
D
5.(1)已知NaBH4与水反应的化学方程式为NaBH4+4H2O Na[B(OH)4]+
4H2↑。用单线桥法标出电子转移的方向和数目:　　　　　　　　　　　,
氧化剂为　　　　,还原剂为　　　　。
H2O
NaBH4
(2)(2024·上海徐汇区二模)工业上,高温煅烧 FePO4、Li2CO3和草酸的混
合物制取电池材料磷酸铁锂(LiFePO4),发生的反应为2FePO4+Li2CO3+
H2C2O4 2LiFePO4+3CO2↑+H2O↑,标出电子转移的方向和数目:
　。
氧化还原反应的基本规律
考点二
1.强弱规律
(1)氧化性、还原性的强弱的意义。
氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的 程度,与得、失电子数目的 无关。
(2)氧化性、还原性强弱的比较方法。
①根据化学方程式判断(左边>右边)。
氧化性:氧化剂 氧化产物;
还原性:还原剂 还原产物。
难易
多少
>
>
②根据相同条件下产物的价态高低判断。
>
③根据反应条件、浓度大小及反应的剧烈程度判断。
一般而言,反应条件要求越低、反应物浓度越大、反应越剧烈,对应物质的氧化性或还原性越强。
(2)有下列各组物质:
①Cu与HNO3溶液　②Cu与FeCl3溶液　③Zn与H2SO4溶液　④Fe与FeCl3溶液　⑤Cl2与NaOH溶液　⑥Fe与HNO3溶液　⑦Fe与H2SO4溶液　⑧Na与O2
由于浓度不同而发生不同氧化还原反应的是　　　 　(填序号,下同);由于温度不同而发生不同氧化还原反应的是　　 　　;氧化还原反应不受浓度、温度影响的是　　　　。
>
①③⑥⑦
⑤⑥⑦⑧
②④
(3)氧化性、还原性强弱规律。
性质 氧化性 还原性
规律 元素非金属性越强,其单质的氧化性越强;金属活动性越强,对应金属的简单阳离子氧化性越弱 元素金属性越强,其单质的还原性越强;非金属活动性越强,对应元素形成的简单阴离子还原性越弱;电解池中在阳极优先放电的粒子还原性较强
示例 Cl2 Br2 I2 S; Na+ Zn2+ H+ Cu2+ Mg Fe Cu Ag;
Br- I- S2-;
Cu Cl- OH-
>
>
>
<
<
<
>
>
>
<
<
>
>
>
(4)反应的先后规律及应用。
①同时含有几种还原剂(或氧化剂),发生氧化还原反应时,还原性(或氧化性)强的优先反应,如在FeBr2溶液中通入少量Cl2时,因为还原性 > ,所以
先与Cl2反应。
②常见粒子的氧化性、还原性强弱顺序。
Fe2+
Br-
Fe2+
2.价态规律
(1)价态归中规律。
同种元素的不同价态物质间发生氧化还原反应时,该元素价态的变化一定遵循:只靠拢,不交叉。
[示例] 用双线桥法标出下列反应电子转移的方向和数目。
[理解·辨析] 判断正误
(1)在化学反应中,得电子越多的氧化剂,其氧化性就越强。(　 　)
×
【提示】 (1)氧化剂氧化性的强弱取决于得电子能力的大小,而不是得电子数目的多少。
(2)难失电子的物质一定易得电子。(　 　)
×
【提示】 (2)难失电子的物质不一定易得电子,如稀有气体既不易失电子,也不易得电子。
×
【提示】 (3)单质的活泼性还与分子结构有关,如氯气的活泼性大于氧气。
(3)元素的非金属性越强,其单质氧化性越强,越活泼。(　 　)
(4)阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性。(　 　)
×
(5)SO2的还原性较强,而浓硫酸具有很强的氧化性,不能用浓硫酸干燥SO2气体。(　 　)
×
【提示】 (5)同种元素相邻价态的物质间不发生氧化还原反应,可以用浓硫酸干燥SO2气体。
一、强弱规律及其应用
1.已知反应:
请根据上述反应判断氧化性由强到弱的顺序是(　　)
[A] CeO2>I2>Fe3+>H2O2
[B] CeO2>Fe3+>I2>H2O2
[C] CeO2>H2O2>Fe3+>I2
[D] Fe3+>I2>CeO2>H2O2
C
2.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
【解析】 根据氧化还原反应中,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,可判断B中氧化性Cl2>I2,C中氧化性Co2O3>Cl2,D中氧化性Cl2>Fe3+,这些结论与题给信息一致。对于A项,由于I-的还原性强于Fe2+的,所以Cl2应先氧化I-,而不是先氧化Fe2+。
3.分析下列探究物质氧化性、还原性的强弱的有关实验操作,现象和结论均正确的是　　　　(填字母)。
选项 实验操作 现象 结论
A 向Fe(NO3)2溶液中滴入稀硫酸酸化的H2O2溶液 溶液由浅绿色变为黄色 证明H2O2氧化性大于Fe3+
B 向KBrO3溶液中通入少量氯气,然后再加入少量苯,振荡,静置 溶液分层,上层呈橙红色 氧化性:Cl2>Br2
C 向含相同浓度的KBr、KI混合溶液中依次加入少量氯水和CCl4,振荡,静置 液体分层,下层呈紫红色 氧化性:Cl2>I2,
Br2>I2
D 将过量Cl2通入淀粉碘化钾溶液中 溶液颜色最终未变蓝 说明Cl2不能氧化I-
E 向含KSCN的FeCl2溶液中滴入少量酸化的AgNO3溶液 溶液变红色 氧化性:Ag+>Fe3+
F 向FeCl3溶液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,再加入少量铜粉 开始时无明显变化,加入铜粉后产生蓝色沉淀 氧化性:Fe3+>Cu2+
CF
C
二、价态规律及其应用
5.L、M、R、P、Q分别代表五种含不同化合价的氮元素的物质。A、B分别代表两种含不同化合价的氯元素的物质(每种物质中氮或氯元素的化合价只有一种)。又知物质M中的氮元素化合价要比物质Q中氮元素的化合价低。在一定条件下,它们会发生如下的转化(关系式未配平):
(1)若五种含氮元素的物质中,有一种是硝酸,则硝酸是　　　　,理由是
　 　 　　　。
P
P中氮元素的化合价最高
【解析】 (1)解答本题首先要认真分析各反应中元素的价态变化情况。突破口是先确定A、B物质中氯元素的化合价的高低。由反应④B+H2O A+O2可知,反应后氧元素化合价升高,则反应后氯元素化合价必定降低,故氯元素化合价 B>A。再由反应①可知,反应后氯元素化合价升高,则反应后氮元素化合价必定降低,故氮元素化合价P>Q。
由反应②可知,反应后氧元素化合价降低,则反应后氮元素化合价必定升高,故氮元素化合价M>L。由反应③可知,该反应为氮元素化合价的“归中”反应,由于氮元素化合价M>L,R处于M、L之间,则氮元素化合价M>R>L。又因为已知氮元素的化合价MQ>M>R>L。由于其中一种物质是硝酸,硝酸中氮元素的化合价呈最高价态,则在上述物质中P是硝酸。
(2)反应②必须在催化剂(铂、氧化铁等)作用下,加热到一定温度时方能发生,此反应在化工生产上有重要用途,据此推断在同温同压下,若物质R的密度比空气的密度小,则R的化学式为　　　　。
N2
【解析】 (2)根据题给的信息及有关元素化合物知识,且L中氮元素处于所给物质中氮元素的最低价态,由反应②可知,L分子中含有氢元素,因此反应②是氨的催化氧化反应。L是NH3,M是NO。又因为R的氮元素价态在L、M之间,R的密度又比空气小,故R为N2。
(3)某同学写出下面三个含氮的物质相互转化的关系式:
其中一定不可能实现的是　　　　,理由是
　 　。
Ⅲ
氮元素的价态Q>M>L,根据氧化还原反应规律,M、L这两种物质反应,不可能生成氮元素价态比M、L都高的物质
【解析】(3)根据氮元素化合价的相对高低,判断三个反应是否能够进行。由于氮元素的化合价P>Q>M>R>L,反应Ⅱ是歧化反应,一种反应产物中氮元素的化合价大于+4,另一种反应产物中氮元素的化合价小于+4,故Q中氮元素的化合价小于+4,但应比M的化合价高。由于氮元素的化合价Q>M>L,因此反应Ⅲ不可能实现。
氧化还原反应方程式的配平与书写
考点三
(1)得失电子守恒:氧化剂得电子的总数等于还原剂失电子的总数(元素化合价升高总数等于元素化合价降低总数)。
(2)质量守恒:反应前后原子的种类和个数不变。
(3)电荷守恒:离子方程式中,反应物中各离子的电荷总数与产物中各离子的电荷总数相等。
1.氧化还原反应方程式的配平原则
2.氧化还原反应方程式的配平步骤
×
×
×
×
掌握各种氧化还原反应方程式的配平
1.正向配平
1
2
1
2
2
2
16
10
2
5
8
2.逆向配平
3
6
2
1
3
2
9
3
3
5
3.部分变价的配平
4
1
1
1
2
3
8
3
2
4
4.含有未知数的配平
1
2x
(1-x)
x
x
1
(3x+1)
(2x-2)
x
(3x+1)
(x-1)
5.有机物参与的氧化还原反应方程式的配平
2
1
2
2
2
2
2
5
12
18
6
12
10
33
6.缺项配平
1
6
6H+
1
6
3H2O
2
1
2H2O
2
1
4H+
5
2
14H+
5
5
7H2O
　　　　　　　
【解析】 (3)根据氮元素、碳元素的化合价变化,N2是氧化剂,C是还原剂,AlN为还原产物,CO为氧化产物。
Al2O3
3C
N2
2
3CO
思维建模
氧化还原反应方程式配平思路
(1)逆向配平氧化还原反应方程式,主要应用于反应物自身的氧化还原反应
(歧化、分解反应)。
(2)物质组成中含有未知数时,可以把含未知数的元素原子作为一个整体,计算化合价的变化。
(3)缺项方程式是指某些反应物或生成物在方程式中没有写出来,它们一般为水、酸(H+)或碱(OH-)。其确定原则如下表:
条件 补项原则
酸性条件下 缺H或多O补H+,少O补H2O
碱性条件下 缺H或多O补H2O,少O补OH-
思维建模
D
2.(2023·全国乙卷,7)下列应用中涉及到氧化还原反应的是(　　)
[A] 使用明矾对水进行净化
[B] 雪天道路上撒盐融雪
[C] 暖贴中的铁粉遇空气放热
[D] 荧光指示牌被照发光
C
【解析】 使用明矾对水进行净化的过程中,明矾电离出的铝离子发生水解生成氢氧化铝胶体,氢氧化铝胶体吸附水中的悬浮颗粒并沉降下来使水变得澄清,该过程中无元素化合价变化,因此没有涉及到氧化还原反应,A不符合题意;雪天道路上撒盐融雪,是因为雪遇到盐而使其熔点降低并融化,该过程中无元素化合价变化,因此没有涉及到氧化还原反应,B不符合题意;暖贴中的铁粉遇空气放热过程中铁元素和氧元素的化合价发生变化,因此,该过程涉及到氧化还原反应,C符合题意;荧光指示牌被照发光,是因为光被指示牌反射,该过程中无元素化合价变化,因此没有涉及到氧化还原反应,D不符合题意。
3.(2023·福建卷,6)稀有气体氙的氟化物(XeFn)与NaOH溶液反应剧烈,与水反应则较为温和,反应式如下:
下列说法错误的是(　　)
[A] XeO3具有平面三角形结构
[B] OH-的还原性比H2O强
[C] 反应ⅰ～ⅳ中有3个氧化还原反应
[D] 反应ⅳ每生成1 mol O2,转移6 mol电子
A
【解析】 Xe以sp3杂化轨道成键,XeO3分子为三角锥形分子,A错误;由ⅲ、ⅳ两组反应对比可知,在氢氧化钠溶液中,XeF6可以发生还原反应,而在水中则发生非氧化还原反应,故OH-的还原性比H2O强,B正确;ⅰ、ⅱ、ⅳ三组化学反应均为氧化还原反应,C正确;分析反应ⅳ可知,每生成1个O2,整个反应转移6个电子,故每生成1 mol O2,转移6 mol电子,D正确。
A
5.(2023·河北卷,16节选)闭环循环有利于提高资源利用率和实现绿色化学的目标。利用氨法浸取可实现废弃物铜包钢的有效分离,同时得到的CuCl可用于催化、医药、冶金等重要领域。工艺流程如下:
已知:室温下的Ksp(CuCl)=10-6.8。
浸取工序的产物为[Cu(NH3)2]Cl,该工序发生反应的化学方程式为
　　　 　　　　。浸取后滤液的一半经氧化工序可得深蓝色溶液①,氧化工序发生反应的离子方程式为
　 　。
课时作业3　氧化还原反应基本概念及规律
(时间:30分钟　满分:70分)
一、选择题(共11小题,每小题5分,共55分)
1.(2024·辽宁一模)下列说法涉及到氧化还原反应的个数是(　　)
①人工固氮　②漂白粉作消毒剂　③用酸性重铬酸钾溶液检验酒驾　④黑火药爆炸　⑤铝的表面生成致密氧化膜　⑥氢氧化钠久置于空气中表面发生潮解　⑦Fe(OH)3胶体的制备　⑧氨的实验室制备　⑨农药波尔多液不能用铁质容器盛放　⑩铁粉作食品袋内的脱氧剂
[A] 6 [B] 7 [C] 8 [D] 9
B
【解析】 ①人工固氮是把氮气转化为氮元素的化合物,N化合价发生了变化,属于氧化还原反应;②漂白粉作消毒剂是利用+1价Cl的强氧化性,所以属于氧化还原反应;③用酸性重铬酸钾溶液检验酒驾的原理是利用橙红色的重铬酸钾的强氧化性,与乙醇发生氧化还原反应,本身被还原为绿色的Cr3+,乙醇被氧化为乙酸;④黑火药爆炸时炸药中的碳、硫、氮元素化合价发生了变化,属于氧化还原反应;⑤铝的表面生成致密氧化膜,铝元素和氧元素的化合价均发生了变化,属于氧化还原反应;
⑥氢氧化钠久置于空气中表面发生潮解,是氢氧化钠吸收空气中的水蒸气,为物理变化,不属于氧化还原反应;⑦Fe(OH)3胶体的制备,是利用氯化铁为强酸弱碱盐,发生水解生成氢氧化铁胶体,无元素化合价变化,不属于氧化还原反应;⑧氨的实验室制备,是利用氯化铵固体与熟石灰共热制取,该反应同时生成氯化钙和水,无元素化合价变化,不属于氧化还原反应;⑨农药波尔多液不能用铁质容器盛放,是因为铁与硫酸铜发生置换反应,其中铁元素和铜元素化合价均发生了变化,属于氧化还原反应;⑩铁粉作食品袋内的脱氧剂,是利用铁的还原性,与氧化还原反应有关。综上所述,与氧化还原反应有关的有①②③④⑤⑨⑩。
2.(2024·安徽高考适应性考试)敦煌壁画是我国灿烂的艺术瑰宝,也是颜料应用的重要科技史料。下列有关我国传统颜料主要成分的变化,发生氧化还原反应的是(　　)
[A] 骨白[Ca5(PO4)3(OH)]遇氟盐转化为Ca5(PO4)3F
[B] 铅白[2PbCO3·Pb(OH)2]遇H2S得到黑色PbS
[C] 石绿[CuCO3·Cu(OH)2]受热分解得到黑色CuO
[D] 石黄(As2S3和As4S4)在地表逐渐转化为硫酸盐
D
【解析】 骨白[Ca5(PO4)3(OH)]遇氟盐转化为Ca5(PO4)3F,元素化合价没有发生变化,不是氧化还原反应,故A不符合题意;铅白[2PbCO3·Pb(OH)2]遇H2S得到黑色PbS,元素化合价没有发生变化,不是氧化还原反应,故B不符合题意;石绿[CuCO3·Cu(OH)2]受热分解得到黑色CuO,元素化合价没有发生变化,不是氧化还原反应,故C不符合题意;石黄(As2S3和As4S4)在地表逐渐转化为硫酸盐,硫元素化合价发生变化,是氧化还原反应,故D符合题意。
3.(2024·北京西城区一模)下列物质混合后,因发生氧化还原反应使溶液的pH减小的是(　　)
[A] 向苯酚钠溶液中通入少量CO2气体
[B] 向NaHCO3溶液中通入少量HCl气体
[C] 向水中通入少量NO2气体
[D] 向饱和H2S溶液中通入少量SO2气体
C
【解析】 向苯酚钠溶液中通入少量CO2气体,反应生成苯酚和碳酸氢钠,没有发生氧化还原反应,A不符合题意;向NaHCO3溶液中通入少量HCl气体,生成碳酸钠、二氧化碳和水,没有发生氧化还原反应,B不符合题意;向水中通入少量NO2气体,NO2与水反应生成硝酸和NO,发生了氧化还原反应,且溶液的pH减小,C符合题意;向饱和H2S溶液中通入少量SO2气体,生成硫单质,发生了氧化还原反应,但溶液的pH增大,D不符合题意。
4.陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确且具有因果关系的是(　　)
A
C
B
C
B
9.已知氧化性:Fe3+>Cu2+。在含FeCl3、CuCl2各 1 mol 的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,则对反应后的溶液判断不正确的是(　　)
[A] 溶液中阳离子的物质的量为2 mol
[B] 滴加少量酸性高锰酸钾溶液一定褪色
[C] 溶液中一定不含Fe3+
[D] 剩余固体中一定含铜
A
B
11.(2024·天津南开区二模)相关研究表明,钒基催化剂的NH3-SCR催化反应机理如图所示,下列说法正确的是(　　)
[A] V4+是该反应的催化剂
[B] 各步反应均为氧化还原反应
[C] 反应②中存在极性键和非极性键的断裂和形成
[D] NH3-SCR催化的总反应为4NH3+4NO+O2 4N2+6H2O
D
二、非选择题(共1小题,共15分)
12.(15分,每空3分)氧化还原反应在工业生产、环保及科研中有广泛的应用,请根据以上信息,结合自己所掌握的化学知识,回答下列问题。
H2
(3)将CuH溶解在足量的稀硝酸中生成的气体只有NO,请写出CuH溶解在足量稀硝酸中反应的离子方程式: 　 　　　　　　　。
Ⅱ.钒性能优良,用途广泛,有金属“维生素”之称。
(4)将废钒催化剂(主要成分V2O5)与稀硫酸、亚硫酸钾溶液混合,充分反应后生成VO2+等离子,该反应的化学方程式是
　。
课时作业4　氧化还原反应方程式的书写与配平
(时间:30分钟　满分:90分)
一、选择题(共11小题,每小题6分,共66分)
C
C
A
4.把图2中的物质补充到图1中,可得到一个完整的氧化还原反应的离子方程式(未配平)。
B
A
C
D
D
B
A
11.(2024·湖南衡阳三模)正高碘酸(H5IO6)是白色结晶性粉末,可溶于水,主要用作氧化剂和分析试剂。由NaI制取H5IO6的实验流程如图所示:
A
二、非选择题(共1小题,共24分)
12.(24分,每小题6分)(2024·河南周口阶段检测)Ⅰ.过氧化氢是用途很广的绿色氧化剂,常用于消毒、杀菌、漂白等。试回答下列问题。
(1)写出酸性高锰酸钾溶液和H2O2溶液反应的离子方程式:
　。
(2)Na2O2、K2O2以及BaO2都可与酸作用生成过氧化氢,目前实验室制取过氧化氢可通过上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用,然后过滤。则上述最适合的过氧化物是　　　　　　　。
BaO2
Ⅱ.某工厂废水中含KCN,其浓度为650 mg·L-1,现用氯氧化法处理,发生如下反应(化合物中N均为-3价):
KCN+2KOH+Cl2 KOCN+2KCl+H2O
(3)上述反应中,被氧化的元素是　 。
碳(或C)
【解析】 (3)KCN中C为+2价,KOCN中C为+4价,故被氧化的元素是C。
2
4
3
2
1
6
2课时作业3　氧化还原反应
(时间:30分钟　满分:70分)
一、选择题(共11小题,每小题5分,共55分)
1.(2024·辽宁一模)下列说法涉及到氧化还原反应的个数是(　　)
①人工固氮　②漂白粉作消毒剂　③用酸性重铬酸钾溶液检验酒驾　④黑火药爆炸　⑤铝的表面生成致密氧化膜　⑥氢氧化钠久置于空气中表面发生潮解　⑦Fe(OH)3胶体的制备　⑧氨的实验室制备　⑨农药波尔多液不能用铁质容器盛放　⑩铁粉作食品袋内的脱氧剂
[A] 6 [B] 7 [C] 8 [D] 9
2.(2024·安徽高考适应性考试)敦煌壁画是我国灿烂的艺术瑰宝,也是颜料应用的重要科技史料。下列有关我国传统颜料主要成分的变化,发生氧化还原反应的是(　　)
[A] 骨白[Ca5(PO4)3(OH)]遇氟盐转化为Ca5(PO4)3F
[B] 铅白[2PbCO3·Pb(OH)2]遇H2S得到黑色PbS
[C] 石绿[CuCO3·Cu(OH)2]受热分解得到黑色CuO
[D] 石黄(As2S3和As4S4)在地表逐渐转化为硫酸盐
3.(2024·北京西城区一模)下列物质混合后,因发生氧化还原反应使溶液的pH减小的是(　　)
[A] 向苯酚钠溶液中通入少量CO2气体
[B] 向NaHCO3溶液中通入少量HCl气体
[C] 向水中通入少量NO2气体
[D] 向饱和H2S溶液中通入少量SO2气体
4.陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确且具有因果关系的是(　　)
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ
[A] 用FeCl3溶液刻蚀铜质电路板 氧化性:Fe3+>Cu2+
[B] 用Na2O2作呼吸面具的氧气来源 Na2O2能氧化CO2
[C] 用Na2S除去废水中的Cu2+和Hg2+ Na2S具有还原性
[D] 用石灰乳脱除烟气中的SO2 SO2具有氧化性
5.(2025·四川成都期中)ClO2是一种常用的消毒剂,可通过反应2NaClO3+SO2+H2SO42ClO2+2NaHSO4制取,下列有关说法正确的是(　　)
[A] 还原性:ClO2>SO2
[B] 生成1 mol ClO2,转移2 mol电子
[C] 氧化产物与还原产物的物质的量之比为 1∶2
[D] 若该反应通过原电池来实现,则ClO2是负极产物
6.(2025·河北衡水武强中学期中)某安全气囊装置如图所示,其气体发生剂主要含有NaN3、Fe2O3、NH4NO3等。已知产气时发生的反应为2NaN32Na+3N2↑,该反应放出大量的热。下列说法错误的是(　　)
[A] NH4NO3中含有离子键和极性共价键
[B] 13 g NaN3参与分解反应转移的电子数为 0.6NA(NA为阿伏加德罗常数的值)
[C] NaN3在分解过程中既作氧化剂又作还原剂
[D] Fe2O3作氧化剂,消耗生成的金属钠
7.工业上以铜阳极泥(主要成分是Cu2Te)为原料提取碲,涉及反应:①Cu2Te+2O2+2H2SO42CuSO4+TeO2+2H2O,②TeO2+2SO2+2H2O2H2SO4+Te。下列说法正确的是(　　)
[A] Cu2Te中Cu是+2价
[B] 反应①中氧化剂是O2,氧化产物是TeO2
[C] 每制备1 mol Te理论上共转移12 mol e-
[D] 氧化性强弱顺序为O2>SO2>TeO2
8.氧化还原电对的标准电极电势(φθ)可用来比较相应氧化剂的氧化性强弱,相关数据(酸性条件)如下表。
氧化还原电对 (氧化剂/还原剂) 电极反应式 φθ/V
Fe3+/Fe2+ Fe3++e-Fe2+ 0.77
I2/I- I2+2e-2I- 0.54
Cr2/Cr3+ Cr2+6e-+14H+2Cr3++7H2O 1.36
Br2/Br- Br2(l)+2e-2Br- 1.07
Co3+/Co2+ Co3++e-Co2+ 1.84
下列分析错误的是(　　)
[A] 氧化性:Cr2>Br2>Fe3+
[B] 向K2Cr2O7溶液中滴加CoCl2溶液,反应的离子方程式为Cr2+6Co2++14H+2Cr3++6Co3++7H2O
[C] 向淀粉KI溶液中滴加CoCl3溶液,溶液变蓝色
[D] 向含有KSCN的FeBr2溶液中滴加少量氯水,溶液变红色
9.已知氧化性:Fe3+>Cu2+。在含FeCl3、CuCl2各 1 mol 的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,则对反应后的溶液判断不正确的是(　　)
[A] 溶液中阳离子的物质的量为2 mol
[B] 滴加少量酸性高锰酸钾溶液一定褪色
[C] 溶液中一定不含Fe3+
[D] 剩余固体中一定含铜
10.SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,再加入K2Cr2O7溶液,发生如下化学反应:①SO2+2Fe3++2H2OS+2Fe2++4H+;②Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O。则下列有关说法错误的是(　　)
[A] 还原性:SO2>Fe2+>Cr3+
[B] 标准状况下,若有3.36 L SO2参加反应,则最终消耗0.1 mol K2Cr2O7
[C] 反应②中,0.1 mol K2Cr2O7参加反应,转移电子的数目为0.6NA(设NA表示阿伏加德罗常数的值)
[D] 由上述反应原理推断:K2Cr2O7能将Na2SO3氧化成Na2SO4
11.(2024·天津南开区二模)相关研究表明,钒基催化剂的NH3SCR催化反应机理如图所示,下列说法正确的是(　　)
[A] V4+是该反应的催化剂
[B] 各步反应均为氧化还原反应
[C] 反应②中存在极性键和非极性键的断裂和形成
[D] NH3SCR催化的总反应为4NH3+4NO+O24N2+6H2O
二、非选择题(共1小题,共15分)
12.(15分,每空3分)氧化还原反应在工业生产、环保及科研中有广泛的应用,请根据以上信息,结合自己所掌握的化学知识,回答下列问题。
Ⅰ.氢化亚铜(CuH)是一种难溶物质,用CuSO4溶液和“另一物质”在40～50 ℃时反应可生成CuH。CuH具有的性质:不稳定,易分解,在氯气中能燃烧;与稀盐酸反应能生成气体,Cu+在酸性条件下发生的反应是2Cu+Cu2++Cu。
(1)写出CuH在氯气中燃烧的化学方程式: 　。
(2)CuH溶解在稀盐酸中生成的气体是 (填化学式)。
(3)将CuH溶解在足量的稀硝酸中生成的气体只有NO,请写出CuH溶解在足量稀硝酸中反应的离子方程式: 　　　　　　　　。
Ⅱ.钒性能优良,用途广泛,有金属“维生素”之称。
(4)将废钒催化剂(主要成分V2O5)与稀硫酸、亚硫酸钾溶液混合,充分反应后生成VO2+等离子,该反应的化学方程式是 　。
(5)V2O5能与盐酸反应产生VO2+和一种黄绿色气体,该气体能与Na2SO3溶液反应而被吸收,则S、Cl-、VO2+还原性由强到弱的顺序是　　　　　　　　　　　。
课时作业3　氧化还原反应
1.B　①人工固氮是把氮气转化为氮元素的化合物,N化合价发生了变化,属于氧化还原反应;②漂白粉作消毒剂是利用+1价Cl的强氧化性,所以属于氧化还原反应;③用酸性重铬酸钾溶液检验酒驾的原理是利用橙红色的重铬酸钾的强氧化性,与乙醇发生氧化还原反应,本身被还原为绿色的Cr3+,乙醇被氧化为乙酸;④黑火药爆炸时炸药中的碳、硫、氮元素化合价发生了变化,属于氧化还原反应;⑤铝的表面生成致密氧化膜,铝元素和氧元素的化合价均发生了变化,属于氧化还原反应;⑥氢氧化钠久置于空气中表面发生潮解,是氢氧化钠吸收空气中的水蒸气,为物理变化,不属于氧化还原反应;⑦Fe(OH)3胶体的制备,是利用氯化铁为强酸弱碱盐,发生水解生成氢氧化铁胶体,无元素化合价变化,不属于氧化还原反应;⑧氨的实验室制备,是利用氯化铵固体与熟石灰共热制取,该反应同时生成氯化钙和水,无元素化合价变化,不属于氧化还原反应;⑨农药波尔多液不能用铁质容器盛放,是因为铁与硫酸铜发生置换反应,其中铁元素和铜元素化合价均发生了变化,属于氧化还原反应;⑩铁粉作食品袋内的脱氧剂,是利用铁的还原性,与氧化还原反应有关。综上所述,与氧化还原反应有关的有①②③④⑤⑨⑩。
2.D　骨白[Ca5(PO4)3(OH)]遇氟盐转化为Ca5(PO4)3F,元素化合价没有发生变化,不是氧化还原反应,故A不符合题意;铅白[2PbCO3·Pb(OH)2]遇H2S得到黑色PbS,元素化合价没有发生变化,不是氧化还原反应,故B不符合题意;石绿[CuCO3·Cu(OH)2]受热分解得到黑色CuO,元素化合价没有发生变化,不是氧化还原反应,故C不符合题意;石黄(As2S3和As4S4)在地表逐渐转化为硫酸盐,硫元素化合价发生变化,是氧化还原反应,故D符合题意。
3.C　向苯酚钠溶液中通入少量CO2气体,反应生成苯酚和碳酸氢钠,没有发生氧化还原反应,A不符合题意;向NaHCO3溶液中通入少量HCl气体,生成碳酸钠、二氧化碳和水,没有发生氧化还原反应,B不符合题意;向水中通入少量NO2气体,NO2与水反应生成硝酸和NO,发生了氧化还原反应,且溶液的pH减小,C符合题意;向饱和H2S溶液中通入少量SO2气体,生成硫单质,发生了氧化还原反应,但溶液的pH增大,D不符合题意。
4.A　用FeCl3溶液刻蚀铜质电路板过程中发生反应2Fe3++CuCu2++2Fe2+,氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,即氧化性Fe3+>Cu2+,A项正确;用Na2O2作呼吸面具的氧气来源时,Na2O2自身发生歧化反应,未氧化CO2,B项错误;用Na2S除去废水中的Cu2+和Hg2+是发生复分解反应的过程,与Na2S的还原性无关,C项错误;用石灰乳脱除烟气中的SO2过程中,先生成CaSO3,后被O2氧化为CaSO4,与SO2的氧化性无关,D项错误。
5.C　2NaClO3+SO2+H2SO42ClO2+2NaHSO4反应中,SO2是还原剂,ClO2是还原产物,还原性ClO26.B　NH4NO3是由N和N构成的,含有离子键、极性共价键,A正确;题给反应中Na由 +1价变为0价,电子转移关系为2NaN3~2e-,13 g(0.2 mol)NaN3参与分解反应转移的电子数为0.2NA,B错误;在NaN3分解过程中Na的化合价降低、N的化合价升高,故NaN3既作氧化剂又作还原剂,C正确;金属钠具有强还原性,会和氧化铁发生氧化还原反应,反应中Fe2O3作氧化剂,消耗生成的金属钠,D正确。
7.C　Te为第ⅥA族元素,与Cu形成化合物时显-2价,则Cu2Te中Cu为+1价,A项错误;反应①中,Cu和Te化合价均升高,则氧化产物为CuSO4和TeO2,B项错误;反应②中每生成1 mol Te,转移4 mol e-,反应①中每生成1 mol TeO2,转移8 mol e-,则每制备1 mol Te,理论上共转移 12 mol e-,C项正确;根据反应①判断,氧化剂的氧化性强于氧化产物,则O2氧化性强于TeO2,根据反应②判断,TeO2为氧化剂,SO2为还原剂,则TeO2氧化性强于SO2,D项错误。
8.B　标准电极电势越大,对应氧化剂的氧化性越强,氧化性Cr2>Br2>Fe3+,故A正确;Cr2的氧化性弱于Co3+,所以不能通过Cr2氧化Co2+得到Co3+,故B错误;Co3+的氧化性强于I2,向淀粉KI溶液中滴加CoCl3溶液,得到I2,溶液变蓝色,故C正确;氧化性强弱关系为Cl2>Br2>Fe3+,所以Cl2先氧化Fe2+生成Fe3+,Fe3+与SCN-生成Fe(SCN)3,溶液变红,故D正确。
9.A　在含FeCl3、CuCl2各1 mol的混合溶液中加入铁粉,依次发生反应2Fe3++Fe3Fe2+、Cu2++FeFe2++Cu,所以溶液中阳离子的物质的量大于2 mol,故A不正确;加入的铁粉先与Fe3+反应,然后与Cu2+反应生成Cu,溶液中一定含Fe2+,所以滴加少量酸性高锰酸钾溶液一定褪色,故B正确;反应后有固体存在,所以溶液中一定不含Fe3+,故C正确;反应后有固体存在,则Fe3+与Fe一定反应完全,Cu2+与Fe已开始反应或完全反应,则剩余固体中一定含铜,可能含铁,故D正确。
10.B　还原剂的还原性大于还原产物的还原性,从反应①②中得到还原性SO2>Fe2+>Cr3+,A正确;n(SO2)==0.15 mol,由得失电子守恒可得关系式Cr2~6Fe2+~3SO2,消耗K2Cr2O7的物质的量为 0.05 mol,B错误;反应②中,Cr2中铬元素从+6价下降为+3价,1个K2Cr2O7参加反应,转移6个电子,则 0.1 mol K2Cr2O7参加反应,转移电子的数目为0.6NA,C正确;氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,从反应①②得到氧化性K2Cr2O7>S,可推断K2Cr2O7能将Na2SO3氧化成Na2SO4,D正确。
11.D　由题图可知,V5+是反应的催化剂,V4+是中间产物,故A错误;反应①中没有元素化合价的变化,属于非氧化还原反应,故B错误;反应②中存在极性键的断裂,极性键和非极性键的形成,但不存在非极性键的断裂,故C错误;钒基催化剂的NH3SCR催化反应为催化剂作用下氨与一氧化氮、氧气反应生成氮气和水,总反应的化学方程式为4NH3+4NO+O24N2+6H2O,故D正确。
12.【答案】 (1)2CuH+3Cl22CuCl2+2HCl　
(2)H2
(3)CuH+3H++NCu2++2H2O+NO↑
(4)V2O5+K2SO3+2H2SO42VOSO4+K2SO4+2H2O
(5)S>Cl->VO2+
【解析】 (3)将CuH溶解在足量的稀硝酸中生成的气体只有NO,说明-1价H被氧化成+1价,对应的产物为水,则CuH溶解在足量稀硝酸中反应的离子方程式为CuH+3H++NCu2++2H2O+NO↑。
(4)将废钒催化剂(主要成分V2O5)与稀硫酸、亚硫酸钾溶液混合,亚硫酸钾被V2O5氧化,充分反应后生成VO2+等离子,该反应的化学方程式为V2O5+K2SO3+2H2SO42VOSO4+K2SO4+2H2O。
(5)V2O5能与盐酸反应产生VO2+和一种黄绿色气体,Cl-是还原剂,VO2+是还原产物,该黄绿色气体是氯气,氯气与Na2SO3溶液发生氧化还原反应,Na2SO3是还原剂,得到还原产物Cl-,根据氧化还原反应中还原剂的还原性强于还原产物可知,S、Cl-、VO2+还原性由强到弱的顺序是S>Cl->VO2+。
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