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第6讲　氧化还原反应
学习目标
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应用。
考点一 氧化还原反应的概念
知识点一　氧化还原反应与四种基本反应类型
1．氧化还原反应的本质和特征
2．氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系图示
判断
(1)有单质参加或单质生成的化学反应一定是氧化还原反应(×)
错因：如同素异形体之间的转化属于非氧化还原反应。
(2)无单质参加的化合反应一定不是氧化还原反应(×)
错因：如H2O2＋SO2===H2SO4属于氧化还原反应。
(3)Na2O2和SO2的反应是氧化还原反应(√)
练习
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____________(填序号)。
①Cu2S＋O22Cu＋SO2
②3O22O3
③Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
④2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
⑤CaCO3CaO＋CO2↑
⑥2H2O22H2O＋O2↑
⑦SO3＋H2O===H2SO4
⑧2Fe＋3Cl22FeCl3
⑨H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O
⑩NaH＋H2O===NaOH＋H2↑
?IBr＋H2O===HIO＋HBr
答案　①③④⑥⑧⑩　⑦⑧　⑤⑥　①④　⑨?
题组练习
1．(2020·北京密云区一模)下列颜色变化与氧化还原反应有关的是(　　)
A．氨气遇到HCl气体后产生白烟
B．品红溶液通入SO2气体后褪色
C．湿润的淀粉碘化钾试纸遇Cl2变蓝
D．在无色火焰上灼烧NaCl火焰呈黄色
答案　C
2．(2020·天津市静海区大邱庄中学模拟)下列化学反应属于区域3的是(　　)
A．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
B．2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑
C．4NH3＋5O24NO＋6H2O
D．Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
答案　C
解析　A项，该反应中有元素化合价的变化，因此属于氧化还原反应；反应物是三种，生成物只有一种，反应类型属于化合反应，但不属于区域3，不符合题意；B项，该反应中没有元素化合价的变化，因此不属于氧化还原反应；反应物是一种，生成物是多种，属于分解反应，但不属于区域3，不符合题意；C项，该反应中有元素化合价的变化，因此属于氧化还原反应；该反应不属于任意一种基本反应类型，但属于区域3，符合题意；D项，该反应中有元素化合价的变化，因此属于氧化还原反应；反应物是一种单质和一种化合物，生成物是另一种单质和另一种化合物，属于置换反应，但不属于区域3，不符合题意。
3．单晶硅是制作电子集成电路的基础材料，对硅的纯度要求很高。制得高纯度硅的化学方程式为①SiO2＋2CSi＋2CO↑；②Si＋3HClSiHCl3＋H2；③SiHCl3＋H2Si＋3HCl，则有关反应分类说法正确的是(　　)
A．①②③均属于氧化还原反应 B．只有①属于置换反应
C．只有①属于氧化还原反应 D．③属于复分解反应
答案　A
解析　①SiO2＋2CSi＋2CO↑，属于氧化还原反应、置换反应；②Si＋3HClSiHCl3＋H2，属于氧化还原反应、置换反应；③SiHCl3＋H2Si＋3HCl，属于氧化还原反应、置换反应。故①②③均属于氧化还原反应、置换反应，A正确；B、C错误；③不属于复分解反应，D错误。
知识点二　氧化还原反应的概念
1．基于双线桥理解氧化还原反应概念之间的关系
概括为“升失氧、降得还，剂性一致、其他相反”。
2．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)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＋、SO主要表现还原性，H2O2主要表现氧化性。
判断
(1)金属阳离子一定只具有氧化性(×)
错因：Fe2＋既有氧化性，又有还原性。
(2)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(×)
错因：Cl2和NaOH反应，氯元素既被氧化，又被还原。
(3)氧化还原反应中的反应物，不是氧化剂就是还原剂(×)
错因：Cl2和NaOH的反应，NaOH是反应物，既不是氧化剂，又不是还原剂。
(4)某元素从游离态变为化合态，该元素可能被氧化也可能被还原(√)
(5)CaO2与水发生氧化还原反应时，CaO2只作氧化剂(×)
错因：CaO2和H2O反应，CaO2既是氧化剂又是还原剂。
练习
1．用双线桥法标出MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O反应电子转移的方向和数目：________________________________________________________________________。
此反应中氧化剂是__________，还原剂是____________，氧化产物是________，还原产物是________，MnO2发生
________反应，HCl发生________反应；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，盐酸表现的性质是________性和______性。
答案　
MnO2　HCl　Cl2　MnCl2　还原　氧化　2NA　2 还原　酸
2．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________(填序号)。
①②
③④
其中①中MnO2的作用：__________。
②中Cl2表现的性质：______________________。
③中氧化产物和还原产物的质量比为________。
④中氧化剂与还原剂物质的量之比为________。
答案　④　催化剂　氧化性和还原性　5∶1　2∶1
题组练习
题组一　氧化还原反应概念的判断
1．下列所加物质的作用与其还原性有关的是(　　)
A B C D



腌咸菜加氯化钠 食用盐中加碘酸钾 红酒中添加SO2 生活用水消毒加入次氯酸钙
答案　C
解析　腌咸菜加氯化钠，不存在元素化合价的变化，不是氧化还原反应，A不合题意；食用盐中加碘酸钾，没有发生化学变化，不表现还原性，B不合题意；红酒中添加SO2，SO2具有还原性，可以防止红酒被氧化变质，所以与SO2的还原性有关，C符合题意；生活用水消毒加入次氯酸钙是由于次氯酸钙能与空气中的CO2和H2O生成具有强氧化性的HClO，利用其氧化性，D不合题意。
2．(2020·青岛通济实验学校月考)海水提溴过程中，将溴吹入吸收塔，使溴蒸气和吸收剂二氧化硫发生作用以达到富集的目的，化学反应为Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，下列说法正确的是(　　)
A．溴发生了还原反应 B．二氧化硫在反应中被还原
C．溴在反应中失去电子 D．该反应既是化合反应又是氧化还原反应
答案　A
解析　因Br元素的化合价由0降低为－1价，Br2在反应中作氧化剂，表现氧化性，发生了还原反应，选项A正确；S元素的化合价由＋4价升高到＋6价，SO2作还原剂，被氧化，选项B错误；Br元素的化合价由0降低为－1价，则Br2在反应中得到电子，选项C错误；该反应的生成物为两种，不属于化合反应；反应中溴元素、硫元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，选项D错误。
题组二　基于双线桥分析复杂氧化还原反应
3．(2020·江西赣州模拟)制取新型水处理剂ClO2的化学方程式为2KClO3＋H2C2O4＋H2SO4===2ClO2↑＋K2SO4＋2CO2↑＋2H2O。下列说法错误的是(　　)
A．KClO3在反应中得到电子 B．ClO2是还原产物
C．H2C2O4在反应中被氧化 D．1 mol KClO3参加反应有2 mol电子转移
答案　D　
解析　反应中氯元素的化合价由＋5降低为＋4，则KClO3为氧化剂，在反应中得到电子，A项正确；因KClO3为氧化剂，在反应中被还原，则ClO2是还原产物，B项正确；反应中碳元素的化合价由＋3升高到＋4，则H2C2O4为还原剂，在反应中被氧化，C项正确；反应中氯
元素的化合价由＋5降低为＋4,1 mol KClO3参加反应有1 mol×(5－4)＝1 mol电子转移，D项错误。
4．(2020·日照一模)Cu2HgI4是一种红色固体，常用作示温涂料。制备反应为2CuSO4＋K2HgI4＋SO2＋2H2O===Cu2HgI4↓＋K2SO4＋2H2SO4。下列说法正确的是(　　)
A．上述反应的产物Cu2HgI4中，Hg的化合价为＋1
B．上述反应中Hg元素与Cu元素均被还原
C．上述反应中生成1 mol Cu2HgI4时，转移的电子数为4NA
D．由以上信息可推知：可发生反应2CuSO4＋2NaCl＋SO2＋2H2O===2CuCl↓＋Na2SO4＋2H2SO4
答案　D
解析　根据反应方程式可知，Cu2HgI4中Cu的化合价为＋1价，则Hg的化合价为＋2价，A选项错误；上述反应中，只有Cu元素被还原，B选项错误；上述反应中，CuSO4中Cu的化合价由＋2价降至＋1价，生成1 mol Cu2HgI4时，转移2 mol电子，转移的电子数为2NA，C选项错误；根据题干信息，CuSO4可与SO2在盐溶液中发生氧化还原反应，Cu2＋被还原为Cu＋，SO2被氧化为SO，则反应2CuSO4＋2NaCl＋SO2＋2H2O===2CuCl↓＋Na2SO4＋2H2SO4可以发生，D选项正确。
小结
走好关键第一步——正确标出元素化合价
正确分析氧化还原反应中电子转移的数目，其前提是确定物质中各元素(特别是变价元素)的化合价。基本方法是先标出熟悉元素的化合价，再根据化合物中正、负化合价的代数和为零的原则求解其他元素的化合价。常见元素的化合价可以借助化合价口诀来记忆：一价氢、钾、钠、氟、氯、溴、碘、银；二价氧、钙、钡、镁、锌；三铝、四硅、五价磷；说变价也不难，二三铁、二四碳、二四六硫都齐全；铜汞二价最常见。
近几年高考中一些特殊物质中元素化合价判断
CuFeS2　Cu ＋2　Fe ＋2　S －2　K2FeO4　Fe ＋6
Li2NH　N －3　LiNH2　N －3　AlN　N －3
Na2S2O3　S ＋2　MO　M ＋5　C2O　C ＋3
HCN　C ＋2　N －3　CuH　Cu ＋1　H －1
FeO　Fe ＋(8－n)　Si3N4　Si ＋4　N －3
BH　B ＋3　H －1
MnO(OH)　Mn ＋3　FePO4　Fe ＋3
LiFePO4　Fe ＋2　N2H4　N －2
H2C2O4　C ＋3
CrO　Cr ＋6
S2O　S ＋6　O －1、－2
知识点三　氧化性、还原性强弱的比较
1．氧化性、还原性的判断
(1)氧化性是指得电子的性质(或能力)；还原性是指失电子的性质(或能力)。
(2)氧化性、还原性的强弱取决于得、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。
从元素的价态考虑：
最高价态——只有氧化性，如：浓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、还原性强弱的比较方法
(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)根据反应条件和产物价态高低进行判断
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F2、Cl2、Br2、I2与H2反应，F2与H2暗处剧烈反应并爆炸，Cl2与H2光照剧烈反应并爆炸，Br2与H2加热到500 ℃才能发生反应，I2与H2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：F2>Cl2>Br2>I2。
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，如：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O,2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，由上述反应条件的不同，可判断氧化性：KMnO4>MnO2。
③当不同氧化剂作用于同一还原剂时，如果氧化产物价态不相同，可根据氧化产物的价态高低进行判断：氧化产物的价态越高，则氧化剂的氧化性越强，如：2Fe＋3Cl22FeCl3，Fe＋SFeS，则氧化性：Cl2＞S。
判断
(1)强氧化剂与强还原剂混合不一定能发生氧化还原反应(√)
(2)阳离子只有氧化性，阴离子只有还原性(×)
错因：Fe2＋除了具有氧化性，还具有还原性。
(3)元素的非金属性越强，其氧化性越强，相应单质越活泼(×)
错因：氮的非金属性很强，但N2不活泼。
(4)金属原子失电子数越多，金属的还原性越强(×)
错因：Na、Mg在氧化还原反应中，分别失去1个、2个电子，但Na的金属性强。
练习
物质氧化性、还原性的强弱，不仅与物质的结构有关，还与物质的浓度和反应温度等有关。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
(1)由于浓度不同而发生不同氧化还原反应的是____________________(填序号，下同)。
(2)由于温度不同而发生不同氧化还原反应的是______________________________________。
(3)氧化还原反应不受浓度、温度影响的是__________。
答案　(1)①③⑥⑦　(2)⑤⑥⑦⑧　(3)②④
解析　⑥Fe和浓HNO3常温下钝化，加热继续反应，Fe和稀HNO3反应，HNO3被还原成NO。⑦Fe和浓H2SO4常温下钝化，加热继续反应，Fe和稀H2SO4反应生成FeSO4和H2。
小结
根据影响因素判断氧化性、还原性强弱的方法
(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H2SO4>稀H2SO4，浓HNO3>稀HNO3；还原性：浓盐酸>稀盐酸。
(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：酸性条件：2MnO＋6H＋＋5SO===2Mn2＋＋5SO＋3H2O
中性条件：2MnO＋H2O＋3SO===2MnO2↓＋3SO＋2OH－
碱性条件：2MnO＋2OH－＋SO===2MnO＋SO＋H2O
其氧化性为KMnO4(酸性)>KMnO4(中性)>KMnO4(碱性)。
题组练习
题组一　氧化性、还原性强弱的判断
1．铊(Tl)盐与氰化钾(KCN)被列为A级危险品。已知下列反应在一定条件下能够发生：①Tl3＋＋2Ag===Tl＋＋2Ag＋，②Ag＋＋Fe2＋===Ag＋Fe3＋，③Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，下列离子氧化性比较顺序正确的是(　　)
A．Tl3＋>Fe3＋>Ag＋ B．Fe3＋>Ag＋>Tl3＋ C．Tl＋>Ag＋>Fe2＋ D．Tl3＋>Ag＋>Fe3＋
答案　D
2．铋(Bi)位于元素周期表中第ⅤA族，其价态为＋3时较稳定，铋酸钠(NaBiO3)溶液呈无色。现取一定量的硫酸锰(MnSO4)溶液，向其中依次滴加下列溶液，对应的现象如表所示：
加入溶液 ①适量铋酸钠溶液 ②过量的双氧水 ③适量KI-淀粉溶液
实验现象 溶液呈紫红色 紫红色消失，产生气泡 溶液变成蓝色
则NaBiO3、KMnO4、I2、H2O2的氧化性由强到弱的顺序为(　　)
A．I2、H2O2、KMnO4、NaBiO3 B．H2O2、I2、NaBiO3、KMnO4
C．NaBiO3、KMnO4、H2O2、I2 D．KMnO4、NaBiO3、I2、H2O2
答案　C
解析　由①中现象可知，NaBiO3把Mn2＋氧化生成MnO，则NaBiO3(氧化剂)的氧化性强于KMnO4(氧化产物)的氧化性；由②中现象可知，KMnO4氧化H2O2产生O2，自身被还原为Mn2＋，则KMnO4(氧化剂)的氧化性强于H2O2的氧化性；从价态上看，高锰酸钾的氧化性一定是强于二氧化锰；由③中现象可知：碘离子被双氧水氧化成单质碘，则双氧水(氧化剂)的氧化性强于碘单质(氧化产物)的氧化性，综上所述，NaBiO3、KMnO4、I2、H2O2的氧化性由强到弱的顺序是NaBiO3＞KMnO4＞H2O2＞I2。
题组二　氧化性、还原性强弱的应用
3．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＋＋SO＋4H＋ B．I2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HI
C．H2O2＋H2SO4===SO2↑＋O2↑＋2H2O D．2Fe3＋＋H2O2===2Fe2＋＋O2↑＋2H＋
答案　C
解析　A项，还原性：SO2＞Fe2＋，符合题意；B项，还原性：SO2＞I－，符合题意；C项，还原性：H2O2＞SO2，与题意矛盾；D项，还原性：H2O2＞Fe2＋，符合题意。
4．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＋4FeI3 B．Cl2＋FeI2===FeCl2＋I2
C．Co2O3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O D．2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
答案　A
解析　根据氧化还原反应中，氧化性：氧化剂>氧化产物，可判断B中氧化性Cl2>I2；C中氧化性Co2O3>Cl2；D中氧化性Fe3＋>I2，这些结论与题给信息一致。对于A，由于I－的还原性强于Fe2＋，所以Cl2应先氧化I－，而不是先氧化Fe2＋。
小结
假设法突破氧化还原反应能否进行
先假设选项中的化学反应能够发生，依据此反应判断出还原性(或氧化性)的强弱，然后与题目提供的还原性(或氧化性)强弱顺序对照，若二者表示的还原性(或氧化性)强弱顺序一致，则此反应能够发生；若不一致，则此反应不能进行。
题组三　氧化性、还原性强弱的实验探究
5．为验证氧化性Cl2＞Fe3＋＞SO2，某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器和A中加热装置已略，气密性已检验)。
实验过程：
Ⅰ.打开弹簧夹K1～K4，通入一段时间N2，再将T型导管插入B中，继续通入N2，然后关闭K1、K3、K4。
Ⅱ.打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，给A加热。
Ⅲ.当B中溶液变黄时，停止加热，关闭K2。
Ⅳ.打开活塞b，使约2 mL的溶液流入D试管中，检验其中的离子。
Ⅴ.打开K3和活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后关闭K3。
Ⅵ.更新试管D，重复过程Ⅳ，检验B溶液中的离子。
(1)过程Ⅰ的目的是_____________________________________________________________。
(2)棉花中浸润的溶液为________。
(3)A中发生反应的化学方程式：_________________________________________________。
(4)若将制取的SO2通入酸性高锰酸钾溶液可使溶液褪色，其离子方程式为________________。
(5)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，结论如下表所示，他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl2＞Fe3＋＞SO2的是________(填“甲”“乙”或“丙”)。
过程ⅣB溶液中含有的离子 过程ⅥB溶液中含有的离子
甲 有Fe3＋无Fe2＋ 有SO
乙 既有Fe3＋又有Fe2＋ 有SO
丙 有Fe3＋无Fe2＋ 有Fe2＋
答案　(1)排出装置中的空气，防止干扰
(2)NaOH溶液
(3)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
(4)2MnO＋5SO2＋2H2O===2Mn2＋＋5SO＋4H＋
(5)乙、丙
解析　(1)通入一段时间N2，排出装置中的空气。
(2)氯气和二氧化硫都是有毒气体，可以用氢氧化钠溶液来吸收。
(3)A中发生二氧化锰与浓盐酸的反应，生成氯化锰、氯气和水。
(4)SO2通入酸性高锰酸钾溶液中二者可以发生氧化还原反应。
(5)溶液显酸性，检验硫酸根离子应选择氯化钡溶液；乙中第一次，说明氯气不足，氯气氧化性大于铁离子，第二次有硫酸根离子，说明发生二氧化硫与铁离子的反应，则铁离子的氧化性大于二氧化硫；丙中第一次有Fe3＋，无Fe2＋，则氯气的氧化性大于铁离子，第二次有亚铁离子，说明发生二氧化硫与铁离子的反应，则铁离子的氧化性大于二氧化硫。
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