1、第5讲 氧化还原反应,一、氧化还原反应的概念及应用 1.氧化还原反应 (1)概念:有元素 化合价 升降的化学反应。 (2)特征:反应前后元素的化合价发生了改变。 (3)实质:反应过程中有 电子 转移(包括电子得失和电子对偏移)。,教材研读,例如:反应MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O中氧化剂是 MnO2 ,还原剂是HCl,氧化产物是 Cl2 ,生成1 mol Cl2时转移电子,2.有关概念及相互关系,数目为 1.2041024 。 3.氧化还原反应与四种基本反应类型之间的关系4.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: a.箭头必须由反应物指向生成物,且
2、两端对准同种元素。 b.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。 c.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: a.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。 b.箭头方向表示 电子转移的方向 。 c.在“桥”上标明转移的 电子总数 。,5.常见的氧化剂和还原剂,自测1 判断正误,正确的划“”,错误的划“”。 (1)有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应 ( ) (2)金属阳离子一定只具有氧化性 ( ) (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)氧化还原反应中的反应物
3、,不是氧化剂就是还原剂 ( ) (5)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 ( ),自测2 下列判断错误的是 ( ) A.向NaBr溶液中滴入少量氯水和苯,振荡、静置,溶液上层呈橙红色,所 以Br-还原性强于Cl- B.向含I-的无色溶液中滴加少量新制氯水,再滴加淀粉溶液,加入淀粉后 溶液变成蓝色,则氧化性:Cl2I2 C.向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液,再滴加H2O2溶液,加入H2O2后溶液 变成红色,则Fe2+既有氧化性又有还原性 D.在CO2中,Mg燃烧生成MgO和C,在该反应条件下,Mg的还原性强于C 的还原性,C,答案 C 加入H2O2后溶液变成红色,说明Fe
4、2+被氧化为Fe3+,只能证明Fe2+ 有还原性,无法证明它有氧化性。,二、氧化还原反应方程式的配平及相关计算 1.氧化还原反应方程式的配平 (1)配平原则(2)常用方法化合价升降法,(2)常用方法化合价升降法,基本步骤,3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+ H2O 根据原子守恒确定其他物质的化学计量数,然后将短线改为等号。 3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,2.应用得失电子守恒解题的一般步骤 (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到或失去的电子数(注意化学式中粒子的个 数)。 (3)根据题中物质的物质的量
5、和得失电子守恒列出关系式。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)。,中硫元素的化合价均为-1。 (2)配平化学方程式时,如无特别说明化学计量数“1”也必须填写在空 上。,特别提示 (1)注意特殊物质中元素的化合价,如Na2O2中氧元素、FeS2,自测3 根据FeS2+O2 Fe2O3+SO2回答下列问题: (1)氧化剂是 ,还原剂是 ,氧化产物是 ,还原产 物是 。 (2)化合价升高的元素为 ,化合价降低的元素为 。 (3)1“分子”还原剂化合价升高总数为 ,1“分子”氧化剂化 合价降低总数为 。 (4)配平后各物质的
6、化学计量数依次为 。,答案 (1)O2 FeS2 Fe2O3、SO2 Fe2O3、SO2 (2)Fe、S O (3)11 4 (4)4 11 2 8,自测4 配平下列方程式: (1) KI+ KIO3+ H2SO4 I2+ K2SO4+ H2O (2) Mn + H+ Cl- Mn2+ Cl2+ H2O (3) S+ KOH K2S+ K2SO3+ H2O (4) P4+ KOH+ H2O K3PO4+ PH3 (5) ClO-+ Fe(OH)3+ Cl-+ Fe + H2O (6) Mn + H2O2+ Mn2+ O2+ H2O,答案 (1)5 1 3 3 3 3 (2)2 16 10 2
7、5 8 (3)3 6 2 1 3 (4)2 9 3 3 5 (5)3 2 4OH- 3 2 5 (6)2 5 6H+ 2 5 8,考点突破,考点一 物质氧化性、还原性强弱的判断,考点三 未知氧化还原反应方程式的书写,考点二 氧化还原反应的规律及应用,1.依据氧化还原反应方程式判断氧化性:氧化剂氧化产物 还原性:还原剂还原产物 口诀:比什么“性”找什么“剂”,“产物”之“性”弱于“剂”。 2.依据反应条件及反应的剧烈程度判断 反应条件要求越低,反应越剧烈,对应物质的氧化性或还原性越强。例 如:,考点一 物质氧化性、还原性强弱的判断,2.依据反应条件及反应的剧烈程度判断 反应条件要求越低,反应越剧
8、烈,对应物质的氧化性或还原性越强。例 如:,3.依据相同或相似条件下被氧化(或被还原)的程度判断 (1)不同氧化剂作用于同一种还原剂,所得氧化产物的价态越高,相应的 氧化剂的氧化性越强。例如:(2)不同还原剂作用于同一种氧化剂,所得还原产物的价态越低,相应的 还原剂的还原性越强。例如:,4.依据“两池”判断 (1)原电池: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 极金属正极金属。 (2)电解池: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。 5.依据元素周期表及相关物质的活动性顺序判断 (1)根据元素周期表判断,(2)根据金属活
9、动性顺序判断,5.依据元素周期表及相关物质的活动性顺序判断 (1)根据元素周期表判断,(6.依据“三度”判断(“三度”即:浓度、温度、酸碱度) (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(或还原性)越强。如热的浓硫 酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。 (3)酸碱度:同一种物质,所处环境酸(碱)性越强其氧化性(或还原性)越 强。如KMnO4溶液的氧化性随溶液酸性的增强而增强。,(3)根据非金属活动性顺序判断,失电子的数目无关。 (2)依据金属活动性顺序判断阳
10、离子的氧化性强弱时,要注意Fe对应的 阳离子是Fe2+,而不是Fe3+。,特别提示 (1)氧化性、还原性强弱取决于得失电子的难易程度,与得,典例1 (2017北京西城期末,10)废水脱氮工艺中有一种方法是在废水 中加入过量NaClO使N 完全转化为N2,该反应可表示为2N +3ClO-N2+3Cl-+2H+3H2O。下列说法中,不正确的是 ( ) A.反应中氮元素被氧化,氯元素被还原 B.还原性:N Cl- C.反应中每生成1 mol N2,转移6 mol电子 D.经此法处理过的废水可以直接排放,D,答案 D A项,反应中氮元素化合价由-3价升高到0价,被氧化;氯元素 化合价由+1价降低到-1
11、价,被还原。B项,根据上述分析,N 是还原剂, Cl-是还原产物,还原性:N Cl-;C项,反应中每生成1 mol N2,转移电子 6 mol;D项,经此法处理过的废水中含有盐酸,属于酸性废水,不能直接排 放。,1-1 有下列三个反应: 3Cl2+2FeI2 2FeCl3+2I2 2Fe2+Br2 2Fe3+2Br- Co2O3+6HCl 2CoCl2+Cl2+3H2O 下列说法正确的是 ( ) A.中的氧化产物分别是I2、Fe3+、CoCl2 B.根据以上化学方程式可以得到氧化性强弱顺序:Cl2Fe3+Co2O3 C.可以推理得到Cl2+FeBr2 FeCl2+Br2 D.在反应中当1 mo
12、l Co2O3参加反应时,2 mol HCl被氧化,D,答案 D A项,反应中的氧化产物分别为Fe3+与I2、Fe3+、Cl2;B 项,由可知氧化性:Cl2Fe3+,由可知氧化性:Co2O3Cl2,故氧化性强弱 顺序为Co2O3Cl2Fe3+;C项,由于还原性:Fe2+Br-,通入Cl2后,Cl2优先氧化 Fe2+;D项,反应中当1 mol Co2O3参加反应时,6 mol HCl 中只有2 mol被 氧化为Cl2。 方法指导 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
13、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能否发生反应。,1-2 铋(Bi)位于元素周期表中第A族,其价态为+3价时较稳定,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,对应实验现象如下表所示:,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,C,答案 C
14、NaBiO3能将MnSO4中的Mn2+氧化成Mn ,说明NaBiO3的 氧化性强于KMnO4;Mn 能将H2O2氧化成O2,说明KMnO4的氧化性强 于H2O2;H2O2能将KI氧化成I2,说明H2O2的氧化性强于I2。,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。 应用:配平氧化还原反应方程式及进行有关计算。 2.强弱规律 氧化性较强的氧化剂跟还原性较强的还原剂反应,生成还原性较弱的还 原产物和氧化性较弱的氧化产物。,考点二 氧化还原反应的规律及应用,应用:在
15、适宜条件下,用氧化性较强的物质制备还原性较弱的物质,或用 还原性较强的物质制备氧化性较弱的物质,也可用于比较物质间氧化性 或还原性的强弱。 3.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,但主要表现一种性质。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。,4.转化规律 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,元素的化合价只靠近而不交叉;同种元素相邻价态之间 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表明电子转移情况。,5.
16、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FeBr2溶液中通入Cl2时,发生离子反应的先 后顺序为2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-,2Br-+Cl2 Br2+2Cl-。 应用:判断物质的稳定性及反应顺序。,典例2 (2016北京理综,10)K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2 (橙色)+H2O2Cr (黄色)+2H+。用K2Cr2O7溶液进行下列实验:结合实验, 下列说法不正确的是 ( ) A.中溶液橙
17、色加深,中溶液变黄 B.中Cr2 被C2H5OH还原 C.对比和可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强,D.若向中加入70% H2SO4溶液至过量,溶液变为橙色,D,答案 D 中存在C2H5OH,溶液变为酸性后,K2Cr2O7的氧化性增强,会 将C2H5OH氧化,溶液变成绿色。,2-1 根据表中信息,判断下列叙述中正确的是 ( ),A.表中组反应可能有一种或两种元素被氧化 B.氧化性强弱的比较:KClO3Fe3+Cl2Br2 C.表中组反应的离子方程式为2Mn +3H2O2+6H+ 2Mn2+4O2+ 6H2O D.表中组反应的还原产物是KCl,电子转移数目是6e-,A,答案 A A项,Cl2与F
18、eBr2反应,Cl2少量时只氧化Fe2+,Cl2足量时氧化Fe2+ 和Br-;B项,氧化性KClO3Cl2Br2Fe3+;C项,不符合得失电子守恒;D项, 组中的反应为KClO3+6HCl(浓) KCl+3Cl2+3H2O,1 mol KClO3参 与反应转移5 mol 电子。,2-2 已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物,在一定条件下有下 列转化关系(未配平): G Q+NaCl Q+H2O X+H2 Y+NaOH G+Q+H2O Z+NaOH Q+X+H2O 这五种化合物中Cl元素化合价由低到高的顺序是 ( ) A.G、Y、Q、Z、X B.X、Z、Q、G、Y C.X、Z、Q、Y、G
19、D.G、Q、Y、Z、X,A,答案 A 由得氯元素价态:QYG,由得氯元素价态:XZQ, 综上可知,氯元素价态:XZQYG。,书写未知氧化还原反应方程式的步骤(3步法) 第1步:根据氧化还原反应的难易规律确定氧化性最强的为氧化剂,还原 性最强的为还原剂;根据题给信息和已知元素化合物性质确定相应的还 原产物、氧化产物;根据氧化还原反应的守恒规律确定氧化剂、还原 剂、还原产物、氧化产物的化学计量数。 第2步:根据溶液的酸碱性,通过在反应方程式中添加H+或OH-使方程式 两端电荷守恒。 第3步:根据原子守恒,通过在反应方程式两端添加H2O(或其他小分子) 使方程式两端原子守恒。,考点三 未知氧化还原反
20、应方程式的书写,典例3 高锰酸钾分别在酸性、中性、碱性条件下发生的反应如下: Mn +5e-+8H+ Mn2+4H2O Mn +3e-+2H2O MnO2+4OH- Mn +e- Mn (溶液呈绿色) (1)从上述三个半反应中可以看出高锰酸根离子被还原的产物受溶液的 影响。 (2)将SO2通入高锰酸钾溶液中,发生还原反应的离子反应方程式为 。 (3)将PbO2投入酸性MnSO4溶液中搅拌,溶液变为紫红色。下列说法正 确的是 (填序号)。,a.氧化性:PbO2KMnO4 b.还原性:PbO2KMnO4 c.MnSO4溶液可以用盐酸酸化,答案 (1)酸碱性 (2)Mn +5e-+8H+ Mn2+4
21、H2O (3)a 解析 (1)Mn 在酸性条件下被还原成Mn2+,在中性条件下被还原成 MnO2,在碱性条件下被还原成Mn ,因此高锰酸根离子被还原的产物 受溶液的酸碱性影响; (2)SO2溶于水生成H2SO3,溶液呈酸性,高锰酸根离子被还原为Mn2+; (3)酸性条件下,PbO2将Mn2+氧化成紫红色的Mn ,根据氧化剂的氧化性 大于氧化产物的氧化性,可知氧化性:PbO2KMnO4。,(1)全变从左边配:氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的,一般从左边 反应物着手配平。 (2)自变从右边配:自身氧化还原反应(包括分解、歧化)一般从右边着手 配平。 (3)缺项配平法:先使得失电子数相等,再观察两
22、边电荷:若反应物一边缺 正电荷,一般加H+,生成物一边加水;若反应物一边缺负电荷,一般加OH-, 生成物一边加水。,方法指导 氧化还原反应方程式的配平技巧,3-1 (1)氯酸是一种强酸,氯酸的浓度超过40%就会迅速分解,反应的化 学方程式为: 8HClO3 3O2+2Cl2+4HClO4+2H2O 根据题意完成下列小题: 在上述变化过程中,发生还原反应的过程是 (填 化学式)。 该反应的氧化产物是 (填化学式);求所得混合气体的平均相 对分子质量。 (2)已知测定锰的一种方法是:将锰离子转化为高锰酸根离子,反应体系 中有H+、Mn2+、H2O、I 、Mn 、I 。 有关反应的离子方程式为,。
23、在锰离子转化为高锰酸根离子的反应中,如果把反应后的溶液稀释到 1 L,测得溶液的pH=2,求在反应中转移电子的物质的量。,答案 (1)HClO3 Cl2 O2和HClO4 47.6 (2)2Mn2+5I +3H2O 2Mn +5I +6H+ 1/60(或0.016 7) 解析 (1)根据化学方程式中元素化合价的升降可以判断出+5价的氯 部分被还原为0价,故还原过程为HClO3 Cl2。化学方程式中化合 价升高的元素有两种,故氧化产物是O2和HClO4;混合气体(O2和Cl2)的平 均相对分子质量计算如下:(332+271)5=47.6。 (2)根据题意和氧化还原反应方程式书写规律可以得出2Mn2+5I +3 H2O 2Mn +5I +6H+。根据离子方程式可知,每生成6 mol H+, 转移电子的物质的量为10 mol,当1 L溶液的pH=2时,生成n(H+)=0.01 mol,则转移电子的物质的量为1/60 mol。,
