(通用版)2022年高考化學一輪復習 第二章 第6課時 追根知反應(2)——氧化還原反應的規(guī)律與應用講義(含解析)
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1、(通用版)2022年高考化學一輪復習 第二章 第6課時 追根知反應(2)——氧化還原反應的規(guī)律與應用講義(含解析) 物質氧化性(得電子的能力)、還原性(失電子的能力)的強弱取決于物質得失電子的難易,與得失電子的數目無關,但也與外界因素(如反應條件、反應物濃度、酸堿性等)有關,具體判斷方法如下: 1.依據氧化還原反應原理來判斷 (1)氧化性強弱:氧化劑>氧化產物。 (2)還原性強弱:還原劑>還原產物。 2.依據“二表、一律”判斷 (1)依據元素周期表判斷 ①同主族元素對應單質的氧化性從上到下逐漸減弱,對應陰離子的還原性逐漸增強。 ②同周期元素對應單質的還原性從左到右逐漸減
2、弱,氧化性逐漸增強。 (2)依據金屬活動性順序表判斷 (3)依據元素周期律判斷 ①非金屬元素的最高價氧化物對應水化物的酸性越強,其對應單質的氧化性越強。 如酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4>H2CO3>H2SiO3,則氧化性:Cl2>S>P>C>Si。 ②金屬元素的最高價氧化物對應水化物的堿性越強,其對應單質的還原性越強。 如堿性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,則還原性:Na>Mg>Al。 3.依據產物中元素價態(tài)的高低判斷 (1)相同條件下,不同氧化劑作用于同一種還原劑,氧化產物價態(tài)高的其氧化性強。例如: (2)相同條件下,不同還原劑作用于同一
3、種氧化劑,還原產物價態(tài)低的其還原性強。例如: 4.依據反應條件判斷 濃度 同一種物質,濃度越大,氧化性(或還原性)越強。如氧化性:濃H2SO4>稀H2SO4,濃HNO3>稀HNO3;還原性:濃HCl>稀HCl 溫度 同一種物質,溫度越高其氧化性越強。如熱的濃硫酸的氧化性比冷的濃硫酸的氧化性強 [考法精析] 考法一 判斷物質氧化性、還原性的強弱 [典例1] 根據下列反應,可以判斷有關物質的氧化性由強到弱的順序正確的是( ) ①Cl2+2KI===2KCl+I2 ②2FeCl2+Cl2===2FeCl3 ③2FeCl3+2HI===2FeCl2+2HCl+I2 ④H2
4、S+I2===S↓+2HI
A.H2S>I2>Fe3+>Cl2 B.Cl2>Fe3+>I2>S
C.Fe3+>Cl2>H2S>I2 D.Cl2>I2>Fe3+>H2
[解析] 由反應①可知氧化性:Cl2>I2,由反應②可知氧化性:Cl2>Fe3+,由反應③可知氧化性:Fe3+>I2;由反應④可知氧化性:I2>S,則氧化性:Cl2>Fe3+>I2>S。
[答案] B
[歸納總結] 常見物質氧化性、還原性強弱順序
①氧化性:KMnO4>Cl2>Br2>Fe3+>I2>稀H2SO4>S
②氧化性:>Fe3+
③還原性:Cl-
5、019·深圳三校聯考)已知下列反應: 反應Ⅰ:Co2O3+6HCl(濃)===2CoCl2+Cl2↑+3H2O 反應Ⅱ:5Cl2+I2+6H2O===10HCl+2HIO3 下列說法正確的是( ) A.反應Ⅰ中HCl是氧化劑 B.反應Ⅱ中Cl2發(fā)生氧化反應 C.氧化性:Co2O3>Cl2>HIO3 D.還原性:CoCl2>HCl>I2 解析:選C 反應Ⅰ中Cl元素的化合價升高,則HCl為還原劑,故A錯誤;反應Ⅱ中Cl元素的化合價降低,則Cl2發(fā)生還原反應,故B錯誤;由氧化劑的氧化性強于氧化產物的氧化性可知,反應Ⅰ中氧化性:Co2O3>Cl2,反應Ⅱ中氧化性:Cl2>HIO3,
6、則氧化性:Co2O3>Cl2>HIO3,故C正確;由還原劑的還原性強于還原產物的還原性,反應Ⅰ中還原性:HCl>CoCl2,反應Ⅱ中還原性:I2>HCl,故還原性:I2>HCl>CoCl2,D錯誤。 考法二 判斷氧化還原反應能否進行 [典例2] 已知I-、Fe2+、SO2、Cl-、H2O2均有還原性,它們在酸性溶液中還原性的強弱順序為SO2>I->H2O2>Fe2+>Cl-,則下列反應不能發(fā)生的是( ) A.2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++SO+4H+ B.I2+SO2+2H2O===H2SO4+2HI C.H2O2+H2SO4===SO2↑+O2↑+2H2O D.
7、2Fe3++2I-===2Fe2++I2 [解析] 根據氧化還原反應的規(guī)律可知,氧化性:氧化劑>氧化產物;還原性:還原劑>還原產物。強氧化劑與強還原劑發(fā)生反應產生具有弱氧化性和弱還原性的物質。若A反應可以發(fā)生,則還原性:SO2>Fe2+,正確;若B反應可以發(fā)生,則還原性:SO2>I-,正確;若C反應可以發(fā)生,則還原性:H2O2>SO2,錯誤;若D反應可以發(fā)生,則還原性:I->Fe2+,正確。 [答案] C [備考方略] 假設法判斷氧化還原反應能否進行 已知物質的氧化性或者還原性的強弱關系,判斷某一氧化還原反應能否發(fā)生時可采用假設法。 [對點練2] (2019·延安質檢)已知Co2
8、O3在酸性溶液中易被還原成Co2+,Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次減弱。下列反應在水溶液中不可能發(fā)生的是( ) A.3Cl2+6FeI2===2FeCl3+4FeI3 B.Cl2+FeI2===FeCl2+I2 C.Co2O3+6HCl(濃)===2CoCl2+Cl2↑+3H2O D.2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- 解析:選A 根據氧化還原反應中,氧化性:氧化劑>氧化產物,可判斷B中氧化性:Cl2>I2;C中氧化性:Co2O3>Cl2;D中氧化性:Cl2>Fe3+,這些結論與題給信息一致。對于A,由于I-的還原性強于Fe2+,所以Cl2應先氧化I-,
9、而不是先氧化Fe2+。 考法三 物質氧化性、還原性及其強弱的實驗探究 [典例3] 按要求回答下列問題: (1)某小組同學探究H2O2、H2SO3、Br2氧化性強弱,設計如圖實驗(夾持儀器已略去,裝置的氣密性已檢驗)。 ①打開活塞a,逐滴加入H2SO3溶液至過量,燒瓶內溶液顏色變?yōu)闊o色,該反應的離子方程式為__________________,得出的結論是H2SO3的氧化性比Br2的氧化性__________(填“強”或“弱”)。 ②再打開活塞b,向所得溶液中逐滴加入H2O2溶液,剛開始溶液顏色無明顯變化,繼續(xù)滴加,溶液變?yōu)槌赛S色,變橙黃色反應的離子方程式為____________
10、________________,得出的結論是H2O2的氧化性比Br2的氧化性____________(填“強”或“弱”)。 (2)為探究SO2使品紅溶液褪色的原因,該小組同學將干燥的SO2氣體通入品紅的四氯化碳溶液中,發(fā)現品紅溶液不褪色,由此所得出的結論正確的是________(填編號)。 a.使品紅溶液褪色的粒子一定不是SO2分子 b.使品紅溶液褪色的粒子一定是H2SO3分子 c.此實驗無法確定使品紅溶液褪色的粒子 d.將干燥的SO2氣體通入品紅的酒精溶液中,能使品紅溶液褪色 由此可猜想使品紅溶液褪色的粒子可能是____________。 [解析] (1)①打開活塞a,逐滴加
11、入H2SO3溶液至過量,燒瓶內溶液顏色變?yōu)闊o色,說明溴與亞硫酸發(fā)生反應生成硫酸和氫溴酸,反應的離子方程式為H2SO3+Br2+H2O===4H++SO+2Br-,說明亞硫酸的氧化性比溴的弱;②再打開活塞b,向所得溶液中逐滴加入H2O2溶液,剛開始溶液顏色無明顯變化,繼續(xù)滴加,溶液變?yōu)槌赛S色,溴離子被氧化成溴單質,變橙黃色反應的離子方程式為2H++2Br-+H2O2===Br2+2H2O,說明H2O2的氧化性比Br2的氧化性強。(2)SO2與四氯化碳不反應,能夠與水反應生成H2SO3,H2SO3能夠電離出HSO、SO,將干燥的SO2氣體通入品紅的四氯化碳溶液中,發(fā)現品紅不褪色,而將SO2通入品紅
12、溶液,溶液會褪色,證明使品紅溶液褪色的不是SO2,可能為H2SO3或HSO或SO,該實驗不能確定使品紅溶液褪色的粒子,故a、c正確。 [答案] (1)①H2SO3+Br2+H2O===4H++SO+2Br- 弱 ②2H++2Br-+H2O2===Br2+2H2O 強 (2)ac H2SO3或HSO或SO [備考方略] 探究物質氧化性、還原性的實驗方法 (1)證明物質具有氧化性或還原性 (2)證明物質氧化性或還原性的強弱 [對點練3] 為驗證氧化性Cl2>Fe3+>SO2,某小組用下圖所示裝置進行實驗(夾持儀器和A中加熱裝置已略,氣密性已檢驗)。 實驗過程: Ⅰ.
13、打開彈簧夾K1~K4,通入一段時間N2,再將T形導管插入B中,繼續(xù)通入N2,然后關閉K1、K3、K4。 Ⅱ.打開活塞a,滴加一定量的濃鹽酸,給A加熱。 Ⅲ.當B中溶液變黃時,停止加熱,關閉K2。 Ⅳ.打開活塞b,使約2 mL的溶液流入D試管中,檢驗其中的離子。 Ⅴ.打開K3和活塞c,加入70%的硫酸,一段時間后關閉K3。 Ⅵ.更新試管D,重復過程Ⅳ,檢驗B溶液中的離子。 (1)過程Ⅰ的目的是______________________________________________________。 (2)棉花中浸潤的溶液為________。 (3)A中發(fā)生反應的化學方程式:_
14、__________________________________________。 (4)若將制取的SO2通入酸性高錳酸鉀溶液可使溶液褪色,其離子方程式為___________。 (5)甲、乙、丙三位同學分別完成了上述實驗,結論如下表所示,他們的檢測結果一定能夠證明氧化性Cl2>Fe3+>SO2的是________(填“甲”“乙”或“丙”)。 過程Ⅳ B溶液中含有的離子 過程Ⅵ B溶液中含有的離子 甲 有Fe3+無Fe2+ 有SO 乙 既有Fe3+又有Fe2+ 有SO 丙 有Fe3+無Fe2+ 有Fe2+ 解析:(5)甲、乙、丙在過程Ⅳ B溶液中都可確定
15、含有Fe3+,則可證明氧化性Cl2>Fe3+;甲在過程Ⅳ B溶液中如果含有Cl2,可把SO2氧化成SO,無法證明氧化性Fe3+>SO2,故甲不合理;由乙在過程Ⅳ B溶液中含有的離子可知溶液中無Cl2,通過Ⅵ B溶液中含有SO可證明Fe3+>SO2,故乙合理;在丙中Ⅵ B溶液中含有Fe2+可知在此過程發(fā)生還原反應,由Fe3+―→Fe2+可推SO2―→SO,氧化性Fe3+>SO2,故丙合理。 答案:(1)排出裝置中的空氣,防止干擾 (2)NaOH溶液 (3)MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O (4)2MnO+5SO2+2H2O===2Mn2++5SO+4H+ (5)乙
16、、丙 考點二 氧化還原反應的規(guī)律與應用 1.守恒規(guī)律 在氧化還原反應中,氧化劑得電子總數等于還原劑失電子總數。 2.轉化規(guī)律 (1)價態(tài)歸中規(guī)律 含有不同價態(tài)的同種元素物質間發(fā)生氧化還原反應時,該元素的價態(tài)變化一定遵循“高價+低價―→中間價”,即“價態(tài)相鄰能共存,價態(tài)相間能歸中,歸中價態(tài)不交叉,價升價降只靠攏。”如: 不會出現⑤中H2S和H2SO4反應,H2S轉化為SO2而H2SO4轉化為S的情況。 (2)歧化反應規(guī)律 同一元素發(fā)生氧化還原反應生成不同價態(tài)的物質時,該元素的價態(tài)變化一定遵循“中間價態(tài)→高價態(tài)+低價態(tài)”,不會出現“一邊倒”的現象,即生成物中該元素的價態(tài)不能都
17、比反應物中該元素價態(tài)高,或都比反應物中該元素價態(tài)低。 3.先后規(guī)律 在濃度相差不大的溶液中: (1)同時含有幾種還原劑時將按照還原性由強到弱的順序依次反應。 如在FeBr2溶液中通入少量Cl2時,因為還原性:Fe2+>Br-,所以Fe2+先與Cl2反應。 (2)同時含有幾種氧化劑時將按照氧化性由強到弱的順序依次反應。如在含有Fe3+、Cu2+、H+的溶液中加入鐵粉,因為氧化性Fe3+>Cu2+,所以鐵粉先與Fe3+反應,然后再與Cu2+反應。 [考法精析] 考法一 守恒規(guī)律的應用 [典例1] (2015·海南高考)已知在堿性溶液中可發(fā)生如下反應:2R(OH)3+3ClO-+
18、4OH-===2RO+3Cl-+5H2O。則RO中R的化合價是( ) A.+3 B.+4 C.+5 D.+6 [解析] 該氧化還原反應中,Cl元素由+1價降至-1價,設RO中R為x價,R(OH)3中R為+3價,根據氧化還原反應中化合價升降總數相同,有2×(x-3)=3×[+1-(-1)],解得x=+6。 [答案] D [備考方略] 電子守恒法解題“三步流程” [提醒] 對于多步連續(xù)進行的氧化還原反應,只要中間各步反應過程中電子沒有損耗,可直接找出起始反應物和最終產物,略去中間產物,建立二者之間的得失電子守恒關系,快速求解。 [對點練1] (2017·海南
19、高考)在酸性條件下,可發(fā)生如下反應:ClO+2M3++4H2O===M2O+Cl-+8H+,M2O中M的化合價是( ) A.+4 B.+5 C.+6 D.+7 解析:選C 根據得失電子守恒,設M2O中M的化合價為x,化學方程式中只有氯元素的化合價下降6,M的化合價升高,則6=2×(x-3),解得x=6,故C項正確。 考法二 轉化規(guī)律的應用 [典例2] 已知G、Q、X、Y、Z均為含氯元素的化合物,在一定條件下有下列轉化關系(未配平): ①G―→Q+NaCl?、赒+H2OX+H2 ③Y+NaOH―→G+Q+H2O ④Z+NaOH―→Q+X+H2O 這五種化合物中Cl元素化合
20、價由低到高的順序是( ) A.G、Y、Q、Z、X B.X、Z、Q、G、Y C.X、Z、Q、Y、G D.G、Q、Y、Z、X [解析] 由①得出Q中價態(tài)高于G,因為G必介于Q和-1價的Cl之間,-1價為氯元素的最低價;將該結論引用到③,Y介于Q與G之間,故有Q價態(tài)高于Y,Y價態(tài)高于G;分析②:H2O中的H化合價降低,則Q中的氯元素轉變?yōu)閄中的氯元素,化合價必升高,則得出X價態(tài)高于Q;最后分析④:Z介于Q、X之間,則X價態(tài)高于Z,Z價態(tài)高于Q。 [答案] A [備考方略] (1)判斷同種元素不同價態(tài)物質間發(fā)生氧化還原反應的可能性,如濃H2SO4與SO2不發(fā)生反應。 (2)根據化合
21、價判斷反應體系中的氧化劑、還原劑及氧化產物、還原產物。如對于反應6HCl+NaClO3===NaCl+3Cl2↑+3H2O,氧化劑為NaClO3,還原劑為HCl,氧化產物和還原產物都為Cl2。 [對點練2] 氯氣與氫氧化鉀溶液在一定條件下發(fā)生反應:Cl2+KOH―→KX+KY+H2O(未配平),KX在一定條件下發(fā)生反應:KX―→KY+KZ(未配平,KY與KZ的化學計量數之比為1∶3),以上KX、KY、KZ均是一元酸的鉀鹽,由以上條件推知在KX中氯元素的化合價是( ) A.+1 B.+3 C.+5 D.+7 解析:選C 根據題意可知,KX、KY中的氯元素分別顯正價和-1價;根據反應
22、KX―→KY+KZ,可斷定KY為KCl,KZ中Cl元素化合價>KX中Cl元素化合價(均為正價)。假設KX中Cl元素為+a價,KZ中Cl元素的化合價為+b價,依據化合價升降總數相等及KX―→KY+3KZ,有a+1=3(b-a),把a=1、a=3、a=5分別代入上式討論,可知a=5,b=7符合題意。則KX中Cl的化合價為+5價。 考法三 先后規(guī)律的應用 [典例3] 已知酸性K2Cr2O7溶液可與FeSO4反應生成Fe3+和Cr3+?,F將硫酸酸化的K2Cr2O7溶液與FeSO4溶液混合,充分反應后再向所得溶液中加入KI溶液,混合溶液中Fe3+的物質的量隨加入的KI的物質的量的變化關系如圖所示,下
23、列說法中不正確的是( ) A.圖中AB段的氧化劑為K2Cr2O7 B.圖中BC段發(fā)生的反應為2Fe3++2I-===2Fe2++I2 C.開始加入的K2Cr2O7為0.25 mol D.K2Cr2O7與FeSO4的物質的量之比為1∶3 [解析] 根據圖像,AB階段Fe3+的物質的量不變,說明Fe3+沒有參加反應,則AB段應為K2Cr2O7和KI的反應,K2Cr2O7為氧化劑,A正確;在BC段Fe3+的物質的量逐漸減小,說明Fe3+和I-反應,反應的離子方程式為2Fe3++2I-===2Fe2++I2,B正確;根據得失電子守恒可得反應的關系式 為K2Cr2O7~6Fe3+~6I-,
24、共消耗的n(I-)=1.5 mol,則開始加入的K2Cr2O7的物質的量為1.5 mol×=0.25 mol,C正確;在BC段反應消耗KI的物質的量是0.9 mol,則n(Fe2+)=n(I-)=0.9 mol,K2Cr2O7與FeSO4的物質的量之比為0.25 mol∶0.9 mol=5∶18,D錯誤。 [答案] D [備考方略] 同一氧化劑與含多種還原劑(物質的量濃度相同)的溶液反應時,首先被氧化的是還原性最強的物質;同一還原劑與含多種氧化劑(物質的量濃度相同)的溶液反應時,首先被還原的是氧化性最強的物質。 [對點練3] 向含有FeBr2、FeI2的溶液中緩緩通入一定量的氯氣后,再
25、向溶液中滴加KSCN溶液,溶液變?yōu)榧t色,若只從反應順序角度考慮反應情況,則下列敘述不正確的是( ) A.通入氯氣后的溶液中一定不存在I- B.通入氯氣之后原溶液中的Fe2+全部被氧化 C.原溶液中的Br-可能被氧化 D.若取少量所得溶液,再加入CCl4溶液充分振蕩、靜置、分液,下層溶液呈紫紅色 解析:選B 溶液中離子的還原性強弱順序為I->Fe2+>Br-。A項,溶液變?yōu)榧t色說明Fe2+被氧化成Fe3+,則I-全部被氧化,故溶液中一定不存在I-,正確;B項,Fe2+可能全部被氧化,也可能是部分氧化,錯誤;C項,溶液變?yōu)榧t色只能說明Fe2+被氧化成Fe3+,而Br-可能被氧化,正確;D項,根據題意知有I2生成,I2易溶于有機溶劑,則下層溶液呈紫紅色,正確。
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