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專題11 氧化劑和還原劑 【知識回放】 1．指出下列反應的還原劑、氧化劑、氧化產物和還原產物。 （1）MnO2 + 4HCl=MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O （2）2H2S + SO2 =3S ↓ + 2H2O （3） 2KClO3 =2KCl +3O2 ↑ 2．化合價規(guī)則： （1）在化合物中，各元素正、負化合價的代數和為 ；在單質中，元素的化合價為 。 （2）金屬元素沒有 ，非金屬元素可以顯正價，也可以顯負價。 3．判斷： （1）非金屬單質只具有氧化性(　　) （2）金屬陽離子只具有氧化性，不具有還原性(　　) （3）金屬元素的原子失去電子的數目越多，該金屬的還原性越強(　　) （4）元素的價態(tài)越高，物質的氧化性越強(　　) （5）某元素從化合態(tài)到游離態(tài)，則該元素一定被氧化(　　) 4．在一個反應中，氧化劑和還原劑的物質的量一定相等嗎？ 5．金屬陽離子一定只有氧化性嗎？ 6．Fe2＋具有較強的還原性，Fe3＋具有較強的氧化性，二者之間能反應嗎？為什么？ 【答案】1、（1）氧化劑：MnO2 還原劑：HCl 還原產物：MnCl2 氧化產物：Cl2 (2)還原劑：H2S 氧化劑：SO2 S既是氧化產物又是還原產物 （3）KClO3 既是氧化劑又是還原劑 還原產物：KCl 氧化產物：O2 2．化合價規(guī)則： （1）零 零 （2）負價 3．判斷： （1） （2） （3） （4） （5） 4、在一個反應中氧化劑得電子數與還原劑失電子數相等，但氧化劑和還原劑的物質的量不一定相等。 5、金屬陽離子可能有還原性，如Fe2+ 6、Fe2+ 具有還原性，Fe3+具有氧化性，但二者無中間價態(tài)，無法發(fā)生氧化還原反應。 【新知精講】 一、氧化劑和還原劑 1．氧化劑。 (1)定義：氧化還原反應中得到電子(或電子對偏向)的物質叫作氧化劑。 (2)發(fā)生的變化：氧化還原反應中氧化劑所含元素的化合價降低，發(fā)生還原反應，表現氧化性。 2．還原劑。 (1)定義：氧化還原反應中失去電子(或電子對偏離)的物質叫作還原劑。 (2)發(fā)生的變化：氧化還原反應中還原劑所含元素的化合價升高，發(fā)生氧化反應，表現還原性。 3.常見的氧化劑和還原劑 常見的還原劑 常見的氧化劑 1.活潑金屬單質:Na、Mg、Al、Ca等 1.活潑非金屬單質:Cl2、O2等 2.易使電子對偏離的物質如H2、C、CO等 2.含高價態(tài)元素的化合物,如H2SO4(濃)、KMnO4、HNO3、MnO2等 3.非金屬離子(含較低價態(tài)元素的化合物),如S2-、I-、Br-等 3.某些高價態(tài)的金屬離子,如Fe3+、Cu2+、Ag+等 4.低價態(tài)的陽離子:Fe2+、Sn2+等 二、氧化性和還原性 1.氧化性和還原性 (1)氧化性:氧化劑所表現出得電子的性質; (2)還原性:還原劑所表現出失電子的性質。 2.氧化性、還原性和元素化合價之間的關系 三、氧化還原反應的影響 1.有利于人類生活和生產:金屬的冶煉、電鍍、燃料的燃燒等。 2.對人類生活和生產不利:易燃物的自燃、食物的腐敗、鋼鐵的銹蝕等。 【科學探究】 探究一物質氧化性、還原性強弱的判斷 問題導引 1.所含元素處于最高價態(tài)、最低價態(tài)和中間價態(tài)的微粒各具有什么性質? 提示 (1)元素處于最高價態(tài)的微粒在氧化還原反應中只能得電子,從而使化合價降低,所以元素處于最高價態(tài)的微粒只具有氧化性,如MnO4-。 (2)元素處于最低價態(tài)的微粒在氧化還原反應中只能失電子,從而使化合價升高,所以元素處于最低價態(tài)的微粒只具有還原性,如S2-。 (3)元素處于中間價態(tài)的微粒在氧化還原反應中既能失電子使化合價升高,又能得電子使化合價降低,所以元素處于中間價態(tài)的微粒既具有還原性又具有氧化性,如Fe2+。 2.是否元素的原子失電子數越多,還原性就越強?得電子數越多,氧化性就越強? 提示 不是。物質氧化性、還原性的強弱與得、失電子的多少沒有直接關系,氧化性、還原性的強弱由原子得、失電子的能力決定,越容易得電子,其氧化性越強,越容易失電子,其還原性越強。 探究二氧化還原反應的規(guī)律 問題導引 1.已知Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次減弱,則在含等物質的量Fe2+和I-的溶液中通入少量氯氣,哪種離子首先被氧化? 提示 還原性:I->Fe2+>Cl-,通入少量Cl2時,Cl2優(yōu)先氧化還原性最強的I-,離子方程式為Cl2+2I-===I2+2Cl-。 2.已知硫元素的常見價態(tài)有-2價、0價、+4價、+6價,從硫元素的角度分析,SO2、濃硫酸分別具有什么 性質?二者能反應嗎? 提示SO2中硫元素處于中間價態(tài),具有氧化性和還原性,濃硫酸中硫元素處于最高價態(tài),濃硫酸只具有氧化性。由于二者的價態(tài)分別為+4價和+6價,而+4價和+6價之間,無其他價態(tài),故二者不發(fā)生氧化還原反應。 【重點突破】 1. 物質氧化性、還原性強弱的比較方法 (1)根據氧化還原反應方程式比較。 (2)根據元素的活動性順序。 特點:上左下右可反應,隔之愈遠愈易行。 (3)根據氧化還原反應的程度比較。 不同氧化劑與相同還原劑作用時,還原劑被氧化的程度越大,氧化劑的氧化性越強。 例如: (4)根據反應的條件及反應的劇烈程度比較。 反應條件要求越低,反應越劇烈,對應物質的氧化性或還原性越強,如是否加熱、反應溫度高低、有無催化劑和反應物濃度大小等。例如:MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O、 2KMnO4+16HCl(濃) ===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,氧化性:KMnO4>MnO2。 2. 氧化還原反應的基本規(guī)律 (1)守恒規(guī)律。 氧化還原反應中,氧化劑和還原劑得失電子總數相等,元素化合價升降總數相等,反應前后電荷總數相等(離子反應)。 (2)強弱規(guī)律。 應用:物質間氧化性(或還原性)的強弱比較或判斷氧化劑與有還原性的物質在一定條件下能否發(fā)生反應。 (3)先后規(guī)律。 ①同一氧化劑與多種還原劑混合,還原性強的先被氧化。②同一還原劑與多種氧化劑混合,氧化性強的先被還原。 應用:判斷物質的氧化性、還原性強弱或判斷反應的先后順序。 (4)價態(tài)規(guī)律。 ①高低規(guī)律: 元素最高價態(tài):只有氧化性。 元素中間價態(tài):既有氧化性又有還原性。 元素最低價態(tài):只有還原性。 應用:判斷元素或物質的氧化性、還原性。 ②歸中規(guī)律: 同種元素不同價態(tài)之間發(fā)生氧化還原反應,元素的化合價“只向中間靠攏不出現交叉”,如: 3.應用電子守恒規(guī)律進行計算的一般步驟 (1)找出氧化劑、還原劑及相應的還原產物和氧化產物; (2)找準一個原子或離子得失電子數(注意化學式中該種粒子的個數); (3)根據題中物質的量和得失電子守恒列出等式: n(氧化劑)變價原子個數化合價變化值(高價-低價)=n(還原劑)變價原子個數化合價變化值(高價-低價)。 【典例探究】 典例1 下列敘述正確的是(　　) A.在氧化還原反應中,非金屬單質一定是氧化劑 B.某元素從化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài),該元素一定被還原 C.金屬陽離子被還原不一定得到單質 D.氧化劑得到電子,發(fā)生了氧化反應 【答案】C 變式訓練1-1 交警常用裝有重鉻酸鉀(K2Cr2O7)的儀器檢測司機是否酒后駕車。其原理是紅色的重鉻酸鉀遇酒精后生成藍綠色物質(Cr3+)。 下列說法正確的是(　　) A.該變化為非氧化還原反應 B.重鉻酸鉀中鉻元素的化合價為+3價 C.該反應的氧化劑為酒精 D.重鉻酸鉀在反應中為氧化劑 【答案】D 【解析】由題中信息可知:鉻元素從+6價降為+3價,得到電子,故重鉻酸鉀是氧化劑,被還原成Cr3+,酒精是還原劑,所以D正確。 變式訓練1-2 從下列各組反應對比中,判斷哪種粒子的氧化性最強,哪種粒子的還原性最強。 (1)鐵釘浸入CuSO4溶液后,表面會附有紅色物質;銅絲浸入AgNO3溶液后,表面會附有銀白色物質。則在Cu、Fe、Ag中,　　　的還原性最強,在Cu2+、Fe2+、Ag+中,　　　的氧化性最強。 (2)鐵釘在氯氣中被銹蝕為棕褐色物質(FeCl3),而在鹽酸中生成淡綠色溶液(FeCl2)。則在氯氣分子(Cl2)、氯離子、氫離子中,　　　具有氧化性,　　　的氧化性最強。 【答案】(1)Fe　Ag+　(2)Cl2、H+　Cl2 (2)發(fā)生反應的兩個化學方程式為 ①2Fe+3Cl2===2FeCl3;②Fe+2HCl===FeCl2+H2↑ 可知Cl2將Fe氧化為Fe3+,而HCl將Fe氧化為Fe2+,所以Cl2、H+有氧化性,且Cl2氧化性強。 變式訓練1-3 根據下面兩個離子方程式: ①2Fe3++2I-===2Fe2++I2,②Br2+2Fe2+===2Br-+2Fe3+,可判斷離子的還原性從強到弱的順序是(　　) A.Br-、Fe2+、I- B.I-、Fe2+、Br- C.Br-、I-、Fe2+ D.Fe2+、I-、Br- 【答案】B 【解析】反應①中還原劑是I-,還原產物是Fe2+,故還原性:I->Fe2+;反應②中還原劑是Fe2+,還原產物是Br-,故還原性:Fe2+>Br-,所以還原性強弱順序為I->Fe2+>Br-。 典例2 24 mL 0.05 molL-1的Na2SO3溶液恰好與20 mL 0.02 molL-1的K2Cr2O7(重鉻酸鉀)溶液完全反應。已知Na2SO3被K2Cr2O7氧化為Na2SO4,則Cr在還原產物中的化合價為(　　) A.+2價 B.+3價 C.+4價 D.+5價 【答案】B 變式訓練2-1 現有下列反應: ①2H2O+Cl2+SO2===H2SO4+2HCl ②2KMnO4+16HCl(濃)===2KCl+2MnCl2 +5Cl2↑+8H2O 針對上述兩個反應回答: (1)氧化劑的氧化性強弱順序為　　　,還原劑的還原性強弱順序為　　　。 (2)反應①中氧化產物和還原產物質量之比為　　　。 (3)反應②中氯化氫表現出的性質是　　　。 A.還原性　　　　B.酸性　　　C.氧化性 【答案】(1)KMnO4>Cl2　 SO2>Cl- (2)98∶73 (3)AB 【解析】(1)由反應①知氧化性:Cl2>H2SO4,還原性:SO2>Cl-,由反應②知氧化性:KMnO4>Cl2,還原性:Cl->Mn2+。 (2)在反應①中氧化產物為H2SO4,還原產物為HCl,其質量之比為98∶73。 (3)在反應②中HCl被氧化為Cl2,表現了還原性,同時還生成了鹽和水,表現了酸性。 變式訓練2-2 已知下列三個化學反應: ①Fe+CuSO4=FeSO4+Cu ②Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2 ③2FeCl3+Fe=3FeCl2 則下列說法不正確的是(　　) A.氧化性:Cl2>Br2 B.氧化性:Fe2+>Cu2+ C.還原性:Fe>Fe2+ D.氧化性:Fe3+>Fe2+ 【答案】B 變式訓練2-3 已知: ①2NaA+B2===2NaB+A2;②2NaA+C2===2NaC+A2;③2NaB+C2===2NaC+B2;④2NaC+D2===2NaD+C2。 則氧化性由強到弱的順序是(　　) A.A2>B2>C2>D2 B.B2>A2>C2>D2 C.C2>B2>A2>D2 D.D2>C2>B2>A2 【答案】D 【解析】本題考查的是氧化還原反應中氧化性的強弱規(guī)律,即氧化劑的氧化性強于氧化產物的氧化性。比較各物質氧化性強弱,由①可知:B2>A2,由②可知:C2>A2,由③可知:C2>B2,由④可知:D2>C2,綜上所述,D選項正確。 變式訓練2-4 按要求填空。 (1)在S2-、Fe2+、Mg2+、S、I-、H+中, ①只有氧化性的是　　　,②只有還原性的是　　　,③既有氧化性又有還原性的是　　　。 (2)某同學寫出以下三個化學方程式(未配平) ①NO+HNO3N2O3+H2O ②NH3+NOHNO2+H2O ③N2O4+H2OHNO3+HNO2 其中你認為一定不可能實現的是　。 【答案】(1)①Mg2+、H+?、赟2-、I-　③Fe2+、S　 (2)②