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專題06 氧化還原反應(yīng) 一、氧化還原反應(yīng)基本概念 1．概念 本質(zhì)：凡有電子得失或共用電子對偏移的一類反應(yīng)稱氧化還原反應(yīng)，得失電子數(shù)相等。 特征：是反應(yīng)前后有元素化合價發(fā)生變化的反應(yīng)。 2. 氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移的表示方法 ①雙線橋法： ②單線橋法： 3. 重要的氧化劑和還原劑 物質(zhì)在反應(yīng)中是作氧化劑還是作還原劑，表觀上可通過元素的化合價來判斷。一般來說，元素處于最高化合價時，只能作為氧化劑；元素處于最低化合價時，只能作還原劑；元素處于中間化合價時，既可作氧化劑，也可作還原劑。 ⑴ 常見的氧化劑 物質(zhì)類型 舉例 對應(yīng)的還原產(chǎn)物 活潑的非金屬單質(zhì) X2（鹵素） X- O2 O2- 、H2O 、OH- 元素處于高化合價 時的化合物或離子 氧化物 MnO2 Mn2+ 含氧酸 濃硫酸 SO2 HNO3 NO、NO2 鹽 KMnO4 Mn2+ Fe3+ Fe2+ 過氧化物 Na2O2 、H2O2 H2O 常見氧化劑的氧化性順序為： Fe3+ ＞Cu2+＞H+ ＞Fe2+ ＞Zn2+ ⑵ 常見的還原劑有 物質(zhì)類型 舉例 對應(yīng)的氧化產(chǎn)物 活潑的金屬單質(zhì) Zn Zn2+ 活潑的非金屬單質(zhì) H2 H2O C CO 、 CO2 元素處于低化合價 時的化合物或離子 氧化物 CO CO2 SO2 SO3 、H2SO4 酸 H2S S HCl、HBr 、HI Cl2、 Br2 、 I2 H2SO3 H2SO4 鹽 Fe2+ Fe3+ SO32- SO42- 常見還原劑的還原性順序為： S2-(H2S) ＞SO32- (SO2、H2SO3)＞I- ＞Fe2+ ＞Br - ＞Cl- 例1已知氧化還原反應(yīng)： 2Cu(IO3)2＋24KI＋12H2SO4＝2CuI↓＋13I2＋12K2SO4＋12H2O。則有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是（ ） A． 當(dāng)1molCu(IO3)2發(fā)生反應(yīng)共轉(zhuǎn)移的電子為10mol B． 反應(yīng)中KI被氧化 C． I2是氧化產(chǎn)物CuI是還原產(chǎn)物 D． 當(dāng)1molCu(IO3)2發(fā)生反應(yīng)被Cu2+氧化的I—為2mol 例2已知二氯化二硫(S2Cl2)的結(jié)構(gòu)式為Cl—S—S—Cl，它易與水反應(yīng)2S2Cl2＋2H2O===4HCl＋SO2↑＋3S↓。對該反應(yīng)的說法正確的是 A． S2Cl2中S的化合價為-2 B． H2O作還原劑 C． 每生成1 mol SO2轉(zhuǎn)移3 mol電子 D． 氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物物質(zhì)的量比為3∶1 【答案】C 【解析】A.由化合物中正負(fù)化合物的代數(shù)和為零可知，S2Cl2中氯元素化合價為-1，則硫元素的化合價為+1，故A說法錯誤；B.在該反應(yīng)中，H2O中的氫和氧的化合價反應(yīng)前后均沒有發(fā)生變化，故H2O既不是氧化劑，也不是還原劑，故B說法錯誤；C.在該反應(yīng)中硫元素的化合價由+1價上升到+4價，則每生成1mol SO2轉(zhuǎn)移3 mol電子，故C說法正確；D.在該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是SO2，還原產(chǎn)物是S，二者的物質(zhì)的量之比是1︰3，故D說法錯誤。 二、氧化性、還原性強(qiáng)弱的判斷方法和依據(jù) 氧化性→ 得 電子性（填“得”或“失”），得到電子越容易→氧化性越 強(qiáng) ； 還原性→ 失 電子性（填“得”或“失”），失去電子越容易→還原性越 強(qiáng) 。 與得失電子的多少 無 關(guān)。如：還原性：Na＞Mg＞Al ，氧化性：濃HNO3＞稀HNO3 1. 根據(jù)元素在周期表中的位置 同周期元素： 從左至右，金屬性（ 還原 性）逐漸減弱 ，非金屬性（ 氧化 性）逐漸增強(qiáng)； 同主族元素： 從上至下，金屬性（ 還原 性）逐漸增強(qiáng) ，非金屬性（ 氧化 性）逐漸減弱 。 2. 根據(jù)金屬活動順序 3. 根據(jù)非金屬活動順序 非金屬的活動順序一般為：F　O　Cl　Br I　S 氧化性逐漸減弱 ； F— O2— Cl— Br— I— S2— 還原性逐漸 增強(qiáng) 。 4. 依據(jù)反應(yīng)式中的反應(yīng)物和生成物之間的關(guān)系 氧化劑 的氧化性 ＞ 氧化產(chǎn)物 的氧化性 還原劑 的還原性 ＞ 還原產(chǎn)物 的還原性 5. 氧化性、還原性的強(qiáng)弱與溫度、濃度、酸堿性的關(guān)系 ⑴溫度：升高溫度，氧化劑的氧化性增強(qiáng)，還原劑的還原性也增強(qiáng)。 如：熱的濃硫酸的氧化性比冷的濃硫酸的氧化性強(qiáng) 。 若不同的氧化劑(或還原劑)與同一還原劑(或氧化劑)發(fā)生反應(yīng)時，所需溫度高低不同，則溫度低的氧化性(或還原性)強(qiáng)，反之則弱。 例：已知 MnO2+4HCl（濃）MnCl2+Cl2↑+2H2O， 2KMnO4 + 16HCl = 2KCl +2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O 4HCl+O2 2Cl2 + 2H2O， 則KMnO4 、MnO2 、O2 氧化性強(qiáng)弱的順序為： KMnO4 > MnO2 > O2  ⑵ 濃度 一般情況下，同種氧化劑(或還原劑)濃度越大，氧化性(或還原性)越強(qiáng)。 如：濃硝酸的氧化性比稀硝酸強(qiáng) ；濃H2SO4的氧化性比稀H2SO4強(qiáng)；濃鹽酸還原MnO2生成氯氣，而稀鹽酸不與MnO2反應(yīng)，說明還原性：濃鹽酸>稀鹽酸。 ⑶ 酸堿性 溶液的酸性增強(qiáng)，氧化劑的氧化性增強(qiáng)，很多氧化劑在酸性溶液中能氧化某些物質(zhì)，在中性溶液中就不一定能氧化了。 如：中性環(huán)境中NO3- 不顯氧化性，酸性環(huán)境中NO3- 顯氧化性；KMnO4、KClO3能氧化濃HCl中的Cl-，而不能在NaCl溶液中氧化Cl- ；KMnO4氧化Fe2+ 也要在酸性條件下進(jìn)行。 6. 根據(jù)氧化還原程度的大小 ⑴相同條件下，不同的氧化劑與同一種還原劑反應(yīng)，使還原劑氧化程度大的(價態(tài)高的)氧化性強(qiáng)。 例如：2Fe +3Br2 2FeBr3 , Fe +S FeS ，說明氧化性：Br2 > S。 ⑵相同條件下，不同的還原劑使同種氧化劑還原程度大的(價態(tài)低的)還原性強(qiáng)。 例如：8HI+H2SO4(濃)= H2S↑+4I2+4H2O，2HBr+H2SO4(濃)= SO2↑+Br2+2H2O 說明還原性；HI 大于 HBr。 7. 根據(jù)元素化合價高低比較 ⑴ 同一元素的陽離子高價態(tài)的氧化性大于其低價態(tài)的氧化性。 如氧化性： Fe3+ > Fe2+，Sn4+> Sn2+ ⑵ 含氧酸的比較 在濃度相同時，具有可變化合價的同一元素在組成不同含氧酸時，該元素價態(tài)較低者氧化性強(qiáng)。 如氧化性：HClO > HClO2 > HClO3 > HClO4 8. 根據(jù)原電池的正負(fù)極來判斷 在原電池中，作負(fù)極的金屬的還原性一般比作正極金屬的還原性強(qiáng) 。 9. 根據(jù)電解池中溶液里陰、陽離子在兩極放電順序來判斷 如：Cl- 失去電子的能力> OH-，還原性：Cl- > OH- 。 例3SO2氣體與足量Fe2(SO4)3溶液完全反應(yīng)后，再加入K2Cr2O7溶液，發(fā)生如下兩個化學(xué)反應(yīng)： ①SO2＋2Fe3＋＋2H2O===SO42-＋2Fe 2＋＋4H＋； ②Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。 下列有關(guān)說法不正確的是（ ） A． SO2發(fā)生氧化反應(yīng) B． 若有13.44 L SO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)參加反應(yīng)，則最終消耗0.4mol K2Cr2O7 C． 氧化性：SO42- < Fe3＋ < Cr2O72- D． 每0.2 mol K2Cr2O7參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為1.2NA 【答案】B 例4將SO2通入足量Fe2(SO4)3溶液中,完全反應(yīng)后再加入K2CrO4溶液,發(fā)生的兩個化學(xué)反應(yīng)為SO2+2Fe3++2H2O=SO42-+2Fe2++W?、?Cr2O72-+aFe2++bH+Cr3++Fe3++H2O?、?下列有關(guān)說法正確的是 A． 還原性:Cr3+>SO2 B． 配平后方程式②中,a=6,b=7 C． Cr2O72-能將Na2SO3氧化成Na2SO4 D． 方程式①中W為OH- 三、氧化還原反應(yīng)的有關(guān)規(guī)律 1. 守恒規(guī)律： 得 電子總數(shù) = 失 電子總數(shù) (1)質(zhì)量守恒：反應(yīng)前后元素的種類和質(zhì)量不變。 (2)電子守恒：即氧化劑得電子的總數(shù)等于還原劑失電子的總數(shù)。這是配平氧化還原反應(yīng)方程式的依據(jù)，也是有關(guān)氧化還原反應(yīng)計算的依據(jù)。 (3)電荷守恒：離子方程式中反應(yīng)物中各離子的電荷總數(shù)與產(chǎn)物中各離子的電荷總數(shù)相等。書寫氧化還原反應(yīng)的離子方程式時要注意滿足電荷守恒，如Fe3＋＋Cu===Fe2＋＋Cu2＋(錯誤) ,2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(正確)。 2. 價態(tài)規(guī)中規(guī)律： 同種元素不同價態(tài)之間發(fā)生反應(yīng)，元素化合價靠近不交叉；相鄰價態(tài)間不發(fā)生氧化還原。 如：H2S + H2SO4（濃）→S + SO2 + H2O (或SO2 + H2O) Fe3+ + Fe → Fe2+ ， Fe3+ + Fe2+ 不反應(yīng)。 3. 強(qiáng)弱規(guī)律： ① 兩強(qiáng)→兩弱： 氧化性：氧化劑＞氧化產(chǎn)物 還原性：還原劑＞還原產(chǎn)物 ② 先強(qiáng)后弱：當(dāng)幾個氧化反應(yīng)均可發(fā)生時，氧化性或還原性強(qiáng)的微粒優(yōu)先反應(yīng)。 如：Cl2與FeBr2反應(yīng)，Cl2先氧化Fe2+ ，再氧化Br— ；Cl2與FeI2反應(yīng)，Cl2先氧 化 I— ，再氧化Fe2+ 。 例5已知M2On2－可與R2－ 作用，R2－被氧化為R單質(zhì)，M2On2－的還原產(chǎn)物中，M為＋3價；又知 c(M2On2－)＝0.3 molL－1的溶液100 mL可與c(R2－)＝0.6 molL－1的溶液150 mL恰好完全反應(yīng)，則n值為 A． 4 B． 5 C． 6 D． 7 【答案】D 【解析】分析題意知M2On2—是氧化劑，M顯+(n?1)價，對應(yīng)還原產(chǎn)物中M為+3價，有關(guān)系式，R2—是還原劑，對應(yīng)氧化產(chǎn)物是R單質(zhì)，有關(guān)系式，已知n(M2On2—)=0.3mol/L0.1L=0.03mol，n(R2—)=0.6mol/L0.15L=0.09mol，因為恰好反應(yīng)，根據(jù)電子得失守恒有：0.03mol(2n-8)e—=0.09mol2e—。解得n=7，答案選D。 例6某離子反應(yīng)中涉及、、、、、六種微粒，其中的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示。下列判斷正確的是 A． 該反應(yīng)的氧化劑ClO-，還原產(chǎn)物是 B． 消耗1mol還原劑，轉(zhuǎn)移6mol電子 C． 水是生成物，且反應(yīng)后溶液的酸性明顯增強(qiáng) D． 氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2：3 【答案】C 四、氧化還原反應(yīng)方程式的配平 氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)是反應(yīng)過程中發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移，而氧化劑得電子總數(shù)(或元素化合價降低總數(shù))必然等于還原劑失電子總數(shù)(或元素化合價升高總數(shù))，根據(jù)這一原則可以對氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式進(jìn)行配平。 1. 配平的基本步驟： (1)標(biāo)好價：正確標(biāo)出反應(yīng)前后化合價有變化的元素的化合價。 (2)列變化：列出元素化合價升高和降低的數(shù)值。 (3)求總數(shù)：求元素化合價升高和降低的總數(shù)，確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的化學(xué)計量數(shù)。 (4)配系數(shù)：用觀察法配平其他各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)。 (5)細(xì)檢查：利用“守恒”三原則(即質(zhì)量守恒、得失電子守恒、電荷守恒)，逐項檢查配平的方程式是否正確。 2．配平的三大守恒原則 3．配平的四種方法技巧 (1)正向配平法：適合反應(yīng)物分別是氧化劑、還原劑的反應(yīng)，配平按以下4步進(jìn)行。 例如： (2)逆向配平法：適用于一種元素的化合價既升高又降低的反應(yīng)和分解反應(yīng)中的氧化還原反應(yīng)。先確定生成物的化學(xué)計量數(shù)，然后再確定反應(yīng)物的化學(xué)計量數(shù)。 例如： ＋KOH(熱、濃)——K2 化合價降低2＋K2O3＋H2O 化合價升高4 由于S的化合價既升又降，而且升降總數(shù)要相等，所以K2S的化學(xué)計量數(shù)為2，K2SO3的化學(xué)計量數(shù)為1，然后確定S的化學(xué)計量數(shù)為3。 (3)奇數(shù)配偶法：適用于物質(zhì)種類少且分子組成簡單的氧化還原反應(yīng)。如S＋C＋KNO3——CO2↑＋N2↑＋K2S，反應(yīng)物KNO3中三種元素原子數(shù)均為奇數(shù)，而生成物中三種元素的原子數(shù)均為偶數(shù)，故可將KNO3乘以2，然后用觀察法配平得：S＋3C＋2KNO3===3CO2↑＋N2↑＋K2S。 (4)缺項配平法：對于化學(xué)反應(yīng)方程式，所缺物質(zhì)往往是酸、堿或水；如果是離子方程式，所缺物質(zhì)往往是H＋、OH－或水。可以根據(jù)質(zhì)量守恒先寫出所缺物質(zhì)，再用其他守恒法配平。如果無法確定所缺物質(zhì)，可先依據(jù)元素化合價的升降相等原則將已知的物質(zhì)配平，然后再根據(jù)質(zhì)量守恒確定所缺物質(zhì)的化學(xué)式及化學(xué)計量數(shù)。 例7 知在稀硫酸中，KBrO3和KI能發(fā)生以下反應(yīng)(均未配平)：BrO3—+H++I—IO3—+Br2+H2O IO3—+H++ Br—Br2+I2+H2O （1）試比較在酸性條件下BrO3—、Br2、IO3—、I2氧化性的強(qiáng)弱：_____＞_____＞_____＞_____。 （2）配平下列反應(yīng)的離子方程式：_____BrO3—+_____H++_____I— _____I2+ _____Br—+_____H2O，反應(yīng)中的氧化劑是__________；被氧化的元素是___________。 （3）以下離子方程式錯誤的是______________(選填答案編號)。 a．6I－+ BrO3－+ 6H + → 3I2 + Br－+ 3H2O b．IO3－+ Br－→I－+ BrO3－ c．5I－+ 6BrO3－+ 6H + →3 Br2+ 5 IO3－+ 3H2O d．5I－+ 2BrO3－+ 6H + → Br2 + IO3－+ 2I2 + 3H2O 【答案】BrO3－IO3－Br2I2166313BrO3－碘b 例8完成下列方程式的書寫及配平。 (1) _____NaBO2＋____SiO2＋____Na＋____H2=____NaBH4＋____Na2SiO3；________ (2) _____P＋____FeO＋_____CaO _____Ca3(PO4)2＋____Fe；________ (3) _____P4＋_____KOH＋_____H2O=_____K3PO4＋_____PH3；________ (4) _____BiO3－＋_____Mn2＋＋_______=_____Bi3＋＋_____ MnO4-＋________；_______。 (5)向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液，溶液變成棕黃色，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________________。 (6)煙氣中含有SO2和NO，寫出用NaClO2溶液將煙氣中NO轉(zhuǎn)化成NO3－的離子方程式：________________。 (7)一定條件下，向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液，溶液中BH4- (B元素的化合價為＋3)與Fe2＋反應(yīng)生成納米鐵粉、H2和B(OH)4－，其離子方程式為______________。 【答案】1　2　4　2　1　2 2　5　3　1　52 9 3 3 55　2　14H＋　5　2　7H2O2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O4NO+3ClO2-+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O2Fe2++BH4-+4OH-=2Fe+2H2↑+B(OH)4-