高考化学复习 第五章 氧化还原反应讲练.docx
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高考化学复习第五章氧化还原反应讲练
第五章氧化还原反应
一、考纲要求
1.熟悉常见元素的化合价,能根据化合价正确书写化学式(分子式),并能根据化学式判断化合价。
2.了解常见的氧化还原反应。
了解氧化还原反应的本质是电子的转移。
3.掌握常见的氧化剂与还原剂。
4.掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。
二、知识梳理
4.氧化还原反应
(1)概念:
某些物质被________的同时某些物质被________的反应。
(2)特征:
有元素化合价________(判断依据)。
(3)本质:
电子________(包括电子的________、共用电子对的________)。
(4)相互关系:
例如:
对于反应MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O。
①MnO2在反应中________电子,所含元素化合价______,被________,发生________反应,作_____剂。
②HCl在反应中________电子,所含元素化合价,被________,发生________反应,作________剂。
③若有1molMnO2完全反应,则参加反应的HCl为________mol,其中有____mol被氧化。
(5)氧化还原反应与四种基本反应类型的关系。
答案:
(1)氧化还原
(2)的变化
(3)转移得失偏移
(4)升高氧化反应还原剂氧化产物降低还原反应氧化剂还原产物
①得到降低还原还原氧化 ②失去升高氧化氧化还原 ③42
1.常见还原剂
物质类型
举例
对应氧化产物
活泼的金属单质
Zn
________
某些非金属单质
H2
________
C
________
元素处于低化合价时的化合物或离子
氧化物
CO
________
SO2
________
酸
HI
________
盐
SO32-
________
Fe2+
________
答案:
Zn2+H2OCO或CO2CO2SO42-、SO3I2SO42-Fe3+
2.氧化还原反应中电子转移的表示方法
(1)双线桥法:
表示元素原子在化学反应前后电子得失的情况和数目。
线桥的箭尾必须指在反应物中发生变化的元素上,箭头指向生成物中的该元素上。
注意事项:
①箭头必须由反应物指向生成物,且两端对准同种元素。
②箭头方向不代表电子转移方向,仅表示电子转移前后的变化。
(2)单线桥法:
表示反应物中元素原子发生电子转移的方向和数目。
线桥的箭尾指向失电子元素的原子,箭头指向得电子元素的原子,电子数目是方程式中总的转移电子的数目,电子数前面不用标明“得”、“失”。
注意事项:
①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。
②箭头方向表示电子转移的方向。
③在“桥”上标明转移的是电子总数。
3.常见氧化剂
物质类型
举例
对应还原产物
活泼的非金属单质
X2(卤素)
________
O2
________
元素处于高化合价时的化合物或离子
氧化物
MnO2
________
含氧酸
浓硫酸
________
HNO3
________
盐
KMnO4
________
Fe3+
________
过氧化物
Na2O2、H2O2
H2O
答案:
X-H2O或OH-Mn2+SO2NO或NO2Mn2+Fe2+或Fe
三、要点精析
1.基本概念及其联系
2.氧化还原方程式的配平
(1)配平三原则
(2)配平步骤
(以浓HCl与KClO3反应为例)
3.氧化还原反应的主要规律及应用
(1)“价态归中,互不交叉”规律
同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时可总结为:
价态相邻能共存,价态相间能归中,归中价态不交叉,价升价降只靠拢。
如:
(2)反应先后规律
在浓度相差不大的溶液中:
①同时含有几种还原剂时
将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。
如:
在FeBr2溶液中通入少量Cl2时,因为还原性Fe2+>Br-,所以Fe2+先与Cl2反应。
②同时含有几种氧化剂时
将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。
如:
在含有Fe3+、Cu2+、H+的溶液中加入铁粉,因为氧化性Fe3+>Cu2+>H+,所以铁粉先与Fe3+反应,然后依次为Cu2+、H+。
4.氧化性和还原性强弱比较的常用方法
(1)依据反应原理
氧化性:
氧化剂>氧化产物
还原性:
还原剂>还原产物
(2)依据反应条件及反应的剧烈程度
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,如是否加热、反应温度高低、有无催化剂和反应物浓度大小等。
(3)依据氧化还原反应的程度
相同条件下:
①不同氧化剂作用于同一种还原剂,氧化产物价态高的其氧化性强。
②不同还原剂作用于同一种氧化剂,还原产物价态低的其还原性强。
(4)其他方法:
金属活动顺序表,元素周期表和电化学原理等。
5.关键提醒
(1)物质氧化性或还原性的强弱取决于得失电子的难易,与得失电子的数目无关。
如Al被氧化时产物为Al3+,失去3个电子,而Na被氧化时产物为Na+,只失去1个电子,但还原性Na>Al。
(2)对于一种物质既作氧化剂又作还原剂的反应,如Cl2+H2O
HClO+HCl,不能根据反应方程式判断物质氧化性、还原性的强弱。
(3)元素处于最高价态时只有氧化性,但不一定有强氧化性,如Na+、SO;同理,元素处于最低价态时也不一定具有强还原性。
6.计算方法——得失电子守恒法
(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失电子数。
(注意化学式中粒子的个数)
(3)根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。
n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)
四、典型例题
1.(2014·山东省实验中学高三质检)LiNi0.25Co0.75O2是锂离子电池的一种高性能的二元正极活性材料,其制备原理可表示为4Ni0.25Co0.75(OH)2+4LiOH+O2===4LiNi0.25Co0.75O2+6H2O(已知Ni与Co的化合价均有+2和+3)。
下列说法不正确的是
A.Ni0.25Co0.75(OH)2中Ni的化合价是+2
B.LiNi0.25Co0.75O2中Co的化合价是+3
C.该反应中LiOH是还原剂
D.该反应中O2是氧化剂
【答案】C
【解析】根据化合物中化合价代数和为0的原则,Ni0.25Co0.75(OH)2中Ni和Co的化合价均是+2,LiNi0.25Co0.75O2中Ni和Co的化合价均是+3,A、B项正确;该反应中LiOH既不是氧化剂,也不是还原剂,C项错误;O2得电子化合价降低,O2是氧化剂,D项正确。
2.(2012·上海高考改编)火法炼铜首先要焙烧黄铜矿,其反应为:
2CuFeS2+O2===Cu2S+2FeS+SO2下列说法正确的是
A.SO2既是氧化产物又是还原产物
B.CuFeS2仅作还原剂,硫元素被氧化
C.每生成1molCu2S,有4mol硫被氧化
D.每转移1.2mol电子,有0.4mol硫被氧化
【答案】A
【解析】由反应方程式知在反应中CuFeS2中Cu化合价降低还原为Cu2S,CuFeS2中1/4的S化合价升高,被氧化为SO2;O2在反应后化合价降低,还原为SO2,因此可知SO2既是氧化产物又是还原产物,A项正确;CuFeS2既是氧化剂又是还原剂,B项错误;每生成1molCu2S,有1molS被氧化,C项错误;利用反应知转移6mole-,有1molS被氧化,D项错误。
3.(2014·武汉高三质检)某反应的反应物与生成物有:
K2Cr2O7、KCl、CrCl3、Cl2、HCl、H2O,已知氧化性:
K2Cr2O7>Cl2,则下列说法不正确的是
A.Cl2是该反应的氧化产物
B.氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶14
C.当转移0.2mol电子时,被氧化的还原剂的物质的量为0.2mol
D.由该反应可知还原性:
HCl>CrCl3
【答案】B
【解析】根据题中提供的反应物与生成物及氧化性:
K2Cr2O7>Cl2,得出该反应的化学方程式为K2Cr2O7+14HCl===2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O。
Cl2是该反应的氧化产物,A项正确;氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶6,B项错误;当转移0.2mol电子时,被氧化的还原剂的物质的量为0.2mol,C项正确;CrCl3为还原产物,依据氧化还原反应规律,可知还原性:
HCl>CrCl3,D项正确。
4.有Fe2+、NO3-、Fe3+、NH4+、H+和H2O六种微粒,分别属于一个氧化还原反应中的反应物和生成物,下列叙述错误的是
A.还原产物为NH4+
B.氧化剂与还原剂的物质的量之比为8∶1
C.若有1molNO3-作氧化剂,则转移8mole-
D.若把该反应设计为原电池,则负极反应为Fe2+-e-===Fe3+
【答案】B
【解析】根据氧化还原反应中的强弱规律可知该反应为:
8Fe2++10H++NO3-===8Fe3++NH4++3H2O。
NH4+为还原产物,生成1molNH4+转移8mol电子,A、C项正确;氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶8,B项错误;原电池的负极发生氧化反应,D项正确。
5.(2015湖北武汉市武昌区元月调研)向CuSO4溶液中逐滴加入KI溶液至过量,观察到产生白色沉淀CuI,溶液变为棕色。
再向反应后的混合物中不断通入SO2气体,溶液逐渐变成无色。
下列分析正确的是
A.上述实验条件下,物质的氧化性:
Cu2+>I2>SO2
B.通入SO2时,SO2与I2反应,I2作还原剂
C.通入SO2后溶液逐渐变成无色,体现了SO2的漂白性
D.滴加KI溶液时,转移2mole-时生成1mol白色沉淀
【答案】A
【解析】发生的方程式为:
2CuSO4+2KI=2CuI+I2+K2SO4,I2+SO2+2H2O=H2SO4+2HI,由以上两个反应方程式得出氧化性顺序为:
Cu2+>I2>SO2,A正确;I2+SO2+2H2O=H2SO4+2HI中,I2作氧化剂,B错误;使无机物褪色不是漂白,C错误;滴加KI溶液时,转移2mole-时生成2mol白色沉淀,D错误。
6.(2015福建省厦门市期末)安全气囊碰撞时发生反应:
10NaN3+2KNO3=K2O+5Na2O+16N2↑,下列判断正确的是
A.每生成16molN2转移30mol电子
B.NaN3中N元素被还原
C.N2既是氧化剂又是还原剂
D.还原产物与氧化产物质量之比为1:
15
【答案】D
【解析】在NaN3中氮元素化合价为-1/3价,反应后生成N2;KNO3中氮元素化合价为+5价,反应后也生成N2。
每生成16molN2转移10mol电子,A错误;NaN3中N元素被氧化,B错误;N2既是氧化产物又是还原产物,C错误;还原产物与氧化产物质量之比为1:
15,D正确。
7.(2015海淀区期末)下列变化必须加入氧化剂才能实现的是
A.Cr2O72-→CrO42-
B.HNO3→NO2
C.SiO2→Si
D.CH3CH2OH→CH3CHO
【答案】D
【解析】Cr2O72-→CrO42-,Cr、O化合价不变,A错误;HNO3→NO2,N化合价降低,需加入还原剂,B错误;SiO2→Si,Si的化合价降低,需加入还原剂,C错误;CH3CH2OH→CH3CHO乙醇被氧化,需加入氧化剂,D正确。
8.(2015·上海高考·5)二氧化硫能使溴水褪色,说明二氧化硫具有
A.还原性
B.氧化性
C.漂白性
D.酸性
【答案】A
【解析】二氧化硫能使溴水褪色,是由于发生反应:
Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr。
在该反应在二氧化硫中的S元素的化合价升高,失去电子,表现还原性。
故答案的A。
9.
(1)(2013·北京高考)将MnO4-氧化Fe2+的离子方程式补充完整:
(2)(2013·福建高考)①纤维素还原法制ClO2是一种新方法,其原理是:
纤维素水解得到的最终产物D与NaClO3反应生成ClO2。
完成反应的化学方程式:
__(D)__+24NaClO3+12H2SO4===ClO2↑+CO2↑+18H2O+________
②ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN-氧化为无毒的物质,自身被还原为Cl-。
处理含CN-相同量的电镀废水,所需Cl2的物质的量是ClO2的________倍。
【答案】
(1)1.58H+54H2O
(2)①
②2.5
【解析】①纤维素水解得到的最终产物D应为葡萄糖(C6H12O6),生成物可利用元素守恒推知,然后配平即可。
②处理相同量的CN-,Cl2和ClO2转移的电子数应相同。
1molCl2―→2Cl-转移2mole-,1molClO2―→Cl-转移5mole-,则转移相同量的电子时Cl2与ClO2的物质的量之比为5∶2。
10.(2013·中山市高三上期末)近年来,我国储氢纳米碳管研究取得重大进展,用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒(杂质),这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,其反应化学方程式为:
C+____K2Cr2O7+_______===____CO2↑+____K2SO4+____Cr2(SO4)3+____H2O
请完成并配平上述化学方程式。
其中氧化剂是________,氧化产物是________
【答案】328H2SO43228K2Cr2O7CO2
【解析】碳由0价升为+4价,铬由+6价降为+3价,则碳单质是还原剂,CO2是氧化产物,K2Cr2O7是氧化剂,Cr2(SO4)3是还原产物,根据最小公倍数法可以确定C、K2Cr2O7的系数分别为3、2,则CO2、Cr2(SO4)3的系数分别为3、2;根据钾原子守恒可知,生成物K2SO4的系数为2,根据硫原子守恒可知,缺少的反应物是H2SO4,且硫酸的系数为8,根据氢或氧原子守恒可知,生成物H2O的系数为8,即3C+2K2Cr2O7+8H2SO4===3CO2↑+2K2SO4+2Cr2(SO4)3+8H2O。
五、针对训练
1.填空与计算
(1)(2012·新课标全国卷节选)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。
FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为_______________。
(2)(2012·海南高考)将0.195g锌粉加入到20.0mL的0.100mol·L-1MO2+溶液中,恰好完全反应,则还原产物可能是( )
A.M
B.M2+
C.M3+
D.MO2+
【答案】
(1)2Fe3++3ClO-+10OH-===2FeO42-+5H2O+3Cl-
(或2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-===2FeO42-+5H2O+3Cl-)
(2)B
【解析】
(1)此题主要考查氧化还原反应配平,因为在强碱性条件下反应,OH-应参与反应:
Fe3++ClO-+OH-―→
+H2O+Cl-
↑3 ↓2
根据化合价升降总数相等,可确定Fe3+和ClO-的计量数分别为2、3,根据观察元素守恒和电荷守恒可确定其他计量数。
(2)根据电子得失相等。
锌0.003mol,可失电子0.006mol,若M化合价由+5变为x,则(5-x)×0.02×0.1=0.006,可得x=+2。
2.(2014·上海高考·19)下列反应与Na2O2+SO2
Na2SO4相比较,Na2O2的作用相同的是
A.2Na2O2+2CO2
2Na2CO3+O2
B.2Na2O2+2SO3
2Na2SO4+O2
C.Na2O2+H2SO4
Na2SO4+H2O2
D.3Na2O2+Cr2O3
2Na2CrO4+Na2O
【答案】D
【解析】反应Na2O2+SO2
Na2SO4中Na2O2仅是氧化剂,A、B中Na2O2既是氧化剂又是还原剂,C中Na2O2没有发生氧化还原反应,D中Na2O2仅是氧化剂。
3.三氟化氮(NF3)是微电子工业中优良的等离子刻蚀气体,它在潮湿的环境中能发生反应:
3NF3+5H2O===2NO+HNO3+9HF。
下列有关说法正确的是
A.NF3是氧化剂,H2O是还原剂
B.还原剂与氧化剂的物质的量之比为2∶1
C.若生成0.2molHNO3,则转移0.2mol电子
D.NF3在潮湿的空气中泄漏会产生红棕色气体
【答案】D
【解析】分析反应前后各元素价态变化,可知NF3在反应中既是氧化剂又是还原剂,其中:
NF3―→HNO3是被氧化的过程,NF3为还原剂;2NF3―→2NO是被还原的过程,NF3是氧化剂,所以还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶2,生成1molHNO3转移2mol电子,所以生成0.2molHNO3转移0.4mol电子。
NF3与潮湿的空气中的水反应生成NO,NO与空气中的O2反应生成红棕色的NO2。
4.(2013·潮州二模)叠氮化钠(NaN3)是无色离子晶体,遇高温或剧烈震动能发生强烈爆炸,快速分解成钠单质和氮气,是汽车安全气囊中的成分之一。
下列有关说法正确的是
A.NaN3中只含有离子键
B.1molNaN3完全分解最多可以产生33.6LN2
C.NaN3快速分解时,NaN3既是氧化剂,又是还原剂
D.常温下,NaN3化学性质稳定,包装盒上无须特别说明注意事项
【答案】C
【解析】NaN3是Na+和N3-构成的离子化合物,N3-中氮原子与氮原子之间还存在共价键,故A错;依题意可得:
2NaN3
2Na+3N2↑,由于其中N2与NaN3的系数之比等于物质的量之比,则1molNaN3完全分解最多可以产生1.5molN2,由于缺少温度和压强,气体摩尔体积不一定是22.4L/mol,则氮气的体积不一定是33.6L,故B错;由于2NaN3
2Na+3N2↑中钠元素化合价降低,氮元素化合价升高,则NaN3既是氧化剂又是还原剂,故C正确;由于NaN3在高温或剧烈震动能够发生强烈爆炸,因此需要说明安全警示标志,故D错。
5.(2014·北京西城区高三上学期期末)Cu2S与一定浓度的HNO3反应,生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O。
当产物中n(NO2)∶n(NO)=1∶1时,下列说法正确的是
A.产物中n[Cu(NO3)2]∶n(CuSO4)=1∶1
B.参加反应的n(Cu2S)∶n(HNO3)=1∶5
C.反应中Cu2S既作氧化剂,又作还原剂
D.1molCu2S参加反应时有8mol电子转移
【答案】A
【解析】根据题意可写出反应的化学方程式为2Cu2S+14HNO3===2Cu(NO3)2+2CuSO4+5NO2↑+5NO↑+7H2O,据此可知A正确、B错误。
反应中Cu2S只作还原剂,C错误。
1molCu2S参加反应时有10mol电子转移,D错误。
6.(2015•湖南省株洲市一模)科学家发现了如下反应:
O2+PtF6═O2(PtF6),已知O2(PtF6)为离子化合物,Pt为+5价,下列说法正确的是
A.
O和F无正化合价
B.
1molO2参加反应,转移1mole﹣
C.
上述反应中O2作氧化剂
D.
上述反应属于加成反应
【答案】B
【解析】根据化合价代数和为0可知,O2(PtF6)为离子化合物,其中Pt为+5价,则O2为+1价,氧元素的化合价是+0.5价,故A错误;此反应中,O元素化合价升高0.5价,则每生成1molO2(PtF6)转移1mol电子,故B正确;在反应O2+PtF6→O2(PtF6)中,O元素化合价升高,被氧化,O2是还原剂,故C错误;反应不符合加成反应的特点,不存在不饱和键的加成反应,故D错误。
7.(2015湖南省株洲市一模)科学家发现了如下反应:
O2+PtF6═O2(PtF6),已知O2(PtF6)为离子化合物,Pt为+5价,下列说法正确的是
A.O和F无正化合价
B.1molO2参加反应,转移1mole﹣
C.上述反应中O2作氧化剂
D.上述反应属于加成反应
【答案】B
【解析】根据化合价代数和为0可知,由于O2(PtF6)中Pt为+5价,则氧元素的化合价是+0.5价,故A错误;此反应中,O元素化合价升高0.5价,则每生成1molO2(PtF6)转移1mole﹣,故B正确;在反应O2+PtF6=O2(PtF6)中,O元素化合价升高被氧化,O2是还原剂,故C错误;此反应不存在不饱和键的加成反应,故D错误。
8.(2015四川巴中市一诊)某探究学习小组用如图所示装置进行SO2、Fe2+和Cl-还原性强弱比较实验,实验过程如下:
Ⅰ.先向B中的FeCl2溶液(约10mL)中通入Cl2,当B的溶液变黄时,停止通气。
Ⅱ.打开活塞b,使约2mL的溶液流入D试管中,检验取出溶液中的离子。
Ⅲ.接着再向B中通入一定量的SO2气体。
Ⅳ.更新试管D,重复过程Ⅱ,检验取出溶液中的离子。
(1)仪器B的名称是 ,棉花中浸润的溶液为 ,目的是 。
(2)实验室制备氯气的化学方程式为 。
(3)过程Ⅲ中一定发生反应的离子方程式为 ,过程IV中检验取出溶液中是否含有硫酸根的操作是 。
(4)该小组对SO2、Fe2+和Cl-还原性强弱比较期望达到的结论是:
。
(5)甲、乙、丙三同学分别完成了上述实验,下表是他们的检测结果,他们的检测结果一定能够证明SO2、Fe2+和Cl-还原性强弱关系的是 。
过程II中检出离子
过程IV中检出离子
甲.
有Fe3+无Fe2+
有SO42-
乙.
既有Fe3+又有Fe2+
有SO42-
丙.
有Fe3+无Fe2+
有Fe2+
【答案】
(1)分液漏斗NaOH溶液防尾气污染环境
(2)MnO2+4HCl
MnCl2+Cl2↑+2H2O
(3)2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+取溶液少许于试管中,先加入足量稀盐酸酸化,再滴加少量BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,证明有SO42-,反之无SO42-.
(4)SO2>Fe2+>Cl-
(5)乙、丙
【解析】
(1)仪器B的名称是分液漏斗;Cl2、SO2有毒污染空气,应有尾气处理,装置中的棉花需要浸润强碱溶液吸收Cl2、SO2;
(2)实验室用二氧化锰与浓盐酸加热来制备氯气,方程式为:
MnO2+4HCl
MnCl2+Cl2↑+2H2O;
(3)根据以上分析,过程Ⅲ中一定发生反应为:
SO2还原Fe3+生成Fe2+和SO42-,方程式为:
2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+;用先加入足量稀盐酸酸化,再滴加少量BaCl2溶液,来检验有SO42﹣;
(4)根据通入Cl2,当B的溶液变黄,说明氯气将Fe2+氧化成Fe3+,则氧化性Cl2大于Fe3+,还原性Fe2+>Cl-;当通入一定量的SO2气体时,有SO42-生成,说明SO2将Fe3+还原成Fe2+,则还原性SO2>Fe2+;故还原性顺序为:
SO2>Fe2+>C
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