高二化学江苏高三高考策略15讲第5讲 氧化还原反应备考复习的五个突破点含答案精析.docx
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高二化学江苏高三高考策略15讲第5讲氧化还原反应备考复习的五个突破点含答案精析
第5讲 “氧化还原反应”备考复习的五个突破点
氧化还原反应是高考的必考内容。
高考命题的热点有:
结合新信息及陌生反应考查学生对氧化还原反应相关概念的理解、氧化还原反应规律及其应用、物质氧化性或还原性强弱的比较、氧化还原反应方程式的配平和有关氧化还原反应的计算等,在复习过程中要分别进行针对性的突破。
1.突破氧化还原反应相关概念的理解和判断
(1)根据价态变化,判断氧化还原反应的相关概念
具体方法是“找变价、判类型、分升降、定其他”。
其中“找变价”是非常关键的一步,特别是不同反应物中含有同种元素的氧化还原反应,必须弄清元素化合价的变化情况。
(2)构建知识网络,掌握相关概念之间的内在联系
即“升、失、氧、还、氧、氧;降、得、还、氧、还、还”。
例1
(2017·南京期末)用高铁酸钠(Na2FeO4)对河水进行消毒是城市饮水处理的新技术。
已知反应Fe2O3+3Na2O2===2Na2FeO4+Na2O,下列说法正确的是( )
A.Na2O2既是氧化剂又是还原剂
B.Fe2O3在反应中得到电子
C.3molNa2O2发生反应,有12mole-转移
D.Na2FeO4能杀菌消毒是因为其具有强氧化性
2.突破氧化还原反应规律及其应用
(1)守恒规律
对于一个完整的氧化还原反应,化合价升降总数相等,得失电子总数相等,即:
n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值。
(2)强弱规律
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。
(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,但主要表现其中一种性质。
(4)转化规律(归中规律)
同种元素不同价态之间的反应:
只靠近,不交叉,相邻价态不反应。
如:
浓H2SO4与SO2不会发生反应;在KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O中,KClO3中+5价的氯不会转化为KCl中-1价的氯。
(5)先后规律
同一氧化剂与含多种还原剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时,首先被氧化的是还原性最强的物质;
同一还原剂与含多种氧化剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时,首先被还原的是氧化性最强的物质。
例2
根据表中信息,判断下列叙述中正确的是( )
序号
氧化剂
还原剂
其他反应物
氧化产物
还原产物
①
Cl2
FeBr2
/
Cl-
②
KMnO4
H2O2
H2SO4
O2
Mn2+
③
KClO3
浓盐酸
/
Cl2
A.表中①组反应可能有一种或两种元素被氧化
B.氧化性强弱比较:
KClO3>Cl2>Br2>Fe3+
C.表中②组反应的离子方程式是:
2MnO
+3H2O2+6H+===2Mn2++4O2↑+6H2O
D.表中③组反应的还原产物是KCl,电子转移数目是6e-
3.突破物质氧化性、还原性强弱的比较
(1)根据化学方程式比较判断
氧化剂A+还原剂B===还原产物a+氧化产物b
氧化性:
氧化剂A>氧化产物a;还原性:
还原剂B>还原产物b。
(2)根据反应条件和反应剧烈程度比较判断
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。
如:
Cu与浓H2SO4反应需加热、Cu与浓HNO3反应不需加热且反应剧烈,则氧化性:
浓HNO3>浓H2SO4。
(3)根据元素的金属性或非金属性强弱判断
元素的金属性越强,其金属阳离子的氧化性越弱;
元素的非金属性越强,其非金属阴离子的还原性越弱。
例3
已知常温下,在溶液中可发生如下反应:
Ce4++Fe2+===Fe3++Ce3+,Sn2++2Fe3+===2Fe2++Sn4+。
由此推断Fe2+、Ce3+、Sn2+的还原性由强到弱的顺序是( )
A.Sn2+、Fe2+、Ce3+B.Fe2+、Ce3+、Sn2+
C.Fe2+、Sn2+、Ce3+D.Ce3+、Fe2+、Sn2+
4.突破氧化还原反应方程式的配平
(1)熟练掌握配平步骤
氧化还原反应方程式配平的依据是“得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒”。
配平的方法步骤是“标变价、列变化、求总数、配系数、细检查”。
(2)灵活运用方法技巧
①正向配平法:
如果被氧化、被还原的元素分别是两种不同的反应物,可从方程式左边开始进行配平。
②逆向配平法:
对于自身氧化还原反应或反应物只有一种,一般从方程式的右边进行配平比较简便。
③缺项配平法:
先配平含变价元素物质的化学计量数,再通过比较反应物与生成物,观察增减的原子或离子数确定未知项及其化学计量数,缺项一般是水、酸、碱等。
例4
写出下列变化过程的方程式并配平:
(1)Na2S溶液长期露置在空气中变浑浊:
_________________________________
_________________________________。
(2)NH3与NaClO反应可得到肼(N2H4):
_________________________________
_________________________________。
(3)有一个氧化还原反应的体系中共有KCl、Cl2、H2SO4、H2O、KMnO4、MnSO4、K2SO4七种物质,写出包含上述物质的方程式________________________
_________________________________。
(4)做实验时皮肤上沾了一些高锰酸钾形成黑斑,用草酸(乙二酸)的稀溶液洗涤,黑斑可以迅速退去。
MnO
+____C2O
+____H+===____CO2↑+____Mn2++____
(5)向盛有KI溶液的试管中加入少许CCl4后滴加氯水,CCl4层变成紫色。
如果继续向试管中滴加氯水,振荡,CCl4层会逐渐变浅,最后变成无色。
(写出第二步反应的方程式)
______
+______
+______
―→______
+______
5.突破氧化还原反应的相关计算
(1)氧化还原反应计算方法——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(注意化学式中微粒的个数);
③根据题中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=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值。
(2)氧化还原反应计算的关键:
确定1mol氧化剂(还原剂)得(失)电子的物质的量。
例5
24mL浓度为0.05mol·L-1的Na2SO3溶液恰好与20mL浓度为0.02mol·L-1的K2Cr2O7溶液完全反应。
已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化为Na2SO4,则元素Cr在还原产物中的化合价为( )
A.+2B.+3C.+4D.+5
一、氧化还原反应有关概念的理解
1.下列有关氧化还原反应的叙述正确的是( )
A.在反应中不一定所有元素的化合价都发生变化
B.肯定有一种元素被氧化,另一种元素被还原
C.非金属单质在反应中只作氧化剂
D.某元素从化合态变为游离态时,该元素一定被还原
2.NaNO2是一种食品添加剂,它与酸性KMnO4溶液可发生反应MnO
+NO
+X―→Mn2++NO
+H2O(未配平)。
下列叙述中正确的是( )
A.生成1molNaNO3需消耗0.4molKMnO4
B.反应过程中溶液的pH减小
C.该反应中NO
被还原
D.X可以是盐酸
二、氧化还原反应的规律及应用
3.(2015·四川理综,1)下列物质在生活中应用时,起还原作用的是( )
A.明矾作净水剂
B.甘油作护肤保湿剂
C.漂粉精作消毒剂
D.铁粉作食品袋内的脱氧剂
4.已知下述三个实验均能发生化学反应
①
②
③
将铁钉放入
硫酸铜溶液中
向硫酸亚铁溶液中
滴入几滴浓硝酸
将铜丝放入
氯化铁溶液中
下列判断正确的是( )
A.实验①中铁钉只作还原剂
B.实验②中Fe2+既显氧化性又显还原性
C.实验③中发生的是置换反应
D.上述实验证明氧化性:
Fe3+>Cu2+>Fe2+
5.在反应3BrF3+5H2O===HBrO3+Br2+9HF+O2↑中,若有5mol水发生氧化反应,则被水还原的BrF3的物质的量为( )
A.2molB.3mol
C.10/3molD.5mol
三、物质氧化性、还原性强弱的比较
6.现有M、N、P、E4种元素的单质,能发生以下反应:
①在水溶液中,M+N2+===M2++N ②P+2H2O(冷)===P(OH)2+H2↑ ③N、E相连浸入稀H2SO4中,电极反应式为N-2e-===N2+,2H++2e-===H2↑
判断它们的还原性由强到弱的顺序是( )
A.M、N、P、EB.P、M、N、E
C.M、N、E、PD.E、P、M、N
7.硫氰[(SCN)2]的化学性质和卤素(X2)类似,称为拟卤素,如(SCN)2+H2O===HSCN+HSCNO,它们的阴离子的还原性强弱为Cl-
下列说法不正确的是( )
A.Cl2可以与KSCN溶液反应
B.(SCN)2可以与KI溶液反应
C.KSCN溶液可以与FeCl3溶液反应
D.(SCN)2可以与KBr溶液反应
8.已知:
氧化性:
KMnO4>HNO3;Bi位于周期表中ⅤA族,+3价较稳定,Bi2O3为碱性氧化物,Bi3+的溶液为无色。
取一定量硝酸酸化的Mn(NO3)2溶液依次进行下列实验,现象记录如下:
①向其中加入适量的NaBiO3,溶液变为紫红色。
②继续滴加适量H2O2,紫红色褪去,并有气泡产生。
③再加入适量的PbO2固体,固体溶解,溶液又变为紫红色。
回答下列问题:
(1)写出实验①反应的离子方程式:
_________________________________
_________________________________。
(2)KMnO4、H2O2、PbO2氧化性由强到弱的顺序为_______________________。
(3)向反应③得到的溶液中通入SO2气体,看到的现象是
_________________________________。
(4)若实验②放出了336mL气体(标准状况),则反应①被氧化的Mn(NO3)2为________mol。
四、氧化还原反应方程式的配平和计算
9.汽车剧烈碰撞时,安全气囊中发生反应10NaN3+2KNO3===K2O+5Na2O+16N2↑。
若氧化产物比还原产物多1.75mol,则下列判断正确的是( )
A.生成44.8LN2(标准状况)
B.有0.250molKNO3被氧化
C.转移电子的物质的量为2.5mol
D.被氧化的N原子的物质的量为3.75mol
10.写出或配平下列氧化还原反应的方程式:
(1)______C2O
+______MnO
+______H+===______CO2+______Mn2++______H2O
(2)软锰矿(主要成分为MnO2)与过量固体KOH和KClO3在高温下反应,生成锰酸钾(K2MnO4)和KCl:
______________________________________________。
五、综合提升
11.利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下:
Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为_________________________________
_________________________________,
铁渣中铁元素的化合价为________,在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2,测得充分煅烧后固体质量为2.41g,CO2体积为1.344L(标准状况),则钴氧化物的化学式为________。
12.(2016·江西南昌调研)过氧化氢是重要的氧化剂,也可作还原剂,它的水溶液称为双氧水,常用于消毒、杀菌、漂白等。
某化学研究性学习小组取一定量的市售过氧化氢溶液测定其中H2O2的含量,并探究它的有关性质。
Ⅰ.测定市售过氧化氢溶液中H2O2的质量分数
(1)量取10.00mL密度为ρg/mL的市售过氧化氢溶液,应选用________(填“酸式滴定管”或“碱式滴定管”);
(2)将上述溶液配制成250.00mL,配制过程需用到的玻璃仪器是烧杯、玻璃棒、________________(填名称);
(3)取25.00mL
(2)中的溶液于锥形瓶中,用稀H2SO4酸化,并加适量蒸馏水稀释,用高锰酸钾标准液滴定。
①完全反应的离子方程式:
MnO
+____H2O2+____H+===____Mn2++____H2O+________
②重复滴定三次,平均消耗cmol/LKMnO4标准液VmL,则原过氧化氢溶液中H2O2的质量分数为_________________________________;
(4)下列操作会导致测定结果偏高的是________;
A.滴定前滴定管尖嘴中有气泡,滴定后气泡消失
B.将H2O2溶液配制成250.00mL溶液时,定容俯视刻度线
C.判断终点时,滴入一滴KMnO4溶液,溶液呈红色,向红色溶液中再滴一滴H2O2溶液仍呈红色
Ⅱ.探究H2O2的性质
(1)上述测定原理,H2O2体现了________性;
(2)若要验证H2O2的不稳定性,操作是_________________________________
_________________________________。
第5讲 “氧化还原反应”备考复习的五个突破点
备考指导
例1 D [该反应中铁元素化合价升高,所以Fe2O3是还原剂,Na2O2中氧元素化合价降低,所以Na2O2是氧化剂,则A项错误;1molFe2O3完全反应,失去6mole-,故3molNa2O2反应转移6mole-,则B、C项错误。
]
例2 AB [与FeBr2反应,Cl2少量时只氧化Fe2+,Cl2足量时可氧化Fe2+和Br-,A正确;氧化性KClO3>Cl2>Br2>Fe3+,B正确;C中反应不符合得失电子守恒;③组反应KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O的还原产物是Cl2,电子转移数目为5e-。
]
例3 A [根据氧化还原反应中还原剂的还原性大于还原产物的还原性,由两个方程式可以得到还原性强弱顺序:
Fe2+>Ce3+,Sn2+>Fe2+。
故A项正确。
]
例4
(1)2NaS+2H2O+O2===2S↓+4NaOH
(2)2NH3+NaClO===N2H4+NaCl+H2O
(3)2KMnO4+10KCl+8H2SO4===6K2SO4+2MnSO4+5Cl2↑+8H2O
(4)2MnO
+5C2O
+16H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O
(5)I2+5Cl2+6H2O===2HIO3+10HCl
解析
(1)Na2S溶液长期露置在空气中,S2-被空气中的氧气氧化为单质硫而使溶液变浑浊。
(2)N元素化合价从-3价变为-2价,Cl元素的化合价应从+1价变为-1价,根据化合价升降总数相等可配平。
(3)酸性KMnO4是常见物质中氧化性最强的,结合Cl元素的化合价分析可知被Cl-氧化为Cl2,KMnO4自身被还原为Mn2+,可知反应物为KMnO4、KCl、H2SO4,其余四种物质为生成物。
(4)C2O
中碳的化合价为+3价,反应中被氧化为CO2,KMnO4为氧化剂,由得失电子守恒配平该离子方程式为2MnO
+5C2O
+16H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O。
(5)根据氧化还原反应方程式的配平原则,分析反应中的化合价变化,I元素的化合价从0→+5,升高5价,Cl元素的化合价从0→-1,降低1价,结合得失电子守恒和质量守恒,配平可得:
I2+5Cl2+6H2O===2HIO3+10HCl。
例5 B [Na2SO3是还原剂,其中S元素的化合价从+4→+6,K2Cr2O7是氧化剂,设Cr元素在还原产物中的化合价为+n价,则Cr元素的化合价从+6→+n,根据氧化还原反应中得失电子守恒规律,有0.05mol·L-1×0.024L×(6-4)=0.02mol·L-1×0.020L×2×(6-n),解得n=3。
]
考点突破
1.A [在2H2S+SO2===3S↓+2H2O反应中,被氧化与被还原的均为S元素,B项错误;在H2+Cl2
2HCl反应中,H2作还原剂,C项错误;在化合物中若显正价,则元素被还原,若显负价,则被氧化,D项错误。
]
2.A [根据电子守恒有:
2MnO
+5NO
+X―→2Mn2++5NO
+H2O,溶液呈酸性,由电荷守恒有:
2MnO
+5NO
+6H+===2Mn2++5NO
+3H2O,A项正确;反应过程消耗H+,pH增大,B项错误;NO
被还原,C项错误;酸性高锰酸钾溶液也可以氧化Cl-,X不能是盐酸,可以是硫酸,D项错误。
]
3.D [A项,明矾作净水剂是因为它溶于水生成的Al(OH)3胶体具有较大的表面积,能够吸附水中的悬浮物而沉降,错误;B项,甘油作护肤保湿剂是因为它具有吸湿性,错误;C项,漂粉精作消毒剂是因为它具有强氧化性,能够杀死水中的细菌和病毒,错误;D项,铁粉作食品袋中的脱氧剂是因为铁粉具有还原性,能够和氧气发生反应,降低食品袋中的氧气浓度,正确。
]
4.AD [②中Fe2+被氧化显示还原性,③中Cu被氧化,但置换不出Fe,上述实验证明氧化性:
Fe3+>Cu2+>Fe2+。
]
5.C [根据化学方程式可知,当有5molH2O发生反应时,其中作还原剂被BrF3氧化的是2mol;当有3molBrF3发生反应时,其中有2mol被还原、1mol被氧化。
2molBrF3被还原时,得电子物质的量为6mol,2molH2O作还原剂失电子物质的量为4mol,H2O提供电子物质的量占BrF3得电子物质的量的4/6(即2/3)。
可知有5molH2O发生氧化反应,则被H2O还原的BrF3物质的量为10/3mol。
]
6.B [根据①可知还原性:
M>N,根据③可知还原性:
N>E,而P能与冷水直接反应,故P的还原性最强,由此可得还原性:
P>M>N>E。
]
7.D [阴离子的还原性强弱顺序为Cl-
Br2>(SCN)2>I2,故(SCN)2不能将Br-氧化,D错误。
]
8.
(1)5BiO
+2Mn2++14H+===5Bi3++2MnO
+7H2O
(2)PbO2>KMnO4>H2O2
(3)紫红色褪去,生成(白色)沉淀
(4)0.006
解析 根据实验①中的现象,BiO
把Mn(NO3)2氧化成MnO
,本身被还原成Bi3+,离子方程式:
5BiO
+2Mn2++14H+===5Bi3++2MnO
+7H2O。
根据实验②和③,H2O2能还原MnO
,而PbO2又把MnO
的还原产物氧化成MnO
,所以氧化性PbO2>KMnO4>H2O2;向含有MnO
的溶液中通入SO2气体,由于SO2还原性较强,所以紫红色褪去,生成PbSO4白色沉淀。
若实验②放出0.015molO2,根据电子守恒得:
2MnO
~ 5O2
0.006mol0.015mol
所以根据锰元素守恒,反应①中被氧化的Mn(NO3)2为0.006mol。
9.AD [反应中化合价和电子转移情况为
可得关系式:
10NaN3→2KNO3→16N2⇒15N2(氧化产物)→N2(还原产物)。
16N2 → 15N2(氧化产物)→N2(还原产物) Δn
16mol 15mol 1mol 14mol
n(N2)=2mol1.75mol
生成N244.8L,A正确。
2KNO3→15N2(氧化产物)→N2(还原产物) Δn
2mol14mol
n(KNO3)=0.25mol1.75mol
反应中硝酸钾被还原,B错误。
15N2(氧化产物)→N2(还原产物)→10e- Δn
15mol 1mol 10mol14mol
n(e-)1.75mol
n(e-)=1.25mol
C错误。
15N2(氧化产物)→N2(还原产物)→30N(被氧化)Δn
15mol 1mol 30mol 14mol
n(N)1.75mol
n(N)=3.75mol
D正确。
]
10.
(1)5 2 16 10 2 8
(2)3MnO2+6KOH+KClO3
KCl+3K2MnO4+3H2O
解析
(1)C:
+3→+4,改变量(4-3)×2=2,Mn:
+7→+2,改变量(7-2)×1=5,根据化合价升降总数相等,所以在C2O
前配5,MnO
前配2,根据C和Mn原子守恒,分别在CO2和Mn2+前配10和2,再由电荷守恒在H+前配16,最后根据离子方程式两边的H原子个数相等在水前面配8,经检验离子方程式两边的氧原子相等。
(2)主要考查氧化还原方程式的缺项配平,先根据化合价的升降总数相等,在MnO2和K2MnO4前分别配3,KClO3和KCl前分别配1,再根据H和O原子数确定生成物中还有水。
配平后的化学方程式为3MnO2+6KOH+KClO3
KCl+3K2MnO4+3H2O。
11.2Co(OH)3+SO
+4H+===2Co2++SO
+5H2O 或Co(OH)3+3H+===Co3++3H2O,2Co3++SO
+H2O===2Co2++SO
+2H+ +3 Co3O4
解析 Co(OH)3首先被H2SO4溶解生成Co3+,Co3+具有氧化性,可将SO
氧化为SO
,同时自身被还原为Co2+,写出离子方程式并配平即可。
铁渣中Fe元素的化合价为+3价。
CO2的物质的量为:
n(CO2)=
=0.06mol,根据CoC2O4的组成可知Co物质的量为0.03mol,其质量为:
m=0.03mol×59g·mol-1=1.77g,设钴氧化物的化学式为CoxOy,根据元素的质量比可得:
59x∶16y=1.77g∶(2.41g-1.77g),解得x∶y=3∶4,所以钴氧化物的化学式为:
Co3O4。
12.Ⅰ.
(1)酸式滴定管
(2)250mL容量瓶、胶头滴管
(3)①2 5 6 2 8 5 O2↑ ②
(或
%或
×100%) (4)ABC
Ⅱ.
(1)还原
(2)取适量过氧化氢溶液于试管中加热,将带火星的木条置于试管口,木条复燃
解析 Ⅰ.
(1)过氧化氢溶液具有强氧化性,能够腐蚀碱式滴定管的橡胶管,应用酸式滴定管量取。
(2)准确配制一定浓度250mL溶液,需用250mL的容量瓶,定容时需用胶头滴管。
(3)①利用得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒可配平该反应的离子方程式。
②根据配平的离子方程式计算:
2MnO
+ 5H2O2+6H+===2Mn2++8H2O+5O2↑
2mol 5mol
c×V×10-3mol n(H2O2)
n(H2O2)=
×c×V×10-3mol,则原过氧化氢溶液中H2O2的物质的量为10×
×c
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