重要的氧化劑和還原劑

1、重要的氧化劑和還原劑 責(zé)編：顧振海 重要知識點(diǎn) 1熟悉常見的氧化劑和還原劑。 2重要的氧化劑和還原劑的常見反應(yīng)。 3熟練使用單線橋分析氧化還原反應(yīng)及電子轉(zhuǎn)移情況。知識點(diǎn)精析一化學(xué)反應(yīng)的分類 二、重要的氧化劑和還原劑1氧化還原反應(yīng)的基本概念氧化還原反應(yīng)從化合價(jià)的角度來說是指有元素化合價(jià)升降的化學(xué)反應(yīng)；從本質(zhì)上來看則是指有電子轉(zhuǎn)移（得失或偏移）的反應(yīng)。涉及氧化劑、還原劑、氧化性、還原性、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物等概念。（1）氧化劑、還原劑氧化劑是指在反應(yīng)中得到電子（或電子對偏向）的反應(yīng)物，表現(xiàn)為反應(yīng)后所含某些元素化合價(jià)降低。氧化劑具有氧化性，在反應(yīng)中本身被還原，其生成物叫還原產(chǎn)物。還原劑是指在反應(yīng)中失去

2、電子（或電子對偏離）的反應(yīng)物，表現(xiàn)為反應(yīng)后所含某些元素化合價(jià)升高，還原劑具有還原性，反應(yīng)中本身被氧化，生成物是氧化產(chǎn)物。如下圖所示： （2）氧化劑和還原劑是性質(zhì)相反的物質(zhì)在氧化還原反應(yīng)中，還原劑把電子轉(zhuǎn)移給氧化劑，即還原劑是電子的給予體，氧化劑是電子的接受體。如下圖所示： （3）氧化還原反應(yīng)中各概念間的關(guān)系 2氧化還原反應(yīng)的判斷和分析（1）氧化還原反應(yīng)的判斷判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)，常根據(jù)反應(yīng)中有無元素的化合價(jià)變化（有升有降）來判斷。判斷一個(gè)反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)的技巧：當(dāng)有單質(zhì)參加反應(yīng)，或有單質(zhì)生成時(shí)可認(rèn)為該反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)(但同素異形體間的轉(zhuǎn)化除外，如白磷變紅磷就不是氧化還

3、原反應(yīng))。有機(jī)物發(fā)生的反應(yīng)，當(dāng)分子中引入氧或失去氫被氧化，反之分子中失去氧或得到氫被還原。（2）氧化還原反應(yīng)的分析在氧化還原反應(yīng)化學(xué)方程式里，除了可用箭頭表明同一元素原子的電子轉(zhuǎn)移情況外(即：雙線橋法)，還可以用箭頭表示不同原子的電子轉(zhuǎn)移情況(稱為“單線橋法”)。用箭頭表明同一元素原子的電子轉(zhuǎn)移情況即大家熟悉的“雙線橋”。如： 用箭頭表示不同原子的電子轉(zhuǎn)移情況“單線橋”。如： 更好地體現(xiàn)了氧化劑和還原劑在反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移的關(guān)系。再如： 單線橋分析氧化還原反應(yīng)可簡單表示為 反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移總數(shù)即為還原劑給出的電子總數(shù)，也是氧化劑接受的電子總數(shù)。    在單線橋中不寫“

4、得”或“失”。 3常見的氧化劑、還原劑（1）物質(zhì)在反應(yīng)中是作為氧化劑還是作為還原劑，主要取決于元素的化合價(jià)。元素處于最高價(jià)時(shí)，它的原子只能得到電子，因此該元素只能作氧化劑，如 、 。元素處于中間價(jià)態(tài)時(shí)，它的原子隨反應(yīng)條件不同，既能得電子，又能失電子，因此該元素既能作氧化劑，又能作還原劑，如 和 。元素處于最低價(jià)時(shí)，它的原子則只能失去電子，因此該元素只能作還原劑，如 。（2）重要的氧化劑活潑非金屬單質(zhì)，如F2、Cl2、Br2、O2等。元素處于高價(jià)時(shí)的氧化物、高價(jià)含氧酸及高價(jià)含氧化酸鹽等，如MnO2，NO2；濃H2SO4，HNO3；KMnO4，KClO3，F(xiàn)eCl3等。過氧化物，如Na2O2，H2

5、O2等。（3）重要的還原劑金屬單質(zhì)，如Na，K，Zn，F(xiàn)e等。某些非金屬單質(zhì)，如H2，C，Si等。元素處于低化合價(jià)時(shí)的氧化物，如CO，SO2等。元素處于低化合價(jià)時(shí)的酸，如HCl（濃），HBr，HI，H2S等。元素處于低化合價(jià)時(shí)的鹽，如Na2SO3，F(xiàn)eSO4等。三、重要氧化劑和還原劑的常見反應(yīng)1實(shí)驗(yàn)分析（1）Cl2，Br2，I2氧化性的比較。鹵素單質(zhì)氧化性順序按F2，Cl2，Br2，I2的順序逐漸減弱。問題討論當(dāng)把Cl2和HBr混合會有何現(xiàn)象？若將碘化鉀淀粉試紙置于盛Cl2的集氣瓶上一定有變化嗎？若想觀察到期望的現(xiàn)象應(yīng)如何操作？若熏久了又會有何現(xiàn)象？簡析Cl2可與HBr反應(yīng)：Cl2+2HBr=

6、2HCl+Br2，可看到有橙紅色液滴生成，且Cl2的黃綠色變淡，干燥的碘化鉀淀粉試紙與Cl2不反應(yīng)，因?yàn)樵摲磻?yīng)為離子反應(yīng)，需在溶液中進(jìn)行；故需將試紙先用蒸餾水濕潤。但熏久了，由于Cl2還可氧化濕潤的I2而使變藍(lán)的試紙又褪色。（2）Fe，F(xiàn)e2+，F(xiàn)e3+間的氧化還原反應(yīng)。Fe與強(qiáng)氧化劑（足量）直接反應(yīng)可被氧化為 ，而與弱氧化劑（如H+，S等）反應(yīng)被氧化為 ；且 可被強(qiáng)氧化劑（如Cl2，Br2，HNO3、H2SO4(濃)等氧化為 。問題討論Fe與濃硫酸反應(yīng)一定只能得到Fe2(SO4)3嗎？FeSO4溶液中加溴水可氧化Fe2+為Fe3+，改用氯水、碘水行嗎？鐵鹽（Fe3+）如何轉(zhuǎn)化為亞鐵鹽（Fe2

7、+）？向FeCl3溶液中加Cu粉行嗎？通入SO2行嗎？FeCl3溶液可與KSCN溶液反應(yīng)而使溶液呈血紅色，還有什么溶液也可與FeCl3溶液反應(yīng)而發(fā)生顏色變化？答：Fe3+有較臺的氧化性，F(xiàn)e有較強(qiáng)的還原性，所以，鐵過量時(shí)會與生成的Fe2(SO4)3反應(yīng)得FeSO4。氯水可代替溴水，碘水不行，因：2Fe3+2I=2Fe2+I2。加入還原劑可還原Fe3+，F(xiàn)e或Cu粉或SO2均能還原Fe3+得到Fe2+。苯酚溶液中加入FeCl3溶液呈紫色。2氧化劑、還原劑之間反應(yīng)規(guī)律（1）對于氧化劑來說，同族元素的非金屬原子，它們的最外層電子數(shù)相同而電子層數(shù)不同時(shí)，電子層數(shù)越多，原子半徑越大，就越難得電子。因此，

8、它們單質(zhì)的氧化性越弱。即：同主族非金屬單質(zhì)的氧化性從上到下，單質(zhì)的氧化性由強(qiáng)到弱。（2）金屬單質(zhì)的還原性強(qiáng)弱一般與金屬活動順序相一致。 （3）元素處于高價(jià)的物質(zhì)具有氧化性，在一定條件下可與還原劑反應(yīng)，在生成的新物質(zhì)中該元素的化合價(jià)降低。（4）元素處于低價(jià)的物質(zhì)具有還原性，在一定條件下可與氧化劑反應(yīng)，在生成的新物質(zhì)中該元素的化合價(jià)升高。（5）稀硫酸與活潑金屬單質(zhì)反應(yīng)時(shí)，是氧化劑，起氧化作用的是 ，被還原生成H2，濃硫酸是強(qiáng)氧化劑，與還原劑反應(yīng)時(shí)，起氧化作用的是 ，被還原后一般生成SO2。（6）不論濃硝酸還是稀硝酸都是氧化性極強(qiáng)的強(qiáng)氧化劑，幾乎能與所有的金屬或非金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)，主要是

9、 得到電子被還原成NO2，NO等。一般來說濃硝酸常被還原為NO2，稀硝酸常被還原為NO。（7）變價(jià)金屬元素，一般處于最高價(jià)時(shí)的氧化性最強(qiáng)，隨著化合價(jià)降低，其氧化性減弱，還原性增強(qiáng)。 氧化劑與還原劑在一定條件下反應(yīng)時(shí)，一般是生成相對弱的還原劑和相對弱的氧化劑，即在適宜的條件下，可用氧化性強(qiáng)的物質(zhì)制取氧化性弱的物質(zhì)，也可用還原性強(qiáng)的物質(zhì)制取還原性弱的物質(zhì)。見下圖：常見的氧化劑、還原劑及其還原產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物氧化劑還原產(chǎn)物還原劑氧化產(chǎn)物O2，O2-活潑金屬金屬離子Cl2，Br2，I2Cl，Br，IH2H2O， 濃H2SO4SO2，S，H2SCCO，CO2HNO3NO，NO2，NH SiSiO2，SiC

10、l4MnO Mn2+，MnO2、MnO COCO2Fe3+Fe2+，F(xiàn)eFe2+Fe3+Na2O2，H2O2O2-，H2OSO2，SO SO3，SO 四、判斷氧化劑或還原劑強(qiáng)弱的依據(jù)1根據(jù)方程式判斷 氧化性：氧化劑>氧化產(chǎn)物還原性：還原劑>還原產(chǎn)物2根據(jù)反應(yīng)條件判斷當(dāng)不同氧化劑作用于同一還原劑時(shí)，如氧化產(chǎn)物價(jià)態(tài)相同，可根據(jù)反應(yīng)條件的難易來進(jìn)行判斷。越易反應(yīng)，則氧化劑的氧化性越強(qiáng)。如：4HCl（濃）+MnO2 MnCl2+2H2O+Cl216HCl（濃）+2KMnO4=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2則氧化性：KMnO4>MnO2。判斷還原劑還原性的原理類似。3由氧化

11、產(chǎn)物的價(jià)態(tài)高低來判斷當(dāng)還原劑在相似的條件下作用于不同的氧化劑時(shí)，可由氧化產(chǎn)物元素價(jià)態(tài)的高低來判斷氧化劑氧化性的強(qiáng)弱。即：在相同條件下，使還原劑價(jià)態(tài)升得越高，則氧化劑的氧化性越強(qiáng)。如：2Fe+3Cl2 2FeCl3Fe+S Fes則氧化性：Cl2>S。判斷還原劑還原性的原理類似。4根據(jù)元素周期表判斷（1）同主族元素（從上到下）：非金屬原子（或單質(zhì)）氧化性逐漸減弱，對應(yīng)陰離子還原性逐漸增強(qiáng)；金屬原子（或單質(zhì)）還原性逐漸增強(qiáng)，對應(yīng)陽離子氧化性逐漸減弱。（2）同周期元素（從左到右）：原子或單質(zhì)還原性逐漸減弱，氧化性逐漸增強(qiáng)。陽離子的氧化性逐漸增強(qiáng)，陰離子的還原性逐漸減弱。解題能力培養(yǎng) 1氧化還原

12、反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目例1標(biāo)出反應(yīng)11P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4的電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目，該反應(yīng)中氧化劑為_，還原劑為_，1mol CuSO4能中氧化P原子的物質(zhì)的量是_。分析可以先標(biāo)出有變價(jià)的元素的化合價(jià)，發(fā)現(xiàn)P元素的化合價(jià)有升有降，則其既作了氧化劑又作了還原劑，CuSO4中的Cu元素化合價(jià)降低，故CuSO4也是氧化劑，因?yàn)?mol CuSO4在反應(yīng)中只有Cu能獲得1mol e，而1mol P被氧化會能出5mol e，故1mol CuSO4反應(yīng)氧化0.2mol P。 2氧化劑、還原劑的確定例2氫陰離子（H）能和NH3反應(yīng)：H+NH3=NH +H2

13、。根據(jù)上述反應(yīng)事實(shí)可以得到的正確結(jié)論是（ ）ANH3具有還原性BH是很強(qiáng)的還原劑C該反應(yīng)的還原產(chǎn)物是H2D該反應(yīng)屬于置換反應(yīng)分析液氨中NH3分子能發(fā)生如下的電離NH3=NH +H+，H與NH3分子的反應(yīng)實(shí)質(zhì)上就是H和NH3分子電離出來的H+發(fā)生反應(yīng)生成H2，由于H失電子能力強(qiáng)，所以H是很強(qiáng)的還原劑。NH3分子中的H+得到電子，它是氧化劑。H2是H失電子的氧化產(chǎn)物，也是H+得電子的還原產(chǎn)物，因此H2既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物。由于該反應(yīng)中無單質(zhì)參加，該反應(yīng)不符合置換反應(yīng)的定義。正確答案：B3判斷氧化劑、還原劑的相對強(qiáng)弱例3根據(jù)下列反應(yīng)，判斷M、N、P、Q的還原性由強(qiáng)到弱的順序是（ ）NCl2+P=

14、N+PCl22MCl3+3N=2M+3NCl23PCl2+2M=2MCl3+3QAM>N>P>Q BP>N>M>QCQ>P>N>M DN>M>P>Q分析 根據(jù)氧化還原劑反應(yīng)的規(guī)律可知，當(dāng)一個(gè)氧化還原反應(yīng)按正反應(yīng)方向進(jìn)行時(shí)，一般情況下，氧化性是：氧化劑>氧化產(chǎn)物；還原性是：還原劑>還原產(chǎn)物。對于反應(yīng)，還原劑是P，還原產(chǎn)物N，因此還原性是P>N；對于反應(yīng)，還原劑是N，還原產(chǎn)物是M，還原性是N>M，以此類推反應(yīng)中還原性M>Q。根據(jù)以上關(guān)系可得：還原性是P>N>M>Q。正確答案：B例

15、4現(xiàn)有下列三個(gè)氧化還原反應(yīng)存在：2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2；2FeCl2+Cl2=2FeCl3；2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2。若某溶液中有Fe2+和I共存，要氧化除去I而又不影響Fe2+和Cl。下列試劑中，可加入的試劑是（ ）ACl2BKMnO4CFeCl3DHCl分析可由三個(gè)反應(yīng)方程式得出如下結(jié)論：氧化性：MnO >Cl2>Fe3+>I2；還原性：Mn2+<Cl<Fe2+<I。所以MnO 可氧化Cl、Fe2+、I，Cl2能氧化Fe2+、I，只有Fe3+只能氧化I，因而符合題意的氧化劑只能為C。

16、4氧化還原反應(yīng)的分析例5在新生代的海水里有一種鐵細(xì)菌，它們攝取海水中的Fe2+，把它轉(zhuǎn)變?yōu)樗鼈兊钠で剩梢杂肍e2O3來表示其中的鐵），后來便沉積下來形成鐵礦，這個(gè)用酶為催化劑的反應(yīng)的另一反應(yīng)物是CO2，它在反應(yīng)后轉(zhuǎn)變成有機(jī)物（用甲醛表示），寫出該反應(yīng)的離子方程式并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。分析題意可得，該反應(yīng)的反應(yīng)物有Fe2+、CO2等，氧化產(chǎn)物為Fe2O3，還原產(chǎn)物為HCHO，有無其他反應(yīng)物或生成物呢？我們可以先初步寫出一個(gè)不完整的方程式：Fe2+CO2Fe2O3+HCHO，不難看出，由原子守恒可知缺少含H的反應(yīng)物，那是H+呢還是H2O呢？根據(jù)新生代海水中不可能有強(qiáng)酸存在，猜測H2O更合理

17、，于是將上反應(yīng)進(jìn)一步寫成：Fe2+CO2+H2OFe2O3+HCHO，然后進(jìn)行配平，根據(jù)氧化還原方程式配平的一般步驟：先考慮電子守恒，配平發(fā)生氧化還原反應(yīng)的氧化劑、還原劑的化學(xué)計(jì)量數(shù)為：4Fe2+1CO2+?H2O2Fe2O3+1HCHO；再考慮電荷守恒，使左右兩邊凈電荷相等，易知右邊尚缺陽離子，顯然為H+。最后考慮原子守恒以觀察法配平修正所有物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。 5有關(guān)氧化還原反應(yīng)的計(jì)算例6在3BrF3+5H2O=HBrO3+Br2+9HF+O2反應(yīng)中，若有5mol水作還原劑時(shí)，則由水還原的BrF3的物質(zhì)的量為多少？分析對于本題的回答，很多同學(xué)會稍加思索后回答為3 mol，該答案是錯(cuò)誤的。因?yàn)樽屑?xì)分析本反應(yīng)就可發(fā)現(xiàn)反應(yīng)物BrF3既作氧化劑，又作還原劑，而