新優(yōu)化高考化一輪(全國通用)精致講義：氧化還原反應

第三講氧化還原反應1．熟悉常見元素的化合價。能根據(jù)化合價正確書寫化學式(分子式)，或根據(jù)化學式判斷元素的化合價。2．了解氧化還原反應的本質(zhì)。了解常見的氧化還原反應。掌握常見氧化還原反應的配平和相關計算。氧化還原反應的相關概念及表示方法[知識梳理]一、氧化還原反應的特征和本質(zhì)二、氧化還原反應的有關概念及其相互關系1．有關概念口訣：升(化合價升高)失(失電子)氧(被氧化，發(fā)生氧化反應)還(作還原劑，本身具有還原性)，降(化合價降低)得(得電子)還(被還原，發(fā)生還原反應)氧(作氧化劑，本身具有氧化性)。例如：反應4HCl(濃)＋MnO2eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O中，氧化劑是MnO2，氧化產(chǎn)物是Cl2，還原劑是HCl，還原產(chǎn)物是MnCl2；生成1molCl2時轉移電子的物質(zhì)的量為2__mol，被氧化的HCl的物質(zhì)的量是2__mol。2．氧化還原反應與四種基本反應類型間的關系三、氧化還原反應中電子轉移的表示方法1．雙線橋法請用雙線橋法標出Cu與稀硝酸反應中電子轉移的方向和數(shù)目：。2．單線橋法=還原產(chǎn)物＋氧化產(chǎn)物請用單線橋法標出Cu與稀硝酸反應中電子轉移的方向和數(shù)目：(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。四、常見的氧化劑和還原劑1．常見氧化劑常見氧化劑包括某些非金屬單質(zhì)、含有高價態(tài)元素的化合物、過氧化物等。例如：2．常見還原劑常見還原劑包括活潑的金屬單質(zhì)、非金屬離子及低價態(tài)元素的化合物、低價金屬陽離子、非金屬單質(zhì)及其氫化物等。例如：3．具有中間價態(tài)的物質(zhì)既有氧化性，又有還原性C項錯誤；氨氣與氯化鋁溶液反應產(chǎn)生白色沉淀，是復分解反應，D項錯誤。2．(2017·高考天津卷)下列能量轉化過程與氧化還原反應無關的是()A．硅太陽能電池工作時，光能轉化成電能B．鋰離子電池放電時，化學能轉化成電能C．電解質(zhì)溶液導電時，電能轉化成化學能D．葡萄糖為人類生命活動提供能量時，化學能轉化成熱能解析：選A。A項，硅太陽能電池工作時，光能轉化為電能，與氧化還原反應無關；B項，鋰離子電池放電時，化學能轉化為電能，原電池總反應為氧化還原反應；C項，電解質(zhì)溶液導電時，電能轉化為化學能，總反應為氧化還原反應；D項，葡萄糖為人類生命活動提供能量時，葡萄糖發(fā)生氧化還原反應，化學能轉化為熱能。3．(2018·永豐高三調(diào)研)新型納米材料氧缺位鐵酸鹽(MFe2Ox)(3<x<4；M表示Mn、Co、Zn或Ni的二價離子)，常溫下，它能使工業(yè)廢氣中的SO2、NO2等氧化物轉化為單質(zhì)，轉化流程如圖所示。有關該轉化過程的下列敘述正確的是()A．MFe2O4表現(xiàn)了還原性B．MFe2Ox表現(xiàn)了還原性C．SO2和NO2表現(xiàn)了還原性D．SO2和NO2發(fā)生了分解反應解析：選B。A項，由信息可知，MFe2O4與氫氣的反應中，M元素的化合價降低，則為氧化劑，具有氧化性；B項，在常溫下MFe2Ox能使工業(yè)廢氣中的SO2、NO2等氧化物轉化為單質(zhì)，則SO2、NO2等氧化物為氧化劑，MFe2Ox為還原劑，體現(xiàn)其還原性；C項，由B項可知，SO2和NO2表現(xiàn)了氧化性；D項，SO2和NO2發(fā)生了還原反應。題組二氧化還原反應中電子轉移的表示方法及應用4．下列標明電子轉移的方向和數(shù)目的化學方程式中正確的是________；其中屬于歧化反應的是________，屬于歸中反應的是________，反應物部分參加氧化還原反應的是__________________。解析：①中標錯了轉移電子數(shù)，應為“得2×6e－”“失6×2e－”；②中標錯了“得”“失”，且電子數(shù)應為“e－”；③中KClO3的線橋指向錯誤，應指向Cl2，且電子轉移數(shù)應為“5e－”；④中單線橋本身表示轉移方向，故不需標注“得”或“失”。只有⑤正確。其余問題按概念判斷即可。答案：⑤②③③④⑤5．分別用雙線橋法和單線橋法標出下列反應中電子轉移的情況。(1)8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up7(催化劑))7N2＋12H2O(2)2KMnO4eq\o(=,\s\up7(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑答案：(2)eq\a\vs4\al()物質(zhì)的氧化性、還原性強弱比較[知識梳理]一、氧化性、還原性強弱的認識1．氧化性是指物質(zhì)得電子的性質(zhì)(或能力)；還原性是指物質(zhì)失電子的性質(zhì)(或能力)。2．氧化性、還原性的強弱取決于物質(zhì)得、失電子的難易程度，與得、失電子數(shù)目的多少無關。例如：Na－e－=Na＋，Al－3e－=Al3＋，但根據(jù)金屬活動性順序表，Na比Al活潑，更易失去電子，所以Na比Al的還原性強。3．從元素的價態(tài)考慮：最高價態(tài)——只有氧化性，如Fe3＋、H2SO4、KMnO4等；最低價態(tài)——只有還原性，如金屬單質(zhì)、Cl－、S2－等；中間價態(tài)——既有氧化性，又有還原性，如Fe2＋、S、Cl2等。二、氧化性、還原性強弱的比較方法eq\x(方法一)依據(jù)反應原理氧化性：氧化劑＞氧化產(chǎn)物；還原性：還原劑＞還原產(chǎn)物。eq\x(方法二)依據(jù)金屬活動性順序eq\x(方法三)依據(jù)非金屬活動性順序eq\o(→,\s\up7(F2Cl2Br2（Fe3＋）I2SP),\s\do5(得電子能力逐漸減弱，氧化性逐漸減弱))eq\o(→,\s\up7(F－Cl－Br－(Fe2＋)I－S2－P3－),\s\do5(失電子能力逐漸增強，還原性逐漸增強))eq\x(方法四)依據(jù)元素周期表eq\x(方法五)依據(jù)電化學原理(1)原電池：一般情況下，兩種不同的金屬構成原電池的兩極，其還原性：負極>正極。(2)電解池：用惰性電極電解混合溶液時，在陰極先放電的陽離子的氧化性較強，在陽極先放電的陰離子的還原性較強。eq\x(方法六)依據(jù)反應條件及反應的劇烈程度反應條件要求越低，反應越劇烈，對應物質(zhì)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：根據(jù)2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)2＋H2↑，可以推知還原性：Na>Mg。eq\x(方法七)依據(jù)氧化還原反應的程度相同條件下，不同氧化劑作用于同一種還原劑，氧化產(chǎn)物價態(tài)高的其對應氧化劑的氧化性強。例如：根據(jù)2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2FeCl3，F(xiàn)e＋Seq\o(=,\s\up7(高溫))FeS，可以推知氧化性：Cl2>S。eq\x(方法八)根據(jù)“三度”(濃度、溫度、酸堿度)判斷一般情況下，濃度越大，溫度越高，氧化劑的氧化性(或還原劑的還原性)越強，氧化性：HNO3(濃)>HNO3(稀)，HNO3(熱、濃)>HNO3(冷、濃)；酸堿度是影響氧化性強弱的重要因素，如KMnO4在酸性條件下具有較強的氧化性，常溫下即可和濃鹽酸反應制取氯氣。[自我檢測]1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)含最高價元素的化合物一定只表現(xiàn)強氧化性。()(2)具有氧化性的物質(zhì)一定是氧化劑。()(3)同一元素不同價態(tài)的化合物中，元素的化合價越高，物質(zhì)的氧化性越強。()(4)物質(zhì)氧化性或還原性的強弱取決于得失電子的難易程度，與得失電子的數(shù)目無關。()(5)強氧化劑與強還原劑混合不一定能發(fā)生氧化還原反應。()(6)元素的非金屬性越強，其氧化性越強，相應單質(zhì)越活潑。()(7)難失電子的物質(zhì)一定易得電子。()(8)鋅粉加入硝酸鐵、硝酸銅的混合溶液中，鋅首先與硝酸鐵反應置換出鐵。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√(6)×(7)×(8)×2．已知下列反應：Co2O3＋6HCl(濃)=2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O(Ⅰ)；5Cl2＋I2＋6H2O=10HCl＋2HIO3(Ⅱ)。下列說法正確的是()A．反應(Ⅰ)中HCl是氧化劑B．反應(Ⅱ)中Cl2發(fā)生氧化反應C．還原性：CoCl2＞HCl＞I2D．氧化性：Co2O3＞Cl2＞HIO3解析：選D。反應(Ⅰ)中，Cl－失去電子，HCl作還原劑，選項A錯誤；反應(Ⅱ)中，Cl2得到電子變?yōu)镃l－，發(fā)生還原反應，選項B錯誤；根據(jù)反應(Ⅰ)可知，Co2O3(氧化劑)的氧化性強于Cl2(氧化產(chǎn)物)，HCl(還原劑)的還原性強于CoCl2(還原產(chǎn)物)，根據(jù)反應(Ⅱ)可知，Cl2(氧化劑)的氧化性強于HIO3(氧化產(chǎn)物)，I2(還原劑)的還原性強于HCl(還原產(chǎn)物)，故選項D正確、選項C錯誤。(1)根據(jù)化合價的高低可判斷物質(zhì)是否具有氧化性或還原性，但不能判斷氧化性或還原性的強弱。元素處于最高價態(tài)時只有氧化性，但不一定有強氧化性，如Na＋、SOeq\o\al(2－,4)；同理，元素處于最低價態(tài)時也不一定具有強還原性。(2)非金屬陰離子不一定只具有還原性，如Oeq\o\al(2－,2)既有氧化性又有還原性。金屬陽離子不一定只具有氧化性，如Fe2＋既有還原性又有氧化性。已知：①A＋B2＋=A2＋＋B；②D＋2H2O=D(OH)2＋H2↑；③以B、E為電極與E的鹽溶液組成原電池，電極反應為E2＋＋2e－=E，B－2e－=B2＋。下列說法正確的是()A．氧化性：E2＋>B2＋>A2＋>D2＋B．氧化性：D2＋>E2＋>A2＋>B2＋C．反應E＋A2＋=A＋E2＋能夠進行D．提取某廢水中含有的少量A2＋時可以選用D[解析]由①得氧化性：B2＋>A2＋，由②得D為活潑金屬，D2＋氧化性非常弱；由③得氧化性：E2＋>B2＋，所以氧化性強弱順序為E2＋>B2＋>A2＋>D2＋。若發(fā)生反應E＋A2＋=A＋E2＋，則有氧化性：A2＋>E2＋，與題干事實不符，所以該反應不能進行。雖然D比A活潑，但D能與H2O反應，所以不能用D來提取溶液中的A2＋。[答案]A根據(jù)上述例題信息，若在某溶液中存在E2＋、A2＋、D2＋，要除去E2＋而不影響A2＋和D2＋，可以加入的試劑是()A．E B．AC．B D．D答案：Ceq\a\vs4\al()比較氧化性或還原性強弱的解題思路(1)若已知反應的化學方程式，可根據(jù)強弱規(guī)律判斷：比什么性，找什么劑，產(chǎn)物之性小于劑。(2)若已知反應條件，反應條件越低，物質(zhì)表現(xiàn)性質(zhì)越強。如果反應放出能量，放出能量越大，該過程越容易，性質(zhì)越強；如果反應吸收能量，吸收能量越小，該過程越容易，性質(zhì)越強。(3)時刻記住，氧化性或還原性強弱不是依據(jù)得失電子的多少衡量，而是看反應的難易程度。題組物質(zhì)的氧化性、還原性強弱比較1．(2018·株洲質(zhì)檢)向CuSO4溶液中逐滴加入KI溶液至過量，觀察到有沉淀(CuI)生成，且溶液變?yōu)樽厣Ｔ傧蚍磻蟮幕旌衔镏胁粩嗤ㄈ隨O2氣體，溶液逐漸變成無色。下列有關分析中正確的是()A．上述實驗條件下，物質(zhì)的氧化性：Cu2＋>SO2>I2B．在SO2與I2反應中得到的還原產(chǎn)物為H2SO4C．通入SO2后溶液逐漸變成無色，體現(xiàn)了SO2的漂白性D．滴加KI溶液時，每轉移2mole－會生成2molCuI沉淀解析：選D。由題干信息可知，向CuSO4溶液中加入KI溶液時發(fā)生反應：=2K2SO4＋2CuI↓＋I2①，當轉移2mole－時生成2molCuI沉淀，故D項正確；向反應后的混合物中再通入SO2氣體，又發(fā)生反應：I2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HI②，該反應中SO2作還原劑，體現(xiàn)了SO2的還原性，得到的還原產(chǎn)物是HI，故B、C項錯誤；根據(jù)氧化劑的氧化性強于氧化產(chǎn)物的氧化性可知，反應①中氧化性Cu2＋＞I2，反應②中氧化性I2＞SO2，故A項錯誤。2．已知Co2O3在酸性溶液中易被還原成Co2＋，Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次減弱。下列反應在水溶液中不可能發(fā)生的是()A．3Cl2＋6FeI2=2FeCl3＋4FeI3B．Cl2＋FeI2=FeCl2＋I2C．Co2O3＋6HCl(濃)=2CoCl2＋Cl2↑＋3H2OD．2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2解析：選A。氧化還原反應發(fā)生的條件是強氧化劑＋強還原劑=弱還原劑＋弱氧化劑。由于Fe3＋氧化性強于I2，所以FeI3不存在，A中反應不可能發(fā)生；B、C、D中反應符合氧化還原反應規(guī)律，所以可以發(fā)生。氧化還原反應的基本規(guī)律及其應用[知識梳理]1．價態(tài)規(guī)律(1)升降規(guī)律：氧化還原反應中，化合價有升必有降，升降總值相等。(2)價態(tài)歸中規(guī)律含不同價態(tài)的同種元素的物質(zhì)間發(fā)生氧化還原反應時，該元素價態(tài)的變化一定遵循“高價＋低價→中間價”，而不會出現(xiàn)交叉現(xiàn)象。簡記為“兩相靠，不相交”。例如：H2S與濃硫酸的反應：(3)歧化反應規(guī)律“中間價→高價＋低價”。具有多種價態(tài)的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可發(fā)生歧化反應。例如：Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O。2．電子守恒規(guī)律氧化還原反應中，氧化劑得電子總數(shù)等于還原劑失電子總數(shù)。3．強弱規(guī)律(1)氧化性和還原性規(guī)律：同一個反應中，氧化劑的氧化性強于氧化產(chǎn)物的，還原劑的還原性強于還原產(chǎn)物的。如反應2FeCl3＋2KI=2FeCl2＋I2＋2KCl中，氧化性：Fe3＋>I2，還原性：I－>Fe2＋。(2)根據(jù)金屬性或非金屬性判斷：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag，由左至右，單質(zhì)的還原性逐漸減弱。K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋、Zn2＋、Fe2＋、Sn2＋、Pb2＋、(H＋)、Cu2＋、Hg2＋、Ag＋，由左至右，陽離子的氧化性逐漸增強。F2、Cl2、Br2、I2、S，由左至右，單質(zhì)的氧化性逐漸減弱。F－、Cl－、Br－、I－、S2－，由左至右，陰離子的還原性逐漸增強。(3)根據(jù)氧化還原反應進行的程度判斷：如2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2FeCl3，F(xiàn)e＋Seq\o(=,\s\up7(△))FeS，氧化性：Cl2>S。4．先后規(guī)律(1)同時含有幾種還原劑時eq\o(→,\s\up7(加入氧化劑))將按照還原性由強到弱的順序依次反應。如在FeBr2溶液中通入少量Cl2時，因為還原性：Fe2＋>Br－，所以Fe2＋先與Cl2反應。(2)同時含有幾種氧化劑時eq\o(→,\s\up7(加入還原劑))將按照氧化性由強到弱的順序依次反應。如在含有Fe3＋、Cu2＋、H＋的溶液中加入鐵粉，因為氧化性：Fe3＋>Cu2＋>H＋，所以鐵粉先與Fe3＋反應，然后依次與Cu2＋、H＋。[自我檢測]1．某氧化還原反應中有反應物和生成物共六種：NO、FeSO4、Fe(NO3)3、H2O、HNO3和Fe2(SO4)3。已知HNO3為反應物，則該氧化還原反應中的還原劑是________，還原產(chǎn)物是________。答案：FeSO4NO2．根據(jù)氧化還原反應的規(guī)律寫出濃硫酸、H2S和SO2三種物質(zhì)可能發(fā)生的兩個氧化還原反應的化學方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：H2SO4(濃)＋H2S=S↓＋SO2＋2H2O、2H2S＋SO2=3S↓＋2H2O3．已知還原性：I－>Fe2＋>Br－。向FeBr2溶液中通入少量Cl2，反應的離子方程式為________________________________________________________________________；向FeI2溶液中通入少量Cl2，反應的離子方程式為________________________；向FeI2溶液中通入過量的Cl2，反應的離子方程式為______________________。答案：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－2I－＋Cl2=2Cl－＋I22Fe2＋＋4I－＋3Cl2=6Cl－＋2Fe3＋＋I2要明確幾個規(guī)律的適用題型和注意事項。守恒規(guī)律可用于計算和配平；強弱規(guī)律可用于判斷物質(zhì)的氧化性、還原性強弱，或用于判斷某個反應能否發(fā)生；價態(tài)規(guī)律可用于推測物質(zhì)的性質(zhì)；歸中規(guī)律適合于判斷價態(tài)變化情況，但注意只適用于同一元素的不同價態(tài)物質(zhì)在反應時的判斷；先后規(guī)律也叫難易規(guī)律，用于判斷反應的先后順序。根據(jù)要求回答下列問題：(1)[2016·高考全國卷Ⅰ，28(4)]“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量ClO2。此吸收反應中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為______，該反應中氧化產(chǎn)物是____________。(2)[2015·高考全國卷Ⅰ，28(1)]大量的碘富集在海藻中，用水浸取后濃縮，再向濃縮液中加MnO2和H2SO4，即可得到I2。該反應的還原產(chǎn)物為________。(3)[2015·高考全國卷Ⅱ，28(1)]工業(yè)上可用KClO3與Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，該反應氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為________。[解析](1)根據(jù)圖示，“尾氣吸收”時ClO2轉化為ClOeq\o\al(－,2)，ClO2作氧化劑，則H2O2作還原劑，H2O2轉化為O2，由ClO2eq\o(→,\s\up7(得e－))ClOeq\o\al(－,2)、H2O2eq\o(→,\s\up7(失2×e－))O2，根據(jù)得失電子守恒，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶1，氧化產(chǎn)物為O2。(2)濃縮液中的碘元素以I－的形式存在，在酸性環(huán)境中，MnO2將I－氧化為I2，MnO2中＋4價的Mn被還原，還原產(chǎn)物應為MnSO4(或Mn2＋)。(3)由題給的反應物中有KClO3、生成物中有ClO2，可知氧化劑為KClO3，還原劑為Na2SO3。1molKClO3生成1molClO2時得到1mol電子，1molNa2SO3生成1molNa2SO4時失去2mol電子，根據(jù)得失電子守恒可知，該反應中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶1。[答案](1)2∶1O2(2)MnSO4(或Mn2＋)(3)2∶1(1)1molNa2S2O3與足量稀硫酸反應時，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為________。(2)次磷酸(H3PO2)是一種精細磷化工產(chǎn)品，具有較強還原性。H3PO2及NaH2PO2均可將溶液中的Ag＋還原為銀，從而可用于化學鍍銀。利用H3PO2進行化學鍍銀反應中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為4∶1，則氧化產(chǎn)物為________(填化學式)。解析：(1)根據(jù)反應物與生成物中變價元素的化合價，可配平化學方程式：Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O，即氧化產(chǎn)物(SO2)與還原產(chǎn)物(S)的物質(zhì)的量之比為1∶1。(2)根據(jù)H3PO2與Ag＋反應中兩者物質(zhì)的量之比為1∶4，4molAg＋在反應中得到4mole－，則1molH3PO2失去4mole－，產(chǎn)物中P元素顯＋5價，故氧化產(chǎn)物為H3PO4。答案：(1)1∶1(2)H3PO4eq\a\vs4\al()氧化還原反應習題的解題策略首先分析題意的考查點，再確定用什么規(guī)律解決問題。涉及“幾種元素被氧化(或還原)”或“誰先被氧化(或還原)”問題，必然用先后規(guī)律解答；涉及電子轉移數(shù)或氧化劑(或氧化產(chǎn)物)與還原劑(或還原產(chǎn)物)比例問題，必然用守恒規(guī)律解答；涉及能否發(fā)生某反應，一般屬于強弱規(guī)律，而判斷同種元素的不同價態(tài)的物質(zhì)之間反應的化合價變化問題，則要依據(jù)歸中規(guī)律。題組一守恒規(guī)律的應用1．(2018·成都診斷)水熱法制備Fe3O4納米顆粒的反應為3Fe2＋＋2S2Oeq\o\al(2－,3)＋O2＋xOH－=Fe3O4＋S4Oeq\o\al(2－,6)＋2H2O，下列說法中錯誤的是()A．每生成1molFe3O4，反應轉移的電子總數(shù)為4NAB．Fe2＋和S2Oeq\o\al(2－,3)都是還原劑C．1molFe2＋被氧化時，被Fe2＋還原的O2的物質(zhì)的量為eq\f(1,3)molD．x＝4解析：選C。A項，該反應的氧化劑是O2，生成1molFe3O4，消耗1molO2，轉移的電子總數(shù)為4NA；B項，F(xiàn)e2＋和S2Oeq\o\al(2－,3)都是還原劑；C項，3molFe2＋反應時，被氧化的只有2mol，此時反應的O2為1mol，F(xiàn)e2＋還原的O2為eq\f(1,2)mol，所以當1molFe2＋被氧化時，被Fe2＋還原的O2的物質(zhì)的量為eq\f(1,4)mol；D項，根據(jù)電荷守恒可知x＝4。2．某強氧化劑XO(OH)eq\o\al(＋,2)被Na2SO3還原。如果還原2.4×10－3molXO(OH)eq\o\al(＋,2)，需用30mL0.2mol·L－1的Na2SO3溶液，那么X元素被還原后的價態(tài)是()A．＋2 B．＋1C．0 D．－1解析：選C。在氧化還原反應中電子得失數(shù)目相等。假設在反應后X的化合價為x，則2.4×10－3mol×(5－x)＝0.03L×0.2mol·L－1×2，解得x＝0，因此C選項正確。題組二價態(tài)歸中、歧化規(guī)律的應用3．(教材改編題)已知歧化反應：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，下列說法正確的是()A．氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2B．氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2C．1molNO2與足量水反應轉移電子個數(shù)為2NAD．每生成22.4LNO，有2molNO2被氧化答案：B4．NH3和NO2在催化劑作用下反應：8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up7(催化劑))7N2＋12H2O。若還原產(chǎn)物比氧化產(chǎn)物少0.1mol，則下列判斷正確的是()A．轉移電子4.8NA個B．生成氣體的體積為42.56L(標準狀況)C．還原劑比氧化劑多0.2molD．被還原的氮原子是11.2g解析：選C。題給反應中NH3為還原劑，NO2為氧化劑，由N原子守恒知7molN2中，3mol為還原產(chǎn)物，4mol為氧化產(chǎn)物。設還原產(chǎn)物為3x，則氧化產(chǎn)物為4x，4x－3x＝0.1mol，x＝0.1mol，即有0.8molNH3和0.6mol的NO2反應生成0.7molN2。A項，應轉移2.4NA個電子；B項，N2在標準狀況下的體積為0.7mol×22.4L·mol－1＝15.68L；C項，NH3比NO2多0.8mol－0.6mol＝0.2mol；D項，被還原的N原子質(zhì)量為0.6mol×14g·mol－1＝8.4g。題組三先后規(guī)律、強弱規(guī)律的應用5．(2018·衡水模擬)有下列三個反應：①Cl2＋FeI2=FeCl2＋I2②2Fe2＋＋Br2=2Fe3＋＋2Br－③Co2O3＋6HCl(濃)=2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O下列說法正確的是()A．①②③中的氧化產(chǎn)物分別是I2、Fe3＋、CoCl2B．氧化性：Co2O3>Cl2>Fe3＋C．根據(jù)反應①一定可以推理得到Cl2＋FeBr2=FeCl2＋Br2D．在反應③中當1molCo2O3參加反應時，有1molHCl被氧化解析：選B。三個反應中元素化合價升高所得的產(chǎn)物是I2、Fe3＋、Cl2，它們是氧化產(chǎn)物，A錯誤；氧化還原反應中，氧化劑的氧化性強于氧化產(chǎn)物，在反應①中，氧化性：Cl2＞I2，在反應②中，氧化性：Br2＞Fe3＋，在反應③中，氧化性：Co2O3＞Cl2，所以氧化性順序是Co2O3＞Cl2＞Br2＞Fe3＋，B正確；根據(jù)氧化性順序：Cl2＞Br2＞Fe3＋，Cl2和FeBr2反應時，氯氣既能氧化溴離子又能氧化亞鐵離子，所以還可能生成三價鐵離子和溴單質(zhì)，C錯誤；在反應③中生成1molCl2時，有6mol的HCl參加反應，其中2molHCl被氧化，D錯誤。6．向含S2－、Fe2＋、Br－、I－各0.1mol的溶液中通入Cl2，通入Cl2的體積(標準狀況)和溶液中相關離子的物質(zhì)的量關系圖正確的是()解析：選C。還原性：S2－＞I－＞Fe2＋＞Br－，所以發(fā)生反應的順序：①Cl2＋S2－=S↓＋2Cl－，②Cl2＋2I－=I2＋2Cl－，③Cl2＋2Fe2＋=2Fe3＋＋2Cl－，④Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－。電子轉移守恒在化學計算中的應用[知識梳理]1．對于氧化還原反應的計算，要根據(jù)氧化還原反應的實質(zhì)——反應中氧化劑得到的電子總數(shù)與還原劑失去的電子總數(shù)相等，即得失電子守恒。利用守恒思想，可以拋開繁瑣的反應過程，可不寫化學方程式，不追究中間反應過程，只要把物質(zhì)分為初態(tài)和終態(tài)，從得電子與失電子兩個方面進行整體分析，便可迅速獲得正確結果。2．守恒法解題的思維流程(1)找出氧化劑、還原劑及相應的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。(2)找準一個原子或離子得失電子數(shù)(注意化學式中粒子的個數(shù))。(3)根據(jù)題中物質(zhì)的物質(zhì)的量和得失電子守恒列出等式。n(氧化劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值(高價－低價)＝n(還原劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值(高價－低價)。3．有的試題反應過程多，涉及的氧化還原反應也多，數(shù)量關系較為復雜，若用常規(guī)方法求解比較困難，若抓住失電子總數(shù)等于得電子總數(shù)這一關系，則解題就變得很簡單。解這類試題時，注意不要遺漏某個氧化還原反應，要理清具體的反應過程，分析在整個反應過程中化合價發(fā)生變化的元素得電子數(shù)目和失電子數(shù)目。(2017·高考全國卷Ⅱ，28，15分)水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的條件。某課外小組采用碘量法測定學校周邊河水中的溶解氧。實驗步驟及測定原理如下：Ⅰ.取樣、氧的固定用溶解氧瓶采集水樣。記錄大氣壓及水體溫度。將水樣與Mn(OH)2堿性懸濁液(含有KI)混合，反應生成MnO(OH)2，實現(xiàn)氧的固定。Ⅱ.酸化、滴定將固氧后的水樣酸化，MnO(OH)2被I－還原為Mn2＋，在暗處靜置5min，然后用標準Na2S2O3溶液滴定生成的I2(2S2Oeq\o\al(2－,3)＋I2=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))。回答下列問題：(1)取水樣時應盡量避免擾動水體表面，這樣操作的主要目的是___________________。(2)“氧的固定”中發(fā)生反應的化學方程式為___________________________________________________________________________________________________________。(3)Na2S2O3溶液不穩(wěn)定，使用前需標定。配制該溶液時需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、試劑瓶和__________；蒸餾水必須經(jīng)過煮沸、冷卻后才能使用，其目的是殺菌、除________及二氧化碳。(4)取100.00mL水樣經(jīng)固氧、酸化后，用amol·L－1Na2S2O3溶液滴定，以淀粉溶液作指示劑，終點現(xiàn)象為____________________；若消耗Na2S2O3溶液的體積為bmL，則水樣中溶解氧的含量為________mg·L－1。(5)上述滴定完成時，若滴定管尖嘴處留有氣泡會導致測定結果偏________。(填“高”或“低”)[解析](1)取水樣時避免擾動水體表面，這樣能保證所取水樣中溶解氧量與水體中實際溶解氧量基本相同，以減小實驗誤差。(2)根據(jù)水樣與Mn(OH)2堿性懸濁液反應生成MnO(OH)2，可寫出固氧的反應為O2＋2Mn(OH)2=2MnO(OH)2。(3)由于Na2S2O3溶液不穩(wěn)定，使用前需標定，配制該溶液時無需用容量瓶，只需粗略配制，故配制Na2S2O3溶液時，還需要用到的玻璃儀器為量筒；所用蒸餾水必須經(jīng)過煮沸、冷卻后才能使用，這樣能除去水中溶解的氧氣和CO2，且能殺菌。(4)根據(jù)Ⅱ可知MnO(OH)2能將水樣中的I－氧化為I2，滴定過程中用淀粉溶液作指示劑，在滴定終點前淀粉遇I2變藍，達到滴定終點時，I2完全被消耗，溶液藍色剛好褪去。根據(jù)關系式O2～2MnO(OH)2～2I2～4Na2S2O3，結合消耗n(Na2S2O3)＝amol·L－1×b×10－3L＝ab×10－3mol，可求出100.00mL水樣中溶解氧的質(zhì)量為eq\f(1,4)ab×10－3mol×32g·mol－1＝8ab×10－3g＝8abmg，則該水樣中溶解氧的含量為8abmg÷0.10000L＝80abmg·L－1。(5)滴定完成時，滴定管尖嘴處留有氣泡，會導致讀取的Na2S2O3標準液體積偏小，根據(jù)關系式O2～4Na2S2O3，可知測定的溶解氧的含量偏低。[答案](1)使測定值與水體中的實際值保持一致，避免產(chǎn)生誤差(2)O2＋2Mn(OH)2=2MnO(OH)2(3)量筒氧氣(4)藍色剛好褪去80ab(5)低[2016·高考全國卷Ⅲ，28(2)]以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為物質(zhì)V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3質(zhì)量分數(shù)/%2.2～2．92.8～3．122～2860～651～2<1以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：“氧化”中欲使3mol的VO2＋變成VOeq\o\al(＋,2)，則需要氧化劑KClO3至少為________mol。解析：3molVO2＋變?yōu)閂Oeq\o\al(＋,2)，共失去3mol電子，而1molClOeq\o\al(－,3)變?yōu)镃l－得到6mol電子，所以需要0.5mol氯酸鉀。答案：0.5題組一單一反應電子守恒問題1．Na2Sx在堿性溶液中可被NaClO氧化為Na2SO4，而NaClO被還原為NaCl，若反應中Na2Sx與NaClO的物質(zhì)的量之比為1∶16，則x的值為()A．2 B．3C．4 D．5答案：D2．在反應3BrF3＋5H2O=9HF＋Br2＋HBrO3＋O2↑中，若有5molH2O參加反應，被水還原的溴為()A．1mol B.eq\f(2,3)molC.eq\f(4,3)mol D．2mol解析：選C。設被水還原的溴(BrF3)的物質(zhì)的量為x，5molH2O參加反應，失去電子4mol，根據(jù)電子守恒得：3x＝4mol，x＝eq\f(4,3)mol。題組二多步反應電子守恒問題3．取xg銅鎂合金完全溶于濃硝酸中，反應過程中硝酸被還原只產(chǎn)生8960mL的NO2氣體和672mL的N2O4氣體(都已折算到標準狀況)，在反應后的溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液，生成沉淀質(zhì)量為17.02g。則x等于()A．8.64 B．9.20C．9.00 D．9.44解析：選B。反應流程為eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(Mg,Cu))eq\o(→,\s\up7(濃HNO3))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(Mg2＋、Cu2＋\o(→,\s\up7(NaOH),\s\do5())\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(Mg（OH）2,Cu（OH）2)),NO2、N2O4))xg＝17.02g－m(OH－)，而OH－的物質(zhì)的量等于鎂、銅失去電子的物質(zhì)的量，等于濃HNO3得電子的物質(zhì)的量，即：n(OH－)＝eq\f(8.96L,22.4L·mol－1)×1＋eq\f(0.672L,22.4L·mol－1)×2×1＝0.46mol。所以xg＝17.02g－0.46mol×17g·mol－1＝9.20g。[課后達標訓練]一、選擇題1．(2016·高考上海卷)下列化工生產(chǎn)過程中，未涉及氧化還原反應的是()A．海帶提碘 B．氯堿工業(yè)C．氨堿法制堿 D．海水提溴解析：選C。A.海帶提碘是由I－變?yōu)镮2，有元素化合價的變化，屬于氧化還原反應，錯誤；B.氯堿工業(yè)是由NaCl的水溶液在通電時反應產(chǎn)生NaOH、Cl2、H2，有元素化合價的變化，屬于氧化還原反應，錯誤；C.氨堿法制取堿的過程中沒有元素化合價的變化，是非氧化還原反應，正確；D.海水提溴是由溴元素的化合物變?yōu)殇逶氐膯钨|(zhì)，有元素化合價的變化，屬于氧化還原反應，錯誤。2．下列實驗中，顏色的變化與氧化還原反應有關的是()A．往紫色石蕊試液中加入鹽酸，溶液變紅B．飽和FeCl3溶液在沸水中變成紅褐色膠體C．向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液，生成的沉淀由白色變成灰綠色，最后變成紅褐色D．SO2使滴有酚酞的NaOH溶液褪色解析：選C。向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液，首先得到白色沉淀Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2迅速與空氣中的O2發(fā)生氧化還原反應得到紅褐色的Fe(OH)3。3．下列反應不屬于四種基本反應類型，但屬于氧化還原反應的是()A．Fe＋CuSO4=FeSO4＋CuB．AgNO3＋NaCl=AgCl↓＋NaNO3C．Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(△))2Fe＋3CO2D．2KMnO4eq\o(=,\s\up7(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑解析：選C。A為置換反應，B為復分解反應，D為分解反應，而C項鐵元素和碳元素有化合價的升降，屬于氧化還原反應且不屬于四種基本反應類型。4.圖中兩圓圈相交的陰影部分表示圓圈內(nèi)物質(zhì)相互發(fā)生的反應，其中屬于氧化還原反應，但水既不作氧化劑也不作還原劑的是()A．甲 B．乙C．丙 D．丁解析：選A。甲中發(fā)生的反應為3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，屬于氧化還原反應，但水既不作氧化劑也不作還原劑，A正確。乙中水作氧化劑，B錯誤。丙、丁中發(fā)生的反應都不是氧化還原反應，C、D錯誤。5．實驗室利用以下反應制取少量氮氣：NaNO2＋NH4Cl=NaCl＋N2↑＋2H2O，下列關于該反應的說法正確的是()A．NaNO2發(fā)生氧化反應B．NH4Cl中的氮元素被還原C．N2既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物D．每生成1molN2時轉移電子的物質(zhì)的量為6mol解析：選C。由反應前后元素的化合價變化知，NaNO2為氧化劑，發(fā)生還原反應，NH4Cl為還原劑，發(fā)生氧化反應，N2既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物，每生成1molN2時轉移電子的物質(zhì)的量為3mol。6．(2018·廣東六校聯(lián)考)下列氧化還原反應中，實際參加反應的氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比正確的是()①KClO3＋6HCl(濃)=KCl＋3Cl2↑＋3H2O；1∶6②3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；2∶3③SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高溫))SiC＋2CO↑；1∶2④3NO2＋H2O=2HNO3＋NO；2∶1A．①③ B．②③C．②④ D．①④解析：選B。本題主要考查氧化還原反應的實質(zhì)。結合氧化還原反應中得失電子守恒原理可知，反應①中比例為1∶5；反應④中比例為1∶2。7．已知：①向KMnO4晶體中滴加濃鹽酸，產(chǎn)生黃綠色氣體；②向FeCl2溶液中通入少量實驗①產(chǎn)生的氣體，溶液變黃色；③取實驗②生成的溶液滴在淀粉-KI試紙上，試紙變藍色。下列判斷正確的是()A．上述實驗證明氧化性：MnOeq\o\al(－,4)>Cl2>Fe3＋>I2B．上述實驗中，共有兩個氧化還原反應C．實驗①生成的氣體不能使?jié)駶櫟牡矸?KI試紙變藍D．實驗②證明Fe2＋既有氧化性又有還原性解析：選A。在氧化還原反應中氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性，所以A項正確；三個反應都是氧化還原反應；實驗①生成的氣體是氯氣，其氧化性大于②中產(chǎn)生的FeCl3，能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍；實驗②只能證明Fe2＋有還原性不能證明其氧化性。8．R2Oeq\o\al(n－,8)在一定條件下可以把Mn2＋氧化成MnOeq\o\al(－,4)，若反應中R2Oeq\o\al(n－,8)變?yōu)镽Oeq\o\al(2－,4)，又知反應中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為5∶2，則n值為()A．1 B．2C．3 D．4解析：選B。根據(jù)得失電子守恒，2molMn2＋→2molMnOeq\o\al(－,4)，失2×5mol＝10mole－，所以1molR2Oeq\o\al(n－,8)→2molROeq\o\al(2－,4)得2mole－，故可知R2Oeq\o\al(n－,8)中R的化合價為＋7。因此n＝2。9．N2O既是醫(yī)學上的一種麻醉劑，又是一種常見的溫室氣體。制取N2O的方法有很多，例如(反應條件略)：①30HNO3(稀)＋8Fe=3N2O↑＋8Fe(NO3)3＋15H2O；②K2SO3＋2NO=K2SO4＋N2O；③2NH3＋2O2=N2O＋3H2O；④2NaNO3＋(NH4)2SO4=2N2O↑＋Na2SO4＋4H2O。下列說法正確的是()A．反應①中生成1molN2O時，轉移6mol電子B．反應②中K2SO3是還原劑，NO是氧化劑C．反應③中1molO2參加反應轉移8mol電子D．反應④中NaNO3是還原劑，(NH4)2SO4是氧化劑解析：選B。分析各反應中元素的化合價變化情況，物質(zhì)所含元素化合價升高，在反應中失電子，被氧化，本身作還原劑；物質(zhì)所含元素化合價降低，在反應中得電子，被還原，本身作氧化劑。驗證四個選項，反應①中生成1molN2O時，轉移8mol電子，A項錯誤；反應③中O的化合價由0變?yōu)椋?，1molO2參加反應轉移4mol電子，C項錯誤；反應④中NaNO3作氧化劑，(NH4)2SO4作還原劑，D項錯誤。10．根據(jù)表中信息，判斷下列敘述中正確的是()序號氧化劑還原劑其他反應物氧化產(chǎn)物還原產(chǎn)物①Cl2FeBr2/Fe3＋、Br2②KClO3濃鹽酸/Cl2③KMnO4H2O2H2SO4O2Mn2＋A．由表中①組的信息可知通入Cl2的量不同，氧化產(chǎn)物可能不同B．反應①中，當只有少量Cl2時，反應可表示為Cl2＋Fe2＋=Fe3＋＋2Cl－C．表中②組反應的還原產(chǎn)物是KCl，電子轉移數(shù)目是6e－D．表中③組反應的離子方程式為2MnOeq\o\al(－,4)＋3H2O2＋6H＋=2Mn2＋＋4O2↑＋6H2O解析：選A。Cl2與FeBr2反應，Cl2少量時，只氧化Fe2＋；足量時，可氧化Fe2＋和Br－，A正確。Cl2＋Fe2＋=Fe3＋＋2Cl－不符合電荷守恒、得失電子守恒，正確的離子方程式為Cl2＋2Fe2＋=2Fe3＋＋2Cl－，B錯誤。②組反應的化學方程式為KClO3＋6HCl(濃)=KCl＋3Cl2↑＋3H2O，氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物均為Cl2，電子轉移數(shù)目為5e－，C錯誤。D項中配平錯誤，得失電子不守恒，正確為2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2O2＋6H＋=2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O。二、非選擇題11．已知將鹽酸滴入高錳酸鉀溶液中，產(chǎn)生黃綠色氣體，而溶液的紫紅色褪去?，F(xiàn)有一個氧化還原反應的體系中共有KCl、Cl2、H2SO4、H2O、KMnO4、MnSO4、K2SO4七種物質(zhì)：(1)該反應中，化合價升高的反應物是________，化合價沒有發(fā)生變化的反應物是__________。(2)寫出一個包含上述七種物質(zhì)的氧化還原反應方程式：__________________________。(3)上述反應中，氧化劑是________，1mol氧化劑在反應中________(填“得到”或“失去”)________mol電子。(4)如果在反應后的溶液中加入NaBiO3，溶液又變紫紅色，說出NaBiO3的一個性質(zhì)：________________________________________________________________________。解析：(1)反應原理為在酸性條件下，KMnO4將Cl－氧化為Cl2，自身被還原。(2)由(1)可知反應物為KMnO4、KCl、H2SO4，其余四種物質(zhì)為生成物。(4)溶液又顯紫紅色，說明NaBiO3將Mn2＋氧化成了MnOeq\o\al(－,4)，因而說明NaBiO3的氧化性比KMnO4的氧化性強。答案：(1)KClH2SO4(2)2KMnO4＋10KCl＋8H2SO4=6K2SO4＋2MnSO4＋5Cl2↑＋8H2O(3)KMnO4得到5(4)NaBiO3具有強氧化性(或NaBiO3的氧化性比KMnO4的氧化性強)12．硫、氯的單質(zhì)和化合物應用廣泛。(1)將硫鐵礦和焦炭按物質(zhì)的量比3∶2混合放在煉硫爐中，通入適量空氣中，發(fā)生燃燒反應：FeS2＋C＋O2→Fe3O4＋CO＋S。請配平上述化學反應方程式：____________________________________________________________________________________________________________________。生成3mol硫，被氧化物質(zhì)的物質(zhì)的量為________。(2)鹽酸是應用廣泛的酸之一，它具有：a.酸性b．氧化性c．還原性d．揮發(fā)性。請回答下列問題：①濃鹽酸長時間露置在空氣中，溶液的質(zhì)量減輕，鹽酸表現(xiàn)了________(填序號)。②實驗室用稀鹽酸和鋅粒反應制取氫氣，鹽酸表現(xiàn)了________(填序號)，反應的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③用鹽酸除去鐵表面的鐵銹，鹽酸表現(xiàn)了________(填序號)，反應的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。④實驗室常用KMnO4和濃鹽酸反應制取Cl2，反應的化學方程式為2KMnO4＋16HCl(濃)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。被還原的元素是________，還原劑是________，氧化產(chǎn)物是________。解析：(1)根據(jù)電子得失守恒和原子守恒，配平可得：3