2022高考化學大一輪復習講義第2章第11講　氧化還原反應的基本規(guī)律

第11講氧化還原反應的基本規(guī)律復習目標1.掌握氧化還原反應的基本規(guī)律及應用。2.能利用“電子守恒”規(guī)律進行氧化還原反應的簡單計算?？键c一先后規(guī)律及應用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Cl2先與Fe2＋反應。2．同時含有幾種氧化劑時eq\o(→,\s\up7(加入還原劑))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＋反應。3．熟記常見的強弱順序氧化性：MnOeq\o\al(－,4)(H＋)>Cl2>Br2>Fe3＋>I2>稀H2SO4>S，還原性：Mn2＋<Cl－<Br－<Fe2＋<I－<SO2(SOeq\o\al(2－,3))<S2－。(1)Cl2把Mn2＋氧化為MnOeq\o\al(－,4)(×)錯因：因為氧化性MnOeq\o\al(－,4)(H＋)>Cl2，所以Cl2不能氧化Mn2＋。(2)I2和Fe反應生成FeI3(×)錯因：因為氧化性Fe3＋>I2，所以I2和Fe反應生成FeI2。(3)把SO2氣體通入到FeCl3溶液中，溶液顏色不變(×)錯因：Fe3＋把SO2氧化成H2SO4，F(xiàn)e3＋被還原為Fe2＋，所以溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色。(4)把FeCl2溶液滴入酸性KMnO4溶液中，只發(fā)生反應5Fe2＋＋MnOeq\o\al(－,4)＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O(×)錯因：在酸性條件下，Cl－也還原MnOeq\o\al(－,4)。1．向含S2－、Fe2＋、Br－、I－的溶液中通入Cl2，按先后順序依次寫出發(fā)生反應的離子方程式：、、、。答案Cl2＋S2－=S↓＋2Cl－Cl2＋2I－=I2＋2Cl－Cl2＋2Fe2＋=2Fe3＋＋2Cl－Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－(2)2.24L(3)4.48L，寫出反應的離子方程式：(1)；(2)；(3)。答案(1)2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－(2)2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2=2Fe3＋＋Br2＋4Cl－(3)2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2=2Fe3＋＋2Br2＋6Cl－向amolFeBr2中通入xmolCl2時，先后發(fā)生的反應為①Cl2＋2Fe2＋=2Fe3＋＋2Cl－②Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－。如果用數(shù)軸表示如下：1．已知2Fe3＋＋2I－=I2＋2Fe2＋、2Fe2＋＋Br2=2Br－＋2Fe3＋?，F(xiàn)向含有FeBr2、FeI2的溶液中通入一定量的氯氣，再向反應后的溶液中滴加少量的KSCN溶液，結(jié)果溶液變?yōu)榧t色，則下列敘述中正確的是()①氧化性：Br2＞Fe3＋＞I2②原溶液中Br－一定被氧化③通入氯氣后，原溶液中的Fe2＋一定被氧化④不能確定通入氯氣后的溶液中是否還存在Fe2＋⑤若取少量所得溶液，加入CCl4后靜置，向上層溶液中加入足量的AgNO3溶液，只產(chǎn)生白色沉淀，說明原溶液中Fe2＋、Br－均被完全氧化A．①②③④ B．①③④⑤C．②④⑤ D．①②③④⑤答案B解析由已知的兩個化學方程式及同一個反應中氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性可知，氧化性：Fe3＋＞I2、Br2＞Fe3＋，故①正確；向溶液中滴加KSCN溶液，溶液變?yōu)榧t色說明溶液中含有Fe3＋，則說明溶液中無I－存在，又因為氧化性：Cl2＞Br2＞Fe3＋＞I2，氯氣的量不確定，則Br－不一定被氧化，故②錯誤，③正確；由上述分析可知溶液中存在Fe3＋，但不能確定所有的Fe2＋均被氧化為Fe3＋，故④正確；上層溶液中若含Br－，則產(chǎn)生淡黃色沉淀，若含I－，則產(chǎn)生黃色沉淀，由題知只產(chǎn)生白色沉淀，則說明溶液中含Cl－不含Br－和I－，即溶液中的Fe2＋、Br－均被完全氧化，故⑤正確。2．向含F(xiàn)e2＋、I－、Br－的溶液中通入過量的氯氣，溶液中四種粒子的物質(zhì)的量變化如圖所示，已知：b－a＝5，線段Ⅳ表示一種含氧酸，且Ⅰ和Ⅳ表示的物質(zhì)中含有相同的元素。下列說法不正確的是()A．線段Ⅱ表示Fe2＋的變化情況B．線段Ⅳ發(fā)生反應的離子方程式為I2＋5Cl2＋12OH－=2IOeq\o\al(－,3)＋10Cl－＋6H2OC．根據(jù)圖像可計算a＝6D．原溶液中c(Fe2＋)∶c(I－)∶c(Br－)＝2∶1∶3答案B解析向僅含F(xiàn)e2＋、I－、Br－的溶液中通入適量氯氣，還原性：I－＞Fe2＋＞Br－，首先發(fā)生反應：2I－＋Cl2=I2＋2Cl－，I－反應完畢，再發(fā)生反應：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－，F(xiàn)e2＋反應的變化情況，線段Ⅲ代表Br－的變化情況，故A正確；線段Ⅳ表示一種含氧酸，且Ⅰ和Ⅳ表示的物質(zhì)中含有相同的元素，該元素為I元素，2I－＋Cl2=I2＋2Cl－，消耗1mol氯氣，所以碘原子的物質(zhì)的量為2mol，反應Ⅳ消耗氯氣的物質(zhì)的量為5mol，根據(jù)得失電子守恒，設該含氧酸中碘元素的化合價為x，(x－0)×2mol＝5mol×2，解得x＝＋5，則該含氧酸為HIO3，離子方程式為I2＋5Cl2＋6H2O=2IOeq\o\al(－,3)＋10Cl－＋12H＋，故B錯誤；根據(jù)反應離子方程式可知溶液中n(I－)＝2n(Cl2)＝2mol，溶液中n(Fe2＋)＝2n(Cl2)＝2×(3mol－1mol)＝4mol，F(xiàn)e2＋反應完畢，根據(jù)電荷守恒可知n(I－)＋n(Br－)＝2n(Fe2＋)，故n(Br－)＝2n(Fe2＋)－n(I－)＝2×4mol－2mol＝6mol，根據(jù)2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－可知，溴離子反應需要氯氣的物質(zhì)的量為3mol，故a＝3＋3＝6，故C正確；根據(jù)以上分析，原溶液中c(Fe2＋)∶c(I－)∶c(Br－)＝4∶2∶6＝2∶1∶3，故D正確?？键c二價態(tài)規(guī)律及應用1．價態(tài)歸中規(guī)律思維模型含不同價態(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，不同價態(tài)硫之間可以發(fā)生的氧化還原反應是注：不會出現(xiàn)⑤中H2S轉(zhuǎn)化為SO2而H2SO4轉(zhuǎn)化為S的情況。2．歧化反應規(guī)律思維模型“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，如：Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O。3．應用(1)判斷同種元素不同價態(tài)物質(zhì)間發(fā)生氧化還原反應的可能性，如濃H2SO4與SO2不發(fā)生反應。(2)根據(jù)化合價判斷反應體系中的氧化劑、還原劑及氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。如對于反應6HCl＋NaClO3=NaCl＋3Cl2↑＋3H2O中，氧化劑為NaClO3，還原劑為HCl，氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物都為Cl2。(1)向濃H2SO4中通入H2S氣體，1mol濃H2SO4轉(zhuǎn)移電子數(shù)可能是6NA，也可能是2NA(×)錯因：若轉(zhuǎn)移6NA，此時H2S轉(zhuǎn)化為SO2，濃H2SO4轉(zhuǎn)化為S，不會出現(xiàn)這種情況。(2)1molCl2與Ca(OH)2完全反應，轉(zhuǎn)移電子數(shù)是2NA(×)錯因：Cl2和Ca(OH)2反應，Cl2既是氧化劑又是還原劑，應轉(zhuǎn)移1mol電子。(3)1molKClO3與足量的濃鹽酸反應，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6NA(×)錯因：應轉(zhuǎn)移5NA電子。(4)SO2的還原性較強，而濃硫酸具有很強的氧化性，所以濃硫酸不能干燥SO2氣體(×)錯因：SO2中硫元素化合價為＋4價，濃H2SO4中硫元素化合價為＋6價，兩者不發(fā)生反應，可用濃硫酸干燥SO2。1．(2020·合肥調(diào)研)已知G、Q、X、Y、Z均為含氯元素的化合物，在一定條件下有下列轉(zhuǎn)化關系(未配平)：①G→Q＋NaCl②Q＋H2Oeq\o(→,\s\up7(電解))X＋H2③Y＋NaOH→G＋Q＋H2O④Z＋NaOH→Q＋X＋H2O這五種化合物中Cl元素化合價由低到高的順序是()A．G、Y、Q、Z、X B．X、Z、Q、G、YC．X、Z、Q、Y、G D．G、Q、Y、Z、X答案A解析由①得出Q中價態(tài)高于G，因為G必介于Q和－1價的氯元素之間，－1價為氯元素的最低價；將該結(jié)論引用到③，Y介于Q與G之間，故有Q價態(tài)高于Y，Y價態(tài)高于G；分析②：H2O中的H元素化合價降低，則Q中的氯元素轉(zhuǎn)變?yōu)閄中的氯元素，化合價必升高，則得出X價態(tài)高于Q；最后分析④：Z介于Q、X之間，則X價態(tài)高于Z，Z價態(tài)高于Q。2．氯氣跟氫氧化鉀溶液在一定條件下發(fā)生如下反應：Cl2＋KOH→KX＋KY＋H2O(未配平)，KX在一定條件下能自身反應：KX→KY＋KZ(未配平，KY與KZ的物質(zhì)的量比為1∶3)，以上KX、KY、KZ均是含氯元素的一元酸的鉀鹽，由以上條件推知在KX中氯元素的化合價是()A．＋1B．＋3C．＋5D．＋7答案C解析反應：Cl2＋KOH→KX＋KY＋H2O是Cl2的歧化反應，KX、KY中的氯元素分別顯正價和－1價；由于KX也發(fā)生歧化反應：KX→KY＋KZ，可斷定KY為KCl，化合價高低：KZ中Cl>KX中Cl(均為正價)。假設KX中Cl元素為＋a價，KZ中Cl元素的化合價為＋b價，依據(jù)得失電子守恒原理及KX→KY＋3KZ，有a＋1＝3(b－a)，把a＝1、a＝3、a＝5代入上式討論，可知a＝5時，b＝7符合題意。則KX中Cl元素的化合價為＋5。3．(2019·鄭州第二次測評)LiAlH4是重要的儲氫材料，可與水發(fā)生反應：LiAlH4＋2H2O=LiAlO2＋4H2↑。下列說法中正確的是()A．氫氣既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物B．LiAlH4既是氧化劑又是還原劑C．若生成標準狀況下4.48LH2，則轉(zhuǎn)移0.4mol電子D．還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為2∶1答案A解析由反應方程式可知，LiAlH4中H由－1價升高為0價，被氧化，是還原劑，H2O中H由＋1價降為0價，被還原，是氧化劑，氫氣既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物，A項正確、B項錯誤；由反應方程式可知，1molLiAlH4反應，轉(zhuǎn)移4mol電子，生成4molH2，若生成標準狀況下4.48L(即0.2mol)H2，則轉(zhuǎn)移0.2mol電子，C項錯誤；LiAlH4為還原劑，水為氧化劑，還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為1∶2，D項錯誤。4．某科研團隊研究發(fā)現(xiàn)硼氫化鈉(NaBH4)在催化劑Ru表面與水反應可生成H2，其反應機理如圖所示根據(jù)以上信息判斷，下列敘述錯誤的是()A．過程①至過程④中硼元素的化合價不變B．X是H3BO3，H3BO3和BH3兩分子中H的化合價相等C．過程③和過程④各產(chǎn)生1molH2時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)不相等D．0.25molNaBH4的還原能力與標準狀況下22.4LH2的還原能力相當(還原能力即生成H＋失去電子的量)答案B解析由圖示可知，過程①至過程④中BHeq\o\al(－,4)反應生成B(OH)eq\o\al(－,4)，硼元素的化合價一直為＋3價，化合價不變，A正確；過程④中2molH2O與2molX反應生成2molB(OH)eq\o\al(－,4)和1molH2，根據(jù)元素守恒X為H3BO3，H3BO3中H為＋1價，但在BH3分子中H為－1價，B錯誤；由圖示可知，過程③中產(chǎn)生1molH2時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為NA，過程④產(chǎn)生1molH2時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA，兩者不相等，C正確；NaBH4中H為－1價，0.25molNaBH4生成H＋失去的電子物質(zhì)的量2×4×0.25mol＝2mol，故兩者還原能力相當，D正確。(2)2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑，每產(chǎn)生1mol氧氣轉(zhuǎn)移mole－。(3)已知將過氧化鈉加入硫酸亞鐵鹽溶液中發(fā)生反應：4Fe2＋＋4Na2O2＋6H2O=4Fe(OH)3↓＋O2↑＋8Na＋，每4molNa2O2發(fā)生反應轉(zhuǎn)移mole－。答案(1)5(2)2(3)6解析(1)該反應屬于同種元素之間的氧化還原反應，生成物3個Cl2分子中，有1個Cl原子來源于KClO3，另外5個Cl原子來源于HCl，所以每生成3molCl2轉(zhuǎn)移電子5mol。(2)Na2O2→4Fe3＋，化合價升高4，對于4molNa2O2，其中1molNa2O2中的氧由－1到0價，化合價升高2，總數(shù)為6；化合價降低總數(shù)：3molNa2O2中的氧由－1到－2價，降低總數(shù)為6，所以每4molNa2O2發(fā)生反應轉(zhuǎn)移6mol電子。考點三守恒規(guī)律及應用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)分為始態(tài)和終態(tài)，從得電子與失電子兩個方面進行整體思維，便可迅速獲得正確結(jié)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)。用0.1000mol·L－1K2Cr2O7標準溶液滴定溶液中的FeSO4至終點，消耗標準溶液20.00mL。已知：Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋Fe2＋＋H＋→Fe3＋＋Cr3＋＋H2O(未配平)。求溶液含有的Fe2＋的物質(zhì)的量。(1)找出氧化劑(Cr2Oeq\o\al(2－,7))及還原產(chǎn)物(Cr3＋)、還原劑(Fe2＋)及氧化產(chǎn)物(Fe3＋)。(2)確定一個原子或離子得失電子數(shù)：每個Cr原子得到3個電子，每個Fe2＋失去1個電子。(3)根據(jù)得電子總數(shù)等于失電子總數(shù)列等式計算：n(氧化劑)×變價原子數(shù)×化合價變化值＝n(還原劑)×變價原子數(shù)×化合價變化值即：0.1000mol·L－1×0.02L×2×3＝n(Fe2＋)×1×1，得n(Fe2＋)＝0.012mol。題組一確定元素價態(tài)或物質(zhì)組成1．現(xiàn)有24mL濃度為0.05mol·L－1的Na2SO3溶液恰好與20mL濃度為0.02mol·L－1的K2Cr2O7溶液完全反應。已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化為Na2SO4，則元素Cr在還原產(chǎn)物中的化合價為()A．＋2B．＋3C．＋4D．＋5答案B解析題目中指出被還原的元素是Cr，則得電子的物質(zhì)必是K2Cr2O7，失電子的物質(zhì)一定是Na2SO3，其中S元素的化合價從＋4→＋6；而Cr元素的化合價將從＋6→＋n(設化合價為＋×0.020L×2×(6－n)，解得n＝3。2．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．2B．3C．4D．5答案D解析本題考查在氧化還原反應中利用得失電子守恒進行相關的計算?！鷛Na2eq\o(S,\s\up6(＋6))O4Naeq\o(Cl,\s\up6(＋1))O→Naeq\o(Cl,\s\up6(－1))得關系式1×eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(6－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(2,x)))))·x＝16×2，x＝5。題組二多元素之間得失電子守恒問題3．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答案C解析設被水還原的溴(BrF3)的物質(zhì)的量為x，5molH2O參加反應，失去電子4mol，根據(jù)得失電子守恒得：3x＝4mol，x＝eq\f(4,3)mol。4．在P＋CuSO4＋H2O→Cu3P＋H3PO4＋H2SO4(未配平)的反應中，7.5molCuSO4可氧化P的物質(zhì)的量為mol。生成1molCu3P時，參加反應的P的物質(zhì)的量為mol。答案1.52.2解析設7.5molCuSO4氧化P的物質(zhì)的量為x；生成1molCu3P時，被氧化的P的物質(zhì)的量為y根據(jù)得失電子守恒得：7.5mol×(2－1)＝x×(5－0)x＝1.5mol1mol×3×(2－1)＋1mol×[0－(－3)]＝y(tǒng)×(5－0)y＝1.2mol所以參加反應的P的物質(zhì)的量為1.2mol＋1mol＝2.2mol。題組三多步反應得失電子守恒問題5．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(均已折算為標準狀況)，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．8.64B．9.20C．9.00D．9.44答案B解析反應流程為eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(Mg,Cu))eq\o(→,\s\up7(濃HNO3))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Mg2＋、Cu2＋\o(→,\s\up7(NaOH))\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(MgOH2,CuOH2)),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。6．足量銅與一定量濃硝酸反應，得到硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體，將這些氣體與1.68LO2(標準狀況)混合后通入水中，所有氣體完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸銅溶液中加入5mol·L－1NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，則消耗NaOH溶液的體積是()A．60mLB．45mLC．30mLD．15mL答案A解析由題意可知，HNO3eq\o(,\s\up7(Cu),\s\do5(O2))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(NO2,N2O4,NO))，則Cu失去的電子數(shù)與O2得到的電子數(shù)相等。即n(Cu)＝2n(O2)＝2×eq\f(1.68L,22.4L·mol－1)＝0.15mol。根據(jù)質(zhì)量守恒及NaOH和Cu(NO3)2的反應可得關系式：n(NaOH)＝2n[Cu(NO3)2]＝2n(Cu)＝0.3mol，則V(NaOH)＝eq\f(0.3mol,5mol·L－1)＝0.06L＝60mL。有的試題反應過程多，涉及的氧化還原反應也多，