考點1.氧化還原反應及其配平
1.復習重點:1、氧化還原反應概念。
2、電子守恒原理的應用。
3、根據(jù)化合價升降總數(shù)守恒配平化學反應方程式。
2.難點聚焦
氧化還原反應中的概念與規(guī)律:
一、 五對概念
在氧化還原反應中,有五對既相對立又相聯(lián)系的概念。它們的名稱和相互關系是:
二、 五條規(guī)律
1、表現(xiàn)性質規(guī)律
同種元素具有多種價態(tài)時,一般處于最高價態(tài)時只具有氧化性、處于最低價態(tài)時只具有還原性、處于中間可變價時既具有氧化性又具有還原性。
2、性質強弱規(guī)律
3、反應先后規(guī)律
在濃度相差不大的溶液中,同時含有幾種還原劑時,若加入氧化劑,則它首先與溶液中最強的還原劑作用;同理,在濃度相差不大的溶液中,同時含有幾種氧化劑時,若加入還原劑,則它首先與溶液中最強的氧化劑作用。例如,向含有FeBr2溶液中通入Cl2,首先被氧化的是Fe2+
4、價態(tài)歸中規(guī)律
含不同價態(tài)同種元素的物質間發(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”的規(guī)律。
5、電子守恒規(guī)律
在任何氧化―還原反應中,氧化劑得電子(或共用電子對偏向)總數(shù)與還原劑失電子(或共用電子對偏離)總數(shù)一定相等。
(1)由元素的金屬性或非金屬性比較
<1>金屬陽離子的氧化性隨其單質還原性的增強而減弱
三.物質氧化性或還原性強弱的比較:
非金屬陰離子的還原性隨其單質的氧化性增強而減弱
(2)由反應條件的難易比較
不同的氧化劑與同一還原劑反應時,反應條件越易,其氧化劑的氧化性越強。如:
前者比后者容易發(fā)生反應,可判斷氧化性: 。同理,不同的還原劑與同一氧化劑反應時,反應條件越易,其還原劑的還原性越強。
(3)根據(jù)被氧化或被還原的程度不同進行比較
當不同的氧化劑與同一還原劑反應時,還原劑被氧化的程度越大,氧化劑的氧化性就越強。如 ,根據(jù)鐵被氧化程度的不同
,可判斷氧化性:
。同理,當不同的還原劑與同一氧化劑反應時,氧化劑被還原的程度越大,還原劑的還原性就越強。
(4)根據(jù)反應方程式進行比較
氧化劑+還原劑=還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物
氧化性:氧化劑>氧化產(chǎn)物;還原性:還原劑>還原產(chǎn)物
(5)根據(jù)元素周期律進行比較
一般地,氧化性:上>下,右>左;還原性:下>上,左>右。
(6)某些氧化劑的氧化性或還原劑的還原性與下列因素有關:
溫度:如熱的濃硫酸的氧化性比冷的濃硫酸的氧化性強。
濃度:如濃硝酸的氧化性比稀硝酸的強。
酸堿性:如中性環(huán)境中 不顯氧化性,酸性環(huán)境中
顯氧化性;又如
溶液的氧化性隨溶液的酸性增強而增強。
注意:物質的氧化性或還原性的強弱只決定于得到或失去電子的難易,與得失電子的多少無關。如還原性: ,氧化性:
。
3.例題精講:
例1、(2000廣州測試題)制備氰化鈣的化學方程式為
CaCO3 + 2HCN = Ca(CN)2 + CO↑+ H2↑ + CO2↑,在反應中( )
A. 氫元素被氧化,碳元素被還原
B. HCN既是氧化劑又是還原劑
C. Ca(CN)2是氧化產(chǎn)物,H2 是還原產(chǎn)物
D. CO為氧化產(chǎn)物,H2 為還原產(chǎn)物
解析:本題考查氧化還原反應的有關概念。
CaCO3 + 2HCN = Ca(CN)2 + CO↑+ H2↑ + CO2↑(注意生成物中CO2碳元素來自CaCO3,它的化合價在反應前后沒有發(fā)生變化),即氫元素化合價降低,碳元素化合價升高,故HCN既是氧化劑又是還原劑,Ca(CN)2 是氧化產(chǎn)物,H2是還原產(chǎn)物。答案:B、C。
一、氧化還原反應中的概念辨析:
點評:此類結合實例確定氧化還原反應的有關概念的試題,其解題方法是:找變價 判類型
分升降
定其他。其中“找變價”是非常關鍵的一步,特別是反應物中含有同種元素的氧化還原反應(如本題反應物均含有碳元素),必須弄清它的變化情況。
例2. (1997年全國高考題)下列敘述正確的是( )
A. 含金屬元素的離子不一定都是陽離子
B. 在氧化還原反應中,非金屬單質一定是氧化劑
C. 某元素從化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)時,該元素一定被還原
D. 金屬陽離子被還原不一定得到金屬單質
解析:本題主要是考查氧化還原反應概念正誤的判斷。
答案:A、D。
點評:解此類有關概念辨析的試題應遵循“理解概念抓實質”的原則,若是再輔以具體實例,會使抽象的問題具體化,其判斷結果更具有可靠性。
例3:(98高考試測題)120℃、101.3KPa條件下,有2LH2O、2LCO、1LCO2、0.5LO2和1LH2組成的混合氣體。將混合氣體通過分別放有足量Cu粉、C粉和CuO粉的三個灼熱的反應管。假設氣體通過每個反應管都能充分反應,且不論三個反應管以何種順序排列,問:
⑴尾氣是否有可能是單一氣體? (填“可能”或“不可能”)。若可能,該氣體是
⑵原氣體中是否有幾種(或一種),不可能再存在于尾氣之中: (填“有”或“沒有”。若有,它們(或它)是 。
⑶原氣體中是否有幾種(或一種)肯定存在于尾氣中? (填“有”或“沒有”。若有,它們(或它)是 。
解答:題時若將放有足量Cu粉、C粉和CuO粉的三個反應管排列組合,共有6種情況,逐一分析,固然可以求解,但相當費時費力。如運用發(fā)散思維從還原劑Cu粉、C粉可將O2、CO2、H2O還原成CO、H2;氧化劑CuO可將CO、H2氧化成CO2、H2O等角度來考慮,就能找到一個新角度,發(fā)現(xiàn)新的解法:
反應管盛放物質
可吸收氣體
能反應產(chǎn)生新氣體
灼熱Cu粉(還原劑)
O2
無
灼熱C粉(還原劑)
CO2、H2O、O2
CO、H2
灼熱CuO粉(氧化劑)
CO、H2
CO2、H2O
不難發(fā)現(xiàn)Cu粉、C粉和CuO粉的三個反應管無論如何排列,O2一定不再存在,尾氣之中有CO2、H2O或CO、H2存在。
答案:⑴不可能 ⑵有,O2、菦]有
二、氧化性或還原性強弱判斷:
例4. (1998年上海高考試題)根據(jù)下列反應判斷有關物質還原性由強到弱的順序是( )
解析:本題是根據(jù)物質氧化性或還原性強弱的規(guī)律解題。在同一氧化還原反應中,氧化劑+還原劑=還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物,還原性:還原劑>還原產(chǎn)物;氧化性:氧化劑>氧化產(chǎn)物,概括為:左>右。據(jù)此規(guī)律,由反應式(1)可知還原性 ,由(2)可知還原性
,由(3)可知還原性
。綜合(1)(2)(3)得:
。答案:A
例5. (2000年南京調(diào)研試題)已知均有還原性,它們在酸性溶液中還原性的強弱順序為
。則下列反應不能發(fā)生的是( )
解析:本題實質上是例3的逆向思維題,解題時可先假設各選項反應均能發(fā)生,推出選項中相應微粒還原性的強弱順序,然后對照已知微粒還原性強弱順序,從而確定反應能否發(fā)生。
由還原性強弱順序的判斷規(guī)律可知,各選項有關微粒還原性強弱順序為:A.,對比
,C、D與此相違背,故C、D反應不能發(fā)生。
答案:C、D。
點評:氧化還原反應能否發(fā)生,其規(guī)律是:強氧化劑+強還原劑 弱氧化劑+弱還原劑,或者說氧化性、還原性體現(xiàn)“以強制弱”的原則。根據(jù)氧化還原反應,判斷有關微粒的氧化性、還原性的強弱是化學中的一條重要規(guī)律的應用,也是高考考查的熱點知識。
1、配平原則:在氧化還原反應元素間得失電子總數(shù)(或化合價升降總數(shù))相等。
2、配平方法:一標、二找、三定、四平、五查
(1) 定項配平:
例5、(03年上海高考試題)實驗室為監(jiān)測空氣中汞蒸氣的含量;往往懸掛涂有CuI的濾紙,根據(jù)濾紙是否變色或顏色發(fā)生變化所用去的時間來判斷空氣中的含汞量,其反應為:4CuI+Hg→Cu2HgI4+2Cu
(1)上述反應產(chǎn)物Cu2HgI4中,Cu元素顯 價。
(2)以上反應中的氧化劑為 ,當有1molCuI參與反應時,轉移電子 mol。
(3)CuI可由Cu2+與I-直接反應制得,請配平下列反應的離子方程式。
Cu2++ I-→ CuI+ I3-
三、 氧化還原反應方程式配平:
解答:根據(jù)元素間化合價升降總數(shù)相等得:(1)+1。2)CuI 0.5
(3)2 5 2 1
(2) 缺項配平:
例6、(上海高考試題)KClO3+ HCl(濃)→ KCl+ ClO2↑+ Cl2↑+ A
(1)請完成該化學方程式并配平(未知物化學式和系數(shù)填入框內(nèi))
(2)濃鹽酸在反應中顯示出來的性質是 (填寫編號,多選倒扣)。
①只有還原性 ②還原性和酸性
③只有氧化性 ④氧化性和酸性
(3)產(chǎn)生0.1molCl2,則轉移的電子的物質的量為 mol。
(4)ClO2具有很強的氧化性。因此,常被用作消毒劑,其消毒效率(以單位質量得到的電子數(shù)表示)是Cl2的 倍。
解析:(1)HCl中一部分Cl-化合價不變,表現(xiàn)為酸性,一部分Cl-化合價升高到+1價,表現(xiàn)為還原性,KClO3化合價降低到+4價。先配平發(fā)生元素化合價變化的系數(shù),觀察得缺項為H20。配平得2、4、2、2、1、2 H20。(2) ②、(3)0.2 (4)根據(jù)得電子能力::
=2.63
(3) 依題意書寫氧化還原反應方程式:
例7、在KI和H2SO4 溶液中加入H2O2 ,放出大量不溶于水的無色氣體(氣泡從溶液內(nèi)部放出),同時溶液呈紫紅色,且可使淀粉變藍,寫出化學方程式.
解析:這是一道頗為簡單但卻很容易出錯的化學題,錯誤的原因大多是把實驗現(xiàn)象看成只是一個反應的現(xiàn)象,其實,實驗現(xiàn)象往往是若干個反應共同體現(xiàn)出來的,該題就是如此.有的同學認為產(chǎn)物中有I2 和O2 ,這沒有錯,但如果認為這兩種物質均是由一個反應得到的話,這就錯了,因為在這個反應中,這兩種物質均是氧化產(chǎn)物,哪么還原劑是什么呢?如果還原劑是H2SO4 ,則應該有SO2生成,與題意不符,而且稀H2SO4 也沒有這么強的氧化性.
H2O2 +2KI+H2SO4 =I2 +K2SO4 +2H2O
2H2O2 =2H2O+O2 ↑
點評:解此類題方法是:先依據(jù)題意設法找出發(fā)生氧化還原反應的物質,根據(jù)元素化合價變化總數(shù)守恒配平其系數(shù),再根據(jù)電荷、元素守恒配平找出并其它物質。
4.實戰(zhàn)演練
1、[03年上海高考試題]是一種廣譜型的消毒劑,根據(jù)世界環(huán)保聯(lián)盟的要求ClO2將逐漸取代Cl2成為生產(chǎn)自來水的消毒劑。工業(yè)上ClO2常用NaClO3和Na2SO3溶液混合并加H2SO4酸化后反應制得,在以上反應中NaClO3和Na2SO3的物質的量之比為
A 1:1 B 2:
2.
[2000年天津調(diào)考試題]對于反應 的正確說法是(
)
A.
屬于置換反應 B. 是還原劑
C. 是還原劑 D.
既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物
3. [2000年福州測試題]常溫下,在下列溶液中發(fā)生如下反應:
由此判斷,下列說法錯誤的是( )
A.
反應 可以進行
B. Z元素在(1)(3)反應中均被還原
C.
氧化性由強到弱順序是
D.
還原性由強到弱順序是
4. [1999年長沙聯(lián)考試題]今有下列三個氧化還原反應:
若某溶液中有,可加入的試劑是(
)。
5.
[2001年南昌測試題] 五種物質,它們是硫及其化合物,已知在一定條件下有如下轉化關系(未配平):
則這些物質中硫元素的化合價或平均化合價由低到高的順序是( )
6.
[2001年全國高考試題] 某金屬與足量的稀硫酸反應,生成該金屬的三價正鹽和 氫氣。則該金屬的相對原子質量為(
)
7.
[2001年全國高考試題]已知在酸性溶液中,下列物質氧化 時,自身發(fā)生如下變化:
如果分別用等物質的量的這些物質氧化足量的,得到
最多的是(
)
8.
[1999年上海高考試題]某溫度下,將 通入
溶液中,反應得到
的混合液,經(jīng)測定
的濃度之比為1:3,則
與
溶液反應時被還原的氯元素與被氧化的氯元素的物質的量之比為(
)
A.
21:5 B. 11:
9. [1997年全國高考試題]某金屬單質跟一定濃度的硝酸反應,假定只產(chǎn)生單一的還原產(chǎn)物。當參加反應的單質與被還原硝酸的物質的量之比為2:1時,還原產(chǎn)物是( )
10[2003年江蘇高考試題]在一定條件下,RO3n-和氟氣可發(fā)生如下反應:RO3n-+F2+2OH-=RO4-+
A +4 B +
11、(2003南京測試題)已知IBr的性質與鹵素相似,的結構為
,
的結構為
,次氟酸的結構為H-O-F,下列反應中屬于氧化-還原反應的是 ( )
①IBr+=HIO+HBr ②
+2
=S¯+
+
③+4
+2
=2
+5
④ 2HOF=2HF+
A、①②③④ B、只有②③④ C、只有④ D、只有②
12. (2003北京測試題) 保險粉是連二亞硫酸鈉()的工業(yè)俗名,年產(chǎn)量達30萬噸,是最大量生產(chǎn)的無機鹽之一。生產(chǎn)保險粉主要用甲酸法,其最主要的步驟上是把甲酸與溶于甲醇和水混合溶劑里的NaOH混合,再通入
氣體,所發(fā)生的化學反應是:HCOONa+2
+NaOH=
+
+
,以下有關敘述中錯誤的是 ( )
A、在此反應中,HCOONa是還原劑,是氧化劑
B、保險粉的還原性比HCOONa的還原性強
C、NaOH未被氧化也未被還原
D、甲醇雖未參加反應,但有助于保險粉的結晶、分離
13.(2003高考試測題)油畫所用顏料含有某種白色的鉛化合物,置于空氣中,天長日久就會生成黑色PbS,從而使油畫的色彩變暗。若用H2O2來“清洗”,則可將PbS轉變?yōu)榘咨腜bSO4而使油畫“復原”。請?zhí)羁眨孩偕鲜觥扒逑础狈磻幕瘜W方程式為
②若有0.1mol 的PbS參與反應,則在此反應中發(fā)生轉移的電子 為 mol
14. (2003淮安測試題) 在熱的稀硫酸溶液中溶解了11.4gFeSO4。當加入50ml0.5mol/LKNO3溶液后,使其中的Fe2+全部轉化成Fe3+,KNO3也反應完全,并有NxOy氮氧化物氣體逸出。
FeSO4+ KNO3+ H2SO4 → K2SO4+ Fe2(SO4)3+ NxOy+ H2O
(1)推算出x= y= 。
(2)配平該化學方程式(系數(shù)填寫在上式方框內(nèi))。
(3)反應中氧化劑為 。
(4)用短線和箭頭標出電子轉移的方向和總數(shù)。
15.(2003南通市四縣聯(lián)考)化學實驗中,如果使某步驟中的有害產(chǎn)物作為另一步的反應物,形成一個循環(huán),就可不再向環(huán)境排放該種有害物質。例如:
Na2Cr2O7―①→CrCl3―②→Cr(OH)3
⑤ ④ ③↓
Na2CrO4←――――― NaCrO2
(1)在上述有編號的步驟中,需用還原劑的是 ,需用氧化劑的是 (填編號)。
(2)在上述循環(huán)中有一種難溶物質既能與強酸反應,又能與強堿反應寫出相關離子反程式 、 。
(3)步驟①是重鉻酸鈉與碘化鉀在鹽酸存在下的反應,產(chǎn)物是三氯化鉻、碘單質等,請寫出化學方程式并配平
16. (2003淮安測試題)已知氧化性Cl2>Br2>Fe3+。往500毫升2.0摩/升的FeBr2溶液中通入a摩氯氣,試確定a不同取值范圍時的氧化產(chǎn)物及其對應的物質的量,填入下表:
a值的范圍
氧化產(chǎn)物及其物質的量
0<a≤
<a≤
a≥
【試題答案】
1. B 2. BD 3. B 4. C 5. C 6. C 7. B 8. D 9. C 10. B 11.D 12.B
13. ①PbS + 4H2O2 = PbSO4 + 4H2O ② 0.8
14、(1) x= 1 y= 1 。
(2)6FeSO4+ 2KNO3+ 4H2SO4 →K2SO4+ 3Fe2(SO4)3+ 2NO+ 4H2O
(3) KNO3 (4)電子轉移總數(shù)6
15. (1) ①、④
(2) Cr(OH)3 + 3 H+ = Cr3+ + 3H2O 、Cr(OH)3 + OH- = CrO2- + 2H2O
(3) Na2Cr2O7+ 6KI+ 14HCl = 2 CrCl3+ 2NaCl+ 6KCl+ 3I2 + 7 H2O
16.
a值的范圍
氧化產(chǎn)物及其物質的量
0<a≤
FeBr3=摩,F(xiàn)eCl3=
摩(或Fe3+=
<a≤
FeBr3=摩,Br2=
摩,F(xiàn)eCl3=
摩
(或 Fe3+=1摩, Br2=摩)
a≥
答:FeCl3=1摩, Br2=1摩
〖提示〗:當<a≤
時,可采用直接配平法:
FeBr2+aCl2
= FeBr3+
Br2+
FeCl3
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