第二单元第3讲氧化还原反应
解读与阐释
考纲要求权威解读
1.了解氧化还原反应的本质是电子转移。
2．了解常见的氧化还原反应。 常见的考查形式：①氧化还原反应的实质及概念的判断是近几年考查的重点；②结合常见的氧化还原反应分析物质的氧化性、还原性强弱；③结合物质推断及离子反应考查氧化还原反应方程式的书写及简单配平，但近几年高考弱化了此类题的考查。
梳理与整合
一、化学反应的类型及相互关系
导学诱思
下列反应属于氧化还原反应的是__________；属于化合反应的是____；属于分解反应的是____；属于置换反应的是____；属于复分解反应的是____。
①TiCl4＋2Mg=====高温2MgCl2＋Ti
②3O2=====一定条件2O3
③2Fe＋3Cl2=====△2FeCl3
④2H2O2=====催化剂2H2O＋O2↑
⑤H2O＋SO3===H2SO4
⑥2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
⑦3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
⑧3SiCl4＋4NH3=====一定条件Si3N4＋12HCl
⑨CaCO3=====高温CaO＋CO2↑
教材回归
1．氧化还原反应
(1)概念：有元素化合价____的反应称为氧化还原反应。
(2)特征：反应前后元素的______发生了变化。
(3)实质：反应过程中有电子____或____。
2．几种化学反应类型的关系
根据反应中有无____转移或元素______是否发生变化，可以把化学反应划分为________反应和________反应；四种基本类型和氧化还原反应的关系可用下图表示：
①判断氧化还原反应首先要抓住化合价变化，凡是有元素化合价变化的化学反应都是氧化还原反应，元素化合价没有变化的化学反应都是非氧化还原反应。
②凡有单质参加的化合反应，有单质生成的分解反应和置换反应都是氧化还原反应。复分解反应都不是氧化还原反应，有单质参加的反应不一定是氧化还原反应，如2O3??3O2。
二、氧化还原反应的有关概念
导学诱思
(1)在Fe2O3＋3CO=====高温2Fe＋3CO2的反应中，______是氧化剂，____是还原剂；____元素被氧化，____元素被还原；Fe2O3具有氧化性，CO具有还原性；____是氧化产物，____是还原产物。
(2)在Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O的反应中，____是氧化剂，____是还原剂；____元素被氧化，____元素被还原；______是氧化产物，____是还原产物。
(3)在4NH3＋6NO===5N2＋6H2O的反应中，____是氧化剂，______是还原剂；____元素被氧化，____元素被还原；____具有氧化性，______具有还原性；____是氧化产物，____是还原产物。
教材回归
1．还原剂
在反应中表现为所含元素化合价____，实质是____电子。还原剂具有____性，反应时本身被____，发生____反应。
2．氧化剂
在反应中表现为所含元素化合价____，实质是____电子。氧化剂具有____性，反应时本身被____，发生____反应。
三、常见的氧化剂和还原剂
导学诱思
(1)向Na2SO3溶液中滴加稀硝酸的实验现象：________________________；然后再向反应后的溶液中滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成，此沉淀为______。
(2)向FeCl3溶液中滴加淀粉KI溶液的实验现象：__________。
教材回归
1．常见的氧化剂
物质类型举例对应还原产物
活泼的非金属单质Cl2、Br2Cl－、Br－
O2、O3O－2
变价元素中高价态化合物或离子氧化物MnO2Mn2＋
H＋稀硫酸、盐
酸、醋酸H2
氧化性酸HNO3NO或NO2
浓硫酸SO2
HClOCl－
盐KMnO4Mn2＋
Fe3＋Fe2＋
过氧化物Na2O2、H2O2O－2
2．常见的还原剂
物质类型举例对应氧化产物
活泼的金属单质Na、Fe、AlNa＋、Fe2＋(或Fe3＋)、Al3＋
某些非金属单质H2、C、SH＋1、CO(或CO2)、SO2
变价元素中低价态化合物或离子氧化物COCO2
SO2SO2－4、SO3
氢化物NH3NO
H2SS
盐SO2－3
SO2－4
Fe2＋Fe3＋
过氧化物Na2O2、H2O2O2
理解与深化
一、氧化还原反应中基本概念之间的联系
例如：
为了方便记忆、快速解题可采用如下口诀：“升失氧、降得还；剂性一致、其他相反”。“升失氧、降得还”即：反应后化合价升高的物质失电子被氧化，发生氧化反应；反应后化合价降低的物质得电子被还原，发生还原反应。“剂性一致”即：氧化剂具有氧化性，还原剂具有还原性。“其他相反”即：氧化剂被还原，发生还原反应，得到还原产物；还原剂被氧化，发生氧化反应，得到氧化产物。
【例1】 对于反应CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑有下列判断：①H2只是氧化产物 ②H2只是还原产物 ③H2O是氧化剂 ④CaH2中的H元素被还原 ⑤此反应中的氧化产物和还原产物的分子个数之比为1∶1。上述判断正确的是( )。
A．①④⑤ B．②④ C．① D．③⑤
①只要看到有关氧化还原反应的题，就首先看化合价变化，然后再根据氧化还原反应的规律解决问题。
②分析此种类型的题目时，我们还要注意氧化还原反应的一个重要规律??归中规律：同种元素间不同价态的物质发生氧化还原反应时，其产物的价态既不相互交换，也不交错。如：H2S与浓硫酸作用，H2S的氧化产物不可能为硫酸，而浓硫酸的还原产物也不可能为H2S; H2S的氧化产物可能是S或SO2，浓硫酸的还原产物可能为S或SO2，所以氧化产物和还原产物有可能是同一物质，即S或SO2。
另外，同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应；同种元素高价化合物与低价化合物，当有中间价态时才有可能发生反应，若无中间价态，则不反应。如浓硫酸不能氧化二氧化硫。同种元素的高价态氧化低价态时可简记为：高到高，低到低，可以归中，不能跨越。
对点训练1用硫酸铁电化浸出黄铜矿精矿工艺中，精矿在阳极浸出的反应比较复杂，其中有一主要反应：CuFeS2＋4Fe3＋===Cu2＋＋5Fe2＋＋2S
下列说法正确的是( )。
A．反应中硫元素被氧化，所有铁元素均被还原
B．还原剂是S2－和Cu＋，氧化剂是Fe3＋
C．氧化产物是S，还原产物是Cu2＋和Fe2＋
D．当转移1 mol e－时，有46 g CuFeS2参加反应
二、氧化性、还原性强弱的判断
1．依据氧化还原方程式来判断
氧化剂＋还原剂?→氧化产物＋还原产物
氧化性：氧化剂＞氧化产物
还原性：还原剂＞还原产物
口诀：比什么“性”找什么剂，“产物”之“性”小于“剂”。
2．据“三表”判断
(1)根据元素周期表判断
(2)根据金属活动性顺序判断
(3)根据非金属活动性顺序判断
口诀：易得者，不易失；易失者，不易得。(“易得者，不易失”， 例如：Cl2比Br2易得到电子，而得到电子后的Cl－比Br－难失去电子，从而可知Cl2的氧化性比Br2的强，而其被还原后得到的Cl－比Br－的还原性弱；“易失者，不易得”，例如：Na比Mg易失去电子，而失去电子后的Na＋比Mg2＋难得电子，从而可知Na的还原性比Mg的强，而其被氧化后得到的Na＋比Mg2＋的氧化性弱)
3．依据“两池”判断
(1)两种不同的金属构成原电池的两极。负极金属是电子流出的极，正极金属是电子流入的极。其还原性：正极＜负极。
(2)用惰性电极电解混合溶液时，在阴极先得电子的阳离子氧化性较强，在阳极先失电子的阴离子还原性较强。
4．依据产物价态的高低来判断
在相同条件下，还原剂还原性越强，把氧化剂还原到的价态越低；氧化剂氧化性越强，把还原剂氧化到的价态越高。
例如：2Fe＋Cl2=====△2FeCl3 Fe＋S=====△FeS
氧化性：Cl2＞S
5．依据反应条件来判断
当不同的氧化剂作用于同一还原剂时，如氧化产物价态相同，可依据反应条件的难易程度来判断，一般的来说反应条件越苛刻，说明越难发生(即氧化剂得电子越困难)，则对应氧化剂的氧化性越弱，例如：
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
Cu＋2H2SO4(浓)=====△CuSO4＋SO2↑＋2H2O
氧化性：浓硝酸＞浓硫酸
6．依据“三度”判断(“三度”即：浓度、温度、酸碱度)
一般地，浓度越大，温度越高，氧化剂的氧化性(或还原剂的还原性)越强；酸碱度是影响氧化性强弱的重要因素。例如，①KMnO4在酸性条件下具有较强的氧化性，常温下即可和浓盐酸反应制取氯气；②HNO3(浓)的氧化性大于HNO3(稀)的氧化性；③HNO3(热)的氧化性大于HNO3(冷)的氧化性。
【例2】 已知：①向KMnO4固体滴加浓盐酸，产生黄绿色气体；②向FeCl2溶液中通入少量实验①产生的气体，溶液变黄色；③取实验②生成的溶液滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝，下列判断正确的是( )。
A．上述实验证明氧化性：MnO－4>Cl2 >Fe3＋>I2
B．上述实验中，共有两个氧化还原反应
C．实验①生成的气体不能使湿润的淀粉KI试纸变蓝
D．实验②证明Fe2＋既有氧化性又有还原性
①根据化学方程式比较物质的氧化性、还原性时，首先应依据化合价判断出氧化剂、氧化产物、还原剂、还原产物，然后依据规律进行判断。
②不能依据氧化剂或还原剂自身化合价变化值的大小说明氧化性或还原性的强弱，如还原剂Na与Mg。
③在同一个氧化还原反应中，氧化剂的氧化性＞氧化产物的氧化性，还原剂的还原性＞还原产物的还原性。
④同一氧化剂同时与同浓度的若干种还原剂反应，往往是还原性强的先被氧化。例如向FeBr2溶液中滴入少量氯水，Fe2＋先被氧化。而向FeI2溶液中滴入少量氯水，I－先被氧化。
对点训练2(2011?湖南娄底重点中学联考)X、Y、Z为三种单质。已知：Y能将Z从其化合物的水溶液中置换出来，而Z又能将X从其化合物中置换出来。由此可以推断下列说法中可能正确的是( )。
①单质的氧化性：Y>Z>X ②单质的还原性：Y>Z>X ③对应离子的氧化性：X>Z>Y ④对应离子的还原性：X>Z>Y
A．只有① B．只有②③
C．只有①④ D．①②③④
三、氧化还原反应方程式的配平及有关计算
1．配平原理
在氧化还原反应中，从现象看是化合价升降总数相等，从本质看是电子得失总数相等，对离子方程式进行配平时，除满足上述要求外，还应注意电荷守恒。
2．配平步骤
(1)“标价态”即先写出反应物和生成物的化学式，并标出发生氧化还原反应的元素的正负化合价。
(2)“标变化”即标出元素的化合价的变化(升高或者降低)。
(3)“求总数”即使化合价升高和降低的总数相等。
(4)用观察的方法配平其他物质的化学计量数。
3．抓住一个关键，掌握三个原则
(1)一个关键
准确判断并标出变价元素的化合价，求出化合价升降数及其最小公倍数，进而求得氧化剂、还原剂的计量数。
(2)三个原则
①反应前后各元素的原子个数相等。
②氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等。
③反应前后各带电微粒所带电荷总数相等(离子反应)。
【例3】 (1)配平下列离子反应方程式：
________Fe(OH)3＋________ClO－＋________OH－?→________FeOn－4＋________Cl－＋________H2O
(2)已知有10.7 g Fe(OH)3参加反应，共转移了0.3NA个电子，则n＝________，FeOn－4中铁元素的化合价为________。
(3)根据所学的知识，推测FeOn－4能和下列________(填序号)物质反应。
A．KMnO4 B．SO2
C．H2S D．O2
实验与探究
关于物质的氧化性、还原性的实验探究
氧化还原反应的知识在实验中的应用主要有如下三个方面。
1．利用某些实验手段证明物质具有氧化性或还原性。利用常见的氧化剂证明某物质的还原性，利用常见的还原剂证明某物质的氧化性。
2．利用某些实验手段比较物质氧化性或还原性的强弱。例如KMnO4与浓盐酸反应生成Cl2，Cl2通入Na2S溶液中生成S，可证明氧化性：KMnO4>Cl2>S。
3．物质的氧化性和还原性对化学实验的影响。例如实验室制备Fe(OH)2时，要避免氧化剂的影响。
实验典例
Ⅰ.亚硝酸钠(NaNO2)外观近似食盐，有像食盐一样的咸味，它的毒性较大，长期食用可能致癌。近年来新闻媒体不断报道有人误将NaNO2当食盐用，发生中毒事件甚至造成死亡。NaNO2在酸性条件下既具有氧化性(可将I－氧化为I2)，也具有还原性(与高锰酸钾酸性溶液反应)。为了区别食盐与亚硝酸钠，老师提供了下表中的试剂、操作供学生选择。
试剂操作
①H2SO4溶液A.把样品放入H2SO4溶液中，溶解后再加入淀粉溶液
②KMnO4溶液B.把样品放入H2SO4溶液中，溶解后再加入其他试剂
③KI溶液C.把样品放入水中，溶解后再加入其他试剂
④AgNO3溶液D.把样品放入水中，溶解后直接观察溶液颜色变化
⑤淀粉溶液
(1)请设计两套方案判断被检验的样品是亚硝酸钠。
方案一：试剂及操作：________，现象：_______________________________________。
方案二：试剂及操作：________，现象：________________________________________。
(2)某同学检验样品是亚硝酸钠时采用了②、D的组合，是否可行？并说明理由：________________________________________________________________________。
Ⅱ.如上图所示装置，根据实验现象：左边棉花变为橙色，右边棉花变为蓝色，所得结论氧化性：Cl2＞Br2＞I2是否正确？并说明理由：________________________________。
答案与解析
梳理与整合
一、
导学诱思
①③④⑥⑦ ③⑤ ④⑨ ① ⑧
教材回归
1．变化 化合价 得失 偏移
2．电子 化合价 氧化还原 非氧化还原 置换 复分解 分解
二、
导学诱思
(1)Fe2O3 CO 碳 铁 CO2 Fe
(2)Cl2 Cl2 氯 氯 NaClO NaCl
(3)NO NH3 氮 氮 NO NH3 N2 N2
教材回归
1．升高 失去 还原 氧化 氧化
2．降低 得到 氧化 还原 还原
三、
导学诱思
(1)有无色气体生成，遇到空气变成红棕色 BaSO4
(2)溶液变蓝色
理解与深化
【例1】D 解析：首先标化合价，看价变化：CaH－12＋2H＋12O===Ca(OH)2＋2H02↑，所以H2O是氧化剂被还原，CaH2 是还原剂被氧化，H2既是氧化产物又是还原产物。
对点训练1 D 解析：Cu＋2Fe＋2S2－2＋4Fe＋33＋===Cu2＋＋5Fe＋22＋＋2S0，其中Fe3＋化合价降低，CuFeS2中S－2化合价升高、Cu化合价不变，且CuFeS2没有电离，所以A、B、C均错误。当转移1 mol e－时，有14 mol CuFeS2参加反应，即14 mol×184 g?mol－1＝46 g。
【例2】A 解析：题中三步都是氧化还原反应，①中氧化剂为KMnO4，黄绿色气体为氧化产物Cl2 ，所以氧化性MnO－4＞Cl2；②中氧化剂为Cl2，氧化产物Fe3＋的生成导致溶液变黄色，所以氧化性Cl2 ＞Fe3＋；③中氧化剂为Fe3＋，有氧化产物I2生成使淀粉变蓝，所以氧化性Fe3＋＞I2，可知A正确。实验②只能证明Fe2＋具有还原性，D选项错误。
对点训练2 D
【例3】答案：(1)2 (5－n) 2n 2 (5－n) (n＋3)
(2)2 ＋6
(3)BC
解析：(1)首先标出化合价，看化合价的变化：Fe?OH?3＋3 ↑＋8－n－3＋Cl＋1↓2O－＋OH－?→Fe＋8－nOn－4＋Cl－1－＋H2O，根据化合价升降配平：2Fe(OH)3＋(5－n) ClO－＋________OH－?→2FeOn－4＋(5－n)Cl－＋________H2O，然后根据电荷守恒配平OH－、H2O，最后用H或O检查是否配平；
(2)10.7 g Fe(OH)3为0.1 mol，所以如果1 mol Fe(OH)3参加反应，则转移3 mol电子，Fe的化合价升高3价，为＋6价，n＝2；
(3)根据信息可知FeOn－4为强氧化剂，推测能与还原剂SO2、H2S反应。
实验与探究
答案：Ⅰ.(1)方案一：①②、B 溶液紫色褪去 方案二：①③⑤、B 溶液显蓝色
(2)不可行，盐酸也能与高锰酸钾反应给实验造成干扰
Ⅱ.不正确，无法证明与KI反应的是氯气还是溴蒸气
解析：Ⅰ.(1)我们在设计实验时，一定要使现象明显，依据信息KMnO4溶液与亚硝酸钠反应褪色，淀粉碘化钾在酸性条件下遇亚硝酸钠变蓝；(2)依据氧化性强弱，高锰酸钾的氧化性大于氯气，所以高锰酸钾能与盐酸反应。
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