第 三 节 氧化还原反应
一、氧化还原反应
1.本质和特征
电子转移（得失或偏移）
元素的化学价发生变化
2.相关概念及其关系
失
还原性
氧化反应
氧化性
还原反应
得
4CuI+Hg===Cu2HgI4+2Cu
CuFeS2 K2FeO4 LiNH2 AlN Na2S2O3
C2O42- NaH SiC Na2O2 HCN
Fe3O4 FeS2 K2MnO4 K2Cr2O7
(1)氧化还原反应的概念及其联系判断思路：
找变价―→分升降―→定数目―→定答案。
(2)高考题涉及到的元素化合价素化合价
3.氧化还原反应中电子转移的表示方法:
(1)双线桥法。
(2)单线桥法。
2ClO3-＋H2C2O4＋2H+====2ClO2↑＋2CO2↑＋2H2O
4.氧化还原反应与其他类型反应之间的关系。
(1)与四种基本类型的关系
氧化
还原
氧化
还原
二、常见的氧化剂和还原剂
1.常见氧化剂。
X-
NO或NO2
SO2
Fe2+或Fe
Mn2+
2.常见还原剂:
(1)活泼的金属单质,如Na、K、Zn、Fe等。
(2)某些活泼的非金属单质,如H2、C、Si等。
(3)元素处于低价态时的物质,如CO、SO2、 、Fe2+、S2-、I-等。
3.具有中间价态的物质既有氧化性,又有还原性。
其中:Fe2+、 主要表现_____性,H2O2主要表现_____性。
Fe3+
Fe
S
O2
H2O
还原
氧化
(1)根据化合价的高低可判断物质是否具有氧化性或还原性,但不能判断氧化性或还原性的强弱。元素处于最高价态时只有氧化性,但不一定有强氧化性,如Na+、 ;同理,元素处于最低价态时也不一定具有强还原性。
(2)非金属阴离子不一定只具有还原性,如 既有氧化性又有还原性。金属阳离子不一定只具有氧化性,如Fe2+既有还原性又有氧化性。
三、 氧化还原反应中的“三大规律”
1、守恒规律---“三种守恒关系”
(1)质量守恒:反应前后元素的种类和质量不变。
(2)电子守恒:即氧化剂得电子的总数等于还原剂失电子的总数。这是配平氧化还原反应方程式的依据,也是有关氧化还原反应计算的依据。
(3)电荷守恒:离子方程式中,反应物中各离子的电荷总数与产物中各离子的电荷总数相等，书写氧化还原反应的离子方程式时要注意满足电荷守恒。
2、价态规律----“价态归中,互不交叉”
同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时可总结为:
价态相邻能共存,价态相间能归中,
归中价态不交叉,价升价降只靠拢。
KClO3＋6HCl===3Cl2＋KCl＋3H2O
NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑
3、强弱规律---“强易弱难,先强后弱”
在浓度相差不大的溶液中:
(1)同时含有几种还原剂时
将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。
如在FeBr2溶液中通入少量Cl2时,因为还原性Fe2+>Br-,所以Fe2+先与Cl2反应。
(2)同时含有几种氧化剂时
将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。
如在含有Fe3+、Cu2+、H+的溶液中加入铁粉,因为氧化性Fe3+>Cu2+>H+,所以铁粉先与Fe3+反应,然后依次为Cu2+、H+。
1.在一定条件下，判断以下各反应在溶液中不能发生的是(　　)
A．2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO42－＋4H＋
B．2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
C．2Br－＋4H＋＋SO42－===SO2＋Br2＋2H2O
D．I2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO42－＋2I－
2.向含Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的某种稀溶液中逐渐加入铁粉,c(Fe2+)的变化如图所示。下列离子方程式错误的是　(　　)
A.0～1:Fe+NO3-+4H+====Fe3++NO↑+2H2O
B.1～2:Fe+2Fe3+====3Fe2+
C.2～3:Fe+Cu2+====Fe2++Cu
D.0～3:3Fe+2Fe3++2Cu2+====5Fe2++2Cu
4.含有amol FeBr2的溶液中,通入xmol Cl2。下列各项为通入Cl2过程中溶液内发生反应的离子方程式,其中不正确的是　(　　)
A.x=0.4a,2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-
B.x=0.6a,2Br-+Cl2====Br2+2Cl-
C.x=a,2Fe2++2Br-+2Cl2====Br2+2Fe3++4Cl-
D.x=1.5a,2Fe2++4Br-+3Cl2====2Br2+2Fe3++6Cl-
四、氧化还原反应方程式的配平及有关计算
1.氧化还原反应方程式的配平方法:
(1)配平原则
(2)一般氧化还原反应方程式的配平——化合价升降法
(3)缺项氧化还原反应方程式的配平
缺项方程式是指某些反应物或生成物的分子式没有写出来,一般为水、酸或碱。
①方法
先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数,然后由原子守恒确定未知物,再根据原子守恒进行配平。
②补项原则
(4)氧化还原反应配平三种技巧方法
①倒配法：适用于氧化剂和还原剂为同一物质的反应。
②补加法：适用于部分被氧化或还原的反应。
③电荷守恒法：适用于离子方程式配平。
2.计算方法——电子守恒法:
(1)应用电子守恒解题的一般步骤——“一、二、三”。
①“一找各物质”:找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
②“二定得失数”:确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中的原子个数)。
③“三列关系式”:根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出关系式。
n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值。
(2)多步连续进行的氧化还原反应的有关计算:对于多步连续进行的氧化还原反应,只要中间各步反应过程中电子没有损耗,可直接找出起始物和最终产物,删去中间产物,建立二者之间的电子守恒关系,快速求解。
考查角度1 氧化还原反应方程式的书写及配平
【典题通关2】(1)(2013·新课标全国卷Ⅱ改编)ZnSO4溶液中含有少量Fe2+和Mn2+,为了除去这两种离子,调节溶液pH为5,然后加入高锰酸钾溶液,使之生成沉淀。已知高锰酸钾的还原产物是MnO2。请写出该过程中两反应的离子方程式:________________________________。
(2)(2012·北京高考节选)用HNO3清洗试管壁上的Ag,该反应的化学方程式为__________________________。
【变式训练】(1)在NaOH的环境中,Cl2与NaI反应,每1 mol NaI完全反应转移6 mol电子,写出反应的化学方程式_________________。
(2)FeCl3溶液与草酸(H2C2O4)反应,得到澄清溶液,同时生成一种能使石灰水变浑浊的气体,此反应的离子方程式为________________。
(3)写出向FeBr2溶液中通入过量Cl2的反应的离子方程式:________________________________。
(4)碘酸钾与碘化钾在酸性条件下发生如下反应,请补全物质,并配平化学方程式:
　__KIO3+__KI+__H2SO4====__K2SO4+__I2+__ __
【加固训练】
1.某反应中反应物与生成物有AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4和一种未知物X。已知0.2 mol KBrO3在反应中得到1 mol e-生成X,则X的化学式为________,试写出该反应的化学方程式__________________。
2.研究表明,Na2FeO4是一种高效多功能水处理剂,应用前景广阔,可用FeSO4和Na2O2反应制备,在反应中,FeSO4与Na2O2的物质的量之比为1∶3,其中Na2O2既是氧化剂,又是还原剂,已知产物中,除Na2FeO4外,还有Na2O、Na2SO4等,试写出该反应的化学方程式_____________。
考查角度2 氧化还原反应的相关计算
【典题通关3】向含有1 mol FeCl2的溶液中通入0.2 mol Cl2,再加入含0.1 molX2的酸性溶液,使溶液中Fe2+全部恰好被氧化,并使X2被还原为Xn+,则n值为(　)
A.2　　　　B.3　　　　C.4　　　　D.5
【变式训练】(2014·西安模拟)24 mL浓度为0.05 mol·L-1的Na2SO3溶液恰好与20 mL浓度为0.02 mol·L-1的K2Cr2O7溶液完全反应。已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化为Na2SO4,则铬元素在还原产物中的化合价为　(　　)
A.+2　　　B.+3　　　C.+4　　　D.+5
【加固训练】
1.(2012·海南高考)将0.195 g锌粉加入到20.0 mL的0.100 mol·L-1 溶液中,恰好完全反应,则还原产物可能是　(　　)
A.M　　　　B.M2+　　C.M3+　　　D.MO2+
2.(2014·衡水模拟)Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4,而NaClO被还原为NaCl,若反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16,则x的值为　(　　)
A.2　　 B.3　　　C.4　　　　　D.5
五、氧化性、还原性的强弱判断方法
1.依据反应原理判断
氧化性:氧化剂>氧化产物
还原性:还原剂>还原产物
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
3.依据电化学原理判断
(1)原电池:一般情况下,两种不同的金属构成原电池的两极,其还原性:负极>正极。
(2)电解池:用惰性电极电解混合溶液时,在阴极先放电的阳离子的氧化性较强,在阳极先放电的阴离子的还原性较强。
4.依据反应条件及反应的剧烈程度判断
反应条件要求越低,反应越剧烈,对应物质的氧化性或还原性越强,如是否加热、反应温度高低、有无催化剂和反应物浓度大小等。
例如:根据2Na+2H2O====2NaOH+H2↑,
Mg+2H2O====Mg(OH)2+H2↑,
可以推知还原性Na>Mg。
5.依据产物价态的高低判断
相同条件下:
不同氧化剂作用于同一种还原剂,氧化产物价态高的其氧化性强。
例如:根据2Fe+3Cl2 2FeCl3, Fe+S FeS,
可以推知氧化性:Cl2>S。
6．依据反应中能量变化判断
H2＋X2 === 2HX　ΔH1<0　
H2＋Y2 === 2HY　ΔH2<0
若ΔH1<ΔH2，则X2的氧化性比Y2的氧化性强；X－的还原性比Y－的还原性弱。
3.将11.9 g由Mg、Al、Fe组成的合金溶于足量的NaOH溶液中，合金质量减少了2.7 g。另取等质量的合金溶于过量稀硝酸中，生成了6.72 L NO(标准状况下)，向反应后的溶液中加入过量的NaOH溶液，则最终所得沉淀的质量为(　　)
A.22.1 g B.27.2 g C.30 g D.19.4 g