第4讲 氧化还原反应的基本概念-【高效备考】2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习
展开1.了解氧化还原反应的概念。
2.掌握氧化还原反应与四种基本反应类型的关系。
3.会用“单、双线桥”分析电子转移的方向和数目。
4.掌握氧化性、还原性强弱的比较及价态规律应用。
必备知识
考点一 氧化还原反应及相关概念
1.氧化还原反应
(1)判断依据:反应前后有元素的化合价发生变化。
(2)本质:电子转移(得失或偏移)。
2.相关概念
概括为“升失氧、降得还,剂性一致、其他相反”。
3.氧化还原反应电子转移的表示方法
(1)双线桥法:①标变价,②画箭头,③算数目,④说变化。
(2)单线桥法:箭头由失电子原子指向得电子原子,线桥上只标电子转移的数目,不标“得”“失”字样。
4.常见的氧化剂和还原剂
(1)常见氧化剂及其还原产物
(2)常见还原剂及其氧化产物
(3)元素化合价处于中间价态的物质既有氧化性,又有还原性。如:
其中:Fe2+、SOeq \\al(2-,3)主要表现还原性,H2O2主要表现氧化性。
5.氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系图示
要点突破
必备知识
1.下列说法正确的是
A.氧化还原反应中一定有氧元素参加
B.得电子的物质是氧化剂,失电子的物质是还原剂
C.在一个氧化还原反应中,有一种元素被氧化,必有另一种元素被还原
D.某元素从游离态变为化合态,该元素一定被氧化
【答案】B
【解析】A.钠和氯气点燃条件下反应生成氯化钠,该氧化还原反应中没有O元素参加,故A错误;
B.得电子化合价降低的反应物是氧化剂、失电子化合价升高的反应物是还原剂,故B正确;
C.中被氧化、被还原的元素都是Cl元素,故C错误;
D.氢气在氯气中点燃反应生成氯化氢,反应中氯气被还原、氢气被氧化,故D错误;
综上所述,答案为B。
2. 关于反应K2H3IO6+9HI=2KI+4I2+6H2O,下列说法正确的是( )
A. K2H3IO6发生氧化反应B.KI是还原产物
C.生成12.7g I2时,转移0.1ml电子D.还原剂与氧化剂的物质的量之比为7:1
【答案】D
【解析】A项,反应中I元素的化合价降低,发生得电子的反应,发生还原反应,A错误;B项,KI中的I-由HI变化而来,化合价没有发生变化,KI既不是氧化产物也不是还原产物,B错误;C项,12.7g I2的物质的量为0.05ml,根据反应方程式,每生成4ml I2转移7ml电子,则生成0.05ml I2时转移电子的物质的量为0.0875ml,C错误;D项,反应中HI为还原剂,K2H3IO6为氧化剂,在反应中每消耗1ml K2H3IO6就有7ml HI失电子,则还原剂与氧化剂的物质的量的比为7:1,D正确;故选D。
3.三氧化砷,俗称砒霜,分子式As2O3,是最具商业价值的砷化合物及主要的砷化学开始物料。它也是最古老的毒物之一,无臭无味,外观为白色霜状粉末,故称砒霜。
(1)完成并配平下列化学方程式:___As2O3+___Zn+___H2SO4→___AsH3+___ZnSO4+___
(2)As2O3在上述反应中显示出来的性质是___。
A.氧化性 B.还原性 C.酸性 D.碱性
(3)若生成0.2mlAsH3,则转移电子的物质的量为___ml。
(4)砷化氢AsH3是一种很强的还原性,在室温下它能在空气中自然,其氧化产物是砒霜,写出该反应的化学方程式___。
【答案】(1)1 6 6 2 6 6H2O (2) A (3) 0.6 (4) 2AsH3+3O2=As2O3+3H2O
【解析】(1)反应中AS2O3中的AS由+3价降为AsH3中的−3价,Zn由0价升高到+2价,要使化合价升降数相等则氧化砷系数为1,锌系数为6,结合原子个数守恒其方程式为:6Zn+6H2SO4+As2O3=6ZnSO4+3H2O+2AsH3;
(2)依据方程式可知,氧化砷在反应中砷元素化合价降低,所以氧化砷为氧化剂,表现为氧化性;
(3)依据方程式:6Zn+6H2SO4+As2O3=6ZnSO4+3H2O+2AsH3,反应中AS2O3中的AS由+3价降为AsH3中的−3价,可知每生成2mlAsH3,转移6ml电子,所以若生成0.2mlAsH3,转移电子数为0.6ml;
(4)砷化氢氧化生成三氧化二砷和水,化学方程式:2AsH3+3O2=As2O3+3H2O。
必备知识
考点二 氧化还原反应的强弱规律及价态规律
(一)强弱规律
1.氧化性、还原性强弱的比较方法
(1)根据氧化还原反应原理来判断
氧化性强弱:氧化剂>氧化产物。
还原性强弱:还原剂>还原产物。
(2)根据元素的活动性顺序来判断
金属单质越活泼,其还原性越强;非金属单质越活泼,其氧化性越强。
“单强离弱”——金属单质还原性越强,其阳离子的氧化性越弱;非金属单质的氧化性越强,其阴离子的还原性越弱。
(3)根据反应条件的难易来判断
反应的条件越简单,反应就越容易发生,说明物质氧化性(或还原性)越强。
(4)根据元素被氧化/还原的程度来判断
某还原剂被不同氧化剂氧化时,元素化合价升得越高,说明氧化剂的氧化性越强。
(5)根据所处环境(温度、浓度、pH)来判断
同一物质在不同的条件下,其氧化性/还原性会有所不同。
(1)温度:①氧化性:浓硫酸(热)>浓硫酸(冷); ②还原性:浓盐酸(热)>浓盐酸(冷)。
(2)浓度:HNO3(浓) > HNO3(稀)
(3)pH:①中性环境中 NO3- 不显氧化性,酸性环境中 NO3- 显强氧化性;
②KMnO4(酸性)>KMnO4(中性)>KMnO4(碱性)
2.氧化性、还原性强弱的比较规律
(1)氧化性
一般规律:元素非金属性越强,其单质的氧化性越强;金属活动性越强,对应金属的简单阳离子氧化性越弱。
(2)还原性
一般规律:元素金属性越强,其单质的还原性越强;非金属活动性越强,对应元素形成的简单阴离子还原性越弱;电解池中在阳极优先放电的微粒还原性较强。
3.先后规律及应用
(1)同时含有几种还原剂(或氧化剂),发生氧化还原反应时,还原性(或氧化性)强的优先反应,即“强者优先”,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)常见的强弱顺序
氧化性:MnOeq \\al(-,4)(H+)>Cl2>Br2>Fe3+>I2>稀H2SO4>S,还原性:Mn2+
1.价态归中规律思维模型
含不同价态的同种元素的物质间发生氧化还原反应时,该元素价态的变化一定遵循“高价+低价―→中间价”,而不会出现交叉现象。简记为“两相靠,不相交”。
例如,不同价态的硫之间可以发生的氧化还原反应是
注:不会出现⑤中H2S转化为SO2而H2SO4转化为S的情况。
2.歧化反应规律思维模型
“中间价―→高价+低价”。
具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应,如:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
3.应用
(1)判断同种元素不同价态的物质间发生氧化还原反应的可能性。如浓H2SO4与SO2不发生反应。
(2)根据化合价判断反应体系中的氧化剂、还原剂及氧化产物、还原产物。如对于反应6HCl+NaClO3===NaCl+3Cl2↑+3H2O中,氧化剂为NaClO3,还原剂为HCl,氧化产物和还原产物都为Cl2。
要点突破
1.现有下列几个离子反应:
①Cr2Oeq \\al(2-,7)+14H++6Cl-===2Cr3++3Cl2↑+7H2O
②2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-
③2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++SOeq \\al(2-,4)+4H+
下列有关性质的比较中正确的是( )
A.氧化性:Cr2Oeq \\al(2-,7)>Cl2>Fe3+ B.氧化性:Cl2>Br2>Cr2Oeq \\al(2-,7)
C.还原性:SO2
【答案】A
【解析】根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,还原剂的还原性大于还原产物的还原性,并结合卤素单质及阴离子的性质递变规律推知:氧化性强弱顺序为Cr2Oeq \\al(2-,7)>Cl2>Br2>Fe3+>SOeq \\al(2-,4);还原性强弱顺序为SO2>Fe2+>Br->Cl->Cr3+。
2.已知:①向MnO2晶体滴加浓盐酸,加热产生黄绿色气体:②向FeCl2溶液中通入少量实验①产生的气体,溶液变黄色。下列判断正确的为
A.上述实验证明氧化性: MnO2>Cl2> Fe3+
B.上述实验中, 有一个氧化还原反应
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
【答案】A
【解析】A.加热时MnO2能将浓盐酸氧化为氯气,MnO2做氧化剂,氯气是氧化产物,所以氧化性MnO2>Cl2,氯气能将亚铁离子氧化为三价铁,氯气做氧化剂,所以氧化性Cl2>Fe3+,则MnO2>Cl2>Fe3+,故A正确;
B.两个反应中都存在化合价的变化是氧化还原反应,故B错误;
C.实验①生成Cl2,氧化性强于I2,能使湿润的淀粉KI试纸变蓝,故C错误;
D.实验②反应中Fe2+只是化合价升高,只具有还原性,故D错误。
故选:A。
3.有下列三个在溶液中发生的氧化还原反应:
①2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2
②2FeCl2+Cl2=2FeCl3
③K2Cr2O7+14HCl=2KCl+2CrCl3+7H2O+3Cl2↑
请根据上述反应分析推断后回答下列问题:
(1)FeCl3、I2、Cl2、K2Cr2O7的氧化性由强到弱依次是___________。
(2)Cr2O、I-在强酸性溶液中能否大量共存?___________(填“能”或“不能”),理由是___________。
(3)在酸性溶液中存在大量的I-,则Cr2O、Fe3+、Fe2+、Cl-中能与I-大量共存的离子是___________。
(4)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将酸性废液中的Cr2O还原成Cr3+,反应的离子方程式为___________。
【答案】
(1)K2Cr2O7>Cl2>FeCl3>I2
(2) 不能 Cr2O会氧化I-
(3)Fe2+、Cl-
(4)Cr2O+3HSO+5H+=2Cr3++3SO+4H2O
【解析】氧化还原反应中,氧化剂的氧化性>氧化产物的氧化性,结合离子共存分析解答。
(1)根据氧化剂的氧化性>氧化产物的氧化性,①2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2,氧化性:FeCl3>I2;②2FeCl2+Cl2=2FeCl3,氧化性:Cl2>FeCl3;③K2Cr2O7+14HCl=2KCl+2CrCl3+7H2O+3Cl2↑,氧化性:K2Cr2O7>Cl2;FeCl3、I2、Cl2、K2Cr2O7的氧化性由强到弱依次是K2Cr2O7>Cl2>FeCl3>I2,故答案为:K2Cr2O7>Cl2>FeCl3>I2;
(2)氧化性:K2Cr2O7>I2,Cr2O、I-在强酸性溶液中会发生氧化还原反应,不能大量共存,故答案为:不能;Cr2O会氧化I-;
(3)FeCl3、I2、Cl2、K2Cr2O7的氧化性由强到弱依次是K2Cr2O7>Cl2>FeCl3>I2,则Cr2O、Fe3+在酸性溶液中均能将I-氧化,不能大量共存,Fe2+、Cl-能够与I-大量共存,故答案为:Fe2+、Cl-;
(4)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将酸性废液中的Cr2O还原成Cr3+,反应的离子方程式为Cr2O+3HSO+5H+=2Cr3++3SO+4H2O,故答案为:Cr2O+3HSO+5H+=2Cr3++3SO+4H2O。
必备知识
考点三 重要的还原剂——金属氢化物、NaBH4
1.金属氢化物
①结构特点
电子式可表示为M+[eq \\al(·,·)H]-(M为碱金属)。
②强还原性
a.遇水强烈反应放出氢气,使溶液呈强碱性,如:NaH+H2O===NaOH+H2↑。
b.高温还原金属
如固态NaH在673 K时能将TiCl4还原为金属钛:TiCl4+4NaHeq \(=====,\s\up7(高温))Ti+4NaCl+2H2↑。
2.万能还原剂——硼氢化钠(NaBH4)
硼氢化钠是一种无机物,化学式为NaBH4,白色至灰白色细结晶粉末或块状,吸湿性强,其碱性溶液呈棕黄色,是最常用的还原剂之一。
通常用作醛类、酮类、酰氯类的还原剂,塑料工业的发泡剂,造纸漂白剂,以及医药工业制造双氢链霉素的氢化剂。
要点突破
1.氢化钠(NaH)是一种白色固体,能与水反应放出氢气。下列叙述正确的是( )
A.NaH为共价化合物
B.该化合物中氢为+1价
C.NaH中氢离子半径比锂离子半径小
D.NaH中氢离子被氧化为氢气
【答案】D
【解析】NaH由Na+和H-构成,为离子化合物,A项不正确;该化合物中,Na显+1价,则氢显-1价,B项不正确;H-与Li+电子层结构相同,但锂的核电荷数比氢大,所以H-半径比Li+半径大,C项不正确;NaH中H-转化为氢气时,失电子被氧化,D项正确。
2.硼氢化钠(NaBH4)在有机合成、化工生产方面有广泛应用。制备硼氢化钠的化学方程式为NaBO2+2SiO2+4Na+2H2NaBH4+2Na2SiO3。下列有关上述反应的说法错误的是( )
A.氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1
B.转移4 ml电子时,只需向装置中通入44.8 L H2(标准状况)
C.装药品之前加热装置至100 ℃并持续一会儿
D.制备硼氢化钠的副产物可能有NaH
【答案】B
【解析】 由反应可知氧化产物为Na2SiO3,还原产物是NaBH4,所以氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1,A项正确;转移4 ml电子时,根据化学方程式可知理论上需要2 ml氢气,在标准状况下的体积为2 ml×22.4 L·ml-1=44.8 L,但由于是可逆反应,需要通入氢气的体积大于44.8 L,B项错误;由于钠极易被氧化且能与水反应,所以需要排尽装置中的空气和水蒸气,则装药品之前应加热装置至100 ℃并持续一会儿,C项正确。
3.氢化钠(NaH)广泛应用于工业生产。
(1)氢化钠(NaH)中氢元素的化合价为______________________________________。
(2)NaH能与水剧烈反应:NaH+H2O===NaOH+H2↑,该反应中的氧化剂是________,氧化剂与还原剂的物质的量之比是________。
(3)在高温下氢化钠(NaH)可将四氯化钛(TiCl4)还原成金属钛,该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
【答案】 (1)-1 (2)H2O 1∶1
(3)2NaH+TiCl4eq \(=====,\s\up7(高温))Ti+2NaCl+2HCl↑或4NaH+TiCl4eq \(=====,\s\up7(高温))Ti+4NaCl+2H2↑
氧化剂
Cl2(X2)
O2
Fe3+
酸性KMnO4、K2Cr2O7
HClO
浓H2SO4
HNO3
H2O2
还原产物
Cl-(X-)
H2O/ O2-/ OH-
Fe2+/ Fe
Mn2+、Cr3+
Cl-
SO2
NO2/NO
H2O
还原剂
金属单质
非金属单质
Fe2+
H2S/ S2-
HI/I-
NH3
CO
SO2/SOeq \\al(2-,3)
氧化产物
金属离子
非金属
氧化物
Fe3+
S、SO2
I2
N2、NO
CO2
SO3、SOeq \\al(2-,4)
第41讲 卤代烃 醇 酚-【高效备考】2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习: 这是一份第41讲 卤代烃 醇 酚-【高效备考】2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习,文件包含第41讲卤代烃醇酚讲义-高效备考2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习原卷版docx、第41讲卤代烃醇酚分层练习-高效备考2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习原卷版docx、第41讲卤代烃醇酚分层练习-高效备考2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习解析版docx、第41讲卤代烃醇酚讲义-高效备考2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习解析版docx等4份试卷配套教学资源,其中试卷共40页, 欢迎下载使用。
第40讲 烃-【高效备考】2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习: 这是一份第40讲 烃-【高效备考】2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习,文件包含第40讲烃讲义-高效备考2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习原卷版docx、第40讲烃分层练习-高效备考2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习原卷版docx、第40讲烃分层练习-高效备考2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习解析版docx、第40讲烃讲义-高效备考2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习解析版docx等4份试卷配套教学资源,其中试卷共41页, 欢迎下载使用。
第35讲 盐类的水解-【高效备考】2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习: 这是一份第35讲 盐类的水解-【高效备考】2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习,文件包含第35讲盐类的水解讲义-高效备考2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习原卷版docx、第35讲盐类的水解分层练习-高效备考2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习原卷版docx、第35讲盐类的水解讲义-高效备考2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习解析版docx、第35讲盐类的水解分层练习-高效备考2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习解析版docx等4份试卷配套教学资源,其中试卷共37页, 欢迎下载使用。