湖南版2021高考化学一轮复习专题4氧化还原反应课件 30页

考点一　氧化还原反应的概念及规律 考点清单 基础知识 1.氧化还原反应的本质和判断依据 (1)氧化还原反应的 本质 :电子① 　转移     (电子得失或电子对偏移)。 (2)判断 依据 :元素化合价② 　升高或降低     。 2.氧化还原反应中的有关概念 (1)氧化反应和还原反应 氧化反应和还原反应是指氧化还原反应中的两个方面,二者同时存在,不能 独自发生。 氧化反应是指反应物③ 　失去电子     (反应物所含某元素化合价升高)的反应。 还原反应是指反应物④ 　得到电子      (反应物所含某元素化合价降低)的反应。 (2)氧化剂和还原剂 氧化剂是指⑤ 　得到     电子(或电子对偏向)的物质,在反应时所含元素的 化合价降低。 还原剂是指⑥ 　失去     电子(或电子对偏离)的物质,在反应时所含元素的 化合价升高。 (3)氧化产物和还原产物 氧化产物:还原剂失电子后生成的产物,具体是指含有化合价⑦ 　升高     的 元素的产物。 还原产物:氧化剂得电子后生成的产物,具体是指含有化合价⑧ 　降低     的 元素的产物。 (4)转化关系 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   基本规律 1.守恒规律 氧化还原反应中有物质失电子必有物质得电子,且 得电子总数等于失电子 总数 。或者说氧化还原反应中,有元素化合价升高必有元素化合价降低,且 化合价降低总值必等于升高总值。 应用:配平氧化还原反应方程式并进行有关计算。 2.强弱规律 氧化性较强的氧化剂跟还原性较强的还原剂反应,生成还原性较弱的还原 产物和氧化性较弱的氧化产物。     应用:在适宜条件下,用氧化性较强的物质制备还原性较弱的物质,或用还 原性较强的物质制备氧化性较弱的物质,也可用于比较物质间氧化性或还 原性的强弱。 3.价态规律 元素处于最高价态,只有 氧化性 ;元素处于最低价态,只有 还原性 ;元素处于 中间价态,既有氧化性又有还原性,但主要表现一种性质。物质中若含有多 种元素,其性质是这些元素性质的综合体现。 应用:判断元素或物质有无氧化性或还原性。 4.转化规律 在氧化还原反应中,元素相邻价态之间的转化最容易;同种元素不同价态之 间发生反应,元素的化合价只靠近而不交叉;同种元素相邻价态之间不发生 氧化还原反应。例如:     应用:判断氧化还原反应能否发生及电子转移情况。 5.难易规律 越易失去电子的物质,失去后就越难得到电子;越易得到电子的物质,得到 后就越难失去电子。一种氧化剂同时和几种还原剂相遇时,与还原性最 强的优先发生反应;同理,一种还原剂同时与多种氧化剂相遇时,与氧化性 最强的优先发生反应。如向FeBr 2 溶液中通入Cl 2 时,发生离子反应的先后顺 序为2Fe 2+ +Cl 2   2Fe 3+ +2Cl - 、2Br - +Cl 2   Br 2 +2Cl - 。 应用:判断物质的稳定性及反应顺序。 考点二　氧化还原反应方程式的配平及相关计算 1.配平氧化还原反应方程式的步骤 (1)一标:标出反应前后变价元素的① 　化合价     ; (2)二等:使升价和降价② 　总数相等     ; (3)三定:确定含化合价变化的元素的物质的化学计量数; (4)四平:用观察法确定其他各物质的化学计量数; (5)五查:检查反应前后③ 　原子     、④ 　得失电子     、⑤ 　电荷     是否守恒。 2.氧化还原反应的计算依据 进行有关氧化还原反应的计算时,应分析化合价变化,以得失电子守恒为切入点,计算公式如下:氧化剂的物质的量 × 变价元素原子的个数 × 化合价的变化值=还原剂的物质的量 × 变价元素原子的个数 × 化合价的变化值。 变化观 　 物质氧化性、还原性强弱的判断 1.根据元素活动性顺序(常见元素)判断 ①金属活动性顺序   ②非金属活动性顺序(常见元素)   2.根据元素在周期表中的位置判断 ①同主族元素(从上到下) 如:   知能拓展 ②同周期主族元素(从左到右) 如:   3.根据氧化还原反应的方向判断 氧化剂+还原剂   还原产物+氧化产物 氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。 4.根据氧化产物的价态高低判断 当含有变价元素的还原剂在相似的条件下作用于不同的氧化剂时,可根据 氧化产物价态的高低判断氧化剂氧化性的强弱。 例如:2Fe+3Cl 2   2FeCl 3 、Fe+S   FeS,可以判断氧化性:Cl 2 >S。 5.根据反应所需条件判断 当不同的氧化剂作用于同一还原剂时,如果氧化产物价态相同,可根据反应 条件的高低进行判断。例如: 16HCl(浓)+2KMnO 4   2KCl+2MnCl 2 +8H 2 O+5Cl 2 ↑   ① 4HCl(浓)+MnO 2   MnCl 2 +2H 2 O+Cl 2 ↑   ② 4HCl(浓)+O 2   2H 2 O+2Cl 2   ③ 上述三个反应中,还原剂都是浓盐酸,氧化产物都是Cl 2 ,而氧化剂分别是 KMnO 4 、MnO 2 、O 2 。①式中KMnO 4 常温时可把浓盐酸中的Cl氧化;②式 需要在加热条件下才能完成;③式不仅需要加热,而且还需要CuCl 2 作催化 剂才能完成。由此我们可以得出氧化性:KMnO 4 >MnO 2 >O 2 。 6.根据物质的浓度大小判断 具有氧化性(或还原性)的物质浓度越大,其氧化性(或还原性)越强,反之,其 氧化性(或还原性)越弱。如氧化性:HNO 3 (浓)>HNO 3 (稀);MnO 2 能被浓盐酸 还原,却不能被稀盐酸还原。 7.根据原电池、电解池的电极反应判断 ①一般情况下,两种不同的金属构成原电池的两极,负极是电子流出的极, 正极是电子流入的极,还原性:负极金属>正极金属。 ②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。 例1 (2018皖中名校联盟联考,11)现有下列三个氧化还原反应:①2B - +Z 2   B 2 +2Z - 、②2A 2+ +B 2   2A 3+ +2B - 、③2X   +10Z - +16H +   2X 2+ +5Z 2 +8H 2 O。根据上述反应,判断下列结论中正确的是   (　　) A.要除去含有 A 2+ 、Z - 和B - 混合溶液中的A 2+ ,而不氧化Z - 和B - ,应加入B 2 B.氧化性强弱顺序为X   >Z 2 >A 3+ >B 2 C.X 2+ 是 X   的氧化产物,B 2 是 B - 的还原产物 D.在溶液中不可能发生反应:X   +5A 2+ +8H +   X 2+ +5A 3+ +4H 2 O 解题导引　根据氧化剂的氧化性强于氧化产物、一种氧化剂与多种还原 剂混合先跟还原性强的反应等规律,直接判断得出结论。 解析　由①可得,氧化性:Z 2 >B 2 ;由②可得,氧化性:B 2 >A 3+ ;由③可得,氧化性: X   >Z 2 ,所以氧化性:X   >Z 2 >B 2 >A 3+ ,故B错误。要除去含有A 2+ 、Z - 和B - 混 合溶液中的A 2+ ,而不氧化Z - 和B - ,应加入B 2 ,故A正确。B 2 是B - 的氧化产物,X 2+ 是X   的还原产物,故C错误。溶液中可能发生反应:X   +5A 2+ +8H +   X 2+ +5A 3+ +4H 2 O,故D错误。 答案    A 守恒观 　 信息型氧化还原反应方程式的书写 1.书写信息型氧化还原反应方程式的步骤——3步法 第1步:根据氧化还原反应的难易规律确定氧化性最强的为氧化剂,还原性 最强的为还原剂;根据题给信息和已知元素化合物性质确定相应的还原产 物、氧化产物;根据氧化还原反应的守恒规律确定氧化剂、还原剂、还原 产物、氧化产物的化学计量数。 第2步:根据溶液的酸碱性,通过在反应方程式中添加H + 或OH - 使方程式两 端电荷守恒。 第3步:根据原子守恒,通过在反应方程式中添加H 2 O(或其他小分子)使方程 式两端原子守恒。 2.配平的基本技巧 (1)全变从左边配:氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的,一般从左边反 应物着手配平。 (2)自变从右边配:自身氧化还原反应(包括分解、歧化)一般从右边着手配 平。 (3)缺项配平法:先使得失电子数相等,再观察两边电荷。若反应物一边缺 正电荷,一般加H + ,生成物一边加H 2 O;若反应物一边缺负电荷,一般加OH - , 生成物一边加H 2 O。 例2 与Cl 2 相比较,ClO 2 处理水时被还原成Cl - ,不生成有机氯代物等有害物 质。工业上以亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备ClO 2 ,反应如下: NaClO 2 +HCl   ClO 2 ↑+ 　　　　　     (没有配平) (1)上述方程式中,缺项物质是 　　　　　     ;在下面方框内补全反应物的 化学计量数。 NaClO 2 +HCl   ClO 2 ↑+ 　　　     (没有配平) (2)该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比是 　　     。生成0.2 mol ClO 2 转移电子的物质的量为 　　　　     mol。 (3)ClO 2 对污水中的Fe 2+ 、Mn 2+ 、S 2- 和CN - 等有明显的去除效果。某污水中 含 a mg·L -1 CN - ,现用ClO 2 将CN - 氧化,只生成两种无毒气体。处理100 m 3 这 种污水,至少需要ClO 2 　     mol。 解题导引　先根据元素守恒确定产物,再根据氧化还原反应的守恒规律确 定化学计量数。 解析　(1)根据转化规律可知,NaClO 2 既是氧化剂又是还原剂,盐酸只提供 酸性环境,反应的化学方程式及电子转移情况如下:   (2)由上分析可知当有4 mol ClO 2 生成时,转移4 mol电子,所以当有0.2 mol ClO 2 生成时,转移0.2 mol电子。 (3)设至少需要ClO 2 的物质的量为 x 。根据得失电子守恒得:   × (2 +3)=5 x ,解得: x =   mol。 答案　(1)NaCl、H 2 O　5　4 (2)1∶4　0.2 (3)   利用氧化剂(还原剂)氧化性(还原性)强弱判断规律,通过对照实验收集证据,推理判断氧化性(还原性)强弱;注意变量控制,可进行平行对照或先后对照。 实践探究 例题 通过卤素间的反应实验,可以比较出卤素单质氧化性的强弱。实验如 下:   下列说法不正确的是   (　　) A.CCl 4 起到萃取、富集I 2 的作用 B.a中下层变无色,说明I 2 转化为I - C.Ⅲ中发生反应的离子方程式为Br 2 +2I -   I 2 +2Br - D.依据a、b中现象,可以证明Cl 2 的氧化性比Br 2 强 解析　利用两种氧化剂与同一种还原剂反应,控制氯水和溴水变化,观察碘 的褪色情况,寻找证据做出判断。实验中CCl 4 起到萃取、富集I 2 的作用。a 中下层变无色,说明碘单质被氯水氧化为碘酸根离子而不是降价产物碘离 子。Ⅲ中发生反应的离子方程式为Br 2 +2I -   I 2 +2Br - 。依据a、b中现象, 溴单质不能氧化碘单质,可以证明Cl 2 的氧化性比Br 2 强。 答案    B 题目价值　简练明确地说明可依据氧化还原反应原理设计实验,进行证据 推理解决实际问题,体现了化学知识的有用性。 1.明确微粒种类、厘清反应关系 在一个反应现象背后未必是两种微粒在反应,假如有三种微粒,则反应个数 可能是四个,而且可能是氧化还原反应与非氧化还原反应同时存在,若增加 微粒数,则思维难度自然剧增,所以分析问题遇到障碍可能是有些微粒被忽 视,一些反应或者反应间的竞争被漠视。 例1 (2019北京朝阳一模,12)探究铝片与Na 2 CO 3 溶液的反应。 创新思维     无明显现象 铝片表面产生细小气泡 出现白色浑浊,产生大量气泡 (经检验为H 2 和CO 2 ) 下列说法不正确的是   (　　) A.Na 2 CO 3 溶液中存在水解平衡:C   +H 2 O   HC   +OH - B.对比Ⅰ、Ⅲ,说明Na 2 CO 3 溶液能破坏铝表面的保护膜 C.推测出现白色浑浊的原因:Al   +HC   +H 2 O   Al(OH) 3 ↓+C   D.加热和H 2 逸出对C   水解平衡移动方向的影响是相反的 解析　结合实验现象可分析出实验Ⅲ、Ⅳ存在的微粒有Al   、HC   、H 2 O、 C   、OH - 、Al等,碳酸钠溶液因为水解显碱性,氢气是铝单质与氢氧根离子和分子共同作用的结果;由于铝片表面有氧化膜,说明在碳酸钠溶液中氧化膜被破坏;白色浑浊应该是少量的Al   与HC   反应所致;氢气逸出时铝消耗了氢氧根离子促进了碳酸根的水解,水解本身是吸热反应,所以加热也有利于碳酸根离子的水解。故选项D错误。 答案    D 2.寻找竞争反应、评价并设计实验方案 化学高阶思维测查一般情境中识别已学知识体系并应用、批判反思既有实验方案及其实验现象、创新设计实验方案深入研究实际化学问题。许多情境问题往往隐含竞争反应,使表面的主反应产物消失或反应根本没机会发生,需要考生想到并设计实验证明其存在,这是测查高阶思维的最佳时机,也是对氧化还原反应原理的巧妙运用。 例2 (2019北京海淀一模,28)某小组同学对FeCl 3 与KI的反应进行探究。 【初步探究】室温下进行下表所列实验。 (1)证明实验Ⅰ中有I 2 生成,加入的试剂为 　　　　　     。 (2)写出实验Ⅰ反应的离子方程式: 　　　　　　　　　　　　　　　     。 (3)结合上述实验现象可以证明Fe 3+ 与I - 发生可逆反应,原因是 　　　　　     　　　　　　　　　　　　　　　　　     。 【深入探究】20 min后继续观察实验现象:实验Ⅰ溶液棕黄色变深;实验Ⅱ 序号 操作 现象 实验Ⅰ 取5 mL 0.1 mol·L -1 KI溶液,滴加 0.1 mol·L -1 FeCl 3 溶液5~6滴(混 合溶液pH=5) 溶液变为 棕黄色 实验Ⅱ 取2 mL实验Ⅰ反应后的溶液,滴 加2滴0.1 mol·L -1 KSCN溶液 溶液呈红色 溶液红色变浅。 (4)已知在酸性较强的条件下,I - 可被空气氧化为I 2 ,故甲同学提出假设:该反 应条件下空气将I - 氧化为I 2 ,使实验Ⅰ中溶液棕黄色变深。甲同学设计实 验: 　　　　　　　　　　　　　　　　     ,20 min内溶液不变蓝,证明该 假设不成立,导致溶液不变蓝的因素可能是(写出两条) 　　　　　　　     　　     。 (5)乙同学查阅资料可知:FeCl 3 与KI的反应体系中还存在I - +I 2     ,   呈棕 褐色。依据资料从平衡移动原理解释实验Ⅱ中20 min后溶液红色变浅的 原因: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     　　　     。 (6)丙同学针对20 min后的实验现象继续提出假设:FeCl 3 与KI的反应、I - 与I 2 的反应达到平衡需要一段时间,有可能20 min之前并未达到平衡。为验证 该假设,丙同学用4支试管进行实验,得到了颜色由浅到深的四个红色溶液 体系,具体实验方案为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     。 解析　(4)在酸性较强的条件下,I - 可被空气氧化为I 2 ,故甲同学假设在该反 应条件下空气将I - 氧化为I 2 ,使实验Ⅰ中溶液棕黄色变深。甲同学设计实 验:向试管中加入5 mL 0.1 mol·L -1 KI溶液和2滴淀粉溶液,加酸调至pH=5, 结果20 min内溶液不变蓝,证明此条件下I - 不可被空气氧化为I 2 ,导致溶液不 变蓝的因素可能是 c (I - )低、 c (H + )低等。(5)乙同学查阅资料可知隐藏反应I - +I 2     ,依据资料从平衡移动原理解释实验Ⅱ中20 min后溶液红色变浅 的原因是三价铁把碘离子氧化后,碘单质又溶解在碘化钾溶液中。由于在 I - +I 2     平衡中, c (I 2 )、 c (I - )均减小,但I - 大大地过量,所以“ c (I 2 )减小”为 主要因素(变化更显著),以此判断后续平衡的移动。(6)丙同学针对20 min 后的实验现象提出时间变量问题,为验证平衡需要时间,丙同学用4支试管 进行实验,得到了颜色由浅到深的四个红色溶液体系,具体实验方案为向1 支试管中加入2 mL 0.1 mol·L -1 KI溶液,再滴加0.1 mol·L -1 FeCl 3 溶液2~3滴, 滴加2滴0.1 mol·L -1 KSCN溶液,之后每间隔5 min另取1支试管重复上述实 验,观察4支试管中溶液颜色的变化。 答案　(1)淀粉溶液或CCl 4 (2)2Fe 3+ +2I -   2Fe 2+ +I 2 (3)实验Ⅱ通过检验KI过量(或Fe 3+ 不足量)的情况下,溶液中仍有Fe 3+ ,说明正 反应不能进行到底 (4)向试管中加入5 mL 0.1 mol·L -1 KI溶液和2滴淀粉溶液,加酸调至pH=5     c (I - )低、 c (H + )低(填氧气浓度小等,给分;若填反应慢、未生成碘单质等,不 给分) (5)由于存在I - +I 2     , c (I 2 )减小,使2Fe 3+ +2I -   2Fe 2+ +I 2 正向移动, c (Fe 3+ ) 减小,Fe 3+ +3SCN -   Fe(SCN) 3 逆向移动,红色变浅 (6)向1支试管中加入2 mL 0.1 mol·L -1 KI溶液,再滴加0.1 mol·L -1 FeCl 3 溶液 2~3滴,滴加2滴0.1 mol·L -1 KSCN溶液,之后每间隔5 min另取1支试管重复上 述实验,观察4支试管中溶液颜色的变化