1、 2、 式。 3、 4、
会利用化合价升价法对氧化还原反应进行配平。 能利用得失电子守恒原理进行相关计算。 了解氧化还原反应的基本规律并运用其解题。
利用氧化还原反应的基本原理判断氧化还原产物,正确书写出氧化还原反应化学方程
一、氧化还原反应基本规律及应用 1、价态律
当元素具有可变化合价时,一般处于最高价态时只具有氧化性,处于最网低价态时只具有还原性,处于中间价态时既具有氧化性又具有还原性。如:浓H2SO4的S只具有氧化性,H2S 中的S只具有还原性,单质S既具有氧化性又具有还原性。 2、强弱律
在氧化还原反应中,强氧化剂+强还原剂=弱氧化剂(氧化产物)+弱还原剂(还原产物),即氧化剂的氧化性比氧化产物强,还原剂的还原性比还原产物强。如由反应2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2可知,FeCl3的氧化性比I2强,KI的还原性比FeCl2强。 一般来说,含有同种元素不同价态的物质,价态越高氧化性越强(氯的含氧酸除外),价态越低还原性越强。如氧化性:浓H2S04 >SO2(H2SO3)> S;还原性:H2S>S>SO2。
在金属活动性顺序表中,从左到右单质的还原性逐渐减弱,阳离子(铁指Fe)的氧化性逐渐增强。 3、优先律
在浓度相差不大的溶液中:
加入氧化剂
(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。 ―如向FeBr2溶液中通入少量Cl2时,因为还原性Fe>Br,所以Fe先与Cl2反应。 加入还原剂(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。 ―
2+
-
2+
2+
如在含有Fe、Cu的溶液中加入铁粉,因为氧化性Fe>Cu,所以铁粉先与Fe反应,然后再与Cu反应。 4、价态归中规律
含不同价态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“高价十低价→中间价”而不会出现交错现象。
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。 5、歧化反应规律
发生在同一物质分子内、同一价态的同一元素之间的氧化还原反应,叫做歧化反应。其反应规律是:所得产物中,该元素一部分价态升高,一部分价态降低,即“中间价→高价十低价”。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。
【典型例题1】【百强校·2016届固原一中12月月考】向含SO3、Fe、Br、I各0.1 mol的溶液中通入标准状况下的Cl2,通入Cl2的体积和溶液中相关离子的物质的量的关系图正确的是 ( )
2-2+
-
-
2+
3+2+3+2+3+
【答案】C
0.15mol×22.4L/mol=3.36L,由2Fe+Cl2=2Fe+2Cl可知,0.1molFe完全反应消耗0.05氯气,故Fe完全时消耗的氯气体积为0.2mol×22.4L/mol=4.48L,图象与实际符合,C正确;D、SO3、I、Fe完全反应时消耗的氯气体积为0.2mol×22.4L/mol=4.48L,即溴离子开始反应时氯气的体积为4.48L,由2Br+Cl2=Br2+2Cl可知,0.1molBr完全反应消耗0.05氯气,故溴离子完全反应时消耗氯气的体积为4.48L+0.05mol×22.4L/mol=5.6L,图象中氯气的体积不符合,D错误,答案选C。
【考点定位】本题以图象形式考查氧化还原反应、有关离子反应计算等
【点评】确定离子反应发生的先后顺序是解题的关键,因此需要熟练掌握常见离子的氧化性、还原性强弱,依据氧化剂首先氧化还原性最强的离子,还原剂优先还原氧化性最强的离子结合题干和图像分析解答即可。
【迁移训练1】【湖南常德一中2016届第三次月考】FeCl3,CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是 ( ) A.溶液中一定不含Cu B.加入KSCN溶液一定不变红色 C.溶液中一定含Fe D.剩余固体中一定含Cu 【答案】A
2+
2+
-
-
-2--2+2+
2+3+-2+
考点:考查氧化还原反应规律。
二、氧化还原方程式的书写及配平 1、推断反应物和产物
根据氧化还原反应的原理,即氧化反应和还原反应同时发生,以及归中原理判断氧化剂和还原剂,氧化产物和还原产物。 2、配平 (1)配平原则
①电子得失守恒:反应中还原剂失去电子总数(化合价升高总值)与氧化剂得到的电子总数(化合价降低总值)
②质量守恒:反应前后元素的种类相同,各元素的原子个数相等。 ③电荷守恒:若为离子反应,反应前后离子所带正负电荷总数相等。 (2)配平步骤(以高锰酸钾和浓盐酸反应制氯气为例): ①标出化合价变化了的元素的化合价。如: +7 -1 +4 0 KMnO4+HCl==KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O
②根据元素存在的实际形式调整发生了氧化还原反应的物质的系数,使之成1:1的关系。 如:
+7 -1 +4 0 KMnO4+2HCl==KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O ③调整系数,使化合价升降总数相等。 化合价↓ 5×②
KMnO4+2HCl==KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O 化合价↑2×⑤
④根据化合价升降总数相等确定发生氧化还原反应的物质的化学计量数。如:2KMnO4+10HCl==KCl+2MnCl2+5Cl2↑+H2O
⑤利用元素守恒,用观察方法配平没有参加氧化还原反应的其他物质的系数。如: 2KMnO4+16HCl==2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
⑥检查方程式两边各原子的个数是否相等,离子方程式还要检查方程式两边的离子所带的电荷数是否相等。 3、缺项补项
在配平中缺项,一般通过质量守恒可以判断,更多时候考查H和O的缺项,如左边O多,可以采用O+2H→H2O或O+H2O→2OH;左边少O,可以H2O→2H+O或2OH→H2O+O。 【配平四技巧】 (1)正向配平法
适合反应物分别是氧化剂、还原剂的反应,配平按以下五步进行。
标明反应前后化合价有变化的元素的化合价
通过求最小公倍数使化合价升降总数相等
确定氧化剂与还原剂的化学计量数
用观察法配平其他物质的化学计量数
检查质量、电荷、电子是否分别守恒
+
-+
-
(2)逆向配平法
适用于一种元素的化合价既升高又降低的反应和分解反应中的氧化还原反应。 先确定生成物的化学计量数,然后再确定反应物的化学计量数。
如:
由于S的化合价既升高又降低,而且升降总数相等,所以K2S的化学计量数为2,K2SO3的化学△
计量数为1,然后确定S的化学计量数为3,即3S+6KOH(浓)===== 2K2S+K2SO3+3H2O。 (3)奇数配偶法
适用于物质种类少且分子组成简单的氧化还原反应。
如S+C+KNO3——CO2↑+N2↑+K2S,反应物KNO3中三种元素原子数均为奇数,而生成物中三种元素的原子数均为偶数,故可将KNO3乘以2,然后用观察法配平得: S+3C+2KNO3===3CO2↑+N2↑+K2S (4)缺项配平
对于反应的化学方程式,所缺物质往往是酸、碱或水;如果是离子方程式,所缺物质往往是H
+
、OH或水。可以根据质量守恒先写出所缺物质,再用其他守恒法配平。如果无法确定所缺
-
物质,可先依据元素化合价的升降相等原则将已知的物质配平,然后再根据质量守恒确定所缺物质的化学式及化学计量数。
【典型例题2】【辽宁师大附中2016届10月月考】已知氧化性Br2>Fe。FeBr2溶液中通入一定量的Cl2,发生反应的离子方程式为:
a Fe+b Br+c Cl2→d Fe+ e Br2+ f Cl
2+
-3+
-
3+
下列选项中的数字与离子方程式中的a、b、c、d、e、f一一对应,其中不符合反应实际的是 ( )
A、2 4 3 2 2 6 B、0 2 1 0 1 2 C、2 0 1 2 0 2 D、2 2 2 2 1 4 【答案】B 【解析】
试题分析:A、氯气过,亚铁离子和溴离子都被氧化,正确,不选A;B、亚铁离子的还原性大于溴离子,亚铁离子先反应,不可能只氧化溴离子不氧化亚铁离子,错误,选B;C、加入的氯气的物质的量与亚铁离子的物质的量比为1:2时,发生的反应,正确,不选C;D、当加入的氯气把亚铁离子完全氧化成铁离子,还有部分剩余时,可以发生此反应,正确,不选D。 考点:氧化还原反应的配平
【点评】化学方程式的配平,首先判断该反应是否为氧化还原反应,若为氧化还原反应,则先根据得失电子守恒配平氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的系数,再根据电荷守恒,配平方程式中离子的系数,最后根据质量守恒定律配平其余物质的系数。
【迁移训练2】NaNO2因外观和食盐相似,又有咸味,容易使人误食中毒.已知NaNO2能发生如下反应:
2NaNO2+4HI═2NO↑+I2+2NaI+2H2O. (1)上述反应中氧化剂是 .
(2)根据上述反应,鉴别NaNO2和NaCl.可选用的物质有:①水 ②碘化钾淀粉试纸 ③淀粉 ④白酒 ⑤食醋,你认为必须选用的物质有 (填序号).
(3)某厂废液中,含有2%~5%的NaNO2,直接排放会造成污染,下列试剂能使NaNO2转化为不引起二次污染的N2的是 . A.NaCl B.NH4Cl C.HNO3 D.浓H2SO4 (4)请配平以下化学方程式
Al+ NaNO3+ NaOH═ NaAlO2+ N2↑+ H2O
若反应过程中转移5mol 电子,则生成标准状况下N2的体积为 L. 【答案】(1)NaNO2;(2)②③⑤; (3)B;(4)10;6;4;10;3;2;1.12.
准状况下N2的体积为5mol××22.4L/mol=1.12L,故答案为:10;6;4;10;3;2;1.12
考点:氧化还原反应方程式的配平及计算
考点一:氧化还原反应规律的应用
1. 反应先后规律的应用
同一氧化剂与含多种还原剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时,首先被氧化的是还原性最强的物质;
同一还原剂与含多种氧化剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时,首先被还原的是氧化性最强的物质。
2. 价态归中规律思维模型
含不同价态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。例如,不同价态硫之间可以发生的氧化还原反应是
如反应KClO3+6HCl===KCl+3Cl2↑+3H2O中,转移的电子数为5,而非6。
3. 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。
【典型例题3】已知:2Fe + 3Br2 = 2FeBr3,Fe的还原性大于Br。现有16.8 g铁和0.3 mol Br2反应后加入水得到澄清溶液后,通入a mol Cl2。下列叙述不正确的是 ( )
A.当a = 0.1时,发生的反应为2Fe+Cl2=2Fe+2Cl
2+
-
2+
3+
-
2+
-
B.当a = 0.45时,发生的反应为2Fe+4Br+3Cl2=2Fe+2Br2+6Cl C.若溶液中Br有一半被氧化时, c(Fe): c(Br):c(Cl) =1:1:3
D.当0<a<0.15时,溶液中始终满足2c(Fe)+3c(Fe)+c(H)=c(Cl)+c(Br)+ c(OH)
2+
3+
+
-
-
-
-
3+
-
-
3+-
【答案】C
考点:考查氧化还原反应的先后规律的应用,与量有关的氧化还原反应的计算
【点评】根据题中信息分析,要善于利用氧化还原反应中的守恒规律、价态变化规律、强弱规律、难易规律去分析特征元素的化合价变化,得出合理答案。 【迁移训练3】下列说法正确的是 ( )
A.HClO中氯元素化合价比HClO4中氯元素化合价低,所以HClO4的氧化性强
B.已知①Fe + Cu= Fe+ Cu ② 2Fe+ Cu = 2Fe+ Cu,则氧化性强弱顺序为:Fe> Cu
+
2+
2+
3+
2+
2+
3+
2
> Fe
-
-
-
-
-
-
-
2+
C.已知还原性:B> C> D,反应2C+ D2 = 2D+ C2和反应2C+ B2 = 2B+C2都能发生 D.具有强氧化性和强还原性的物质放在一起就能发生氧化还原反应 【解析】
试题解析:A、次氯酸具有强氧化性,比高氯酸强,故错误;B、根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,即Fe>Cu>Fe,故正确;C、根据还原剂的还原性大于还原产物的还原性,第二个反应不能发生,故错误;D、需要反应的条件,故错误。 考点:考查氧化还原反应的规律等知识。
考点二:氧化还原方程的书写及配平 1、未知氧化还原反应方程式的书写技巧
(1)熟记常见的氧化剂及对应的还原产物、还原剂及对应的氧化产物
氧化剂 还原产物 还原剂 Cl2 Cl --3+
2+
2+
O2 O 2-2-浓H2SO4 SO2 HNO3 NO\\NO2 H2 +KMnO4(H+)、MnO2 Mn NH3 NO 2+Fe Fe SO2\\SO3 SO4 2-2-2+3+KClO3 Cl H2O2 O2 -H2O2 H2O I(HI) S(H2S) CO、C 氧化产物 I2 S CO2 H (2)书写未知氧化还原反应方程式的步骤(3步法) 第1步:根据氧化还原顺序规律确定氧化性最强的为氧化剂,还原性最强的为还原剂;根据化合价规律及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、氧化产物的相应化学计量数。 第2步:根据溶液的酸碱性,通过在反应方程式的两端添加H或OH的形式使方程式两端的电荷守恒。
第3步:根据原子守恒,通过在反应方程式两端添加H2O(或其他小分子)使方程式两端的原子守恒。
2、配平的基本方法
(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:先使得失电子数配平,再观察两边电荷。若反应物这边缺正电荷,一般加(H),生成物一边加水;若反应物这边缺负电荷,一般加(OH),生成物一边加水。然后进行两边电荷数配平。
【典型例题4】按要求完成下列方程式:
(1)在NaClO溶液中通入足量SO2,写出发生反应的离子方程式:_______________。 【答案】ClO+SO2+H2O===Cl+SO4+2H 【解析】
第一步:①找出发生氧化还原反应的粒子:ClO和SO2;②根据价态规律,预测氧化产物和还原产物,并写出参加氧化还原反应的物质及氧化产物和还原产物:ClO+SO2―→Cl+SO4;③配电子守恒,由于ClO―→Cl是得到2e;SO2―→SO4是失去2e,因此,得失电子已经相等了。
第二步:配电荷守恒,该反应所产生的溶液是呈酸性的,用H来配电荷,显然是加在生成物的一边,并且得加2个H,即ClO+SO2―→Cl+SO4+2H。
第三步:配原子守恒,反应是遵循质量守恒定律的,因此反应前后,相应原子个数要相等的,显然反应物的一边要加1个H2O,即ClO+SO2+H2O===Cl+SO4+2H。
(2)S与Cl2的水溶液充分反应可生成2种强酸,该反应的化学反应方程式是________。 【答案】S+3Cl2+4H2O===6HCl+H2SO4
-
-
2-
+
+
-
-
2-
+
+
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2-
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2-
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2-
+
+
-+
-
(3)无色有刺激性气味的SO2气体与含1.5 mol Cl的一种含氧酸(该酸的某盐常用于实验室制取氧气)的溶液在一定条件下反应,可生成一种强酸和一种氧化物,若有1.5NA个电子转移时,该反应的化学方程式是________。 【答案】2HClO3+SO2===2ClO2+H2SO4
【点评】氧化还原反应方程式的配平可依据“得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒”解答,配平步骤为:标变价→列变化→求总数→配系数→细检查,在近几年的高考中,氧化还原方程式配平不准的常见原因有:化合价判断不准、依据电子得失守恒列等式时忽视变价原子的个数。
【迁移训练4】【河北衡水中学2016届第四次月考】已知离子方程式:As2S3+H2O+NO3→AsO4+SO4+NO↑+_____
2—
-3—
(未配平),下列说法错误的是 ( )
A.配平后水的化学计量数为4 B.反应后溶液呈酸性
C.配平后氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶28 D.氧化产物为AsO4和SO4 【答案】C 【解析】
试题分析:根据氧化还原反应中得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒,可得:3As2S3+4H2O+28NO3===6AsO4+9SO4+28NO↑+8H,据此可知A、B、D均正确。氧化剂和还原剂的物质的量之比为28∶3,故C错误。
考点:考查氧化还原反应基本概念、配平及有关计算等。
—
3—
2—
+
3—
2—
考点三:氧化还原反应相关计算——守恒法的应用
对于氧化还原反应的计算,要根据氧化还原反应的实质——反应中氧化剂得到电子总数与还原剂失去电子总数相等,即得失电子守恒。利用守恒思想,可以抛开繁琐的反应过程,可不写化学方程式,不追究中间反应过程,只要把物质分为初态和终态,从得电子与失电子两个方面进行整体思维,便可迅速获得正确结果。 1、守恒法解题的基本步骤:
(1)找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。 (2)找准一个原子或离子得失电子数。(注意化学式中粒子的个数) (3)根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。
n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)=n(还原剂)×变价原子个数×化合
价变化值(高价—低价)。 2、多步反应得失电子守恒问题
有的试题反应过程多,涉及的氧化还原反应也多,数量关系较为复杂,若用常规方法求解比较困难,若抓住失电子总数等于得电子总数这一关系,则解题就变得很简单。解这类试题时,注意不要遗漏某个氧化还原反应,要理清具体的反应过程,分析在整个反应过程中化合价发生变化的元素得电子数目和失电子数目。
【典型例题5】U常见化合价有+4和+6,硝酸铀酰[UO2(NO3)2]加热可发生如下分解反应: UO2(NO3)2 —— UxOY + NO2↑+ O2↑(未配平),在600K时,将气体产物收集于试管中并倒扣于水中气体全部被吸收,水充满试管。则生成的铀的氧化物化学式是 ( ) A.UO3 B.UO2 C.2UO2·UO3 D.UO2·2UO3 【答案】A
考点:考查守恒方法在氧化还原反应方程式及物质的化学式的确定中的作用的知识。 【点评】守恒定律是自然界最重要的基本定律,是化学科学的基础。在化学反应中,守恒包括原子守恒、电荷守恒、得失电子守恒等。任何化学反应在反应前后应遵守电荷或原子守恒。电荷守恒即反应前后阴、阳离子所带电荷数必须相等;原子守恒(或称质量守恒),也就是反应前后各元素原子个数相等;得失电子守恒是指在氧化还原反应中,失电子总数一定等于得电子总数,即得失电子数目保持守恒。守恒法是解答化学计算题最常用的方法之一。 【迁移训练5】【百强校·2016届西安中学上学期第四次月考】浓度为0.05 mol·L的Na2SO3溶液24 mL恰好能被20 mL浓度为0.02 mol·L的K2Cr2O7溶液氧化为Na2SO4,则K2Cr2O7被还
-1
-1
原后得到的产物中Cr元素的化合价为 ( ) A.+5 B.+4 C.+3 D.+2 【答案】C 【解析】
试题分析:由电子守恒可知Na2SO3共失电子0.024L×0.05 mol・L×2=0.0024mol, K2Cr2O7的物质的量为0.020L×0.02 mol・L=0.0004mol,每摩尔K2Cr2O7得电子0.0024mol÷0.0004mol=6, Cr的化合价降低3价,即由+6价降低到+3价,答案选C。 考点:考查氧化还原反应中的电子守恒。
【典型例题6】【百强校•2016届吉大附中上学期摸底考试】在15.2 g铁和铜组成的合金中加入过量的硝酸溶液,合金完全溶解,同时生成气体X,再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液,生成25.4 g沉淀,则下列表示气体X组成的选项中合理的是 ( ) A.0.3 mol NO、0.1 mol NO2 B.0.3 mol NO2、0.1 mol NO C.0.6 mol NO D.0.3 mol NO2 【答案】B
-1
-1
【考点定位】考查混合物有关有关计算
【点评】关键是判断金属提供电子物质的量等于氢氧根物质的量,注意守恒思想的应用;15.2g铁和铜组成的合金中加入过量的硝酸溶液,合金完全溶解,生成硝酸铁、硝酸铜,向所得溶液中加入足量的NaOH溶液,生成25.4g沉淀为氢氧化铁、氢氧化铜的总质量,则沉淀中氢氧根的质量=25.4g-15.2g=10.2g,根据电荷守恒可知,金属提供电子物质的量等于氢氧根物质的量,根据电子转移守恒计算判断。
【迁移训练6】【百强校·2016届银川市第二中学二模】足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝
酸铜溶液和NO、NO2、N2O4的混合气体,这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol/L NaOH溶液至Cu恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是 ( )
A.60 mL B.45 mL C.30 mL D.15 mL 【答案】A
2+
考点:考查氧化还原反应的计算
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