氧化還原反應(yīng)之“一二三四”

寧夏王開山

氧化還原反應(yīng)之“一二三四”

一、一個思想

守恒思想是中學(xué)化學(xué)核心思想之一，也是氧化還原反應(yīng)的核心思想。守恒思想在氧化還原反應(yīng)中主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.電子得失總數(shù)守恒

氧化劑得電子總數(shù)等于還原劑失電子總數(shù)。

2.化合價升降總數(shù)守恒

氧化劑中元素化合價降低總數(shù)等于還原劑中元素化合價升高總數(shù)。

3.元素守恒

反應(yīng)前后各元素的種類不變，各元素原子的數(shù)目不變，也可稱為質(zhì)量守恒。

4.電荷守恒

在有離子參加的氧化還原反應(yīng)中，反應(yīng)前后離子所帶電荷總數(shù)相等。

說明：非氧化還原反應(yīng)也遵守元素守恒和電荷守恒。

二、兩塊內(nèi)容

1.基本概念

(1)氧化還原反應(yīng)的判斷依據(jù)

有元素化合價變化的化學(xué)反應(yīng)就是氧化還原反應(yīng)。

(2)氧化劑和還原劑的概念

在反應(yīng)過程中所含元素化合價降低(得到電子)的物質(zhì)是氧化劑。所含元素化合價升高(失去電子)的物質(zhì)是還原劑。

(3)氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的概念

還原劑失去電子被氧化生成的產(chǎn)物是氧化產(chǎn)物。氧化劑得到電子被還原生成的產(chǎn)物是還原產(chǎn)物。

(4)氧化性和還原性的概念

物質(zhì)得電子的性質(zhì)叫氧化性。物質(zhì)得電子的能力越強，氧化性越強。

物質(zhì)失電子的性質(zhì)叫還原性。物質(zhì)失電子的能力越強，還原性越強。

2.常見的氧化劑和還原劑

(1)常見的氧化劑

①活潑非金屬單質(zhì)：F2、Cl2、Br2、I2、O2、O3

②高價氧化物：MnO2、PbO2、CO2(高溫)

③高價態(tài)酸：HNO3、HClO3、HClO4、濃H2SO4

④高價態(tài)鹽：KNO3(酸性)、 KMnO4(酸性)、 KClO3、FeCl3、K2Cr2O7(酸性)

⑤過氧化物：H2O2、Na2O2、CaO2、BaO2、K2O2

⑥弱氧化劑：能電離出H+的物質(zhì)、銀氨溶液、新制的Cu(OH)2溶液

⑦其他：HClO、NaClO、漂白粉、NO2、KO2

(2)常見的還原劑

①金屬單質(zhì)：ⅠA族、ⅡA族中的金屬元素單質(zhì)，金屬活動性順序表中靠前的金屬

②非金屬單質(zhì)：H2、C、Si

③變價元素中元素低價態(tài)氧化物：SO2、CO

⑤變價元素中元素低價態(tài)的鹽、堿，如:Na2SO3、Na2S、FeSO4、Na2S2O3、Fe(OH)2

⑥其他：S、Sn2+、NH3等

三、三個規(guī)律

1.價態(tài)規(guī)律

(1)元素處于最高價的物質(zhì)一般只具有氧化性，只作氧化劑。

(2)元素處于最低價的物質(zhì)一般只具有還原性，只作還原劑。

(3)元素處于中間價的物質(zhì)一般既有氧化性又有還原性，既可作氧化劑又可作還原劑。

誤區(qū)明辨：所含元素化合價的高低和氧化性、還原性的強弱沒有必然的聯(lián)系。如HClO(Cl為+1價)的氧化性強于HClO4(Cl為+7價)。

2.強弱規(guī)律

(1)具有較強氧化性的氧化劑與較強還原性的還原劑發(fā)生反應(yīng)生成較弱還原性的還原產(chǎn)物和較弱氧化性的氧化產(chǎn)物。

誤區(qū)明辨：氧化劑與還原劑混合到一起不一定能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，如可以用強氧化性的濃H2SO4干燥還原性的氣體H2、CO等。

(2)金屬單質(zhì)的還原性越強，其陽離子的氧化性越弱；非金屬單質(zhì)的氧化性越強，其陰離子的還原性越弱。

例如，Cu的還原性強于Ag的還原性，但氧化性Ag+gt;Cu2+；Cl2的氧化性強于I2的氧化性，但還原性I-gt;Cl-。

誤區(qū)明辨：①要注意某些變價金屬元素對應(yīng)離子的氧化性或還原性。如Fe的還原性強于Cu，F(xiàn)e2+的氧化性弱于Cu2+，但Fe3+的氧化性強于Cu2+。

(3)一種氧化劑同時和幾種還原劑相遇時，還原性強的先反應(yīng)；同理，一種還原劑遇到多種氧化劑時，氧化性強的先反應(yīng)。即“遇強先反應(yīng)”。

例如，向FeBr2溶液中通入Cl2，Cl2首先與溶液中還原性強的Fe2+反應(yīng)。

3.轉(zhuǎn)化規(guī)律

(1)同種元素不同價態(tài)之間發(fā)生反應(yīng)，化合價只靠近不交叉。

(2)同種元素相鄰價態(tài)之間不發(fā)生反應(yīng)。

四、四個考點

考點1.氧化還原反應(yīng)基本概念

【例1】下列應(yīng)用不涉及氧化還原反應(yīng)的是

( )

A.Na2O2用作呼吸面具的供氧劑

B.工業(yè)上電解熔融狀態(tài)的Al2O3制備Al

C.工業(yè)上利用合成氨實現(xiàn)人工固氮

D.實驗室用NH4Cl和Ca(OH)2制備NH3

【解析】A選項Na2O2用作呼吸面具的供氧劑，主要是Na2O2與CO2反應(yīng)生成O2，屬于氧化還原反應(yīng)；B選項工業(yè)上電解熔融狀態(tài)的Al2O3制備Al，Al元素和O元素的化合價都發(fā)生變化，屬于氧化還原反應(yīng)；C選項工業(yè)上利用合成氨實現(xiàn)人工固氮，N元素由游離態(tài)(N2)變?yōu)榛蠎B(tài)(NH3)，屬于氧化還原反應(yīng)；D選項實驗室用NH4Cl和 Ca(OH)2制備NH3，沒有元素的化合價發(fā)生變化，屬于非氧化還原反應(yīng)。

【答案】D

( )

【答案】C

【解答策略】元素所處的化合價以及反應(yīng)前后化合價的變化是解答氧化還原反應(yīng)基本概念試題的關(guān)鍵點?？梢宰鳛槭欠駷檠趸€原反應(yīng)的判斷依據(jù)，也是確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的依據(jù)，也能確定某種物質(zhì)是否具有氧化性或還原性。

考點2.物質(zhì)氧化性、還原性強弱比較

【例3】已知Co2O3在酸性溶液中易被還原成Co2+，Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次減弱。下列反應(yīng)在水溶液中不可能發(fā)生的是

( )

D.2Fe3++2I2Fe2++I2

【解析】Fe3+的氧化性弱于Cl2的氧化性，但氧化性：FeCl3gt;I2,則還原性：I-gt;Fe2+,I-先被氧化，所以在A選項中，不會有FeI3生成；B、C、D選項中的反應(yīng)都符合氧化性強的物質(zhì)制備氧化性弱的物質(zhì)這一規(guī)律。A選項不可能發(fā)生。

【答案】A

【例4】已知：①向KMnO4晶體滴加濃鹽酸，產(chǎn)生黃綠色氣體；②向FeCl2溶液中通入少量實驗①產(chǎn)生的氣體，溶液變黃色；③取實驗②生成的溶液滴在淀粉-KI試紙上，試紙變藍(lán)色。

下列判斷正確的是

( )

B.上述實驗中，共有兩個氧化還原反應(yīng)

C.實驗①生成的氣體不能使?jié)駶櫟牡矸?KI試紙變藍(lán)

D.實驗②證明Fe2+既有氧化性又有還原性

【解析】由①可知，KMnO4的氧化性強于Cl2的氧化性；由②可知，Cl2的氧化性強于Fe3+的氧化性；由③可知，F(xiàn)e3+的氧化性強于I2的氧化性。所以A選項正確；上述三個反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)；由于Cl2的氧化性強于I2的氧化性，所以Cl2可以使?jié)駶櫟牡矸?KI試紙變藍(lán)；實驗②只證明了Fe2+的還原性。A正確。

【答案】A

【解答策略】在氧化還原反應(yīng)中，物質(zhì)氧化性、還原性強弱的比較主要是根據(jù)氧化劑的氧化性強于氧化產(chǎn)物的氧化性，還原劑的還原性強于還原產(chǎn)物的還原性。找對氧化劑、氧化產(chǎn)物，還原劑、還原產(chǎn)物是解答這一類試題的關(guān)鍵。

考點3.與氧化還原反應(yīng)有關(guān)的離子方程式正誤判斷和離子共存問題(以下選取與氧化還原反應(yīng)有關(guān)的選項進(jìn)行分析)

(1)與氧化還原反應(yīng)有關(guān)的離子方程式正誤判斷

【解析】Fe(OH)2具有還原性，稀硝酸具有氧化性，氫氧化亞鐵會被氧化生成Fe3+，該離子方程式錯誤。

【答案】錯誤

【解析】Ca(ClO)2溶液具有強的氧化性，SO2具有強的還原性，所以會發(fā)生氧化還原反應(yīng)。S元素變?yōu)?6價，Cl元素變?yōu)?1價。該離子方程式錯誤。

【答案】錯誤

(2)與氧化還原反應(yīng)有關(guān)的離子共存問題

【例7】在下列給定條件的溶液中，一定能大量共存的離子組是

( )

【答案】B中離子不共存

【例8】下列分子或離子在指定的分散系中能大量共存的一組是

( )

B.空氣：C2H2、CO2、SO2、NO

【解析】B中NO易被空氣中氧氣氧化生成NO2，不能共存； D中高錳酸根在酸性條件下具有強氧化性，葡萄糖具有還原性，能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不能大量共存。

【答案】B、D中微粒都不共存。

考點4.守恒思想

(1)運用守恒思想計算電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目

( )

A.10 mol B.11 mol

C.12 mol D.13 mol

【解析】對反應(yīng)進(jìn)行分析得知，氧化劑為Cu(IO3)2，得電子的原子有銅原子和碘原子，1 mol Cu(IO3)2中Cu原子得電子為1 mol，2 mol I原子得電子為10 mol，總共得電子為11 mol。另析：也可從還原劑失電子入手。

【答案】B

【例10】從礦物學(xué)資料查得，一定條件下自然界存在如下反應(yīng)：

( )

A.Cu2S既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物

B.5 mol FeS2發(fā)生反應(yīng)，有10 mol電子轉(zhuǎn)移

D.FeS2只作還原劑

【解析】對反應(yīng)進(jìn)行分析得知，氧化劑為CuSO4，F(xiàn)eS2既作氧化劑又作還原劑， FeS2中S元素的化合價為-1價。在該反應(yīng)中，5 mol FeS2中的3 mol S原子化合價從-1價升高到+6價，即電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量為21 mol。

【答案】C

【解答策略】氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目的計算，主要依據(jù)元素化合價的變化和變價元素的總物質(zhì)的量?；蟽r的變化是一個原子得失電子或電子對發(fā)生偏移，與右下角標(biāo)沒有關(guān)系。算總的化合價變化或電子的得失(電子對偏移)時，要把右下角標(biāo)算上。

(2)運用守恒思想計算有關(guān)物質(zhì)的量

【例11】鋅與很稀的硝酸反應(yīng)生成硝酸鋅、硝酸銨和水。當(dāng)生成1 mol硝酸鋅時，被還原的硝酸的物質(zhì)的量為

( )

A.2 mol B.1 mol

C.0.5 mol D.0.25 mol

【解析】根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子得失守恒的原則，當(dāng)生成1 mol硝酸鋅時，電子轉(zhuǎn)移為2 mol(Zn從0價到+2價)。部分硝酸被還原生成硝酸銨， 當(dāng)生成1 mol硝酸銨時，電子轉(zhuǎn)移為8 mol(N從+5價到-3價)，所以當(dāng)生成 1 mol 硝酸鋅時，被還原的硝酸的物質(zhì)的量為0.25 mol。

【答案】D

【例12】硫代硫酸鈉可作為脫氯劑，已知25.00 mL 0.100 mol·L-1Na2S2O3溶液恰好把224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)Cl2完全轉(zhuǎn)化為Cl-，則 Na2S2O3將轉(zhuǎn)化成

( )

A.S2-B.S

【解析】根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子得失守恒的原則，25.00 mL 0.100 mol·L-1Na2S2O3溶液失去的電子應(yīng)該