氧化还原反应【考纲要求】1.理解氧化还原反应，会从氧化还原反应的角度分析反应类型；2.能判断氧化还原反应中的氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物；3.应用化合价变化和电子转移的观点分析判断电子转移的方向和数目；4.掌握重要的氧化剂、还原剂之间的常见反应，比较物质氧化性或还原性的强弱。【知识梳理】一、氧化还原反应的概念1、氧化剂和还原剂概念：氧化剂在氧化还原反应中，所含的某种元素的化合价（）的反应物还原剂在氧化还原反应中，所含的某种元素的化合价（）的反应物如：在H2+Cl22HCl反应中，是氧化剂，具有氧化性性，氯元素被还原；是还原剂，具有还原性性，氢元素被氧化电子转移的表示方法双线桥法：得失电子分开注明，从反应物指向生成物（同种元素）注明得失及电子数。整理归纳单线桥法：只在反应物中标注，从失电子的元素指向得电子的元素，并注明转移的电子数。注意：（1）某元素得到（或失去）一个电子，化合价就降低（或升高）一个单位。（2）失电子数=得电子数=转移的电子数例1．亚氨基锂（Li2NH）是一种储氢容量高的安全性好的固体储氢材料，其储氢原理可表示为Li2NH＋H2＝LiNH2＋LiH。下列有关说法正确的是（）A．Li2NH中N的化合价是－1B．该反应中H2既是氧化剂又是还原剂C．Li＋和H＋的离子半径相等D．此法储氢和钢瓶储氢的原理相同例2．氮化铝（AlN）广泛应用于电子、陶瓷等工业领域。在一定条件下，AlN可通过反应Al2O3＋N2＋3C2AlN＋3CO合成。下列叙述正确的是（）A．上述反应中，N2是还原剂，Al2O3是氧化剂B．上述反应中，每生成1molAlN需转移3mol电子C．AlN中氮元素的化合价为＋3D．AlN的摩尔质量为41g\n【针对训练】（1）氯化碘（ICl）的性质类似卤素，有很强的化学活动性。ICl跟Zn、H2O的反应如下：①2ICl+2Zn=ZnCl2+ZnI2②ICl+H2O=HCl+HIO下列叙述中正确的是（）A．在反应①中，ZnI2只是氧化产物B．在反应①中，ZnCl2既是氧化产物又是还原产物C．在反应②中，ICl既是氧化剂又是还原剂D．在反应②中，ICl既不是氧化剂，又不是还原剂（2）重铬酸铵[（NH4）2Cr2O7]受热分解的反应为氧化还原反应。下列对重铬酸铵受热分解产物的判断符合实际的是（）A．CrO3+NH3+H2OB．Cr2O3+NH3+H2OC．CrO3+N2+H2OD．Cr2O3+N2+H2O（3）钡和钠相似，也能形成含O22－离子的过氧化物，则下列叙述错误的是（）A．过氧化钡的化学式是Ba2O2B．过氧化钠或过氧化钡都是强氧化剂C．过氧化钡是离子化合物D．1mol过氧化钠或过氧化钡跟足量水反应都生成0.5mol氧气二、常见的氧化剂、还原剂氧化剂还原剂①非金属性较强的元素所形成的单质：Cl2、Br2、I2、O2、O3②高价态金属阳离子：Fe3+、Cu2+、Ag+等③过氧化物：H2O2、Na2O2等④含高价态元素的化合物：H2SO4（浓）、HNO3、KMnO4、KClO3、K2Cr2O7、PbO2、固体硝酸盐⑤其他：HClO、次氯酸盐、MnO2、NO2、银氨溶液、新制Cu（OH）2①金属性较强的元素所形成的单质：K、Na、Mg、Al、Zn、Fe②低价态金属阳离子：Fe2+等③某些非金属单质：H2、C、Si④最低价阴离子：S2-、I-、Br-⑤含较低价态元素的化合物：CO、NH3、SO2、亚硫酸盐等三、氧化还原反应的基本规律1．守恒律：对于一个完整的氧化还原反应，化合价升高总数与降低总数相等，失电子总数与得电子总数相等。应用：有关氧化还原反应的计算及氧化还原反应方程式配平。例3．物质的量之比为2：5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束锌没有剩余，则反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是（）A．1：4B．1：5C．2：3D．2：52．价态律：元素处于最高价，只有氧化性（如Fe3+、KMnO4等）；元素处于最低价，只有还原性（如S2-、I-等）；元素处于中间价态，既有氧化性又有还原性，但主要呈现一种性质。物质若含有多种元素，其性质是这些元素性质的综合体现。应用：判断物质的氧化性、还原性。例4．下列物质中，只有氧化性、只有还原性，既有氧化性又有还原性的顺序排列的一组是（）A．F2、K、HClB．Cl2、Al、H2C．NO2、Na、Br2D．O2、SO2、H2O3．强弱律：较强氧化性的氧化剂跟较强还原性的还原剂反应，生成弱还原性的还原产物和弱氧化性的氧化产物。即：氧化剂+还原剂→还原产物+氧化产物应用：在适宜条件下，用氧化性较强的物质制备氧化性较弱的物质，或用还原性较强的物质制备还原性较弱的物质。或用于比较物质间氧化性或还原性的强弱。例5．已知：①向KMnO4晶体滴加浓盐酸，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；③取实验②生成的溶液滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝色。下列判断正确的是（）A．上述实验证明氧化性：MnO-4＞Cl2＞Fe3+＞I2B．上述实验中，共有两个氧化还原反应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4．价态归中律：氧化还原反应中，以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：\n应用：判断能否发生氧化还原反应及电子转移情况。5．难易律（优先反应律）：越易失电子的物质，失后就越难得电子；越易得电子的物质，得后就越难失电子。一种氧化剂同时和几种还原剂相遇时，还原性最强的优先发生。同理，一种还原剂同时和几种氧化剂相遇时，氧化性最强的优先发生。例如，向FeBr2溶液中通入Cl2时，发生离子反应的先后顺序为：2Fe2++Cl2＝2Fe3++2Cl-，2Br－+Cl2＝Br2+2Cl－。应用：判断物质的稳定性及反应顺序。【提示】难失电子的物质不一定易得电子，如稀有气体，既难失电子，又难得电子。例6．制印刷电路常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。向盛氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束，下列结果不可能出现的是（）A．烧杯中有铜无铁B．烧杯中有铁无铜C．烧杯中铁、铜都有D．烧杯中铁、铜都无四、氧化性和还原性强弱比较的判断方法1．根据反应式判断氧化剂（氧化性）+还原剂（还原性）==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2．根据元素活动性顺序（常见元素）判断KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu单质的还原性逐渐减弱，对应阳离子的氧化性逐渐增强注意：Fe对应阳离子指的是Fe2+，而不是指Fe3+。FClBrIS单质的氧化性逐渐减弱，对应阴离子的还原性逐渐增强3．根据元素在周期表中的位置判断同主族元素（从上到下）LiNaKRbCs金属单质的还原性逐渐增强，对应阳离子的氧化性逐渐减弱FClBrI非金属单质的氧化性逐渐减弱，对应阴离子的还原性逐渐增强同周期主族元素（从左到右）NaMgAlSiPSCl单质还原性逐渐减弱，氧化性逐渐增强阳离子的氧化性逐渐增强，阴离子的还原性逐渐减弱4．根据反应条件判断当不同的氧化剂分别与同一还原剂反应时，若氧化产物价态相同，可根据反应条件的难易来判断。反应越容易，该氧化剂氧化性就强。例如：氧化性：KMnO4>MnO2>O25．根据氧化产物的价态高低来判断当含有变价元素的还原剂在相似的条件下，与不同的氧化剂反应时，可根据氧化产物价态的高低来判断氧化剂氧化性的强弱。例如：2Fe+3Cl22FeCl3，Fe+SFeS氧化性：Cl2>S6．根据原电池和电解池的电极反应判断①两种不同的金属构成原电池的两极。通常较活泼的金属作负极，不活泼的金属作正极。\n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7．已知下述三个实验均能发生化学反应①②③将铁钉放入硫酸铜溶液中向硫酸亚铁溶液中滴入几滴浓硝酸将铜丝放入氯化铁溶液中下列判断正确的是（ ）A．上述实验证明氧化性：Fe3＋>Fe2＋>Cu2＋B．实验②中Fe2＋既显氧化性又显还原性C．实验③中发生是置换反应D．实验①中铁钉只做还原剂【提示】①氧化性、还原性强弱取决于得失电子的难易，与得失电子的数目无关。②在同一个氧化还原反应中，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。该规律只能适用于可自发进行的氧化还原反应。对于那些不能自发进行的，而是在外界条件下被迫进行的氧化还原反应，则不适用。如2NaCl2Na＋Cl2↑，若得出氧化性Na+＞Cl2，还原性Cl－＞Na就错了。③物质的氧化性、还原性强弱还受外界条件的影响：浓度：一般而言，同种氧化剂浓度大者氧化性强。如氧化性：HNO3（浓）>HNO3（稀）。温度：升高温度氧化剂氧化性增强，还原剂还原性也增强。如常温下CO不能与CuO反应，但加热时能还原CuO。溶液的酸碱性：一般在酸性环境下，氧化剂的氧化性增强，如在酸性条件下NO3―、MnO4―具有很强的氧化性。④在二氧化硫、亚硫酸和亚硫酸盐中，硫均是+4价，但亚硫酸和亚硫酸盐比二氧化硫更易被氧化。如亚硫酸和亚硫酸盐在常温下就被氧化成硫酸和硫酸盐，而二氧化硫则需催化剂﹑加热条件下才能被氧气氧化成三氧化硫，如在常温下氧化二氧化硫，常需溴水﹑高锰酸钾等强氧化剂。例8．已知①MnO4－＋e－→MnO42－（绿色)(强碱性条件)②MnO4－＋8H＋＋5e－→Mn2＋(无色)＋4H2O(强酸性条件)将KMnO4溶液滴入NaOH溶液中微热，得到透明的绿色溶液，写出反应的离子方程式：____________________________________________________________。【探究案】【自学检测】1．下列做法中用到物质氧化性的是（）A、明矾净化水B．纯碱除去油污C．臭氧消毒餐具D．食醋清洗水垢2．物质氧化性、还原性的强弱，不仅与物质的结构有关，还与物质的浓度和反应温度有关。下列各组物质：①Cu与HNO3溶液②Cu与FeCl3溶液③Zn与H2SO4溶液④Fe与HCl溶液，由于浓度不同而能发生不同氧化还原反应的是（）A.①③B.③④C.①②D.①③④3．下列氧化还原反应中，水只被氧化的是()A．CO＋H2O（g）CO2＋H2B．3NO2＋H2O=2HNO3＋NOC．2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑D．2F2＋2H2O=4HF＋O24．氯气是一种重要的工业原料。工业上利用反应3Cl2＋2NH3＝N2＋6HCl检查氯气管道是否漏气。下列说法错误的是（）A．若管道漏气遇氨就会产生白烟B．该反应利用了Cl2的强氧化性C．该反应属于复分解反应D．生成1molN2有6mol电子转移【课堂探究】\n一、氧化还原反应是否发生的规律1．强氧化剂与强还原剂相遇时，一般会发生氧化还原反应。例如：H2SO4（浓）与金属、H2S、S2-、HI、I-、HBr、Br-、Fe2+等；Cl2与金属、H2S、S2-、HI、I-、HBr、Br-、Fe2+、H2SO3、SO32-等；O2与金属、H2S、S2-、HI、I-、HBr、Br-、Fe2+、H2SO3、SO32-等。2．同种元素间不同价态相遇时，若无中间价态，不反应；若发生反应，则生成物中该元素价态必介于反应物中该元素两种价态之间。例如：H2SO4（浓）＋SO2→不反应H2S＋SO2→只能生成SClO-＋Cl-→只能生成Cl23．较活泼的非金属单质、一些中间价态的化合物与水或碱溶液能发生歧化反应，如Cl2、Br2、I2、S、NO2。例1．下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是（）A．用FeCl3溶液腐蚀铜线路板：Cu+2Fe3+＝Cu2++2Fe2+B．Na2O2与H2O反应制备O2：Na2O2+H2O＝2Na++2OH－+O2↑C．将氯气溶于水制备次氯酸：Cl2+H2O＝2H++Cl－+ClO－D．用浓盐酸酸化的KMnO4溶液与H2O2反应，证明H2O2具有还原性：2MnO+6H++5H2O2＝2Mn2++5O2↑+8H2O例2．下列化学反应的离子方程式正确的是（）A．用稀HNO3溶解FeS固体：FeS+2H+=Fe2++H2SB．向Ca(ClO)2溶液中通入少量SO2：Ca2++2ClO-+SO2+H2O=CaSO3+2HClOC．向硫化钠溶液中加入少量次氯酸钠溶液：S2-+2ClO-+2H2O=S+Cl2+4OH-D．Fe2O3溶于HI溶液中：Fe2O3+6H++2I-=2Fe2++I2+3H2O【变式练习】1．某离子反应涉及H2O、ClO一、IO3一、OH一、I2、Cl一六种微粒。其中c(ClO一)随反应进行逐渐减小。下列判断错误的是（）A．该反应的还原剂是I2B．氧化剂与还原剂的物质的量之比为5：2C．消耗lmol氧化剂，转移2mol电子D．反应后溶液的碱性明显减弱2．能在溶液中大量共存的一组离子是（）A．NH4+、Ag+、Cl-B．Fe3+、H+、I-、HCO3-C．K+、Na+、NO3-、MnO4-D．Al3+、Mg2+、SO42-、CO32-二、氧化还原反应规律的应用例3．（1）请将5种物质：N2O、FeSO4、Fe(NO3)3、HNO3和Fe2(SO4)3分别填入下面对应的横线上，组成一个未配平的化学方程式。_________+__________→__________+__________+__________+H2O例4．（1）（2022·上海）KClO3可以和草酸（H2C2O4）、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2，还生成CO2和KHSO4等物质。写出该反应的化学方程式：（2）(2022·天津)KClO3可用于实验室制O2，若不加催化剂，400℃时分解只生成两种盐，其中一种是无氧酸盐，另一种盐的阴阳离子个数比为1∶1。写出该反应的化学方程式：__________________________________________________。【变式练习】3．氧化还原反应中实际上包含氧化和还原两个过程。下面是一个还原过程的反应式：NO3－＋4H＋＋3e－=NO↑＋2H2O。KMnO4、Na2CO3、Cu2O、Fe2(SO4)3四种物质中的一种物质(甲)能使上述还原过程发生。\n写出该氧化还原反应未配平的方程式：_________________________________________。三、氧化还原反应的计算——得失电子守恒法得失电子守恒是指在发生氧化还原反应时，氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数，无论是自发进行的氧化还原反应还是非自发进行的氧化还原反应均如此。计算的关键是依据氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等。例5．ClO2是一种光谱型的消毒剂，根据世界环保联盟的要求，ClO2将逐渐取代Cl2成为生产自来水的消毒剂。工业上ClO2常由NaClO3和Na2SO3溶液混合并加H2SO4酸化后反应制得。在以上反应中NaClO3和Na2SO3的物质的量之比为（）A．1:1B．2:1C．1:2D．2:3例6．1.92g铜投入一定量的浓硝酸中，铜完全溶解，生成的气体颜色越来越浅，共收集到672mL气体(标准状况)。将盛有此气体的容器倒扣在水中，通入O2恰好使气体完全溶解在水中，则需要标准状况下的氧气体积为（）A．168mLB．224mLC．336mLD．504mL【变式练习】4．足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68LO2（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5mol·L-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液体积是（）A．60mLB．45mLC．30mLD．15mL【当堂检测】1．下列离子中最易给出电子的是（）A．Cl－B．Cu2＋C．Fe2＋D．F－2．下列类型的反应，一定发生电子转移的是（）A．化合反应B．分解反应C．置换反应D．复分解反应3．下列离子方程式正确的是（）A．H2O2+2OH－2H2O+O2↑B．Cl2+6OH－ClO3-+5Cl-+3H2OC．2MnO4－+H2O2+6H+=2Mn2++3O2↑+4H2OD．3MnO42－+4H+=2MnO4－+MnO2↓+2H2O4．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．2B．3C．4D．55．在提纯后的CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液，加热，生成CuCl沉淀。制备CuCl的离子方程式是。6．过碳酸钠是一种有多用途的新型氧系固态漂白剂，化学式可表示为Na2CO3·3H2O2，它具有Na2CO3和H2O2的双重性质。过碳酸钠与下列物质均会发生化学反应而失效，其中过碳酸钠只发生了还原反应的是。A．MnO2B．KMnO4溶液C．稀盐酸D．Na2SO3溶液【拓展案】A组1．（2022·四川）下列物质在生活中应用时，起还原作用的是（）\nA．明矾作净水剂B．甘油作护肤保湿剂C．漂粉精作消毒剂D．铁粉作食品袋内的脱氧剂2．（2022·上海）[多选]下列反应中的氨与反应4NH3+5O2→4NO+6H2O中的氨作用相同的是()A．2Na+2NH3→2NaNH2+H2↑B．2NH3+3CuO→3Cu+N2+3H2OC．4NH3+6NO→5N2+6H2OD．3SiH4+4NH3→Si3N4+12H23．（2022·海南）己知在碱性溶液中可发生如下反应：2R(OH)3+3C1O-+4OH－=2RO4n-+3Cl－+5H2O。则RO4n-中r的化合价是（）A．+3B．+4C．+5D．+64．（2022·上海）二氧化硫能使溴水褪色，说明二氧化硫具有（）A．还原性B．氧化性C．漂白性D．酸性5．将磁性氧化铁放入稀HNO3中可发生如下反应：3Fe3O4+28HNO3=9Fe（NO3）x+NO↑+14H2O。下列判断合理的是（）A．Fe（NO3）x中的x为2B．稀HNO3在反应中只作氧化剂C．反应中每生成0.2mol还原产物，就有0.6mol电子转移D．磁性氧化铁中的铁元素全部被氧化6．钯的化合物氯化钯可用来检测有毒气体CO，常温发生反应的化学方程式为：CO+PdCl2+H2OCO2+Pd↓+2HC1，下列说法正确的是（）A．反应中PdCl2被氧化B．氧化性：PdCl2>CO2C．生成22.4LCO2时，转移的电子为2mo1D．CO气体只有在高温下才能表现还原性7．某国外化学教材中有一张关于氧化还原反应的插图：由图可知，在该反应中是（）A．还原剂B．氧化剂C．氧化产物D．还原产物8．氧化还原反应在生产、生活中具有广泛的用途。下列事实中不涉及氧化还原反应的是（）A．金属锈蚀B．金属钠露置于空气中C．食物腐败D．煅烧石灰石9．下列关于氧化还原反应的原理分析，正确的是（）A．失电子越多，该物质的还原性就越强B．含有最高价元素的化合物一定具有强氧化性C．氧化剂氧化其他物质时，本身被还原D．某元素由化合态变成游离态一定被还原10．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中正确的是（）A．常温常压下，2.3gNa变成Na2O2时，失去0.2NA个电子B．标准状况下，2.24L氯气与过量的氢氧化钠溶液完全反应转移的电子数为0.1NAC．1molNa2O2与水反应时，转移电子的数目为2NAD．56gFe与任何物质完全反应时转移的电子数一定为2NAB组\n11．某离子反应中涉及H2O、ClO－、NH4+、H+、N2、Cl－六种微粒。其中N2的物质的量随时间变化的曲线如右图所示。下列判断正确的是()A．该反应的还原剂是Cl－B．消耗1mol还原剂，转移6mol电子C．氧化剂与还原剂的物质的量之比为2:3D．反应后溶液的酸性明显增强12．将5.6gCu、Mg合金投入到一定量的硝酸中，金属与硝酸恰好完全反应，共收集到标准状况下混合气体VL(被还原为NO和NO)；若向反应后的溶液中加入足量氢氧化钠溶液，待金属元素全部沉淀后，再将沉淀过滤、洗净、干燥后称量质量为10.7g，则收集到的气体体积V值可为（）A．2．24LB．4．48LC．6．72LD．7．84L13．工业上由重晶石制取可溶性钡盐，对已经粉碎后的矿石首先进行的处理方法应是（）A．水溶法B．酸溶法C．碱溶法D．还原法14．下列微粒的存在最能说明碘可能呈现金属性的是（）A．IBrB．I2O5C．I3+D．I3－15．下列过程中不涉及氧化还原反应的是（）A．用SO2漂白纸浆和草帽辫B．用氯化铁溶液腐蚀印刷线路板上的铜膜C．高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅D．用牺牲阳极的阴极保护法防止金属被腐蚀16．下列应用中不涉及氧化还原反应原理的是（）AA．用明矾[KAl(SO4)2·12H2O]净水B．海水中提取溴C．从海水中获得金属镁D．硅的冶炼与提纯C组17．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：[UO2(NO3)2]——UxOy＋NO2↑＋O2↑(未配平)，将气体产物收集于试管中并倒扣于盛水的水槽中，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．UO2B．2UO2·UO3C．UO3D．UO2·2UO3二、填空题18．（2022·全国II）ClO2是一种高效净水剂，工业上可用KClO3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为__________。19．PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为___________________。20．高锰酸钾在不同的条件下发生的反应如下：MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2OMnO＋3e－＋2H2O===MnO2↓＋4OH－MnO＋e－===MnO(溶液绿色)(1)从上述三个半反应中可以看出高锰酸根离子被还原的产物受溶液的________影响。(2)将SO2通入高锰酸钾溶液中，发生还原反应的离子反应过程为________→________。(3)将PbO2投入到酸性MnSO4溶液中搅拌，溶液变为紫红色。下列说法正确的是__________(填序号)。a．氧化性：PbO2>KMnO4b．还原性：PbO2>KMnO4c．该反应可以用盐酸酸化\n(4)将高锰酸钾逐滴加入到硫化钾溶液中发生如下反应，其中K2SO4和S的物质的量之比为3∶2。完成下列化学方程式：________KMnO4＋________K2S＋________===______K2MnO4＋______K2SO4＋______S↓＋________若生成5.44g单质硫，反应过程中转移电子的物质的量为________；若反应中有22mol电子转移，则生成K2SO4和S的物质的量之比为__________。
