2021届一轮复习鲁科版氧化剂和还原剂学案 22页

第4节　氧化剂和还原剂 考纲定位 核心素养 ‎1.了解氧化还原反应的本质。‎ ‎2.了解常见的氧化还原反应。根据化学式判断元素化合价。‎ ‎3.掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。‎ ‎4.能正确书写氧化还原化学方程式和离子方程式。‎ ‎1.模型认知——根据氧化还原反应的本质认识“价态规律，强弱规律，守恒规律”三大规律及应用的思维模型。‎ ‎2.证据推理——根据某些事实和信息归纳推导氧化性或还原性的强弱问题。‎ ‎3.科学探究——科学探究是认识氧化还原反应的重要途径。从氧化还原反应的角度设计探究方案，进行实验探究加深性质的理解与深化。‎ 考点一| 氧化还原反应的概念与本质 ‎1．本质和特征 ‎2．有关概念及联系 对于反应C＋2H2SO4(浓)2SO2↑＋CO2↑＋2H2O ‎(1)氧化剂是浓硫酸，发生还原反应，被还原，生成还原产物SO2。‎ ‎(2)还原剂是C，发生氧化反应，被氧化，生成氧化产物CO2。‎ ‎(3)C和浓硫酸在反应中分别表现还原性和氧化性。‎ ‎(4)反应生成1 mol CO2，浓硫酸得4_mol电子，C失去4_mol电子，反应转移4_mol电子。‎ ‎(5)①单线桥法表示电子转移的方向与数目为 ‎ (浓)2SO2↑＋CO2↑＋2H2O ‎②双线桥法表示电子转移的方向与数目为 ‎[深度归纳]　‎ ‎(1)有关概念与联系 ‎(2)两种电子转移的表示方法 ‎①双线桥法：标变价―→画箭头―→标得失―→定数目。‎ ‎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“得到”“失去”字样。‎ ‎===氧化产物＋还原产物 ‎3．四种基本反应类型和氧化还原反应的关系 ‎4．常见的氧化剂和还原剂 ‎(1)常见氧化剂 常见氧化剂包括某些非金属单质、含有高价态元素的化合物等。如：‎ ‎(2)常见还原剂 常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属阴离子及含低价态元素的化合物、低价金属阳离子、某些非金属单质及其氢化物等。如：‎ ‎(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 元素化合价处于中间价态的物质 氧化产物 还原产物 Fe2＋‎ Fe3＋‎ Fe SO(H2SO3/SO2)‎ SO S H2O2‎ O2‎ H2O 其中Fe2＋、SO(H2SO3/SO2)主要表现还原性，H2O2主要表现氧化性。‎ ‎1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎(1)氧化还原反应中有一种元素被氧化时，一定有另一种元素被还原。‎ ‎(　　)‎ ‎(2)某元素从游离态变为化合态，该元素可能被氧化也可能被还原。‎ ‎(　　)‎ ‎(3)金属阳离子只有氧化性，发生还原反应。(　　)‎ ‎(4)Na2O2与H2O反应，NO2与H2O反应中氧化剂与还原剂均为一种物质。(　　)‎ ‎(5)在Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O反应中，1 mol Cl2反应转移 ‎2 mol e－。(　　)‎ ‎(6)HNO3作氧化剂时还原产物可能为NO、NO2、N2O4、N2等。(　　)‎ 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√‎ ‎2．对于反应：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，‎ ‎(1)生成1 mol Cl2，被氧化的HCl为________mol，转移电子数为________(用NA表示阿伏加德常数的值)。‎ ‎(2)在此反应中，表现氧化性的物质是________。‎ ‎(3)此反应中，HCl表现的性质有________。‎ ‎(4)用双线桥表示电子转移的方向与数目______________________‎ ‎________________________________________________________。‎ 答案：(1)2　2NA　(2)MnO2　(3)酸性、还原性 ‎(4) ↑＋2H2O 考法1　有关概念判断与电子转移数目的计算 ‎1．(2019·合肥调研)高铁酸钾(K2FeO4)是一种常用的水处理剂。工业制备高铁酸钾的离子方程式为3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O。下列相关叙述不合理的是(　　)‎ A．K2FeO4中铁元素的化合价是＋6‎ B．制得1 mol K2FeO4转移3 mol e－‎ C．Fe3＋的氧化性强于FeO D．氧化产物与还原产物物质的量之比为2∶3‎ C　[根据化合物中各元素化合价的代数和等于0，可计算出K2FeO4中铁元素的化合价是＋6，A项正确；根据题给离子方程式可知，制得1 mol K2FeO4转移3 mol电子，B项正确；FeO的氧化性强于Fe3＋，C项错误；该反应中氧化产物是FeO，还原产物是Cl－，二者的物质的量之比为2∶3，D项正确。]‎ ‎2．某校化学课题组探究以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的工艺，他们设计的流程如图所示，在“焙烧”过程中铁元素转化为Fe3O4。‎ 下列推断正确的是(　　)‎ A．“焙烧”反应中，SO2是氧化产物，Fe3O4是还原产物 B．“酸溶”时的酸可以用稀硫酸代替 C．“过滤”后的滤液中Fe3＋和Fe2＋的浓度比为2∶1‎ D．“氧化”时的氧化剂只能选取Cl2‎ C　[“焙烧”时O2为氧化剂，FeS2为还原剂，SO2和Fe3O4‎ 都既是氧化产物，又是还原产物，A项错误；因目标产物为氯化物，故不能用稀硫酸代替盐酸，B项错误；Fe3O4可写成Fe2O3·FeO，其中Fe3＋和Fe2＋之比为2∶1，C项正确；“氧化”时的氧化剂可选取H2O2、Cl2等，D项错误。]‎ ‎3．(2018·郑州一模)将过量H2O2溶液加入含(NH4)2CrO4的氨水中，加热后冷却，生成暗棕红色晶体M[化学式为Cr(NH3)3O4]，发生反应的离子方程式为CrO＋3NH3＋3H2O2===M＋2H2O＋2OH－＋O2↑，测得M中有2个过氧键。下列叙述正确的是(　　)‎ A．M中Cr的化合价为＋3‎ B．参与反应的H2O2全部被氧化 C．向FeSO4溶液中滴加几滴M的溶液，没有明显现象 D．转移0.2 mol电子时，生成M的质量为‎16.7 g D　[M的化学式为Cr(NH3)3O4，M中有2个过氧键，则4个O均为－1价，而NH3为中性分子，故Cr的化合价为＋4，A项错误；根据3H2O2～O2以及M中有2个过氧键，知参与反应的H2O2只有被氧化，B项错误；M中含有过氧键，具有强氧化性，向FeSO4溶液中滴加几滴M的溶液，Fe2＋被氧化为Fe3＋，溶液会发生颜色变化，C项错误；转移0.2 mol电子生成0.1 mol M，质量为‎16.7 g，D项正确。]‎ ‎4．对于反应：14CuSO4＋5FeS2＋12H2O===7Cu2S＋5FeSO4＋12H2SO4，当有1 mol FeS2发生反应，转移电子的物质的量为________。‎ 解析：根据反应当5 mol FeS2反应时，CuSO4→Cu2S时得 ‎14 mol e－，FeS2→Cu2S时得7 mol e－，共得到21 mol e－，所以当有1 mol FeS2反应时，转移4.2 mol e－。‎ 答案：4.2 mol ‎[思维建模]　转移电子数的计算思路 明确元素的变价―→找出所有氧化剂或还原剂的物质的量所有氧化剂或还原剂得或失的电子数―→确定转移电子数。[n(e－)＝n(氧化剂)或n(还原剂)×N(变价原子数)×ΔN(化合价变化数)]‎ 考法2　电子转移的表示方法 ‎5．用双线桥法表示下列反应的电子转移的方向和数目 ‎(1)3FeO＋10HNO3===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O ‎(2)3NF3＋5H2O===2NO＋HNO3＋9HF ‎(3)KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O 答案：(1)‎ ‎6．用单线桥法表示下列反应的电子转移的方向和数目 ‎(1)CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑‎ ‎(2)FeS2＋8HNO3===Fe(NO3)3＋2H2SO4＋5NO↑＋2H2O 答案：(1) ===Ca(OH)2＋2H2↑‎ ‎(2)===Fe(NO3)3＋2H2SO4＋5NO↑＋2H2O 考点二| 氧化还原反应的三大规律及应用 ‎1．强弱规律 ‎(1)氧化性、还原性的判断 ‎①氧化性是指得电子的性质(或能力)；还原性是指失电子的性质(或能力)。‎ ‎②氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的难易程度，与得、失电子数目的多少无关。如：Na－e－===Na＋，Al－3e－===Al3＋，但Na比Al活泼，更易失去电子，所以Na比Al的还原性强。‎ ‎(2)氧化性、还原性强弱的比较方法 ‎①依据氧化还原反应方程式判断 氧化剂＋还原剂===还原产物＋氧化产物 氧化性：氧化剂>氧化产物(填“>”或“<”，下同)‎ 还原性：还原剂>还原产物 ‎②依据反应条件及反应的剧烈程度判断 反应条件(如是否加热、有无催化剂和反应物浓度大小等)要求越低，反应越剧烈，物质的氧化性或还原性越强。‎ 例如：‎ ‎③依据产物中元素价态的高低来判断 a．相同条件下，不同氧化剂作用于同一种还原剂，氧化产物价态高的其氧化性强。例如：‎ b．相同条件下，不同还原剂作用于同一种氧化剂，还原产物价态低的其还原性强。例如：‎ ‎④根据外界条件判断同一种物质的性质强弱 a．浓度：同一种物质浓度越大，氧化性(或还原性)越强。如氧化性：如浓硫酸＞稀硫酸，浓硝酸＞稀硝酸，还原性：浓盐酸＞稀盐酸。‎ b．温度：同一种物质，温度越高其氧化性越强。如：热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。‎ c．酸碱性：同一种物质，所处环境酸(碱)性越强其氧化性(还原性)越强。如NO在酸性条件下具有强氧化性。‎ ‎2．价态规律 ‎(1)元素处于最高价，只有氧化性；元素处于最低价，只有还原 性；元素处于中间价态，既有氧化性又有还原性。‎ ‎(2)价态归中规律 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，不交叉”。‎ 如在反应KClO3＋6HCl===KCl＋3Cl2↑＋3H2O中氧化产物为Cl2，还原产物为Cl2，生成1 mol Cl2时转移电子 mol。‎ ‎(3)歧化反应规律 ‎“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)可发生歧化反应，如：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，反应1 mol Cl2，转移电子1 mol。‎ ‎3．反应先后规律 ‎(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：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)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。如：在含有Fe3＋、Cu2＋、H＋的溶液中加入铁粉，因为氧化性Fe3＋>Cu2＋>H＋，所以铁粉先与Fe3＋反应，然后依次为Cu2＋、H＋。‎ ‎1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎(1)浓硫酸具有强氧化性，故SO2不能用浓硫酸干燥。(　　)‎ ‎(2)Cu与Fe3＋反应生成Fe2＋，故Cu比Fe还原性强。(　　)‎ ‎(3)HCl中Cl为－1价，故HCl只能被氧化。(　　)‎ ‎(4)向含I－的无色溶液中滴加少量新制氯水，再滴加淀粉溶液，加入淀粉后溶液变成蓝色，则氧化性：Cl2＞I2。(　　)‎ ‎(5)在H2S与浓硫酸的反应中，氧化产物和还原产物可以均为SO2。‎ ‎(　　)‎ 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√‎ ‎2．下列各组物质：①Cu与HNO3溶液　②Cu与FeCl3溶液　③Zn与H2SO4溶液　④Fe与FeCl3溶液　⑤Cl2和NaOH溶液　⑥Fe和HNO3溶液　⑦Fe和H2SO4溶液　⑧Na和O2‎ ‎(1)由于浓度不同而发生不同氧化还原反应的是______(填序号，下同)。‎ ‎(2)由于温度不同而发生不同氧化还原反应的是________。‎ 答案：(1)①③⑥⑦　(2)⑤⑥⑦⑧‎ 考法1　氧化性、还原性强弱比较及实验探究 ‎1．(2019·湘东五校联考)向CuSO4溶液中逐滴加入碘化钾溶液至过量，观察到产生白色沉淀CuI，蓝色溶液变棕色，再向反应后的溶液中通入过量SO2，溶液变无色。则下列说法正确的是(　　)‎ A．通入‎22.4 L SO2参加反应时，有2mol个电子发生转移 B．通入SO2后溶液逐渐变成无色，体现了SO2的漂白性 C．滴加碘化钾溶液时，KI被氧化，CuI是氧化产物 D．上述实验条件下，微粒的氧化性：Cu2＋＞I2＞SO2‎ D　[题中没有指明温度和压强，‎22.4 L SO2的物质的量无法确定，故转移电子数无法确定，A项错误；通入SO2时发生反应：SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI，SO2将I2还原为I－，体现了SO2的还原性，B项错误；滴加碘化钾溶液时，CuSO4转化为CuI，则CuSO4被还原，故KI被氧化，CuI是还原产物，C项错误；由2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2、SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI，结合氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，可得氧化性：Cu2＋＞I2＞SO2，D项正确。]‎ ‎2．(2019·衡水模拟)已知下列实验事实：‎ ‎①Cr2O3固体既能溶于KOH溶液得到KCrO2溶液，又能溶于硫酸得到Cr2(SO4)3溶液 ‎②向KCrO2溶液中滴加H2O2溶液，再酸化，可得K2Cr2O7溶液 ‎③将K2Cr2O7溶液滴加到淀粉和KI的混合溶液中，溶液变蓝 下列判断不正确的是(　　)‎ A．化合物KCrO2中铬元素为＋3价 B．实验①证明Cr2O3是两性氧化物 C．实验②证明H2O2既有氧化性又有还原性 D．实验③证明氧化性：Cr2O>I2‎ C　[化合物KCrO2中，K为＋1价，O为－2价，由正负化合价代数和为0知，铬元素为＋3价，A正确；由实验①可知，氧化铬与酸、碱反应生成盐和水为两性氧化物，B正确；由实验②可知，铬元素的化合价升高，过氧化氢中氧元素的化合价降低，故H2O2有氧化性，C错误；由③中溶液变蓝，可知生成碘单质，K2Cr2O7为氧化剂，I2为氧化产物，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，D正确。]‎ ‎3．(1)如何设计实验证明氧化性Cl2>Fe3＋？写出有关离子方程式。‎ ‎(2)如何设计实验证明还原性I－＞Fe2＋？写出有关离子方程式。‎ 答案：(1)取少许FeCl2溶液，加入2滴KSCN溶液，不显红色，加入氯水变成红色。Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－，Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。‎ ‎(2)取少许KI溶液，加入淀粉溶液，不变蓝色，加入FeCl3溶液，变蓝色。2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋。‎ ‎[思维建模] 证明物质氧化性强弱或还原性强弱的实验模板 ‎(1)探究物质的氧化性强弱，需利用氧化还原反应中氧化剂的氧化能力强于氧化产物进行设计，且反应中要有明显的实验现象。‎ ‎(2)探究物质的还原性强弱，需利用氧化还原反应中还原剂的还原能力强于还原产物进行设计，且反应中要有明显的实验现象。‎ 考法2　价态规律应用 ‎4．已知X、Y、Z、W、Q均为含氮化合物，它们在一定条件下有如下转换关系(未配平)：‎ ‎(1)X―→W＋O2‎ ‎(2)Z＋Y＋NaOH―→H2O＋W ‎(3)Y＋SO2―→Z＋SO3‎ ‎(4)Q＋Y―→Z＋H2O ‎(5)X＋Cu＋H2SO4(浓)―→Cu2＋＋Y＋SO 则这五种含氮化合物中氮元素的化合价由高到低的顺序为(　　)‎ A．X＞Y＞Z＞W＞Q　 B．X＞Z＞Y＞Q＞W C．X＞Y＞W＞Z＞Q D．W＞X＞Z＞Q＞Y C　[(1)X―→W＋O2‎ 中，X中氧元素失电子化合价升高，则氮元素得电子化合价降低，所以氮元素化合价X＞W；(3)Y＋SO2―→Z＋SO3中，硫元素化合价升高，则Y中氮元素化合价降低，所以氮元素化合价Y＞Z；(2)Z＋Y＋NaOH―→H2O＋W为归中反应，则氮元素化合价W处于Z和Y中间，结合反应(3)可知，氮元素化合价Y＞W＞Z；(4)Q＋Y―→Z＋H2O为归中反应，Z处于Q和Y之间，根据(3)知，Y＞Z，所以Z＞Q；(5)X＋Cu＋H2SO4(浓)―→Cu2＋＋Y＋SO，铜元素化合价升高，则X化合价降低生成Y，所以氮元素化合价X＞Y；所以这五种含氮化合物中氮元素的化合价由高到低的顺序为X＞Y＞W＞Z＞Q。]‎ ‎5．氢化铝锂(LiAlH4)和硼氢化钠(NaBH4)在有机合成中非常重要，可发生如下反应：①LiAlH4＋4H2O===LiOH＋Al(OH)3＋4H2↑、②NaBH4＋NH4Cl===NH3BH3＋NaCl＋H2↑，则下列说法错误的是 ‎(　　)‎ A．LiAlH4中氢元素为－1价 B．反应②中，每生成1 mol NH3BH3会转移2 mol e－‎ C．两个反应中，H2均既是氧化产物，又是还原产物 D．NH4Cl和NaBH4所含化学键类型相同 B　[LiAlH4中Li为＋1价，Al为＋3价，故H为－1价，A项正确；反应②中转移1个电子，则每生成1 mol NH3BH3转移1 mol e－，B项错误；两个反应中均只有H元素的化合价发生变化，故两个反应中H2均既是氧化产物，又是还原产物，C项正确；NH4Cl、NaBH4中均含有离子键、极性共价键、配位键，D项正确。]‎ 考法3　先后规律应用 ‎6．(2018·合肥一模)已知H2SO3＋I2＋H2O===H2SO4＋2HI，将0.1 mol Cl2通入100 mL含等物质的量的HI与H2SO3的混合溶液中，有一半的HI被氧化，则下列说法正确的是(　　)‎ A．物质的还原性：HI＞H2SO3＞HCl B．H2SO3的物质的量浓度为0.6 mol·L－1‎ C．若再通入0.05 mol Cl2，则恰好能将HI和H2SO3完全氧化 D．通入0.1 mol Cl2发生反应的离子方程式为5Cl2＋4H2SO3＋2I－＋4H2O===4SO＋I2＋10Cl－＋16H＋‎ D　[由已知反应可知，还原性：H2SO3＞HI，故向混合溶液中通入Cl2‎ 后先发生反应：Cl2＋H2SO3＋H2O===2HCl＋H2SO4，H2SO3反应完全后发生反应：Cl2＋2HI===I2＋2HCl，则还原性：HI＞HCl，故还原性：H2SO3＞HI＞HCl，A项错误；设HI和H2SO3的物质的量浓度均为x mol·L－1，根据二者分别与Cl2反应的化学方程式并结合有一半的HI被氧化可知Cl2完全反应，则0.1x＋＝0.1，解得x＝0.8，B项错误；混合溶液中还剩余0.04 mol HI未被氧化，故只需再通入0.02 mol Cl2，即可恰好将HI和H2SO3完全氧化，C项错误；通入0.1 mol Cl2后，0.08 mol H2SO3和0.04 mol HI完全反应，即参与反应的n(Cl2)∶n(H2SO3)∶n(HI)＝5∶4∶2，反应的离子方程式为5Cl2＋4H2SO3＋2I－＋4H2O===4SO＋I2＋10Cl－＋16H＋，D项正确。]‎ ‎7．向含有Fe2＋、I－、Br－的溶液中通入适量氯气，溶液中各种离子的物质的量变化如图所示。有关说法不正确的是(　　)‎ A．线段BC代表Fe3＋物质的量的变化情况 B．原混合溶液中[FeBr2]＝6 mol·L－1‎ C．当通入Cl2 2 mol时，溶液中已发生的离子反应可表示为2Fe2＋＋2I－＋2Cl2===2Fe3＋＋I2＋4Cl－‎ D．原溶液中n(Fe2＋)∶n(I－)∶n(Br－)＝2∶1∶3‎ B　[根据还原性Br－