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- 2021-07-08 发布
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第三节 氧化还原反应
一、氧化还原反应的基本概念
1.氧化还原反应的本质与特征
本质:反应过程中有电子的转移(得失或偏移)。
特征:反应过程中有元素的化合价发生改变。
2.氧化还原反应的基本概念及其关系
实例:
反应4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O中,氧化剂是MnO2,氧化产物是Cl2,还原剂是HCl,还原产物是MnCl2;生成1 mol Cl2时转移电子的物质的量为2__mol,被氧化的HCl的物质的量为2__mol。
3.氧化还原反应和四种基本反应类型的关系可用如图表示
置换反应一定属于氧化还原反应;复分解反应一定不属于氧化还原反应。
二、常见的氧化剂和还原剂
1.常见的氧化剂、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、过氧化物等。如:
(2)常见还原剂。
常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属离子及低价态化合物、低价金属阳离子、非金属单质及其氢化物等。如:
(3)具有中间价态的物质既有氧化性,又有还原性。
具有中间价态的物质
氧化产物
还原产物
Fe2+
Fe3+
Fe
S
S
S
H2O2
O2
H2O
2.物质氧化性、还原性强弱的比较
(1)通过氧化还原反应方程式判断。
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,
氧化性:MnO2>Cl2。
(2)根据与同一物质反应情况(反应条件、剧烈程度)判断
F2+H22HF、Cl2+H22HCl,氧化性F2>Cl2。
(3)根据原电池和电解池的电极反应判断,如图,还原性Zn>Fe 。
(4)根据物质浓度、溶液酸碱性或温度判断氧化性:浓硝酸>稀硝酸,还原性:浓盐酸>稀盐酸。
物质氧化性、还原性强弱还可以根据元素周期表、金属活动性顺序表、非金属活动性顺序表来比较,但关键取决于得失电子的难易程度,与得失电子的多少无关。
3.电子转移的表示方法
(1)双线桥法。
①方法:标变价,画箭头,算数目,说变化。
②模式:
③实例:请用双线桥法标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:
。
(2)单线桥法。
①方法: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”“失”字样。
②模式:
③实例:请用单线桥法标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:
。
1.(RJ必修1·P38改编)下列叙述正确的是 ( )
A.氧化还原反应的本质是化合价发生变化
B.氧化剂在化学反应中失去电子
C.还原剂在反应中发生还原反应
D.反应中同一反应物可能既发生氧化反应又发生还原反应
【解析】选D。氧化还原反应的本质是电子转移,特征是化合价发生变化;氧化剂在化学反应中得到电子,还原剂在反应中发生氧化反应;如氯气和NaOH溶液反应,氯气既发生氧化反应又发生还原反应。
2.(RJ必修1·P38改编)在下列变化中,一定要加入合适的氧化剂才能实现的是
( )
A.Na2O2→O2 B.Cl2→Cl-
C.Fe(OH)2→Fe(OH)3 D.NO2→NO
【解析】选C。A项,Na2O2与水反应即可实现,但水不是氧化剂也不是还原剂,故A错误;B项,Cl2与水反应生成盐酸和次氯酸,但水不是氧化剂也不是还原剂,故B错误;C项,铁的化合价升高被氧化,一定要加入合适的氧化剂才能实现,故C正确;D项,NO2与水反应生成硝酸和一氧化氮,但水不是氧化剂也不是还原剂,故D错误。
3.(RJ必修1·P42改编)(1)黑火药是中国的“四大发明”之一,其爆炸时,发生如下的反应:2KNO3+3C+SK2S+N2↑+3CO2↑。
①氧化剂是________,还原剂是________,氧化产物是________,还原产物是________。
②用双线桥标出电子转移的方向和数目:
2KNO3+3C+SK2S+N2↑+3CO2↑
③当0.1 mol CO2生成时,则转移的电子数为________。
(2)饮用水中的N对人类健康会产生危害,为了降低饮用水中N的浓度,可以在碱性条件下用铝粉将N还原为N2,其化学方程式如下:
10Al+6NaNO3+4NaOH10NaAlO2+3N2↑+2H2O
①请用“单线桥法”表示上述反应中电子转移的方向和数目。
②氧化剂是________,氧化产物是________。
③若转移3 mol电子,则所产生的氮气在标准状况下的体积为________。
【解析】(1)①反应中,氮、硫元素的化合价降低,则KNO3和S作氧化剂,碳元素的化合价升高,则C作还原剂,CO2为氧化产物,K2S和N2为还原产物;②该反应中C失去电子数为4×3,S得到电子数为2,KNO3得到电子数为5×2,共转移电子数为12;③当0.1 mol CO2生成时,转移电子0.4 mol,则转移的电子数为0.4NA。
(2)①反应中,铝元素化合价升高,被氧化,在反应中失去电子,铝失去电子数为10×3,NaNO3得到电子数为6×5;②氮元素化合价降低,NaNO3为氧化剂,铝元素的化合价升高,NaAlO2为氧化产物;③产生1 mol气体,则转移的电子的物质的量为10 mol,则转移3 mol电子时生成0.3 mol氮气,即6.72 L(标准状况)。
答案:(1)①KNO3和S C CO2 K2S和N2
②
③0.4NA
(2)①
②NaNO3 NaAlO2 ③6.72 L
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