氧化还原反应

氧化还原反应 张 婵 1、理解氧化剂和还原剂、氧化性和还原性等概念 2、能判断氧化还原反应中电子转移的方向和数目 3、掌握比较氧化性、还原性强弱的一般方法 4、掌握配平氧化还原反应方程式的基本方法 5、掌握配平氧化还原反应的有关计算 （一）概念及实质 1. 概念：发生电子转移（得失或偏移）的反应。 2. 实质：发生电子转移。 3. 判断：有化合价升降。 反应物 化合价变化 表现性质 变化过程 发生反应 生成物 氧化剂 降低 氧化性 被还原 还原反应 还原产物 , ,e 升高 还原性 被氧化 氧化反应 氧化产物 还原剂 （二）元素的化合价 元素原子的最外电子层结构决定了原子间是按一定数目相互化合，元素的原子相互化合 的数目叫这种元素的化合价。 1. 单质中元素的化合价为0； 2. 在化合物中金属元素的化合价全为正值，非金属元素的化合价一般既有负值又有正值； 3. 在化合物中，各元素的正、负化合价的代数和为0； 如：原子团的化合价：NO－2－2－－2－、SO、SO、HSO（亚硫酸氢根）、CO、 34333－－＋－3－HCO、ClO（氯酸根）、NH（铵根）、MnO（高锰酸根）、PO（磷酸根）。 33444 中心元素的化合价： 4. 离子化合物中，元素的化合价与在生成它们的反应中原子得、失电子数目及离子的电 荷数在数值上相等，如NaCl： 离子符号 原子得、失电子数 离子的电荷数 元素的化合价 Na＋ 1（失） 1 ＋1 － Cl1（得） 1 －1 共价化合物中，元素的化合价与在生成它们的反应中共用电子对的偏向、偏离的对数在 数值上相等。如HCl： 共用电子对偏向氯原子，氯元素化合价为－1价；共用电子对偏离氢原子，氢元素化合 价为＋1价。 5. 有机物中：H：+1、O：-2、再计算C元素平均化合价。（三）氧化还原反应中电子转移的 1 表示方法 双线桥法 1. 双箭号从反应物指向生成物，箭号起止所指的均为同一种元素。 2. 线上标出得失电子的情况及价的升降、被氧化或被还原等内容。 氧化剂为HCl，还原剂为Zn，氧化产物为ZnCl，还原产物为H。 22 单桥线法 1. 箭号由还原剂中失电子的元素指向氧化剂中得电子的元素； 2. 线上只标出转移电子的总数。 （四）氧化还原反应的规律 1. 对立统一规律 还原剂、氧化剂相互对立又相互依存。 2. 电子守恒规律 还原剂失电子总数=氧化剂得电子总数 3. 性质传递规律 氧化剂+还原剂=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 4. 谁强谁先规律 在溶液中存在多种氧化剂，氧化性强的抢先得电子，先被还原。 在溶液中存在多种还原剂，还原性强的抢先失电子，先被氧化。 5. 价态规律 （1）高低规律： 最高价态——只具氧化性 最低价态——只具还原性 中间价态——兼有氧化性和还原性 讨论分析下列氧化还原反应中电子转移的方向和数目，判断氧化产物和还原产物。 ? H S+HSO（浓）=S?+SO?+2HO 22422 ? KClO+6HCl=KCl+3Cl?+3HO 322 （2）价态归中规律： 同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时，价态的变化“只靠拢，不交叉”。 （五）重要的氧化剂、还原剂 重要的氧化剂： （1）活泼非金属单质，如F、Cl、Br、O 、I、O 等。 222223（2）高价含氧化合物，如浓HSO、HNO、KMnO、HClO、KClO、MnO、NaO、 24343222 HO、KCrO等。 22227＋2+3＋2＋（3）高价金属阳离子，如Ag、Hg、Fe、Cu等。 重要还原剂： 2 （1）活泼金属及某些非金属单质，如Na、Mg、Al、H、C、Si等； 2（2）低价态化合物，如CO、HS、HCl、SO、NH等； 2232―2＋―2―（3）低价态的某些离子，如S、SO、Fe、I等。 3 （六）氧化性、还原性强弱的判断方法 1. 金属、非金属性 （1）随着金属活动顺序表中金属活动性的减弱，金属的还原性越来越弱，其对应离子 3＋的氧化性越来越强.（除Fe外） K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,还原性逐渐减弱 +2++2+3+2+2++2+3++KCaNaMgAlZnFeCuFeAg、、、、、、、、、、H,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,氧化性逐渐增强 （2）对于非金属单质 F、Cl、Br、I、S、P、C、Si、H22222,,,,,,,,,,,,,,氧化性逐渐减弱 ,,,,,2F、Cl、Br、I、S,,,,,,,,,,还原性逐渐增强 2. 氧化还原反应的性质传递规律 CuHHO++CuO例如：22 还原剂氧化剂还原产物氧化产物 则：还原性：H＞Cu 2 3. 根据元素周期律判断 （1）同周期 氧化性：左＜右 还原性：左＞右 （2）同主族 氧化性：上＞下 还原性：上＜下 4. 根据反应结果判断 （1）同一物质在相同条件下，被不同氧化剂氧化的程度越大，氧化剂的氧化性越强。 Fe+S=FeS 2Fe+3Cl=2FeCl 23 （2）同一物质在相同的条件下，被不同还原剂还原得越彻底，还原剂的还原性越强 HCl+HSO（浓）?不反应 24 HBr+HSO（浓）?Br+SO?+HO 24222 HI+HSO（浓）?I+HS?+HO 24222 5. 根据电极反应确定 （1）原电池 还原性：负极>正极 （2）电解池 阴极（氧化性）：先析出＞后析出 阳极（还原性）：先反应＞后反应 6. 从反应所需条件来比较。一般来讲，一组反应中，反应条件越简单，对应反应物的氧 化性或还原性越强。 3 +4HCl2（）浓MnOMnClClHO++?2222 ?+5+8ClOH+16HCl2KCl+2（）浓KMnOMnCl22242 CuCl222ClHO4HCl+O+222450? 从反应条件可以看出氧化剂的氧化能力：KMnO＞MnO＞O 4227. 外界条件对氧化性或还原性强弱的影响（同一物质在不同条件下的氧化性或还原性） （1）物质的浓度越高，氧化性或还原性越强。 （2）温度越高，氧化性或还原性越强。 （3）酸性越强，氧化性越强；碱性越强，还原性越强。 （七）氧化还原反应方程式的配平 1、配平原则（三个原则） 电子守恒，即电子转移数目相等。 原子守恒，即反应前后原子种类和数目相等。 电荷守恒，即反应前后电荷总数相等。 1、 配平步骤（五步骤） ? 标价态 ? 列升降 ? 求相等 ? 观察计量数 ? 检查 3、配平方法 ? 正向配平——常规法 ? 逆向配平 ? 整体标价法 ? 缺项配平 ? 有机氧化还原反应方程式的配平 （八）氧化还原反应的计算 1、典型题型 ? 求氧化剂与还原剂的物质的量之比或质量比。 ? 计算参加反应的氧化剂或还原剂的量。 ? 确定反应前后某一元素价态的变化。 2、计算方法 ? 找出氧化剂和还原剂以及各自的还原产物和氧化产物。 ? 找准1个原子/离子得失电子数。 ? 据电子守恒列等式 n(氧化剂) ×变价原子数×化合价变化值 ＝ n(还原剂) ×变价原子数×化合价变化值 1、氧化性、还原性强弱的判断 2、氧化还原反应方程式的配平 3、氧化还原反应的计算 【典题分析】 例1、（2007?全国?理综）已知氧化还原反应： 2Cu(IO )+24KI+12HSO??2CuI+13I+12KSO+12HO 32242242 其中1 mol氧化剂在反应中得到的电子为（ ） A．10 mol B．11 mol C．12mol D．13 mol 答案：B 解析：氧化还原反应得失电子情况如下： 4 2 mol 氧化剂Cu(IO)得电子22 mol，所以，1 mol氧化剂得到的电子为11 mol。 32 例2、（2007?全国?理综）在氧化还原反应中，水作为氧化剂的是（ ） 高温A．C+ HO CO+ H 222 B．3NO+HO??2HNO+NO 223 C．2NaO+2HO??4NaOH+O? 2222 D．2F+2HO??4HF+O 222 答案：A 解析：A中HO?H，氢元素化合价降低，所以HO是氧化剂。B中发生氮元素自身氧化222 还原反应，HO既不是氧化剂，也不是还原剂。同B类似，C中NaO既是氧化剂，又是还原222剂，HO没有化合价的变化。F将HO中的氧原子氧化成O，HO作还原剂。 22222 例3、（2008全国?卷）(NH)SO在高温下分解，产物是SO、HO、N和NH。在该反应4242223的化学方程式中，化学计量数由小到大的产物分子依次是( ) A．SO、HO、N、NH B．N、SO、HO、NH 22232223 C．N、SO、NH、HO D．HO、NH、SO、N 22322322 解析：此题实际上是考查化学方程式的配平，(NH)SONH＋N＋SO＋HO，反应4243222中：N：－3?0，化合价变化总数为6，S：＋6?＋4，化合价变化数为2，根据化合价升高和降低的总数相等，所以应在SO前配3，(NH)SO前面配3，NH前面配4，HO前面配6，242432最后计算反应前后的O原子个数相等。配平后的化学方程式为： 高温 3(NH)SO4NH?＋N?＋3SO?＋6HO。 4243222 答案：C。 例4、（2008上海卷）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．F、K、HCl B．Cl、Al、H C．NO、Na、Br D．O、SO、HO 22222222 解析：元素具有最高价时只有氧化性，注意F没有最高化合价，元素具有最低化合价2 时只有还原性，而处于中间价态时既具有氧化性又具有还原性。 答案：A 例5、（2008广东卷）氮化铝（AlN，Al和N的相对原子质量分别为27和14）广泛应 高温 用于电子、陶瓷等工业领域。在一定条件下，AlN可通过反应AlO＋＋N＋3C2AlN232 ＋3CO合成。下列叙述正确的是（ ） A．上述反应中，N是还原剂，AlO是氧化剂 223 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＋3 D．AlN的摩尔质量为41g 解析：N的化合价：0?－3，化合价降低，N作氧化剂，C的化合价：0?＋2，化合价2 5 升高，C作还原剂；Al的化合价无改变，所以既不是氧化剂也不是还原剂；AlN的摩尔质量 －1为41g?mol。 答案：B 例6、 常温下，在下列溶液中发生如下反应 ,＋－2＋? 16H4＋10Z＋2XO=2X＋5Z＋8HO 222＋3＋－? 2A＋B＝2A＋2B 2－－? 2B＋Z＝B＋2Z 22 由此判断下列说法错误的是（ ） 2＋3＋－A. 反应Z＋2A=2A＋2Z可以进行 2 B. Z元素在??反应中均被还原 ,3＋4C. 氧化性由强到弱的顺序是XO、Z、B、A 222＋－－2＋D. 还原性由强到弱的顺序是A、B、Z、X 解析：根据有关规律，在同一反应中，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，可得出（ ） ,3＋4氧化性：XO＞Z＞B＞A 22 答案： B 例7、从下列各组反应对比中，判断哪种粒子的氧化性最强，哪种粒子的还原性最强． （1）铁钉浸入CuSO溶液后，表面会附有红色物质；铜丝浸入AgNO溶液后，表面会附432＋2＋＋有银白色物质，则Cu、Fe、Ag中，___________原子还原性最强；Cu、Fe、Ag中，_______________离子氧化性最强。 （2）铁钉在氯气中被锈蚀成棕褐色物质FeCl，而在盐酸中生成淡绿色溶液（FeCl）。32则氯气分子、氯离子、氢离子中_____________具有氧化性，___________氧化性最强。 2＋2＋2＋2＋解析：（1）由反应Fe＋Cu＝Fe＋Cu可知氧化性Cu＞Fe，还原性Fe＞Cu；由Cu＋2＋＋2＋＋＋2Ag＝2Ag＋Cu可知，氧化性Ag＞Cu，还原性Cu＞Ag，故Fe的还原性最强，Ag氧化性最强。 ＋－＋（2）因Cl、H都能将铁氧化，被还原为Cl、H，所以Cl、H具有氧化性；由Fe被222＋Cl、H氧化的程度可知，Cl氧化性最强。 22 ＋＋ClCl22答案：（1）Fe Ag （2）H、； 例8、配平化学方程式 KMnO＋FeS＋HSO——MnSO＋Fe（SO）＋S?＋KSO＋HO 4244243242 解析：? 标价态。 ，3，2,20，7，2FeFeSSK2MnMnO＋＋HSO——SO＋（SO）＋?＋KSO＋HO 424443242 ? 列变化，算出一个氧化剂（或还原剂）“分子”的化合价总共降低（或升高）多少． ，7，2氧化剂KMnOMnMn，??5价 4 ? 等升降。?3×5（系数）5FeS；?5×3（系数）3KMnO并确定相应的其他元素的系4 数： 3KMnO＋5FeS＋HSO——3MnSO＋Fe（SO）＋5S?＋KSO＋HO 4244243242 6 ? 平系数。 用观察法配平其他物质的系数，一般先配盐，再配酸，最后配水，并核对氧原子数。 ? 验结果。 答案：6 10 24——6 5 10 3 24 例9、已知CuS与某浓度的HNO反应时，生成Cu（NO）和HSO，若反应中CuS与HNO23322423的质量比为320：819，则该反应的还原产物为__________________。 320819 解析：Cu16063S与HNO物质的量之比为:＝2:13，设还原产物中N元素价态降低ｎ23 价，由得失电子守恒可知：2×（１×2＋８）＝（13－2×４）ｎ，解得ｎ=4，其还原产物为NO。 2 答案： NO 2 1. 下列反应一定属于氧化还原反应的是（ ） A. 化合反应 B. 分解反应 C. 置换反应 D. 复分解反应 2. 下列变化中，需要加入氧化剂的是（ ） A. SO?SOB. HCl?HC. FeCl?FeClD. FeO?Fe 23 2 23 233. 按金属活动性顺序由前到后考虑，下列说法中正确的是（ ） A. 单质的还原性逐渐减弱 B. 原子的失电子能力逐渐增强 C. 对应离子的氧化性逐渐增强 D. 对应离子的得电子能力逐渐减弱 4. 下列反应中，盐酸只作氧化剂的是（ ） ,A . Zn＋2HCl＝ZnClMnO，4HClMnCl，Cl,，2HO2222＋H? B. 22 C. Cl＋HO＝HCl＋HclO D. CaCO＋2HCl＝CaCl＋HO＋CO 2232225. 下列叙述中，正确的是（ ） A. 同一反应中，氧化剂的氧化性比氧化产物的氧化性强 B. 同一反应中，还原剂的还原性比还原产物的还原性弱 2＋C. 由X原子变成X的反应是氧化反应 2＋D. 由X原子变成X，需加入还原剂 6. 在3Cl＋8NH＝6NHCl＋N反应中，还原性最强的物质是（ ） 2342 A. ClB. NHC. NHCl D. N 2 3 42 7. 下列关于氧化还原反应的叙述中正确的是（ ） A. 金属单质在反应中只作为还原剂 B. 非金属单质在反应中只作为氧化剂 2＋2＋C. 金属原子失电子越多，还原性越强 D. Cu比Fe氧化性强，Fe比Cu还原性强 8. 一个A原子转移两个电子给两个B原子，下列说法中正确的是（ ） A. 形成化合物AB，A是氧化剂 B. 形成化合物AB，A被还原 22 C. 形成化合物AB，B被还原 D. 形成化合物AB，B有氧化性 22 9. 某反应的化学方程式为：aFeCl＋bKNO＋cHCl＝dFeCl＋eKCl＋fX＋gHO，若b＝1，d2332＝3，则X的化学式为（ ） A. NB. NO C. NOD. NHCl 2 2 4 ,,5Cl，I，6HO,2HIO，10HClBrO，Cl,Br，2ClO32232223 10. 有反应：；； ,,，ClO，5Cl，6H,3Cl，3HO322依据上述方程式，下列微粒氧化能力排列顺序正确的 是（ ） 7 ,,,,,,ClOBrOIOCl,,,BrOClClOIO,,,33323233A. B. ,,,,,,BrOClOClIO,,,ClBrOClOIO,,,33232333C. D. 11. 在8NH＋3Cl＝N＋6NHCl反应中，若有21.3g Cl参加反应，则被氧化的NH的质量322423为（ ） A. 13.6g B. 10.2g C. 6.8g D. 3.4g ,n,2,n,2＋MnORORORO12. 442828离子在一定条件下可把Mn氧化成，若反应后变成，又 n,RO28知反应中氧化剂与还原剂的离子个数比为5:2，则中R元素的化合价为（ ） A. ＋3 B. ＋5 C. ＋6 D. ＋7 13. 一定条件下硝酸铵受热分解的未配平化学方程式为：NHNO——HNO＋N＋HO，在反43322应中被氧化与被还原的氮原子之比为（ ） A. 1:1 B. 5:4 C. 5:3 D. 3:5 14. 下列叙述中，正确的是（ ） A. 含氧酸能起氧化作用，无氧酸则不能 B. 阳离子只有氧化性，阴离子只有还原性 C. 失电子难的原子获得电子的能力一定强 D. 由X变为X2＋的化学反应是氧化反应 15. 配平下列氧化还原反应方程式。 ,,,? Ｐ＋CuSO＋HOCuＰ＋HＰO＋HSO 4233424 ,＋2,,,? HＰO＋Ag＋HOHＰO＋Ag?＋H? 22342 2＋3＋,,,? Fe＋O＋HOFe＋Fe（OH）? 223 ,,,? S＋Ca（OH）CaSO＋CaS?S＋HO 223x2 16. 配平下列氧化还原反应方程式，并标明电子转移的方向和数目。 ,,,? HS＋HSOS?＋HO 2232 氧化产物是_____________，还原产物是_____________，二者质量比是_____________． ,,,? Cl＋KOHKCl＋KClO＋HO 232 氧化剂是_____________，还原剂是____________，二者物质的量之比是____________． ,,,? KClO＋HClKCl＋Cl?＋HO 322 HCl的作用是_____________，被还原的元素是________________，当反应过程中有３ mol电子转移时，可产生氯气_____________mol。 ? KI,,,＋Cl＋HOKCl＋HIO＋HCl，若KI与Cl的化学计量数之比为1:8，则ｘ＝x223x2 _____________。 8