氧化還原反應之“一二三四”

寧夏王開山

氧化還原反應之“一二三四”

一、一個思想

守恒思想是中學化學核心思想之一，也是氧化還原反應的核心思想。守恒思想在氧化還原反應中主要體現在以下幾個方面：

1.電子得失總數守恒

氧化劑得電子總數等于還原劑失電子總數。

2.化合價升降總數守恒

氧化劑中元素化合價降低總數等于還原劑中元素化合價升高總數。

3.元素守恒

反應前后各元素的種類不變，各元素原子的數目不變，也可稱為質量守恒。

4.電荷守恒

在有離子參加的氧化還原反應中，反應前后離子所帶電荷總數相等。

說明：非氧化還原反應也遵守元素守恒和電荷守恒。

二、兩塊內容

1.基本概念

(1)氧化還原反應的判斷依據

有元素化合價變化的化學反應就是氧化還原反應。

(2)氧化劑和還原劑的概念

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

(3)氧化產物和還原產物的概念

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

(4)氧化性和還原性的概念

物質得電子的性質叫氧化性。物質得電子的能力越強，氧化性越強。

物質失電子的性質叫還原性。物質失電子的能力越強，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：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、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：ⅠA族、ⅡA族中的金屬元素單質，金屬活動性順序表中靠前的金屬

②非金屬單質：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一般只具有氧化性，只作氧化劑。

(2)元素處于最低價的物質一般只具有還原性，只作還原劑。

(3)元素處于中間價的物質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)生反應生成較弱還原性的還原產物和較弱氧化性的氧化產物。

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，如可以用強氧化性的濃H2SO4干燥還原性的氣體H2、CO等。

(2)金屬單質的還原性越強，其陽離子的氧化性越弱；非金屬單質的氧化性越強，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離子的氧化性或還原性。如Fe的還原性強于Cu，Fe2+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；同理，一種還原劑遇到多種氧化劑時，氧化性強的先反應。即“遇強先反應”。

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。

3.轉化規(guī)律

(1)同種元素不同價態(tài)之間發(fā)生反應，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。

四、四個考點

考點1.氧化還原反應基本概念

【例1】下列應用不涉及氧化還原反應的是

( )

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反應生成O2，屬于氧化還原反應；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；C選項工業(yè)上利用合成氨實現人工固氮，N元素由游離態(tài)(N2)變?yōu)榛蠎B(tài)(NH3)，屬于氧化還原反應；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。

【答案】D

( )

【答案】C

【解答策略】元素所處的化合價以及反應前后化合價的變化是解答氧化還原反應基本概念試題的關鍵點。可以作為是否為氧化還原反應的判斷依據，也是確定氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物的依據，也能確定某種物質是否具有氧化性或還原性。

考點2.物質氧化性、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選項中的反應都符合氧化性強的物質制備氧化性弱的物質這一規(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，產生黃綠色氣體；②向FeCl2溶液中通入少量實驗①產生的氣體，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

C.實驗①生成的氣體不能使?jié)駶櫟牡矸?KI試紙變藍

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，Fe3+的氧化性強于I2的氧化性。所以A選項正確；上述三個反應都是氧化還原反應；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；實驗②只證明了Fe2+的還原性。A正確。

【答案】A

【解答策略】在氧化還原反應中，物質氧化性、還原性強弱的比較主要是根據氧化劑的氧化性強于氧化產物的氧化性，還原劑的還原性強于還原產物的還原性。找對氧化劑、氧化產物，還原劑、還原產物是解答這一類試題的關鍵。

考點3.與氧化還原反應有關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有關的選項進行分析)

(1)與氧化還原反應有關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。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)與氧化還原反應有關的離子共存問題

【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，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移的數目

( )

A.10 mol B.11 mol

C.12 mol D.13 mol

【解析】對反應進行分析得知，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】從礦物學資料查得，一定條件下自然界存在如下反應：

( )

A.Cu2S既是氧化產物又是還原產物

B.5 mol FeS2發(fā)生反應，有10 mol電子轉移

D.FeS2只作還原劑

【解析】對反應進行分析得知，氧化劑為CuSO4，FeS2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，即電子轉移的物質的量為21 mol。

【答案】C

【解答策略】氧化還原反應中電子轉移數目的計算，主要依據元素化合價的變化和變價元素的總物質的量。化合價的變化是一個原子得失電子或電子對發(fā)生偏移，與右下角標沒有關系。算總的化合價變化或電子的得失(電子對偏移)時，要把右下角標算上。

(2)運用守恒思想計算有關物質的量

【例11】鋅與很稀的硝酸反應生成硝酸鋅、硝酸銨和水。當生成1 mol硝酸鋅時，被還原的硝酸的物質的量為

( )

A.2 mol B.1 mol

C.0.5 mol D.0.25 mol

【解析】根據氧化還原反應中電子得失守恒的原則，當生成1 mol硝酸鋅時，電子轉移為2 mol(Zn從0價到+2價)。部分硝酸被還原生成硝酸銨， 當生成1 mol硝酸銨時，電子轉移為8 mol(N從+5價到-3價)，所以當生成 1 mol 硝酸鋅時，被還原的硝酸的物質的量為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(標準狀況下)Cl2完全轉化為Cl-，則 Na2S2O3將轉化成

( )

A.S2-B.S

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