1、第 1 页 共 13 页高中化学培优辅导讲座第 4 讲 氧化还原反应基本理论【高考要求】氧化还原反应的基本概念、氧化还原反应的配平与计算、氧化还原半反应以及氧化还原反应的应用。【知识梳理】1、氧化还原反应的基本概念二、氧化还原反应的基本规律及其思维模型1. 氧化性、还原性强弱的判断（1）根据金属活动顺序进行判断规律：金属单质的还原性越强，其对应阳离子的氧化性越弱： ,(),KCaNMgAlZnSFePbHgPtAu 金 属 的 活 动 性 逐 渐 减 弱 还 原 性 逐 渐 减 弱 )223222,(),agAlZnSFePbgA 氧 化 性 逐 渐 增 强说明 一般来说，越活泼的金属，失电子
2、氧化成金属阳离子越容易，其阳离子得电子还原成金属单质越难，氧化性越弱；反之，越不活泼的金属，失电子氧化成金属阳离子越难，其阳离子得电子还原成金属单质越容易，氧化性越强。如 Cu2+2e-Cu 远比 Na+ +e-Na容易，即氧化性 Cu2+Na+,还原性 Na Cu （2）根据非金属活动顺序进行判断 ,FOClBrIS 氧 化 性 逐 渐 减 弱 2,FClBrIS 还 原 性 逐 渐 增 强（3）根据氧化还原反应的发生规律判断氧化还原反应发生规律可用如下式子表示：氧化性：氧化剂氧化产物还原性：还原剂还原产物第 2 页 共 13 页例：已知 2FeCl3+2KI=2FeCl2+I2+2KCl，
3、2FeCl 2+C12=2FeCl3。由知，氧化性Fe3+I2，由 知，氧化性 C12Fe3+，综合结论，可知氧化性 Cl2Fe3+I2 （4）根据氧化还原反应发生反应条件的不同进行判断 如：MnO 2 十 4HCl(浓) MnCl2+C12+2H2O，2KMnO 4 十 16HCl(浓)=2MnCl2+5C12+8H2O 后者比前者容易(不需要加热 )，可判断氧化性 KMnO4MnO2（5）根据被氧化或被还原的程度的不同进行判断Cu 十 C12 CuCl2，2Cu+S Cu2SC12 可把 Cu 氧化到 Cu(+2 价 )，而 S 只能把 Cu 氧化到 Cu(+1 价)，这说明氧化性 Cl2
4、S，注意氧化性的强弱指的是氧化剂能使其他化合物化合价升高的难易程度，并不是指自身被还原的程度。（6）根据元素周期表判断对同一周期金属而言，从左到右其金属活泼性依次减弱。如 Na、Mg、A1 金属性依次减弱，其还原性也依次减弱。对同主族的金属的还原性和非金属的氧化性可按上述方法分析。（7）其他因素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：浓 H2SO4稀 H2SO4，浓 HNO3稀 HNO3，还原性：浓 HCl稀 HCl。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
5、)越强，对应的产物也不同。如 KMnO4 溶液的氧化性随溶液酸性的增强而增强，在酸性环境中还原产物为Mn2+，中性环境中为 MnO2，碱性环境中为 MnO42-等等。2. 氧化还原反应的基本规律及其模型(1)守恒规律：氧化还原反应中得电子总数与失电子总数相等( 即电子转移守恒)，表现在元素化合价降低总数与升高总数相等。守恒规律学科思想模型：氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。这是配平和计算的依据，利用守恒思想，可以抛开繁琐的反应过程，可不写化学方程式，不追究中间反应历程，只要把物质分为初态和终态，从得电子与失电子两个方面进行整体思维，便可迅速获得正确结果(2)价态规律：根据元素的价态可以判断
6、物质的氧化性、还原性，即处于高价态的物质一般具有氧化性，处在低价态的物质具有还原性；处于中间价态的物质兼有氧化性和还原性。例如： 3NH具有还原性，53NO具有氧化性， 42N既具有氧化性又具有还原性。价态归中规律思维模型：含不同价态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。例如，不同价态硫之间可以发生的氧化还原反应是第 3 页 共 13 页如反应 KClO36HCl= =KCl3Cl 23H 2O 中，转移的电子数为 5，而非 6。(3)转化规律：同种元素不同价态之间发生反应，元素化合价只靠近不交叉；相邻价态间不发生氧化还原反应。例
7、如：H 2S+H2SO4(浓)=S+SO 2+2H2O，反应中20HS ，6424()SOS 浓；Fe 与 Fe2+、Fe 2+与 Fe3+不发生反应。歧化反应规律思维模型：“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 )均可发生歧化反应，如：Cl22NaOH= =NaClNaClOH 2O。(4)强弱规律：一种氧化剂与几种还原剂反应，先氧化还原性强的还原剂，反之亦然。例如：Cl2 与 FeBr2 溶液的反应，先考虑 Cl2 氧化 Fe2+，再考虑 Cl2 氧化 Br-；Cl 2 与 FeI2 溶液的反应，先考虑 Cl2 氧化 I-，再考虑 Cl2 氧化 Fe2+。同样，一种
8、还原剂与几种氧化剂反应，氧化性强的先反应，如 Fe 加到 H2SO4 和 CuSO4 组成的混合溶液中，Fe 先与 Cu2+反应，然后才与 H+反应。反应先后规律的思维模型同一氧化剂与含多种还原剂(物质的量浓度相同) 的溶液反应时，首先被氧化的是还原性最强的物质；同一还原剂与含多种氧化剂(物质的量浓度相同) 的溶液反应时，首先被还原的是氧化性最强的物质。三、氧化还原反应的配平和计算1.氧化还原反应的配平(1) 配平的基本原则 电子守恒：氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。 质量 (物料)守恒：反应前后各元素原子总数相等。 电荷守恒：方程式两边的各物质总电荷数相等。( 离子反应)(2) 配平的
9、基本方法a.化合价升降法( 最小公倍数法)配平的步骤：(1) 写出未配平的基本反应式，在涉及氧化还原过程的有关原子上方标出化合价。(2)计算相关原子化合价上升和下降的数值(3)找出它们的最小公倍数，按照最小公倍数原子对各化合价的变化值乘以相应的系数，即第 4 页 共 13 页得氧化剂和还原剂的化学计量数(4)平衡其他原子，在多数情况下是 H 原子和 O 原子，酸性环境中补充 H+和 H2O，碱性环境中补充 OH-和 H2O。例 1. 以氯酸与磷反应为例，说明用氧化数法配平氧化还原反应式的步骤： (1)写出基本反应式HClO3 + P4 HCl + H3PO4(2)找出氧化剂中原子氧化数降低的数
10、值和还原剂中原子氧化数升高的数值。(3)调整系数，使氧化数升高的总数等于氧化数降低的总数。 (4)在氧化剂和还原剂的化学式前，各乘以相应的系数。并使方程式两边相应的原子数相等。10HClO3 + 3P4 10 HCl + 12H3PO4(5)配平反应前后氧化数未发生变化的原子数。首先检查反应方程式两边的氢原子数目，找出参加反应的水分子数。最后核对氧原子数。由于右边多 36 个氢原子和 18 个氧原子，左边应加 18 个水分子，得到配平了的氧化还原方程式。10HClO3 + 3P4 + 18H2O 10 HCl + 12H3PO4b.离子电对法适用于液相中发生的氧化还原型的离子反应，利用半反应法
11、依据电子守恒法配平。配平步骤： 用离子式写出主要反应物和产物( 气体、纯液体、固体和弱电解质则写分子式) 分别写出氧化剂被还原和还原剂被氧化的半反应 分别配平两个半反应方程式，等号两边的各种元素的原子总数各自相等且电荷数相等。例 2：以高锰酸钾滴定法测定 Fe2+ 配平为例KMnO4+FeSO4+H2SO4（稀）MnSO 4+Fe2(SO4)3+K2SO4+H2O离子式：MnO 4+ Fe2+ + H+ Mn 2+ + Fe3+ + H2O半反应： MnO4- + 8H+ +5e - Mn 2+ + 4H2O5） Fe2+ - e- Fe 3+ MnO4+ 5Fe2+ + 8H+ Mn 2+
12、+ 5Fe3+ + 4H2O2KMnO4+10FeSO4+8H2SO42MnSO 4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O2.氧化还原反应的计算氧化还原反应比较典型的计算有：求氧化剂与还原剂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的价态变化，判断反应产物等。计算的第 5 页 共 13 页关键是遵循电子守恒的原则，即依据氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数，列出守恒关系式求解。计算公式如下：氧化剂物质的量变价元素原子的个数化合价的变化值=还原剂物质的量变价元素原子的个数化合价的变化值。计算依据即为电子守恒。对于化学反应中有一种元素升高，同时有两种(或多种
13、) 元素化合价下降 (或者反过来)的氧化还原反应问题，根据电子守恒思想从数学理论上得出该问题是不定方程的求解，但在化学问题经常会给出一些不同的限制条件是可以进行求解的，从而造成问题的发散性。四、氧化还原反应方程式的分析和书写借助已学的化学反应和氧化还原反应基本规律推出并写出未知反应的化学方程式，这是考查学生化学变通能力的一类常见题型，解决这类问题需要掌握几种分析和思考方法。1.类比法2.分解法【例题精讲】【例 1】下列说法正确的是 ( )A强氧化剂与强还原剂不一定能发生氧化还原反应B含最高价元素的化合物一定只表现强氧化性C阳离子只有氧化性，阴离子只有还原性D发生化学反应时，失电子越多的金属原子
14、，还原能力越强【例 2】已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应Ce4 Fe 2 =Fe3 Ce 3Sn2 2Fe 3 =2Fe2 Sn 4由此可以确定 Fe2 、Ce 3 、Sn 2 三种离子的还原性由强到弱的顺序是 ( )ASn 2 、Fe 2 、Ce 3 BSn 2 、Ce 3 、Fe 2CCe 3 、Fe 2 、Sn 2 DFe 2 、Sn 2 、Ce 3【例 3】已知 Co2O3 在酸性溶液中易被还原成 Co2 ，Co 2O3、Cl 2、FeCl 3、I 2 的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是 ( )A3Cl 26FeI 2=2FeCl34FeI 3BCl 2FeI
15、2=FeCl2I 2CCo 2O36HCl= =2CoCl2Cl 23H 2OD2Fe 3 2I =2Fe2 I 2【例 4】已知 G、Q、X、Y、Z 均为含氯元素的化合物，在一定条件下有下列转化关系(未配平)：G Q NaClQH 2O XH 2 通 电 YNaOH GQH 2OZNaOH QXH 2这五种化合物中 Cl 元素化合价由低到高的顺序是 ( )第 6 页 共 13 页AG、Y、Q、Z、X BX、Z、Q 、G 、YCX、Z、Q、Y、G DG 、Q、Y、Z、X【例 5】Na 2Sx 在碱性溶液中可被 NaClO 氧化为 Na2SO4，而 NaClO 被还原为 NaCl，若反应中 Na
16、2Sx 与 NaClO 的物质的量之比为 116，则 x 的值为 ( )A2 B3 C4 D5【例 6】24 mL 浓度为 0.05 molL1 的 Na2SO3 溶液恰好与 20 mL 浓度为 0.02 molL1 的K2Cr2O7 溶液完全反应。已知 Na2SO3 可被 K2Cr2O7 氧化为 Na2SO4，则元素 Cr 在还原产物中的化合价为 ( )A2 B3 C4 D5【例 7】 (1)在反应 2KMnO416HBr =5Br22MnBr 22KBr8H 2O 中，还原剂是_。(2)已知 BrFx 与 H2O 按物质的量之比 35 反应的产物是 HF、HBrO 3、Br 2、O 2，B
17、rF x 中的 x_，该反应中的氧化剂是_，还原剂是_。(3)浓盐酸在反应 KClO3HCl( 浓) KCl ClO 2Cl 2 (补充完整)中显示出来的性质是_。(4)在一定条件下，PbO 2 与 Cr3 反应，产物是 Cr2O 和 Pb2 ，则与 1 mol Cr3 反应所27需 PbO2 的物质的量为_。【例 8】食盐中含有一定量的镁、铁等杂质，加碘盐中碘的损失主要是由于 杂质、水分、空气中的氧气以及光照、受热而引起的。已知：氧化性：IO Fe3 I 2；还原性： S2O I 3 233I26OH =5I IO 3H 2O 3KII 2=KI3(1)某学习小组对加碘盐进行了如下实验：取一
18、定量某加碘盐( 可能含有KIO3、 KI、Mg 2 、Fe 3 )，用适量蒸馏水溶解，并加稀盐酸酸化，将所得试液分为 3 份。第一份试液中滴加 KSCN 溶液后显血红色；第二份试液中加足量 KI 固体，溶液显淡黄色，用 CCl4 萃取，下层溶液显紫红色；第三份试液中加入适量 KIO3 固体后，滴加淀粉试剂，溶液不变色。加 KSCN 溶液显血红色，该红色物质是_(用化学式表示) ；CCl 4 中显紫红色的物质是_(用电子式表示 )。第二份试剂中加入足量 KI 固体后，反应的离子方程式为_。(2)KI 作为加碘剂的食盐在保存过程中，由于空气中氧气的作用，容易引起碘的损失。写出潮湿环境中 KI 与氧
19、气反应的化学方程式：_。将 I2 溶于 KI 溶液，在低温条件下，可制得 KI3H2O。该物质作为食盐加碘剂是否合适？_(填“是”或“ 否”) ，并说明理由：第 7 页 共 13 页_。(3)为了提高加碘盐(添加 KI)的稳定性，可加稳定剂减少碘的损失。下列物质中有可能作为稳定剂的是_。ANa 2S2O3 BAlCl 3CNa 2CO3 DNaNO 2(4)对含 Fe2 较多的食盐(假设不含 Fe3 )，可选用 KI 作为加碘剂。请设计实验方案，检验该加碘盐中的 Fe2 ：_。【例 9】(1)配平氧化还原反应方程式：C2O _MnO _H =_CO2_Mn 2 _H 2O24 4(2)称取 6
20、.0 g 含 H2C2O42H2O、KHC 2O4 和 K2SO4 的试样，加水溶解，配成 250 mL 溶液。量取两份此溶液各 25 mL，分别置于两个锥形瓶中。第一份溶液中加入酚酞试液，滴加 0.25 molL1 NaOH 溶液至 20 mL 时，溶液由无色变为浅红色。该溶液被中和的 H 的总物质的量为_mol。第二份溶液中滴加 0.10 molL1 的酸性高锰酸钾溶液。AKMnO 4 溶液在滴定过程中作 _(填“氧化剂” 或“ 还原剂”) ，该滴定过程_(填“需要”或“ 不需要 ”)另加指示剂。滴至 16 mL 时反应完全，此时溶液颜色由_变为_。B若在接近终点时，用少量蒸馏水将锥形瓶冲
21、洗一下，再继续滴定至终点，则所测结果_(填“偏大”、 “偏小 ”或“无影响”)。C若在达到滴定终点时俯视读数，则所得结果_(填“偏大”、 “偏小”或“ 无影响”)。原试样中 H2C2O42H2O 的质量分数为_，KHC 2O4 的质量分数为_。【例 10】 已知几种离子的还原能力强弱顺序为 IFe2+Br，现有 200mL 混合溶液中含FeI2、FeBr 2 各 0.10mol，向其中逐滴滴入氯水（假定 Cl2 分子只与溶质离子反应，不考虑其它反应）（1）若氯水中有 0.15 mol Cl2 被还原,则所得溶液中含有的阴离子主要是 ，剩余Fe2+的物质的量为 。（2）若原溶液中 Br有一半被氧
22、化，共消耗 Cl2 的物质的量为 ，若最终所得溶液为 400mL，其中主要阳离子及其物质的量浓度为 。（3）通过对上述反应的分析，试判断 Cl2、I 2、Fe 3+、Br 2 四种氧化剂的氧化能力由强到弱的顺序是 。（4）上述反应若原溶液中溶质离子全部被氧化后，再滴入足量氯水，则 I2 全部被 Cl2 氧化成 HIO3（强酸） 。试写出此反应的离子方程式 ，上述所有反应共消耗 Cl2 mol。【课后练习】第 4 讲 氧化还原反应基本理论一、单项选择题第 8 页 共 13 页1下列物质中既有氧化性又有还原性的是 ( )AHClO BAl 2O3 CN 2O5 DSiO 22常温下，在溶液中可以发
23、生反应：X 2Y 3 =2Y2 X 2 ，对下列叙述的判断正确的是( )X 被氧化 X 是氧化剂 X 具有还原性 Y 2 是氧化产物 Y 2 具有还原性 Y3 的氧化性比 X2 的氧化性强A B C D3已知反应 2X Z 2=2Z X 2,2W X 2=2X W 2 能从左向右进行，则反应：W 2 2Z =Z22W 进行的方向是 ( )A从左向右 B从右向左C不能进行 D无法判断4下列物质中按只有氧化性、只有还原性、既有氧化性又有还原性的顺序排列的一组是（ ） AF 2、K、HCl BCl 2、Al、H 2CNO 2、Na、Br 2 DO 2、SO 2、H 2O5 在浓盐酸中 H3AsO3
24、与 SnCl2 反应的离子方程式为：3SnCl2 12Cl 2H 3AsO36H =2As3SnCl 6M，关于该反应的说法中正确26的组合是 ( )氧化剂是 H3AsO3；还原性： Cl As；每生成 7.5 g As，还原剂失去的电子为0.3 mol； M 为 OH ；SnCl 是氧化产物26A B C D6在相同条件下，溶液中下列反应均可发生：3S2O 2Cr 3 7H 2O=Cr2O 6SO 28 27 2414H ； Cr2O 14H 6Cl =2Cr3 3Cl 27H 2O；Cl 22Fe 2 =2Cl 2Fe273Sn2 2Fe 3 =2Fe2 Sn 4 。下列有关微粒的氧化性比
25、较，正确的是 ( )ACr 2O S2O Cl2Sn4 Fe3 27 28B S2O Cr2O Fe3 Cl2Sn428 27CS 2O Fe3 Sn4 Cr2O Cl2 28 27DS 2O Cr2O Cl2Fe3 Sn428 277.钢铁“发蓝”是将钢铁制品浸到某些氧化性的溶液中，在钢铁的表面形成一层四氧化三铁的技术过程。其中一种办法是将钢铁制品浸到亚硝酸钠和浓氢氧化钠的混合溶液中加热到 130反应。其过程可以用如下化学方程式表示：3Fe NaNO25NaOH= =3Na2FeO2H 2ONH 36Na2FeO2NaNO 25H 2O=3Na2Fe2O4NH 37NaOHNa2FeO2Na
26、 2Fe2O42H 2O=Fe3O44NaOH下列说法正确的是 （ ） A反应 不是氧化还原反应第 9 页 共 13 页B该生产过程不产生任何污染C整个反应过程中，每有 5.6 g Fe 参加反应转移 0.8 mol eD反应 中的氧化剂是 NaNO28在 100 mL 含等物质的量的 HBr 和 H2SO3 的溶液里通入 0.01 mol Cl2，有一半 Br 转变为 Br2(已知 Br2 能氧化 H2SO3)，原溶液中的 HBr 和 H2SO3 的浓度等于 ( )A0.007 5 mol/L B0.008 mol/LC0.075 mol/L D0.08 mol/L二、非选择题9世界卫生组织
27、(WHO)将二氧化氯(ClO 2)列为 A 级高效、安全灭菌消毒剂，ClO 2 是一种消毒杀菌效率高、二次污染小的水处理剂，它在食品保鲜、饮用水消毒等方面有着广泛的应用。(1)实验室制备 ClO2 的方法之一为：2KClO3H 2C2O4H 2SO4 2ClO2K 2SO42CO 22H 2O(H2C2O4 俗称草= = = = = 酸，其中 H 为1 价，O 为2 价)则下列说法正确的是_。AKClO 3 在反应中得到电子BClO 2 是氧化产物CH 2C2O4 在反应中被氧化D1 mol KClO 3 参加反应有 2 mol 电子转移(2)KClO3 和浓盐酸在一定温度下反应也会生成绿黄色
28、的二氧化氯。其变化可表示为2KClO34HCl(浓)= =2KCl2ClO 2Cl 22H 2O浓盐酸在反应中表现出来的性质是_；已知每产生 0.1 mol Cl2，则发生转移的电子的物质的量为 0.2 mol。ClO 2 具有很强的氧化性，因此常被用作消毒剂，其消毒后的还原产物是氯离子，则其消毒的效率(以单位质量得到的电子数表示)是 Cl2 的_倍。10已知物质 K2EO4 具有很强的氧化性，是一种高效绿色氧化剂，可用于废水和生活污水的处理。根据下列框图回答问题(答题时，化学式和方程式中的 M、E 用所对应的元素符号表示)：(1)M 和 E 相比，还原性较强的是 ( 填化学式)。(2)在 K
29、2EO4 的水溶液中能大量共存的离子是 ( 填字母) 。AFe 2+ BS 2 CSO DCl 23(3)写出 X 与稀 H2SO4 和 H2O2 混合液反应的离子方程式：_。(4)在 Z K 2EO4 的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。11北京市场销售的某种食用精制盐包装袋上有如下说明：第 10 页 共 13 页产品标准 GB5461产品等级 一级配 料 食盐、碘酸钾、抗结剂碘含量( 以 I 计算) 2050 mg/kg分装日期分装企业(1)碘酸钾与碘化钾在酸性条件下发生如下反应，配平化学方程式( 将化学计量数填于空白处)：KIO3_KI_H 2SO4_K2SO4_I 2_H 2O
30、(2)上述反应生成的 I2 可用四氯化碳检验。向碘的四氯化碳溶液中加入 Na2SO3 稀溶液，将 I2 还原，以回收四氯化碳。Na2SO3 稀溶液与 I2 反应的离子方程式是_。某学生设计回收四氯化碳的操作步骤为：a将碘的四氯化碳溶液置于分液漏斗中；b加入适量 Na2SO3 稀溶液；c分离出下层液体。以上设计中遗漏的操作及在上述步骤中的位置是_。(3)已知：I 22S 2O =2I S 4O 。23 26某学生测定食用精制盐的碘含量，其步骤为：a. 准确称取 w g 食盐，加适量蒸馏水使其完全溶解；b用稀硫酸酸化所得溶液，加入足量 KI 溶液，使 KIO3 与 KI 反应完全；c以淀粉溶液为指示剂，逐滴加入物质的量浓度为 2.0103 mol/L 的 Na2S2O3 溶液 10.0 mL，恰好反应完全。判断 c 中反应恰好完全所依据的现象是_。b 中反应所产生的 I2 的物质的量是_ mol。 根据以上实验和包装袋说明，所测精制盐的碘含量是(以含 w 的代数式表示)_ mg/kg。12二氧化氯(ClO 2)是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂。与 Cl2 相比，ClO2 不但具有更显著的杀菌能力，而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物。(1)在 ClO2 的制备方法中，有下列两种制备方法：方法一： 2NaClO34HCl= =2ClO2Cl 22NaCl2H 2O
