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1、第三節(jié) 氧化還原反應(yīng)
考點(diǎn)梳理
1.了解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移。
2.了解常見的氧化還原反應(yīng)。
一、氧化還原反應(yīng)
1.氧化還原反應(yīng)的定義
在反應(yīng)過程中有元素化合價(jià)變化的化學(xué)反應(yīng)叫做氧化還原反應(yīng)。
2.氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)
元素化合價(jià)的變化是電子轉(zhuǎn)移的外觀表現(xiàn),電子轉(zhuǎn)移是氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。
3.有關(guān)概念及相互關(guān)系
4.電子轉(zhuǎn)移的表示方式
(1)單線橋法。從被氧化(失電子,化合價(jià)升高)的元素指向被還原(得電子,化合價(jià)降低)的元素,標(biāo)明電子數(shù)目,不需注明得失。例:
2e-——
MnO2 + 4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O
[
2、注意]箭頭線由還原劑中化合價(jià)升高的元素指向氧化劑中化合價(jià)降低的元素;
橋上只標(biāo)電子數(shù),不寫“得”、“失”等。
得2e-—
(2)雙線橋法。得失電子分開注明,從反應(yīng)物指向生成物(同種元素)注明得失及電子數(shù)。例:
MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O
[注意]橋上標(biāo):得(失)電子數(shù),化合價(jià)降低(升高),發(fā)生還原(氧化)反應(yīng)
化合價(jià)升高為失去,發(fā)生氧化反應(yīng)(被氧化);
化合價(jià)降低為得到,發(fā)生還原反應(yīng)(被還原);
氧化劑得到電子數(shù)=還原劑失去電子數(shù),又稱轉(zhuǎn)移電子數(shù)
電子數(shù)=化合價(jià)發(fā)生變化的原子數(shù)×化合價(jià)變化數(shù)
二、氧化還原反應(yīng)與四種基本類型反應(yīng)之間的關(guān)系
3、
(1)所有的置換反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)。
(2)所有的復(fù)分解反應(yīng)都不是氧化還原反應(yīng)。
(3) 有單質(zhì)參加 的化合反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng),有單質(zhì)生成 的分解反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)。
三 、氧化劑和還原劑
常見的氧化劑和還原劑
氧化劑
還原劑
活潑非金屬單質(zhì):X2、O2、S等
活潑金屬單質(zhì):Na、Al、Fe等
某些非金屬單質(zhì):C、H2、S
高價(jià)金屬離子:Fe3+
不活潑金屬離子:Cu2+、Ag+
其他:[Ag(NH3)2]+、新制Cu(OH)2等
低價(jià)金屬離子:Fe2+
非金屬的陰離子及其化合物:
S2-、H2S、I-、HI、Br-、HBr等
某些含氧化合物:Na2O2
4、、H2O2、HClO、HNO3、濃H2SO4、NaClO、Ca(ClO)2、KClO3、KMnO4
低價(jià)含氧化合物:CO、SO2、H2SO3、Na2SO3、H2C2O4、含—CHO的有機(jī)物等
既可作氧化劑又作還原劑的有:S、SO、H2SO3、SO2、NO、Fe2+及含—CHO的有機(jī)物
【熱點(diǎn)難點(diǎn)】
一、氧化還原反應(yīng)中的主要規(guī)律
1.守恒規(guī)律
氧化劑獲得的電子總數(shù)=還原劑失去的電子總數(shù)。
(1)質(zhì)量守恒:反應(yīng)前后元素的種類和質(zhì)量不變。
(2)電子守恒:即氧化劑得電子的總數(shù)等于還原劑失電子的總數(shù)。這是配平氧化還原反應(yīng)方程式的依據(jù),也是有關(guān)氧化還原反應(yīng)計(jì)算的依據(jù)
2.價(jià)態(tài)歸中規(guī)律
5、
同種元素不同價(jià)態(tài)之間的反應(yīng),遵循以下規(guī)律:
若某元素有多種可變價(jià)態(tài),處于最高價(jià)態(tài)時(shí),只有氧化性;處于最低價(jià)態(tài)時(shí),只有還原性;處于中間價(jià)態(tài)時(shí),既有氧化性,又有還原性。
3. “強(qiáng)易弱難,先強(qiáng)后弱”規(guī)律
在濃度相差不大的溶液中:
(1)同時(shí)含有幾種還原劑時(shí)
將按照還原性由強(qiáng)到弱的順序依次反應(yīng)。
(2)同時(shí)含有幾種氧化劑時(shí)
將按照氧化性由強(qiáng)到弱的順序依次反應(yīng)。
【典例1】 (2012年合肥模擬)向含有1 mol FeCl2的溶液中通入0.2 mol Cl2,再加入含0.1 mol X2O的酸性溶液,使溶液中Fe2+恰好全部被氧化,并使X2O還原為Xn+,則n值為( )
A
6、.2 B.3
C.4 D.5
【解析】由題意知,0.2 mol Cl2和0.1 mol X2O的酸性溶液,共同將1 mol Fe2+氧化。根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒可知,0.2 mol Cl2和0.1 mol X2O得到電子的物質(zhì)的量與1 mol Fe2+失去電子的物質(zhì)的量相等,所以有0.2 mol×2+0.1 mol×2×(6-n)=1 mol×1,解得n=3。
【答案】B
二、氧化性、還原性強(qiáng)弱的判斷
1.依據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式(主要)
氧化性:氧化劑>氧化產(chǎn)物
還原性:還原劑>還原產(chǎn)物
2.依據(jù)金屬、非金屬活動(dòng)性順序
①依據(jù)金屬活動(dòng)性順序
②依據(jù)非金屬活動(dòng)
7、性順序
3.根據(jù)元素在周期表中的相對(duì)位置
4.依據(jù)反應(yīng)條件及反應(yīng)的劇烈程度
反應(yīng)條件要求越低,反應(yīng)越劇烈,對(duì)應(yīng)物質(zhì)的氧化性或還原性越強(qiáng),如是否加熱,有無催化劑及反應(yīng)溫度高級(jí)和反應(yīng)物濃度大小等。
由上述反應(yīng)條件的不同,可判斷氧化性
>
5.依據(jù)氧化還原反應(yīng)的程度
①相同條件下,不同氧化劑作用于同一種還原劑,氧化產(chǎn)物價(jià)態(tài)高的反應(yīng)對(duì)應(yīng)的氧化劑氧化性強(qiáng)。例如:
②相同條件下,不同還原劑作用于同一種氧化劑,還原產(chǎn)物價(jià)態(tài)低的反應(yīng)對(duì)應(yīng)的還原劑的還原性強(qiáng)。例如:
6.依據(jù)電化學(xué)原理
①一般情況下兩種不同的金屬構(gòu)成原電池的兩極。其還原性:負(fù)極>正極。
8、
②用惰性電極電解混合溶液時(shí),在陰極先放電的陽離子的氧化性較強(qiáng),在陽極先放電的陰離子的還原性較強(qiáng)。
【特別提醒】(1)氧化性、還原性強(qiáng)弱取決于得失電子的難易,與得失電子的數(shù)目無關(guān)。
(2)對(duì)于一種物質(zhì)既作氧化劑、又作還原劑的反應(yīng),如Cl2+H2O===HClO+HCl,不能根據(jù)反應(yīng)方程式判斷物質(zhì)氧化性、還原性的強(qiáng)弱。
(3)依據(jù)金屬活動(dòng)性順序判斷陽離子的氧化性強(qiáng)弱時(shí),要注意Fe對(duì)應(yīng)的陽離子是Fe2+,而不是Fe3+。
【典例2】(2012年聊城檢測(cè))有下列三個(gè)反應(yīng):①Cl2+FeI2===FeCl2+I(xiàn)2?、?Fe2++Br2===2Fe3++2Br- ③Co2O3+6HCl===2C
9、oCl2+Cl2↑+3H2O。下列說法正確的是( )
A.①②③中的氧化產(chǎn)物分別是I2、Fe3+、CoCl2
B.根據(jù)以上方程式可以得到氧化性Cl2>Fe3+>Co2O3
C.可以推理得到Cl2+FeBr2===FeCl2+Br2
D.在反應(yīng)③中當(dāng)1 mol Co2O3參加反應(yīng)時(shí),2 mol HCl被氧化
【解析】反應(yīng)③中的氧化產(chǎn)物是Cl2,故A錯(cuò);從反應(yīng)③可知氧化性Co2O3>Cl2,故B錯(cuò);由反應(yīng)②可知,F(xiàn)e2+可以被Br2氧化為Fe3+,故C錯(cuò);從反應(yīng)③可知,1 mol Co2O3參加反應(yīng)時(shí),有1 mol氯氣生成,即2 mol HCl被氧化。
【答案】D
三、氧化還原反應(yīng)
10、方程式的配平
1. 化合價(jià)升降法(即電子得失法或氧化數(shù)法)
2.計(jì)算步驟
計(jì)算方法——得失電子守恒法
(1)找出氧化劑、還原劑及相應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。
(2)找準(zhǔn)一個(gè)原子或離子得失電子數(shù)。(注意化學(xué)式中離子的個(gè)數(shù))
(3)根據(jù)題中物質(zhì)的物質(zhì)的量和電子守恒列出等式。
n(氧化劑)×變價(jià)原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)變化值(高價(jià)-低價(jià))=n(還原劑)×變價(jià)原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)變化值(高價(jià)-低價(jià))。
【典例3】(2012·濟(jì)寧模擬)已知某強(qiáng)氧化劑[RO(OH)2]2+中的元素R可被亞硫酸鈉還原到較低價(jià)態(tài)。若把1.2×10-3 mol [RO(OH)2]2+還原,需要消耗6 mL 0.2 mol/L的亞硫酸鈉溶液,則反應(yīng)后R的化合價(jià)為( )
A.0 B.+2 C.+3 D.+4
【解析】選D。由題意可知,[RO(OH)2]2+是氧化劑,R元素的化合價(jià)降低,亞硫酸鈉是還原劑,硫元素的化合價(jià)由+4價(jià)升高到+6價(jià),則根據(jù)電子得失守恒可得:
1.2×10-3×(6-x)=6×10-3×0.2×(6-4)
x=4,故選D。