2019年高考化學(xué)命題熱點(diǎn)提分攻略 專題04 氧化還原反應(yīng)難點(diǎn)突破學(xué)案.doc
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2019年高考化學(xué)命題熱點(diǎn)提分攻略 專題04 氧化還原反應(yīng)難點(diǎn)突破學(xué)案.doc
專題4 氧化還原反應(yīng)
全國卷
年份
題號
考點(diǎn)分布
氧化還原反應(yīng)的概念
氧化還原反應(yīng)的規(guī)律及計算
氧化還原反應(yīng)方程式的書寫及配平
I
2018
28(1)
★
2017
27
★
2016
28
★
II
2018
28(3)
★
2017
13
★
2016
28
★
★
III
2018
2017
27
★
★
28
★
2016
28
★
北京卷
2018
9
★
28
★
★
天津卷
2018
9(5)
★
江蘇卷
2018
16(4)
★
20
★
專題4 氧化還原反應(yīng)
在2018年的高考中,氧化還原反應(yīng)的考查主要是有關(guān)氧化還原反應(yīng)的概念的考查,如:氧化劑,還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的判斷;對氧化還反應(yīng)應(yīng)一些規(guī)律的考查,如:氧化性還原性強(qiáng)弱的考查;對氧化還原反應(yīng)方程式書寫與綜合計算的考查,如:與物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素化合物知識的結(jié)合,進(jìn)行方程式書寫與相關(guān)量的計算的考查等。預(yù)計在2019高考中,氧化還原反應(yīng)的考查仍是考查熱點(diǎn),還會從以上三個方面進(jìn)行考查,將氧化還原反應(yīng)與物質(zhì)的分析推斷結(jié)合在一起,將電化學(xué)原理、新型綠色能源的開發(fā)等與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究、社會日常生活等結(jié)合在一起,考查學(xué)生對學(xué)科內(nèi)知識的綜合應(yīng)用能力。
考點(diǎn)一 氧化還原反應(yīng)的概念
1. 本質(zhì):有電子轉(zhuǎn)移或偏移
特征:元素化合價發(fā)生變化
2.基本概念
3.氧化還原反應(yīng)的表示方法
(1)雙線橋法
箭頭必須由反應(yīng)物指向生成物,且兩端對準(zhǔn)同種元素。
箭頭方向不代表電子轉(zhuǎn)移方向,僅表示電子轉(zhuǎn)移前后的變化。
在“橋”上標(biāo)明電子的“得”與“失”,且得失電子總數(shù)應(yīng)相等。
(2)單線橋法
箭頭必須由還原劑中失電子的元素指向氧化劑中得電子的元素。
箭頭方向表示電子轉(zhuǎn)移的方向。
在“橋”上標(biāo)明轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)。
4.氧化還原反應(yīng)與四種基本反應(yīng)類型的關(guān)系
(1)一般情況下有單質(zhì)參加的化合反應(yīng)或有單質(zhì)生成的分解反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng);
(2)有單質(zhì)參加或者生成的反應(yīng)不一定十年氧化還原反應(yīng),如同素異形體之間的轉(zhuǎn)化3O2 = 2 O3。
(3)置換反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng);
(4)復(fù)分解反應(yīng)一定不是氧化還原反應(yīng)。
【典例1】【2018全國1】采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù),在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。回答下列問題
(1)1840年 Devil用干燥的氯氣通過干燥的硝酸銀,得到N2O5。該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是一種氣體,其分子式為___________。
【答案】O2
【解析】氯氣在反應(yīng)中得到電子作氧化劑,硝酸銀中只有氧元素化合價會升高,所以氧化產(chǎn)物是氧氣,分子式為O2;
【典例2】【2018北京】下列實(shí)驗(yàn)中的顏色變化,與氧化還原反應(yīng)無關(guān)的是
A
B
C
D
實(shí)驗(yàn)
NaOH溶液滴入FeSO4溶液中
石蕊溶液滴入氯水中
Na2S溶液滴入AgCl濁液中
熱銅絲插入稀硝酸中
現(xiàn)象
產(chǎn)生白色沉淀,隨后變?yōu)榧t褐色
溶液變紅,隨后迅速褪色
沉淀由白色逐漸變?yōu)楹谏?
產(chǎn)生無色氣體,隨后變?yōu)榧t棕色
【答案】C
在反應(yīng)Cl2+H2OHCl+HClO,由于氯水呈酸性,石蕊溶液滴入后溶液先變紅,紅色褪色是HClO表現(xiàn)強(qiáng)氧化性,與有色物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng);C項(xiàng),白色沉淀變?yōu)楹谏珪r的反應(yīng)為2AgCl+Na2S=Ag2S+2NaCl,反應(yīng)前后元素化合價不變,不是氧化還原反應(yīng);D項(xiàng),Cu與稀HNO3反應(yīng)生成Cu(NO3)2、NO氣體和H2O,氣體由無色變?yōu)榧t棕色時的反應(yīng)為2NO+O2=2NO2,反應(yīng)前后元素化合價有升降,為氧化還原反應(yīng);與氧化還原反應(yīng)無關(guān)的是C項(xiàng),答案選C。
點(diǎn)睛:本題考查氧化還原反應(yīng)的判斷,分析顏色變化的原因、理解氧化還原反應(yīng)的特征是解題的關(guān)鍵。
考點(diǎn)二 氧化還原反應(yīng)的規(guī)律及計算
1.性質(zhì)強(qiáng)弱規(guī)律
物質(zhì)氧化性、還原性的強(qiáng)弱取決于元素得失電子的難易程度,與得失電子的數(shù)目無關(guān),可從“熱>冷”(溫度)、“濃>稀”(濃度)、“易>難”(反應(yīng)條件、劇烈程度),以及金屬活動性順序表、元素在周期表中的位置、原電池原理、電解池中離子的放電順序等角度判斷;還要學(xué)會從化學(xué)反應(yīng)方向的角度判斷“劑>物”(同一反應(yīng)中氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性,還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性)。
2.反應(yīng)先后規(guī)律
在溶液中,如果存在多種氧化劑(或還原劑),當(dāng)向溶液中加入另一還原劑(或氧化劑)時,會先與最強(qiáng)的氧化劑(或還原劑)反應(yīng)。①最強(qiáng)的氧化劑與最強(qiáng)的還原劑最先發(fā)生反應(yīng)。②先強(qiáng)后弱:如過量的Fe加入同濃度的Fe3+、Cu2+混合液中,由于氧化能力Fe3+>Cu2+,故Fe先與Fe3+反應(yīng)。
3.價態(tài)歸中規(guī)律
即同種元素不同價態(tài)之間的反應(yīng),高價態(tài)的元素化合價降低,低價態(tài)的元素化合價升高,但升高與降低的化合價不能交叉。
如:KClO3+6HCl===3Cl2↑+KCl+3H2O,氧化劑KClO3,還原劑HCl,氧化產(chǎn)物Cl2,還原產(chǎn)物Cl2。
4.電子守恒規(guī)律
對于氧化還原反應(yīng)的計算,關(guān)鍵是氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)——得失電子守恒,列出守恒關(guān)系求解,即n(氧化劑)變價原子個數(shù)化合價變化值=n(還原劑)變價原子個數(shù)化合價變化值。
【典例3】【2018全國2】K3[Fe(C2O4)3]3H2O(三草酸合鐵酸鉀)為亮綠色晶體,可用于曬制藍(lán)圖?;卮鹣铝袉栴}:
測定三草酸合鐵酸鉀中鐵的含量。
①稱量m g樣品于錐形瓶中,溶解后加稀H2SO4酸化,用c molL-1 KMnO4溶液滴定至終點(diǎn)。滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是___________________________。
②向上述溶液中加入過量鋅粉至反應(yīng)完全后,過濾、洗滌,將濾液及洗滌液全部收集到錐形瓶中。加稀H2SO4酸化,用c molL-1 KMnO4溶液滴定至終點(diǎn),消耗KMnO4溶液V mL。該晶體中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為________________________________。
【答案】粉紅色出現(xiàn)
【典例4】【2018北京】實(shí)驗(yàn)小組制備高鐵酸鉀(K2FeO4)并探究其性質(zhì)。
資料:K2FeO4為紫色固體,微溶于KOH溶液;具有強(qiáng)氧化性,在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2,在堿性溶液中較穩(wěn)定。
(1)制備K2FeO4(夾持裝置略)
①A為氯氣發(fā)生裝置。A中反應(yīng)方程式是________________(錳被還原為Mn2+)。
②將除雜裝置B補(bǔ)充完整并標(biāo)明所用試劑。_______
③C中得到紫色固體和溶液。C中Cl2發(fā)生的反應(yīng)有
3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外還有________________。
(2)探究K2FeO4的性質(zhì)
①取C中紫色溶液,加入稀硫酸,產(chǎn)生黃綠色氣體,得溶液a,經(jīng)檢驗(yàn)氣體中含有Cl2。為證明是否K2FeO4氧化了Cl-而產(chǎn)生Cl2,設(shè)計以下方案:
方案Ⅰ
取少量a,滴加KSCN溶液至過量,溶液呈紅色。
方案Ⅱ
用KOH溶液充分洗滌C中所得固體,再用KOH溶液將K2FeO4溶出,得到紫色溶液b。取少量b,滴加鹽酸,有Cl2產(chǎn)生。
i.由方案Ⅰ中溶液變紅可知a中含有______離子,但該離子的產(chǎn)生不能判斷一定是K2FeO4將Cl-氧化,還可能由________________產(chǎn)生(用方程式表示)。
ii.方案Ⅱ可證明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗滌的目的是________________。
②根據(jù)K2FeO4的制備實(shí)驗(yàn)得出:氧化性Cl2________(填“>”或“<”),而方案Ⅱ?qū)嶒?yàn)表明,Cl2和的氧化性強(qiáng)弱關(guān)系相反,原因是________________。
③資料表明,酸性溶液中的氧化性>,驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)如下:將溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中,振蕩后溶液呈淺紫色,該現(xiàn)象能否證明氧化性>。若能,請說明理由;若不能,進(jìn)一步設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案。
理由或方案:________________。
【答案】2KMnO4+16HCl2MnCl2+2KCl +5Cl2↑+8H2O Cl2+2OH?Cl?+ClO?+H2O Fe3+ 4FeO42?+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O 排除ClO?的干擾 > 溶液的酸堿性不同 若能,理由:FeO42?在過量酸的作用下完全轉(zhuǎn)化為Fe3+和O2,溶液淺紫色一定是MnO4?的顏色(若不能,方案:向紫色溶液b中滴加過量稀H2SO4,觀察溶液紫色快速褪去還是顯淺紫色)
②根據(jù)同一反應(yīng)中,氧化性:氧化劑氧化產(chǎn)物。對比兩個反應(yīng)的異同,制備反應(yīng)在堿性條件下,方案II在酸性條件下,說明酸堿性的不同影響氧化性的強(qiáng)弱。
③判斷的依據(jù)是否排除FeO42-的顏色對實(shí)驗(yàn)結(jié)論的干擾。
詳解:(1)①A為氯氣發(fā)生裝置,KMnO4與濃鹽酸反應(yīng)時,錳被還原為Mn2+,濃鹽酸被氧化成Cl2,KMnO4與濃鹽酸反應(yīng)生成KCl、MnCl2、Cl2和H2O,根據(jù)得失電子守恒和原子守恒,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,離子方程式為2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O。
②由于鹽酸具有揮發(fā)性,所得Cl2中混有HCl和H2O(g),HCl會消耗Fe(OH)3、KOH,用飽和食鹽水除去HCl,除雜裝置B為。
③ C中Cl2發(fā)生的反應(yīng)有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O,還有Cl2與KOH的反應(yīng),Cl2與KOH反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O,反應(yīng)的離子方程式為Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。
(2)①根據(jù)上述制備反應(yīng),C的紫色溶液中含有K2FeO4、KCl,還可能含有KClO等。
i.方案I加入KSCN溶液,溶液變紅說明a中含F(xiàn)e3+。但Fe3+的產(chǎn)生不能判斷K2FeO4與Cl-發(fā)生了反應(yīng),根
③該小題為開放性試題。若能,根據(jù)題意K2FeO4在足量H2SO4溶液中會轉(zhuǎn)化為Fe3+和O2,最后溶液中不存在FeO42-,溶液振蕩后呈淺紫色一定是MnO4-的顏色,說明FeO42-將Mn2+氧化成MnO4-,所以該實(shí)驗(yàn)方案能證明氧化性FeO42-MnO4-。(或不能,因?yàn)槿芤篵呈紫色,溶液b滴入MnSO4和H2SO4的混合溶液中,c(FeO42-)變小,溶液的紫色也會變淺;則設(shè)計一個空白對比的實(shí)驗(yàn)方案,方案為:向紫色溶液b中滴加過量稀H2SO4,觀察溶液紫色快速褪去還是顯淺紫色)。
點(diǎn)睛:本題考查K2FeO4的制備和K2FeO4的性質(zhì)探究。與氣體有關(guān)的制備實(shí)驗(yàn)裝置的連接順序一般為:氣體發(fā)生裝置→除雜凈化裝置→制備實(shí)驗(yàn)裝置→尾氣吸收。進(jìn)行物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究是要排除其他物質(zhì)的干擾。尤其注意最后一空為開放性答案,要注重多角度思考。
考點(diǎn)三 氧化還原反應(yīng)方程式的書寫及配平
1.一般氧化還原反應(yīng)的配平步驟
2.氧化還原反應(yīng)的配平技巧
(1).全變從左邊配
氧化劑、還原劑中某元素化合價全變的,一般從反應(yīng)物著手配平。如+HO3(濃)―→O2↑+O2↑+H2O,要使得失電子數(shù)守恒,必為1+4HO3(濃),再配平右邊物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)。
(2).自變從右邊配
自身氧化還原反應(yīng)(包括分解、歧化)一般從右邊著手配平。如+KOH(熱、濃)―→K2+K2O3+H2O,要使得失電子守恒,必有2K2+1K2O3,再配平其他物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)。
(3).缺項(xiàng)配平法
首先明白缺項(xiàng)物質(zhì)所含元素化合價反應(yīng)前后未變。否則無法配平。所以先配平含變價元素物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù),再根據(jù)質(zhì)量守恒定律確定缺項(xiàng)物質(zhì)的化學(xué)式和化學(xué)計量數(shù)。缺項(xiàng)物質(zhì)一般為酸、堿、水,常見的有H2SO4、HCl、KOH、NaOH、H2O等。
條件
補(bǔ)項(xiàng)原則
酸性條件下
缺H(氫)或多O(氧)補(bǔ)H+,少O(氧)補(bǔ)H2O(水)
堿性條件下
缺H(氫)或多O(氧)補(bǔ)H2O(水),少O(氧)補(bǔ)OH-
【典題5】【2018天津】NOx含量的測定
將v L氣樣通入適量酸化的H2O2溶液中,使NOx完全被氧化為NO3?,加水稀釋至100.00 mL。量取20.00 mL該溶液,加入v1 mL c1 molL?1 FeSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液(過量),充分反應(yīng)后,用c2 molL?1 K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定剩余的Fe2+,終點(diǎn)時消耗v2 mL。
NO被H2O2氧化為NO3?的離子方程式是___________。
【答案】2NO+3H2O2=2H++2NO3–+2H2O
【解析】NO被H2O2氧化為硝酸,所以反應(yīng)的離子方程式為:2NO+3H2O2=2H++2NO3–+2H2O。
【典例6】【2018江蘇】以高硫鋁土礦(主要成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金屬硫酸鹽)為原料,生產(chǎn)氧化鋁并獲得Fe3O4的部分工藝流程如下:
(4)“過濾”得到的濾渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2,理論上完全反應(yīng)消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=__________________。
【答案】1∶16
【典例7】【2018江蘇】NOx(主要指NO和NO2)是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環(huán)境保護(hù)的重要課題。
(1)用水吸收NOx的相關(guān)熱化學(xué)方程式如下:
2NO2(g)+H2O(l)HNO3(aq)+HNO2(aq) ΔH=?116.1 kJmol?1
3HNO2(aq)HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l) ΔH=75.9 kJmol?1
反應(yīng)3NO2(g)+H2O(l)2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=___________kJmol?1。
(2)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液,電解該混合溶液可獲得較濃的硝酸。寫出電解時陽極的電極反應(yīng)式:____________________________________。
(3)用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx,吸收過程中存在HNO2與(NH2)2CO生成N2和CO2的反應(yīng)。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:____________________________________。
(4)在有氧條件下,新型催化劑M能催化NH3與NOx反應(yīng)生成N2。
①NH3與NO2生成N2的反應(yīng)中,當(dāng)生成1 mol N2時,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為__________mol。
②將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體,勻速通入裝有催化劑M的反應(yīng)器中反應(yīng)(裝置見題20圖?1)。
反應(yīng)相同時間NOx的去除率隨反應(yīng)溫度的變化曲線如題20圖?2所示,在50~250 ℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是____________________________;當(dāng)反應(yīng)溫度高于380 ℃時,NOx的去除率迅速下降的原因可能是___________________________。
【答案】(1)?136.2(2)HNO2?2e?+H2O3H++NO3?
(3)2HNO2+(NH2)2CO2N2↑+CO2↑+3H2O(4)①
②迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高增大與溫度升高共同使NOx去除反應(yīng)速率迅速增大;上升緩慢段主要是溫度升高引起的NOx去除反應(yīng)速率增大
催化劑活性下降;NH3與O2反應(yīng)生成了NO
詳解:(1)將兩個熱化學(xué)方程式編號,
2NO2(g)+H2O(l)=HNO3(aq)+HNO2(aq) ΔH=?116.1 kJmol?1(①式)
3HNO2(aq)=HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l) ΔH=75.9 kJmol?1(②式)
應(yīng)用蓋斯定律,將(①式3+②式)2得,反應(yīng)3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)ΔH=[(?116.1 kJmol?1)3+75.9 kJmol?1]2=-136.2kJmol?1。
(2)根據(jù)電解原理,陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),陽極反應(yīng)為HNO2失去電子生成HNO3,1molHNO2反應(yīng)失去2mol電子,結(jié)合原子守恒和溶液呈酸性,電解時陽極電極反應(yīng)式為HNO2-2e-+H2O=NO3-+3H+。
(3)HNO2與(NH2)2CO反應(yīng)生成N2和CO2,N元素的化合價由HNO2中+3價降至0價,N元素的化合價由(NH2)2CO中-3價價升至0價,根據(jù)得失電子守恒和原子守恒,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2HNO2+(NH2)2CO=2N2↑+CO2↑+3H2O。
(4)①NH3與NO2的反應(yīng)為8NH3+6NO27N2+12H2O,該反應(yīng)中NH3中-3價的N升至0價,NO2中+4價的N降至0價,生成7molN2轉(zhuǎn)移24mol電子。生成1molN2時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為mol。
點(diǎn)睛:本題以有效去除NOx為載體,考查蓋斯定律的應(yīng)用、電解原理、指定情境下方程式的書寫,氧化還原反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù)的計算、圖像的分析。主要體現(xiàn)的是對化學(xué)反應(yīng)原理的考查,對化學(xué)反應(yīng)原理的準(zhǔn)確理解是解題的關(guān)鍵。