1、高考化学,新高考专用,专题四氧化还原反应,考点一氧化还原反应的概念和规律,一、氧化还原反应基本概念,1.本质和特征1)本质:电子转移(得失电子或共用电子对偏移)。2)特征:反应过程中有元素化合价发生变化(氧化还原反应的判断依据)。,2.相关概念及其关系,3.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系注意:置换反应中都有元素化合价发生变化,一定是氧化还原反应。复分解反应中没有元素化合价发生变化,一定不是氧化还原反应。不是所有的化合反应和分解反应都是氧化还原反应。有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应是氧化还原反应。如2Na+Cl2 2NaCl、2H2O2 2H2O+O2是氧化还原反应。但CaCO3
2、 CaO+CO2、,CaO+H2O Ca(OH)2不是氧化还原反应。,4.常见的氧化剂和还原剂1)常见的氧化剂,2)常见的还原剂,二、氧化性、还原性强弱的比较,1.依据氧化还原反应方程式判断还原剂+氧化剂 氧化产物+还原产物氧化性:氧化剂氧化产物。还原性:还原剂还原产物。,2.依据金属、非金属的活动性顺序比较一般来说,金属性越强,金属单质的还原性越强;非金属性越强,非金属单质的氧化性越强。,3.依据反应条件及反应的剧烈程度比较反应条件要求越低,反应越剧烈,对应物质的氧化性或还原性越强。如可从是否需要加热、反应温度高低、有无催化剂和反应物浓度大小等方面比较。例如:MnO2+4HCl(浓)MnCl
3、2+Cl2+2H2O2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O可得氧化性:KMnO4MnO2。2Na+2H2O 2NaOH+H2Mg+2H2O Mg(OH)2+H2可得还原性:NaMg。,4.依据氧化还原反应的程度判断1)相同条件下,不同氧化剂作用于同一种还原剂,氧化产物价态高的,氧化剂的氧化性强。如S、Cl2与Fe反应分别生成FeS、FeCl3,则氧化性:Cl2S。2)相同条件下,不同还原剂作用于同一种氧化剂,还原产物价态低的,还原剂的还原性强。,5.依据元素周期表比较1)同周期元素(稀有气体元素除外)从左到右,单质还原性减弱,氧化性增强。2)同主族元素从上到下
4、,单质还原性增强,氧化性减弱。,6.依据浓度、酸碱度判断1)浓度:同一种物质浓度越大,氧化性(或还原性)越强。如氧化性:浓硫酸稀硫酸、浓硝酸稀硝酸。还原性:浓盐酸稀盐酸。2)酸碱度:同一种氧化剂所处环境酸性越强,其氧化性一般越强。如KMnO4溶液的氧化性随溶液酸性的增强而增强。注意:决定物质氧化性、还原性强弱的因素是反应过程中电子转移的难易,而非转移电子数目的多少。如等物质的量的Na、Mg、Al作为还原剂时,在反应中电子转移的数目依次增多,但还原性依次减弱。,三、氧化还原反应的基本规律,1.守恒定律氧化剂得电子总数=还原剂失电子总数,2.强弱规律氧化性较强的氧化剂跟还原性较强的还原剂反应,生成
5、还原性较弱的还原产物和氧化性较弱的氧化产物。,3.价态规律1)元素处于最高价只有氧化性,元素处于最低价只有还原性,元素处于中间价态既有氧化性又有还原性。如Fe3+、Cu2+只有氧化性,S2-、I-只有还原性,S、Fe2+既有氧化性又有还原性。2)物质若含有多种元素,其性质是这些元素性质的综合体现。如HCl,既有氧化性(由H+表现出的性质),又有还原性(由Cl-表现出的性质)。,4.转化规律1)同种元素的高价态氧化低价态时,遵循的规律为“高到高,低到低,只靠拢,不交叉”。例如反应H2+H2O4(浓)+O2+2H2O中,硫元素的化合价变化为,而不是。2)同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应,如浓硫
6、酸不能氧化SO2。,5.先后规律在溶液中同时含有几种浓度相差不大的还原剂(氧化剂),加入同种氧化剂(还原剂),则还原性强的还原剂首先被氧化(氧化性强的氧化剂首先被还原)。如FeBr2溶液中通入少量Cl2,因为还原性Fe2+Br-,所以Fe2+先被Cl2氧化;在浓度相差不大的含有Fe3+、Cu2+的溶液中加入铁粉,因为氧化性Fe3+Cu2+,所以铁粉先与Fe3+反应。,考点二氧化还原反应方程式的书写,1.配平原则,2.配平步骤,3.常用方法1)正向配平法:氧化剂、还原剂中某元素化合价全部变化时,一般从反应物着手配平。2)逆向配平法:部分氧化还原反应、自身氧化还原反应一般从生成物着手配平。例如反应
7、Cl2+NaOH NaCl+NaClO+H2O的配平。注意:有机化合物中碳元素化合价的判定方法:有机物中氢元素的化合价为+1,氧元素的化合价为-2,再根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为0计算碳元素的化合价。例如C2H5OH中碳元素的化合价为-2。一些试题中特殊物质的化合价。NaN3中含有,整体显-1价。Li2NH、LiNH2、AlN中N显-3价。HCN中C显+2价、N显-3价。Si3N4中Si显+4价、N显-3价。Fe中Fe显+(8-n)价。,综合氧化还原反应相关计算,常用方法得失电子守恒法得失电子守恒法常用于氧化还原反应中氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的有关计算及电解过程中电极产物
8、的有关计算等。应用得失电子守恒解题的一般步骤:,例现有24 mL 0.5 molL-1的Na2SO3溶液恰好与20 mL 0.2 molL-1的K2Cr2O7溶液完全反应。已知Na2SO3被氧化为Na2SO4,则元素Cr在还原产物中的化合价为()A.+2B.+3C.+4D.+5,解题导引根据物质性质和题给信息确定氧化剂、还原剂及反应前后相应元素的化合价,然后根据化合价升降相等进行计算。,解析题目中指出被还原的元素是Cr,则得电子的物质是K2Cr2O7,失电子的物质是Na2SO3,S元素化合价从+4升高至+6,设Cr元素化合价从+6下降至+n。根据得失电子守恒,有0.5 molL-10.024
9、L(6-4)=0.2 molL-10.020 L2(6-n),解得n=3。,答案B,应用 陌生氧化还原反应方程式的书写陌生氧化还原反应方程式的书写,通常涉及的内容不是教材中的化学方程式。突破这类方程式的书写,只要抓住“得失电子守恒”的反应本质,书写就会得心应手。书写步骤如下:1)找出反应粒子:通过氧化还原反应中元素价态的变化,找出发生氧化反应、还原反应的微粒。2)正确预测产物:依据氧化还原反应规律确定氧化产物和还原产物。3)配平变价微粒:应用最小公倍数法确定得失电子的总数目,配平含变价元素的相关物质。,4)确定缺项物质:根据溶液酸碱性及电荷守恒确定缺项物质是 H2O、OH-还是 H+等。5)观
10、察配平其他物质:通过观察法确定所有物质的化学计量数。6)检查验证:原子、得失电子是否守恒,若是写离子方程式,还要检查物质拆分是否正确,电荷是否守恒。,例(1)(2020课标,27节选)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化,可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式。(2)(2019课标,26节选)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题:,“滤渣1”含有S和;写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式。,解题导引化工流程题中陌生反应方程式的书写步骤:
11、先写出“反应物(原料+加入的物质)生成物(产物)”,再灵活运用三大守恒(原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒)进行配平。,解析(1)由题中信息可知,反应物为NiSO4、NaClO,介质为强碱溶液,生成物为NiOOH,NiSO4中Ni元素为+2价,NiOOH中Ni元素为+3价,Ni元素化合价升高被氧化,NaClO中Cl元素被还原得到Cl-。先配好主体反应:2Ni2+ClO-2NiOOH+Cl-,该反应在碱性环境下进行,根据电荷守恒,左边补上4OH-,根据原子守恒,右边补上H2O得反应的离子方程式。(2)原料中含有Si元素,可能以SiO2或不溶性硅酸盐的形式存在,且不与H2SO4反应,故会进入滤渣1中。MnO2作氧化剂,所含Mn元素从+4价下降至+2价,MnS作还原剂,所含S元素化合价从-2价升高至0价,生成S,且加入的H2SO4会参与反应,反应后+2价Mn元素以MnSO4的形式存在,故化学方程式为MnO2+MnS+2H2SO4 2MnSO4+S+2H2O。,答案(1)2Ni2+ClO-+4OH-2NiOOH+Cl-+H2O(2)SiO2(不溶性硅酸盐)MnO2+MnS+2H2SO4 2MnSO4+S+2H2O,
