高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三节 氧化还原反应优秀学案及答案

第三节　氧化还原反应(学案)

第3课时　氧化还原反应中的规律、方程式的配平及计算

知识梳理总结

一、氧化还原反应中的规律

1．守恒规律

氧化还原反应中，原子                   相等，即有关系式：                                          

元素化合价                相等，即有关系式：                                                

应用：氧化还原反应方程式的配平，氧化还原反应的相关计算。

【答案】：得失电子总数          还原剂失电子的总数＝氧化剂得电子的总数。

升降总数               元素化合价降低的总数＝元素化合价升高的总数。

2．价态规律

(1)高低规律

元素处于最高价态时，只有              ；元素处于中间价态时，                      ；元素处于最低价态时，只有                  

PS:即“高价氧，低价还，中间价态两边转”。

应用：判断物质的氧化性、还原性。

【答案】：氧化性    既有氧化性又有还原性      还原性

例1 下列微粒中，只有氧化性的是(　　)

①S2-　②Fe2+　③Fe3+　④S　⑤H+　⑥Na+　⑦Mg

A．①⑦ B．②④ C．③⑤⑥ D．②④⑤⑥

【答案】C

【解析】①S2-中元素的化合价为-2，为最低价，只具有还原性，故不选；

②Fe2+中元素的化合价为+2，为中间价，有氧化剂和还原性，故不选；

③Fe3+中元素的化合价为+3，为最高价，只具有氧化剂，故选；

④S中元素的化合价为0，为中间价，有氧化剂和还原性，故不选；

⑤H+中元素的化合价为+1，为最高价，只具有氧化剂，故选；

⑥Na+中元素的化合价为+1，为最高价，只具有氧化剂，故选；

⑦Mg中元素的化合价为0，为最低价，只具有还原性，故不选；

【例2】下列微粒：①Al3＋　②Cl－　③N2　④S2－　⑤Cu　⑥H2O2　⑦Fe2＋　⑧MnO。既具有氧化性又具有还原性的是(　　)

A．①④⑤⑦   B．③⑥⑦⑧

C．④⑤⑥⑧    D．①②③⑥

【答案】  B

【解析】　一般情况下元素的化合价处于最高价时只有氧化性，处于最低价时只有还原性，处于最高价和最低价之间时往往既有氧化性也有还原性，据此解答。

(2)归中规律

同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时，高价态＋低价态―→中间价态，即“只靠拢，不交叉”“就近变价”。

如：

H2S中S元素为－2价，与产物中的单质S的0价近，所以H2S生成S。

【例1】 下列氧化还原反应方程式中所标电子转移方向与数目错误的是(　　)

A．                    B．

C．       D．

【答案】　D

【解析】　由于该反应为同一元素不同价态的归中反应，据归中规律，价态只靠近不交叉，所以应为

3．强弱规律

　还原剂　＋　氧化剂===氧化产物　＋　还原产物

(强还原性)　 (强氧化性)　(弱氧化性)　 (弱还原性)

还原性：还原剂>还原产物；氧化性：氧化剂>氧化产物。即“强制弱”或“前强后弱”。

应用：物质间氧化性(或还原性)强弱的比较或判断氧化剂(或还原剂)和有还原性(或氧化性)的物质在一定条件下能否发生反应。

【例1】根据下列反应的方程式：

①2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2

②Br2＋2Fe2＋===2Br－＋2Fe3＋

可判断离子的还原性从强到弱的顺序是(　　)

A．Br－、Fe2＋、I－   B．I－、Fe2＋、Br－

C．Br－、I－、Fe2＋   D．Fe2＋、I－、Br－

【答案】  B

【解析】　反应①中还原剂是I－，还原产物是Fe2＋，还原性：I－>Fe2＋；反应②中还原剂是Fe2＋，还原产物是Br－，还原性：Fe2＋>Br－，还原性从强到弱的顺序为I－>Fe2＋>Br－。

【例2】．PbO2、KMnO4、Cl2、FeCl3、Cu2＋的氧化性依次减弱，下列反应在水溶液中不可能发生的是(　　)

A．Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋

B．10Cl－＋2MnO＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O

C．2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

D．5Pb2＋＋2MnO＋2H2O===5PbO2＋2Mn2＋＋4H＋

【答案】 D

【解析】　A能，因为Fe3＋的氧化性比Cu2＋强；B能，因为MnO的氧化性比Cl2的强；C能，因为Cl2的氧化性比Fe3＋的强；D不能，因为PbO2的氧化性比MnO的强，所以MnO不能将Pb2＋氧化为PbO2。

4．先后规律

(1)同一氧化剂与多种还原剂混合时，还原性强的先被氧化。例如，已知还原性：I－>Fe2＋>Br－，当把氯气通入FeBr2溶液时，因为还原性：Fe2＋>Br－，所以氯气的量不足时首先氧化Fe2＋；把氯气通入FeI2溶液时，因为还原性：I－>Fe2＋，所以氯气的量不足时首先氧化I－。

(2)同一还原剂与多种氧化剂混合时，氧化性强的先被还原。例如，在含有Fe3＋、Cu2＋、H＋的溶液中加入铁粉，因为氧化性：Fe3＋>Cu2＋>H＋，所以铁粉先与Fe3＋反应，然后再依次与Cu2＋、H＋反应。

反应：判断物质的氧化性、还原性强弱或判断反应的先后顺序。

二、氧化还原反应方程式的配平

1．氧化还原方程式配平的基本原则

2．氧化还原方程式配平的一般步骤

[示例]　配平化学方程式：

H2S＋HNO3―→S↓＋NO↑＋H2O

分析　配平步骤如下

第一步：标变价，H2＋―→↓＋O↑＋H2O

第二步：列得失，H2　　　＋　　　HO3

　　　　　　  失去↓2e－　　　　　　↓得到(5－2)e－

　　　　　　　　  　　　　　　　　O

第三步：求总数，从而确定氧化剂(或还原产物)和还原剂(或氧化产物)的化学计量数。

　　　　　　　H2　　　＋　　　HO3

失去2e－×3↓　　　　　　　 ↓得到3e－×2

　　　　　　　  　　　　　　　  O

故H2S的化学计量数为3，HNO3的化学计量数为2。

第四步：配系数，先配平变价元素，再利用原子守恒配平其他元素。

3H2S＋2HNO3===3S↓＋2NO↑＋4H2O

第五步：查守恒，其他原子在配平时相等，最后利用O原子守恒来进行验证。(1)标价态：写出反应物和生成物的化学式，标出发生氧化反应和还原反应的元素的化合价。

【例1】．配平下列氧化还原反应方程式

正向配平类

1．____KI＋____KIO3＋____H2SO4===____I2＋____K2SO4＋____H2O

【答案】　5　1　3　3　3　3

2．____MnO＋____H＋＋____Cl－===____Mn2＋＋____Cl2↑＋____H2O

【答案】　2　16　10　2　5　8

逆向配平类

3．____S＋____KOH===____K2S＋____K2SO3＋____H2O

【答案】　3　6　2　1　3

4．____P4＋____KOH＋____H2O===____K3PO4＋____PH3↑

【答案】　2　9　3　3　5

5．____(NH4)2Cr2O7===____N2↑＋____Cr2O3＋____H2O

【答案】  1　1　1　4

缺项配平类

6．____ClO－＋____Fe(OH)3＋____===____Cl－＋____FeO＋____H2O

【答案】　3　2　4OH－　3　2　5

7．____MnO＋____H2O2＋____===____Mn2＋＋____O2↑＋____H2O

【答案】　2　5　6H＋　2　5　8

8．____Mn2＋＋____ClO＋____H2O===____MnO2↓＋____Cl2↑＋____

【答案】　5　2　4　5　1　8H＋

三、氧化还原反应的计算

1．计算依据

(1)氧化剂获得电子总数等于还原剂失去电子总数，即得失电子守恒。

(2)氧化剂中元素降价总数等于还原剂中元素升价总数，即化合价升降守恒。

2．计算方法

(1)找出氧化剂、还原剂及对应的还原产物、氧化产物。

(2)标准确变价元素的化合价。

(3)找准每个氧化剂、还原剂中变价的原子个数。

(4)列出等式并计算：

N(氧化剂)×变价原子个数×|化合价变化值|＝N(还原剂)×变价原子个数×|化合价变化值|。

【例1】．在反应3Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2中，被氧化的NH3与未被氧化的NH3质量比为(　　)

A．3∶8  B．1∶4  C．3∶4  D．1∶3

【答案】　D

解析　从方程式的系数可看出，参与反应的NH3有8个，其中有2个NH3被氧化生成N2,6个未被氧化生成NH4Cl。

【例2】．在氧化还原反应：3S＋6KOH===K2SO3＋2K2S＋3H2O中，被氧化与被还原的硫原子数比是(　　)

A．1∶2  B．2∶1  C．1∶1  D．3∶2

【答案】　A