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高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第2章 元素与物质世界第3节 氧化还原反应课前预习课件ppt
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这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第2章 元素与物质世界第3节 氧化还原反应课前预习课件ppt，共58页。PPT课件主要包含了内容索引，课前篇素养初探，课堂篇素养提升，知识铺垫，必备知识，正误判断，问题探究，深化拓展，典例剖析，答案D等内容，欢迎下载使用。
1.能够列举常见的氧化剂和还原剂,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2.掌握探究物质氧化性和还原性的过程和方法。能够根据所含元素化合价升降趋势预测物质可能具有的氧化性或还原性,并设计实验方案进行验证,培养科学探究与创新意识的化学核心素养。3.通过对氧化还原反应的基本规律及其相关应用的了解,体现变化观念与平衡思想的化学核心素养。
1.化学反应与元素化合价变化的关系从反应过程中元素化合价有无变化的角度,可判断一个反应为氧化还原反应或非氧化还原反应。氧化还原反应过程中有元素化合价的变化。
2.氧化还原反应的特征、实质。特征是反应过程中有元素化合价的变化;实质是存在电子转移。3.化合价与得失电子的关系化合价升高—被氧化—失去电子化合价降低—被还原—得到电子
一、氧化剂和还原剂1.氧化剂和还原剂(1)氧化剂:在氧化还原反应中,所含某种(或某些)元素的化合价降低的反应物称为氧化剂。(2)还原剂:在氧化还原反应中,所含某种(或某些)元素的化合价升高的反应物称为还原剂。
2.常见氧化剂和还原剂
二、氧化性和还原性1.氧化性和还原性(1)氧化性:氧化剂所表现出的得电子的性质。(2)还原性:还原剂所表现出的失电子的性质。2.氧化性、还原性和元素化合价之间的关系
【微思考1】同一反应中,氧化剂和还原剂可以是同一种物质吗?
提示 在同一反应中氧化剂和还原剂可以是同一种物质。例如在反应Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O中,0价的Cl一部分转化成了-1价的Cl-,另一部分转化成了含+1价氯的ClO-,所以,该反应中Cl2既是氧化剂又是还原剂;同理,反应2KClO3 2KCl+3O2↑中的KClO3既是氧化剂又是还原剂。
【微思考2】含最高价元素的化合物一定具有强氧化性吗?提示 不一定。如Na2SO4(S显+6价)、CO2等,它们没有强氧化性。【微思考3】物质氧化性、还原性的相对强弱是否取决于物质本身得失电子的多少?提示 物质氧化性、还原性的相对强弱取决于物质本身得失电子的难易程度,而不是取决于得失电子数目的多少。
判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。1.强氧化剂与强还原剂混合不一定能发生氧化还原反应。( )2.阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性。( )3.Na2O2与H2O的反应中,H2O是还原剂、Na2O2属于氧化剂。( )4.难失电子的物质一定易得电子。( )5.元素的非金属性越强,其单质氧化性越强,相应单质越活泼。( )6.工业炼铁时需加入还原剂。( )
分析以下反应,探究以下问题:
(1)同一物质在不同的反应中,可能既做氧化剂又做还原剂吗?提示 同一物质在不同的反应中,可能既做氧化剂又做还原剂。如S在反应①中做氧化剂,在反应②中做还原剂。(2)试通过反应③比较Fe和Cu还原性的强弱;比较Fe2+和Cu2+氧化性的强弱。提示 在反应③中,Fe是还原刘,Cu2+是氧化剂,Fe2+是氧化产物,Cu是还原产物,故还原性:Fe>Cu;氧化性:Cu2+>Fe2+。
1.依据反应原理判断氧化性、还原性的强弱一般而言,氧化还原反应总是朝着强氧化性物质与强还原性物质反应生成弱氧化性物质与弱还原性物质的方向进行。
氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。
2.根据金属、非金属活动性顺序判断氧化性、还原性的强弱(1)依据金属活动性顺序。
(2)依据非金属活动性顺序。
3.根据反应条件来判断氧化性、还原性的强弱不同的氧化剂(还原剂)与同一还原剂(氧化剂)反应时,反应越易进行,则对应的氧化剂(还原剂)的氧化性(还原性)越强,反之越弱。例如:
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O2KMnO4+16HCl(浓) ==2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O4HCl+O2 2Cl2+2H2O从反应条件可以看出氧化剂的氧化能力:KMnO4>MnO2>O2。
4.根据反应的程度判断氧化性、还原性的强弱(1)同一物质在相同条件下,被不同氧化剂氧化的程度越大,对应氧化剂的氧化性越强。
(2)同一物质在相同的条件下,被不同还原剂还原的越彻底,对应还原剂的还原性越强。
注意:物质的氧化性、还原性不是一成不变的。同一物质在不同的条件下,其氧化能力或还原能力会有所不同。如氧化性:HNO3(浓)>HNO3(稀);Cu与浓硫酸常温下不反应,但在加热条件下能反应;KMnO4在酸性条件下的氧化性比在中性、碱性条件下强。
易错警示(1)氧化性、还原性强弱取决于物质得失电子的难易,与得失电子数目无关,如Na原子能失1个电子,Al原子可失3个电子,但还原性Na>Al。(2)不能依据氧化剂或还原剂自身化合价变化值的大小说明氧化性或还原性的强弱。如3Cu+8HNO3(稀) ==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O、Cu+4HNO3(浓) ==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,浓硝酸中氮元素化合价变化值小,但氧化性:浓硝酸>稀硝酸。
变式训练1根据离子方程式:(1)2Fe3++2I-==2Fe2++I2和(2)Br2+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 根据同一氧化还原反应中,还原性:还原剂>还原产物进行判断。(1)中还原性:I->Fe2+,(2)中还原性:Fe2+>Br-。
小明和小红在对同一个氧化还原反应进行分析的时候,写出了两种不同的双线桥。
(1)你认为哪位同学的观点合理?(2)试总结一下这个氧化还原反应的规律。提示 (1)小红的观点合理。(2)在氧化还原反应中,同种元素的不同价态在反应后只相互靠近或重合,不可能交叉。
1.氧化还原反应中的归中规律此类反应的特点是同种元素在不同的反应物中有两种不同的价态(高价、低价),反应后转化成中间价态,即其产物的价态既不相互交换,也不交错。例如H2S和浓硫酸反应,H2S不可能被氧化成H2SO4,同样浓硫酸的还原产物也不可能为H2S。
此反应中S为氧化产物,SO2为还原产物,二者不可能互换。
2.邻位转化规律在一般情况下,大多数氧化还原反应中,氧化剂和还原剂的价态变化是邻位转化的。
H2S一般被氧化成单质S,浓硫酸一般被还原成SO2。当氧化剂遇到强还原剂时,或还原剂遇到强氧化剂时,元素的价态变化不一定是邻位变化。如Fe和S反应时生成FeS,而Fe与Cl2反应得到FeCl3。
3.守恒规律对于一个氧化还原反应,元素化合价升高总数与降低总数相等;还原剂失电子总数与氧化剂得电子总数相等;反应前后电荷守恒(离子反应)。4.反应的先后规律在溶液中如果存在多种氧化剂,当向溶液中加入一种还原剂时,还原剂会先把氧化性最强的氧化剂还原。同样,如果在溶液中存在多种还原剂时,当向溶液中加入一种氧化剂时,氧化剂会先把还原性最强的还原剂氧化。
例2(2020辽宁沈阳铁路实验中学高一月考)常温下,下列三个化学反应均能发生:X2+2W2+==2X-+2W3+,Z2+2X-==2Z-+X2,2W3++2Y-==2W2++Y2。则在相同条件下,下列三个反应:①Y2+2X-==2Y-+X2,②Z2+2Y-==2Z-+Y2,③2W3++2Z-==2W2++Z2,其中能发生的是( )A.只有①B.只有②C.①和②D.②和③
答案 B解析 由反应X2+2W2+==2X-+2W3+得出氧化性关系X2>W3+,由反应Z2+2X-==2Z-+X2得出氧化性关系Z2>X2,由反应2W3++2Y-==2W2++Y2得出氧化性关系W3+>Y2,所以氧化性顺序是Z2>X2>W3+>Y2。根据以上分析,反应①③不能发生,反应②可发生。
方法点拨1.假设法判断氧化还原反应能否发生已知物质的氧化性或者还原性的强弱关系,判断某一氧化还原反应能否发生时可采用假设法。
2.根据物质氧化性、还原性强弱可用于判断某个反应能否发生规律是“强制弱”,即强氧化性物质(氧化剂)+强还原性物质(还原剂)→弱氧化性物质(氧化产物)+弱还原性物质(还原产物)。
变式训练2将SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,再加入K2Cr2O7溶液,发生如下两个离子反应:
下列有关说法正确的是( )A.还原性:SO2>Fe2+>Cr3+
D.两个反应中Fe2(SO4)3均为还原剂
氧化还原反应中氧化剂和还原剂得失电子总数相等,化合价升降总值相等,可以据此对氧化还原反应方程式进行配平。
(1)从氧化还原反应的角度分析银针验毒时Ag表现了什么性质?提示 反应中银化合价升高,被氧化,表现了银的还原性。(2)“银针验毒”的原理是Ag+H2S+O2→Ag2S+H2O,请将该化学方程式配平。提示 Ag2S中的Ag为+1价,O2中的氧元素化合价由0价降低到-2价,因此1 ml O2参加反应得到4 ml电子,Ag由0价升高到+1价,1 ml Ag参加反应失去1 ml电子,因此根据得失电子守恒可配平该反应的化学方程式为4Ag+2H2S+O2==2Ag2S+2H2O。
1.氧化还原反应方程式的配平(1)配平原则。
(2)配平步骤。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化合价。
②列变化:标出反应前后元素化合价的变化。
③求总数:依据得失电子守恒,使化合价升高和降低的总值相等。
④配系数:用观察法配平其他物质的系数,检查电荷是否守恒,原子个数是否守恒,配平后,把箭头改成双线。
C+4HNO3(浓) 4NO2↑+CO2↑+2H2O
2.用守恒法进行有关氧化还原方程式的计算(1)计算依据——守恒规律。①化合价升高总值=化合价降低总值(得失电子守恒)。②各元素原子个数相等(质量守恒)。③对于离子反应,反应前后电荷相等(电荷守恒)。④氧化剂得到的电子总数=还原剂失去的电子总数。
(2)守恒法解题的思维流程。①找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。②找准一个原子或离子得失电子数(注意化学式中粒子的个数)。③根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)。
(3)计算类型。①计算参加反应的氧化剂或还原剂的量。②求氧化剂与还原剂的物质的量之比。③确定反应前后某一元素的价态变化。④求电子转移的数目。
例3我国政府为了消除碘缺乏病,规定在食盐中必须加入适量的碘酸钾。检验食盐中是否加碘,可利用如下反应:KIO3+ KI+ H2SO4== K2SO4+ I2+ H2O (1)配平该化学方程式,该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 ; (2)如果反应中转移0.5 ml电子,则生成I2的物质的量为 。
答案 (1)KIO3+5KI+3H2SO4==3K2SO4+3I2+3H2O 1∶5(2)0.3 ml
解析 (1)反应物KIO3中I元素化合价为+5价,KI中I元素化合价为-1价,反应中I元素化合价分别由+5价、-1价变化为0价,根据化合价升降总值相等,结合质量守恒,配平方程式为KIO3+5KI+3H2SO4==3K2SO4+3I2+3H2O;KIO3为氧化剂,KI为还原剂,氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶5。(2)在上述反应中,转移5 ml电子生成碘单质的量是3 ml,则反应中转移0.5 ml电子时生成I2的物质的量为0.3 ml。
方法点拨配平氧化还原反应方程式的关键是正确标出各元素的化合价,找准“1分子”氧化剂中元素化合价降低总值,“1分子”还原剂中元素化合价升高总值,在计算时,切记不要忽略氧化剂、还原剂中的变价粒子个数。
变式训练3(2020天津耀华中学高一期中)配平下列化学方程式或离子方程式。(1) K2MnF6+ SbF5== F2+ KSbF6+ MnF3 (2) Fe(NO3)3+ NaOH+ Cl2== Na2FeO4+ NaNO3+ NaCl+ H2O (3) Mn + H++ Br-== Br2+ Mn2++ H2O
答案 (1)2K2MnF6+4SbF5==F2+4KSbF6+2MnF3(2)2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2==2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl+8H2O(3)2Mn +16H++10Br-==5Br2+2Mn2++8H2O
解析 (1)锰元素化合价从+4价降低到+3价,氟元素化合价从-1价升高到0价,所以根据得失电子守恒分析,F2与MnF3的系数之比为1∶2,再根据质量守恒可得反应的化学方程式为2K2MnF6+4SbF5==F2+4KSbF6+2MnF3。(2)氯元素化合价从0价降低到-1价,铁元素化合价从+3价升高到+6价,根据得失电子守恒分析,氯气和硝酸铁的系数之比为3∶2,再根据质量守恒可得反应的化学方程式为2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2==2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl+8H2O。
1.下列转化中,需要加入氧化剂才能实现的是( )A.Cl2→ClO- B.Fe2+→Fe3+
解析 Cl2与NaOH溶液反应可以生成ClO-,Cl2本身既是氧化剂,又是还原剂,则该转化过程不需要加入氧化剂,A不符合题意;Fe2+转化为Fe3+的过程中,Fe2+是还原剂,该转化过程需要加入氧化剂,B符合题意; 转化为CO2的过程没有化合价的变化,不是氧化还原反应,不需要加入氧化剂,C不符合题意; 转化为MnO2的过程中,可以利用高锰酸钾自身的分解反应实现,该转化过程不需要加入氧化剂或还原剂,D不符合题意。
2.(2020辽宁大连高一期中)需加入适当氧化剂才能实现的反应是( )A.MnO2→Mn2+B.SO2→SC.PCl3→PCl5 D.CaCO3→CO2答案 C解析 Mn元素化合价从+4价降到+2价,被还原,加入还原剂才能实现,A项错误;S元素化合价没有发生变化,没有发生氧化还原反应,无需氧化剂,B项错误;P元素的化合价从+3价升高到+5价,被氧化,加入氧化剂可实现,C项正确;CaCO3转化为CO2,元素化合价未发生变化,并未发生氧化还原反应,无需氧化剂,D项错误。
3.下列粒子中,只有氧化性的是( )①S2- ②Fe2+ ③Cu2+ ④S ⑤H+ ⑥Na+ ⑦MgA.①⑦ B.②④C.③⑤⑥ D.②④⑤⑥答案 C解析 元素在最高价态时只有氧化性。S2-处于最低价态,Fe2+处于中间价态,Cu2+处于最高价态,S处于中间价态,H+处于最高价态,Na+处于最高价态,Mg处于最低价态,所以选C。
4.(双选)已知反应:①Cl2+2KBr==2KCl+Br2②KClO3+6HCl(浓) ==3Cl2↑+KCl+3H2O③2KBrO3+Cl2==Br2+2KClO3下列说法正确的是( )A.氧化性由强到弱的顺序为KBrO3>KClO3>Cl2>Br2B.①中KCl是还原产物,KBr发生氧化反应C.③中1 ml氧化剂参加反应得到电子的物质的量为2 mlD.反应②中的HCl只做还原剂
答案 AB解析 分析题给反应,①②③中物质的氧化性:Cl2>Br2、KClO3>Cl2、KBrO3>KClO3,A对;①中KCl是还原产物,KBr发生氧化反应,B对;③中氧化剂是KBrO3,其转化为Br2,故1 ml KBrO3参加反应得到电子的物质的量为5 ml,C错;反应②中,还原剂是HCl,其中HCl还显酸性与K+形成KCl,D错。
5.对于化学反应H2O+NaH==NaOH+H2↑,下列判断正确的是( )A.NaH被还原B.若生成22.4 L标准状况下的H2,则有2 ml 电子转移C.H2O既不是氧化剂也不是还原剂D.NaH体现还原性
答案 D解析 根据题给化学方程式分析,NaH中H元素的化合价由-1价升高至0价,失去电子被氧化,则NaH是还原剂,A错误;由化学方程式中元素化合价的变化可知,每生成1 ml氢气,转移1 ml电子,故生成22.4 L标准状况下的H2(即1 ml 氢气)时有1 ml电子转移,B错误;H2O中H元素的化合价由+1价降低至0价,得到电子被还原,则H2O是氧化剂,C错误;由A分析可知,NaH是还原剂,体现还原性,D正确。
1.能够列举常见的氧化剂和还原剂,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2.掌握探究物质氧化性和还原性的过程和方法。能够根据所含元素化合价升降趋势预测物质可能具有的氧化性或还原性,并设计实验方案进行验证,培养科学探究与创新意识的化学核心素养。3.通过对氧化还原反应的基本规律及其相关应用的了解,体现变化观念与平衡思想的化学核心素养。
1.化学反应与元素化合价变化的关系从反应过程中元素化合价有无变化的角度,可判断一个反应为氧化还原反应或非氧化还原反应。氧化还原反应过程中有元素化合价的变化。
2.氧化还原反应的特征、实质。特征是反应过程中有元素化合价的变化;实质是存在电子转移。3.化合价与得失电子的关系化合价升高—被氧化—失去电子化合价降低—被还原—得到电子
一、氧化剂和还原剂1.氧化剂和还原剂(1)氧化剂:在氧化还原反应中,所含某种(或某些)元素的化合价降低的反应物称为氧化剂。(2)还原剂:在氧化还原反应中,所含某种(或某些)元素的化合价升高的反应物称为还原剂。
2.常见氧化剂和还原剂
二、氧化性和还原性1.氧化性和还原性(1)氧化性:氧化剂所表现出的得电子的性质。(2)还原性:还原剂所表现出的失电子的性质。2.氧化性、还原性和元素化合价之间的关系
【微思考1】同一反应中,氧化剂和还原剂可以是同一种物质吗?
提示 在同一反应中氧化剂和还原剂可以是同一种物质。例如在反应Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O中,0价的Cl一部分转化成了-1价的Cl-,另一部分转化成了含+1价氯的ClO-,所以,该反应中Cl2既是氧化剂又是还原剂;同理,反应2KClO3 2KCl+3O2↑中的KClO3既是氧化剂又是还原剂。
【微思考2】含最高价元素的化合物一定具有强氧化性吗?提示 不一定。如Na2SO4(S显+6价)、CO2等,它们没有强氧化性。【微思考3】物质氧化性、还原性的相对强弱是否取决于物质本身得失电子的多少?提示 物质氧化性、还原性的相对强弱取决于物质本身得失电子的难易程度,而不是取决于得失电子数目的多少。
判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。1.强氧化剂与强还原剂混合不一定能发生氧化还原反应。( )2.阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性。( )3.Na2O2与H2O的反应中,H2O是还原剂、Na2O2属于氧化剂。( )4.难失电子的物质一定易得电子。( )5.元素的非金属性越强,其单质氧化性越强,相应单质越活泼。( )6.工业炼铁时需加入还原剂。( )
分析以下反应,探究以下问题:
(1)同一物质在不同的反应中,可能既做氧化剂又做还原剂吗?提示 同一物质在不同的反应中,可能既做氧化剂又做还原剂。如S在反应①中做氧化剂,在反应②中做还原剂。(2)试通过反应③比较Fe和Cu还原性的强弱;比较Fe2+和Cu2+氧化性的强弱。提示 在反应③中,Fe是还原刘,Cu2+是氧化剂,Fe2+是氧化产物,Cu是还原产物,故还原性:Fe>Cu;氧化性:Cu2+>Fe2+。
1.依据反应原理判断氧化性、还原性的强弱一般而言,氧化还原反应总是朝着强氧化性物质与强还原性物质反应生成弱氧化性物质与弱还原性物质的方向进行。
氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。
2.根据金属、非金属活动性顺序判断氧化性、还原性的强弱(1)依据金属活动性顺序。
(2)依据非金属活动性顺序。
3.根据反应条件来判断氧化性、还原性的强弱不同的氧化剂(还原剂)与同一还原剂(氧化剂)反应时,反应越易进行,则对应的氧化剂(还原剂)的氧化性(还原性)越强,反之越弱。例如:
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O2KMnO4+16HCl(浓) ==2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O4HCl+O2 2Cl2+2H2O从反应条件可以看出氧化剂的氧化能力:KMnO4>MnO2>O2。
4.根据反应的程度判断氧化性、还原性的强弱(1)同一物质在相同条件下,被不同氧化剂氧化的程度越大,对应氧化剂的氧化性越强。
(2)同一物质在相同的条件下,被不同还原剂还原的越彻底,对应还原剂的还原性越强。
注意:物质的氧化性、还原性不是一成不变的。同一物质在不同的条件下,其氧化能力或还原能力会有所不同。如氧化性:HNO3(浓)>HNO3(稀);Cu与浓硫酸常温下不反应,但在加热条件下能反应;KMnO4在酸性条件下的氧化性比在中性、碱性条件下强。
易错警示(1)氧化性、还原性强弱取决于物质得失电子的难易,与得失电子数目无关,如Na原子能失1个电子,Al原子可失3个电子,但还原性Na>Al。(2)不能依据氧化剂或还原剂自身化合价变化值的大小说明氧化性或还原性的强弱。如3Cu+8HNO3(稀) ==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O、Cu+4HNO3(浓) ==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,浓硝酸中氮元素化合价变化值小,但氧化性:浓硝酸>稀硝酸。
变式训练1根据离子方程式:(1)2Fe3++2I-==2Fe2++I2和(2)Br2+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 根据同一氧化还原反应中,还原性:还原剂>还原产物进行判断。(1)中还原性:I->Fe2+,(2)中还原性:Fe2+>Br-。
小明和小红在对同一个氧化还原反应进行分析的时候,写出了两种不同的双线桥。
(1)你认为哪位同学的观点合理?(2)试总结一下这个氧化还原反应的规律。提示 (1)小红的观点合理。(2)在氧化还原反应中,同种元素的不同价态在反应后只相互靠近或重合,不可能交叉。
1.氧化还原反应中的归中规律此类反应的特点是同种元素在不同的反应物中有两种不同的价态(高价、低价),反应后转化成中间价态,即其产物的价态既不相互交换,也不交错。例如H2S和浓硫酸反应,H2S不可能被氧化成H2SO4,同样浓硫酸的还原产物也不可能为H2S。
此反应中S为氧化产物,SO2为还原产物,二者不可能互换。
2.邻位转化规律在一般情况下,大多数氧化还原反应中,氧化剂和还原剂的价态变化是邻位转化的。
H2S一般被氧化成单质S,浓硫酸一般被还原成SO2。当氧化剂遇到强还原剂时,或还原剂遇到强氧化剂时,元素的价态变化不一定是邻位变化。如Fe和S反应时生成FeS,而Fe与Cl2反应得到FeCl3。
3.守恒规律对于一个氧化还原反应,元素化合价升高总数与降低总数相等;还原剂失电子总数与氧化剂得电子总数相等;反应前后电荷守恒(离子反应)。4.反应的先后规律在溶液中如果存在多种氧化剂,当向溶液中加入一种还原剂时,还原剂会先把氧化性最强的氧化剂还原。同样,如果在溶液中存在多种还原剂时,当向溶液中加入一种氧化剂时,氧化剂会先把还原性最强的还原剂氧化。
例2(2020辽宁沈阳铁路实验中学高一月考)常温下,下列三个化学反应均能发生:X2+2W2+==2X-+2W3+,Z2+2X-==2Z-+X2,2W3++2Y-==2W2++Y2。则在相同条件下,下列三个反应:①Y2+2X-==2Y-+X2,②Z2+2Y-==2Z-+Y2,③2W3++2Z-==2W2++Z2,其中能发生的是( )A.只有①B.只有②C.①和②D.②和③
答案 B解析 由反应X2+2W2+==2X-+2W3+得出氧化性关系X2>W3+,由反应Z2+2X-==2Z-+X2得出氧化性关系Z2>X2,由反应2W3++2Y-==2W2++Y2得出氧化性关系W3+>Y2,所以氧化性顺序是Z2>X2>W3+>Y2。根据以上分析,反应①③不能发生,反应②可发生。
方法点拨1.假设法判断氧化还原反应能否发生已知物质的氧化性或者还原性的强弱关系,判断某一氧化还原反应能否发生时可采用假设法。
2.根据物质氧化性、还原性强弱可用于判断某个反应能否发生规律是“强制弱”,即强氧化性物质(氧化剂)+强还原性物质(还原剂)→弱氧化性物质(氧化产物)+弱还原性物质(还原产物)。
变式训练2将SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,再加入K2Cr2O7溶液,发生如下两个离子反应:
下列有关说法正确的是( )A.还原性:SO2>Fe2+>Cr3+
D.两个反应中Fe2(SO4)3均为还原剂
氧化还原反应中氧化剂和还原剂得失电子总数相等,化合价升降总值相等,可以据此对氧化还原反应方程式进行配平。
(1)从氧化还原反应的角度分析银针验毒时Ag表现了什么性质?提示 反应中银化合价升高,被氧化,表现了银的还原性。(2)“银针验毒”的原理是Ag+H2S+O2→Ag2S+H2O,请将该化学方程式配平。提示 Ag2S中的Ag为+1价,O2中的氧元素化合价由0价降低到-2价,因此1 ml O2参加反应得到4 ml电子,Ag由0价升高到+1价,1 ml Ag参加反应失去1 ml电子,因此根据得失电子守恒可配平该反应的化学方程式为4Ag+2H2S+O2==2Ag2S+2H2O。
1.氧化还原反应方程式的配平(1)配平原则。
(2)配平步骤。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化合价。
②列变化:标出反应前后元素化合价的变化。
③求总数:依据得失电子守恒,使化合价升高和降低的总值相等。
④配系数:用观察法配平其他物质的系数,检查电荷是否守恒,原子个数是否守恒,配平后,把箭头改成双线。
C+4HNO3(浓) 4NO2↑+CO2↑+2H2O
2.用守恒法进行有关氧化还原方程式的计算(1)计算依据——守恒规律。①化合价升高总值=化合价降低总值(得失电子守恒)。②各元素原子个数相等(质量守恒)。③对于离子反应,反应前后电荷相等(电荷守恒)。④氧化剂得到的电子总数=还原剂失去的电子总数。
(2)守恒法解题的思维流程。①找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。②找准一个原子或离子得失电子数(注意化学式中粒子的个数)。③根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)。
(3)计算类型。①计算参加反应的氧化剂或还原剂的量。②求氧化剂与还原剂的物质的量之比。③确定反应前后某一元素的价态变化。④求电子转移的数目。
例3我国政府为了消除碘缺乏病,规定在食盐中必须加入适量的碘酸钾。检验食盐中是否加碘,可利用如下反应:KIO3+ KI+ H2SO4== K2SO4+ I2+ H2O (1)配平该化学方程式,该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 ; (2)如果反应中转移0.5 ml电子,则生成I2的物质的量为 。
答案 (1)KIO3+5KI+3H2SO4==3K2SO4+3I2+3H2O 1∶5(2)0.3 ml
解析 (1)反应物KIO3中I元素化合价为+5价,KI中I元素化合价为-1价,反应中I元素化合价分别由+5价、-1价变化为0价,根据化合价升降总值相等,结合质量守恒,配平方程式为KIO3+5KI+3H2SO4==3K2SO4+3I2+3H2O;KIO3为氧化剂,KI为还原剂,氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶5。(2)在上述反应中,转移5 ml电子生成碘单质的量是3 ml,则反应中转移0.5 ml电子时生成I2的物质的量为0.3 ml。
方法点拨配平氧化还原反应方程式的关键是正确标出各元素的化合价,找准“1分子”氧化剂中元素化合价降低总值,“1分子”还原剂中元素化合价升高总值,在计算时,切记不要忽略氧化剂、还原剂中的变价粒子个数。
变式训练3(2020天津耀华中学高一期中)配平下列化学方程式或离子方程式。(1) K2MnF6+ SbF5== F2+ KSbF6+ MnF3 (2) Fe(NO3)3+ NaOH+ Cl2== Na2FeO4+ NaNO3+ NaCl+ H2O (3) Mn + H++ Br-== Br2+ Mn2++ H2O
答案 (1)2K2MnF6+4SbF5==F2+4KSbF6+2MnF3(2)2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2==2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl+8H2O(3)2Mn +16H++10Br-==5Br2+2Mn2++8H2O
解析 (1)锰元素化合价从+4价降低到+3价,氟元素化合价从-1价升高到0价,所以根据得失电子守恒分析,F2与MnF3的系数之比为1∶2,再根据质量守恒可得反应的化学方程式为2K2MnF6+4SbF5==F2+4KSbF6+2MnF3。(2)氯元素化合价从0价降低到-1价,铁元素化合价从+3价升高到+6价,根据得失电子守恒分析,氯气和硝酸铁的系数之比为3∶2,再根据质量守恒可得反应的化学方程式为2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2==2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl+8H2O。
1.下列转化中,需要加入氧化剂才能实现的是( )A.Cl2→ClO- B.Fe2+→Fe3+
解析 Cl2与NaOH溶液反应可以生成ClO-,Cl2本身既是氧化剂,又是还原剂,则该转化过程不需要加入氧化剂,A不符合题意;Fe2+转化为Fe3+的过程中,Fe2+是还原剂,该转化过程需要加入氧化剂,B符合题意; 转化为CO2的过程没有化合价的变化,不是氧化还原反应,不需要加入氧化剂,C不符合题意; 转化为MnO2的过程中,可以利用高锰酸钾自身的分解反应实现,该转化过程不需要加入氧化剂或还原剂,D不符合题意。
2.(2020辽宁大连高一期中)需加入适当氧化剂才能实现的反应是( )A.MnO2→Mn2+B.SO2→SC.PCl3→PCl5 D.CaCO3→CO2答案 C解析 Mn元素化合价从+4价降到+2价,被还原,加入还原剂才能实现,A项错误;S元素化合价没有发生变化,没有发生氧化还原反应,无需氧化剂,B项错误;P元素的化合价从+3价升高到+5价,被氧化,加入氧化剂可实现,C项正确;CaCO3转化为CO2,元素化合价未发生变化,并未发生氧化还原反应,无需氧化剂,D项错误。
3.下列粒子中,只有氧化性的是( )①S2- ②Fe2+ ③Cu2+ ④S ⑤H+ ⑥Na+ ⑦MgA.①⑦ B.②④C.③⑤⑥ D.②④⑤⑥答案 C解析 元素在最高价态时只有氧化性。S2-处于最低价态,Fe2+处于中间价态,Cu2+处于最高价态,S处于中间价态,H+处于最高价态,Na+处于最高价态,Mg处于最低价态,所以选C。
4.(双选)已知反应:①Cl2+2KBr==2KCl+Br2②KClO3+6HCl(浓) ==3Cl2↑+KCl+3H2O③2KBrO3+Cl2==Br2+2KClO3下列说法正确的是( )A.氧化性由强到弱的顺序为KBrO3>KClO3>Cl2>Br2B.①中KCl是还原产物,KBr发生氧化反应C.③中1 ml氧化剂参加反应得到电子的物质的量为2 mlD.反应②中的HCl只做还原剂
答案 AB解析 分析题给反应,①②③中物质的氧化性:Cl2>Br2、KClO3>Cl2、KBrO3>KClO3,A对;①中KCl是还原产物,KBr发生氧化反应,B对;③中氧化剂是KBrO3,其转化为Br2,故1 ml KBrO3参加反应得到电子的物质的量为5 ml,C错;反应②中,还原剂是HCl,其中HCl还显酸性与K+形成KCl,D错。
5.对于化学反应H2O+NaH==NaOH+H2↑,下列判断正确的是( )A.NaH被还原B.若生成22.4 L标准状况下的H2,则有2 ml 电子转移C.H2O既不是氧化剂也不是还原剂D.NaH体现还原性
答案 D解析 根据题给化学方程式分析,NaH中H元素的化合价由-1价升高至0价,失去电子被氧化,则NaH是还原剂,A错误;由化学方程式中元素化合价的变化可知,每生成1 ml氢气,转移1 ml电子,故生成22.4 L标准状况下的H2(即1 ml 氢气)时有1 ml电子转移,B错误;H2O中H元素的化合价由+1价降低至0价,得到电子被还原,则H2O是氧化剂,C错误;由A分析可知,NaH是还原剂,体现还原性,D正确。
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