高考化学一轮复习讲练 第2章 第8讲　氧化还原反应的基本概念和规律 (含解析)

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第8讲　氧化还原反应的基本概念和规律
考纲要求　1.了解氧化还原反应的本质。2.了解常见的氧化还原反应。


1．氧化还原反应的本质和特征

2．基于双线桥理解氧化还原反应概念之间的关系


概括为“升失氧、降得还，剂性一致、其他相反”。
应用体验
用双线桥法标出MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O反应电子转移的方向和数目：
________________________________________________________________________。
此反应中氧化剂是__________，还原剂是____________，氧化产物是________，还原产物是________，MnO2发生________反应，HCl发生________反应；生成1 mol Cl2时转移电子数目为________，被氧化的HCl的物质的量是______ mol，盐酸表现的性质是________性和______性。
答案　
MnO2　HCl　Cl2　MnCl2　还原　氧化　2NA　2
还原　酸
3．氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系图示

4．常见的氧化剂和还原剂
(1)常见氧化剂
常见氧化剂包括某些非金属单质、含有高价态元素的化合物、过氧化物等。如：

(2)常见还原剂
常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属阴离子及含低价态元素的化合物、低价金属阳离子、某些非金属单质及其氢化物等。如：

(3)元素化合价处于中间价态的物质既有氧化性，又有还原性

其中：Fe2＋、SO主要表现还原性，H2O2主要表现氧化性。
理解应用
(1)下列标明电子转移的方向和数目的化学方程式中，正确的是________(填序号)。
①
②
③
④
(2)①中MnO2的作用：__________。
②中Cl2表现的性质：______________________。
③中氧化产物和还原产物的质量比为________。
④中氧化剂与还原剂物质的量之比为________。
答案　(1)④　(2)①催化剂　②氧化性和还原性 ③5∶1　④2∶1

(1)有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应(×)
(2)金属阳离子一定只具有氧化性(×)
(3)氧化还原反应中有一种元素被氧化时，一定有另一种元素被还原(×)
(4)氧化还原反应中的反应物，不是氧化剂就是还原剂(×)
(5)某元素从游离态变为化合态，该元素可能被氧化也可能被还原(√)
(6)置换反应都是氧化还原反应，化合反应可能是氧化还原反应(√)
(7)CaO2与水发生氧化还原反应时，CaO2只作氧化剂(×)

题组一　氧化还原反应的判断
1．(2020·湖北重点高中高三上学期期中联考)下列应用不涉及氧化还原反应的是(　　)
A．酸雨的形成 B．根瘤菌固氮
C．氨碱法制纯碱 D．电池放电
答案　C
解析　有电子转移的反应是氧化还原反应，酸雨的形成是燃烧含硫、氮化合物引起的，是氧化还原反应；根瘤菌固氮是将氮气转化为化合态的氮；电池放电是氧化还原反应；氨碱法制纯碱的反应是NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑，选C。
2．(2018·北京，9)下列实验中的颜色变化，与氧化还原反应无关的是(　　)

A
B
C
D
实验
NaOH溶液滴入FeSO4溶液中
石蕊溶液滴入氯水中
Na2S溶液滴入AgCl浊液中
热铜丝插入稀硝酸中
现象
产生白色沉淀，随后变为红褐色
溶液变红，随后迅速褪色
沉淀由白色逐渐变为黑色
产生无色气体，随后变为红棕色

答案　C
解析　C项，向AgCl浊液中滴加Na2S溶液，白色沉淀变成黑色，发生沉淀的转化，反应的离子方程式为2AgCl＋S2－Ag2S＋2Cl－，与氧化还原反应无关；A项，NaOH溶液滴入FeSO4溶液中，会生成Fe(OH)2白色沉淀，Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3，反应过程中出现灰绿色，最后变为红褐色，与氧化还原反应有关；B项，由于氯水显酸性，先使紫色石蕊溶液变红，后由于HClO具有氧化性， 使红色溶液迅速褪色，与氧化还原反应有关；D项，热铜丝插入稀硝酸中发生的反应为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，NO被氧气氧化生成红棕色的NO2，与氧化还原反应有关。
题组二　基于“双线桥”分析氧化还原反应
3．某种飞船以N2H4和N2O4为动力源，发生反应：2N2H4＋N2O4===3N2＋4H2O，反应温度可高达2 700 ℃，对于该反应，下列说法中正确的是(　　)
A．该反应属于置换反应
B．N2H4是氧化剂
C．N2O4是还原剂
D．N2既是氧化产物，又是还原产物
答案　D
解析　该反应的反应物中无单质，不属于置换反应，A错；N2H4中N元素的化合价为－2，在反应中失电子变为0价，因此N2H4是还原剂，B错；N2O4中N元素的化合价为＋4，在反应中得到电子变为0价，因此N2O4是氧化剂，C错；－2价的N和＋4价的N均生成0价的N，因此N2既是氧化产物又是还原产物，D对。
4．水热法制备Fe3O4纳米颗粒的反应是3Fe2＋＋2S2O＋O2＋4OH－===Fe3O4↓＋S4O＋2H2O。下列说法不正确的是(　　)
A．参加反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶5
B．若有2 mol Fe2＋被氧化，则被Fe2＋还原的O2的物质的量为0.5 mol
C．每生成1 mol Fe3O4，反应转移的电子为4 mol
D．O2是氧化剂，S2O与Fe2＋是还原剂
答案　A
解析　反应中3Fe2＋→Fe3O4，当3 mol Fe2＋参加反应时，有2 mol Fe2＋化合价升高，反应中Fe和S元素的化合价升高，Fe2＋、S2O被氧化，作还原剂，O2为氧化剂，参加反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶(2＋2)＝1∶4，A项错误、D项正确；若有2 mol Fe2＋被氧化，失去2 mol电子，则被Fe2＋还原的O2的物质的量为0.5 mol，B项正确；反应中3Fe2＋→Fe3O4,2S2O→S4O，当3 mol Fe2＋参加反应时，有2 mol Fe2＋化合价升高，S元素由＋2价升高到＋价，所以每生成1 mol Fe3O4，反应转移的电子为4 mol，C项正确。
5．(2019·山东日照期中)在好氧菌和厌氧菌作用下，废液中NH能转化为N2(g)和H2O(l)，示意图如下：

反应Ⅰ：NH＋O2―→NO＋H＋＋H2O(未配平)
反应Ⅱ：NH＋NO―→N2＋H2O＋H＋(未配平)
下列说法正确的是(　　)
A．两池发生的反应中，氮元素只被氧化
B．常温常压下，反应Ⅱ中生成8.96 L N2时，转移电子1.5 mol
C．好氧菌池与厌氧菌池投入废液的体积之比为3∶5时，NH能完全转化为N2
D．反应Ⅱ中氧化剂与还原剂物质的量之比为5∶3
答案　C
解析　反应Ⅱ中NO作氧化剂，N元素的化合价降低，被还原，A项错误；常温常压下，气体的摩尔体积未知，无法计算N2的物质的量，所以无法计算转移电子的物质的量，B项错误；配平反应方程式得反应Ⅰ为NH＋2O2===NO＋2H＋＋H2O，反应Ⅱ为5NH＋3NO===4N2↑＋2H＋＋9H2O。好氧菌池产生NO，厌氧菌池消耗NO，则好氧菌池和厌氧菌池投入的废液体积之比为3∶5时，NH能完全转化为N2，C项正确；反应Ⅱ中氧化剂与还原剂物质的量之比为3∶5，D项错误。

走好关键第一步——正确标出元素化合价
正确分析氧化还原反应中电子转移的数目，其前提是确定物质中各元素(特别是变价元素)的化合价。基本方法是先标出熟悉元素的化合价，再根据化合物中正、负化合价的代数和为零的原则求解其他元素的化合价。常见元素的化合价可以借助化合价口诀来记忆：一价氢、钾、钠、氟、氯、溴、碘、银；二价氧、钙、钡、镁、锌；三铝、四硅、五价磷；说变价也不难，二三铁、二四碳、二四六硫都齐全；铜汞二价最常见。
近几年高考中一些特殊物质中元素化合价判断
CuFeS2　Cu＋2　Fe＋2　S－2　K2FeO4　Fe＋6
Li2NH　N－3　LiNH2　N－3　AlN　N－3
Na2S2O3　S＋2　MO　M＋5　C2O　C＋3
HCN　C＋2　N－3　CuH　Cu＋1　H－1
FeO　Fe＋(8－n)　Si3N4　Si＋4　N－3


1．氧化性、还原性的判断
(1)氧化性是指得电子的性质(或能力)；还原性是指失电子的性质(或能力)。
(2)氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的难易程度，与得、失电子数目的多少无关。如：Na－e－===Na＋，Al－3e－===Al3＋，但根据金属活动性顺序表，Na比Al活泼，更易失去电子，所以Na比Al的还原性强。
从元素的价态考虑：
最高价态——只有氧化性，如：Fe3＋、浓H2SO4、KMnO4等；
最低价态——只有还原性，如：金属单质、Cl－、S2－等；
中间价态——既有氧化性又有还原性，如：Fe2＋、S、Cl2等。
2．氧化性、还原性强弱的比较方法
(1)根据化学方程式判断
氧化剂(氧化性)＋还原剂(还原性)===还原产物＋氧化产物
氧化性：氧化剂>氧化产物；
还原性：还原剂>还原产物。
(2)根据反应条件和产物价态高低进行判断
①与同一物质反应，一般越易进行，则其氧化性或还原性就越强。如Na与冷水剧烈反应，Mg与热水反应，Al与水加热反应也不明显，所以还原性：Na>Mg>Al；非金属单质F2、Cl2、Br2、I2与H2反应，F2与H2暗处剧烈反应并爆炸，Cl2与H2光照剧烈反应并爆炸，Br2与H2加热到500 ℃才能发生反应，I2与H2在不断加热的条件下才缓慢发生反应，且为可逆反应，故氧化性：F2>Cl2>Br2>I2。
②当不同的氧化剂作用于同一还原剂时，如果氧化产物价态相同，可根据反应条件的高低进行判断：一般条件越低，氧化剂的氧化性越强，如：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O,2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，由上述反应条件的不同，可判断氧化性：KMnO4>MnO2。
当不同氧化剂作用于同一还原剂时，如果氧化产物价态不相同，可根据氧化产物的价态高低进行判断：氧化产物的价态越高，则氧化剂的氧化性越强，如：2Fe＋3Cl22FeCl3，Fe＋SFeS，则氧化性：Cl2＞S。


拓展延伸
物质氧化性、还原性的强弱，不仅与物质的结构有关，还与物质的浓度和反应温度等有关。下列各组物质：①Cu与HNO3溶液　②Cu与FeCl3溶液　③Zn与H2SO4溶液　④Fe与FeCl3溶液　⑤Cl2与NaOH溶液　⑥Fe与HNO3溶液　⑦Fe与H2SO4溶液　⑧Na与O2
(1)由于浓度不同而发生不同氧化还原反应的是________________________(填序号，下同)。
(2)由于温度不同而发生不同氧化还原反应的是______________________________________。
(3)氧化还原反应不受浓度、温度影响的是__________。
答案　(1)①③⑥⑦　(2)⑤⑥⑦⑧　(3)②④
解析　⑥Fe和浓HNO3常温下钝化，加热继续反应，Fe和稀HNO3反应，HNO3被还原成NO。⑦Fe和浓H2SO4常温下钝化，加热继续反应，Fe和稀H2SO4反应生成FeSO4和H2。

　根据影响因素判断氧化性、还原性强弱的方法
(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H2SO4>稀H2SO4，浓HNO3>稀HNO3，还原性：浓HCl>稀HCl。
(2)温度：同一种物质，温度越高其氧化性越强。如：热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。
(3)酸碱性：同一种物质，所处环境酸(碱)性越强其氧化性(还原性)越强。

(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)元素的非金属性越强，其氧化性越强，相应单质越活泼(×)
(4)难失电子的物质一定易得电子(×)
(5)含有最高价元素的化合物一定具有强氧化性(×)
(6)MnO2不与稀盐酸反应是因为H＋浓度小(×)

题组一　氧化性或还原性强弱的比较
1．铊(Tl)盐与氰化钾(KCN)被列为A级危险品。已知下列反应在一定条件下能够发生：①Tl3＋＋2Ag===Tl＋＋2Ag＋，②Ag＋＋Fe2＋===Ag＋Fe3＋，③Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，下列离子氧化性比较顺序正确的是(　　)
A．Tl3＋>Fe3＋>Ag＋ B．Fe3＋>Ag＋>Tl3＋
C．Tl＋>Ag＋>Fe2＋ D．Tl3＋>Ag＋>Fe3＋
答案　D
解析　在氧化还原反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性。
2．(2019·山东烟台期中)碘元素在地壳中主要以NaIO3的形式存在，在海水中主要以I－的形式存在，几种粒子之间的转化关系如图所示。已知淀粉遇碘单质变蓝，下列说法中正确的是(　　)

A．向含I－的溶液中通入Cl2，所得溶液加入淀粉溶液一定变蓝
B．途径Ⅱ中若生成1 mol I2，消耗1 mol NaHSO3
C．氧化性的强弱顺序为Cl2>I2>IO
D．一定条件下，I－与IO可能生成I2
答案　D
解析　向含I－的溶液中通入少量Cl2，可产生碘单质，所得溶液能使淀粉溶液变蓝，若向含I－的溶液中通入过量Cl2，生成IO，所得溶液不能使淀粉溶液变蓝，A项错误；根据转化关系2IO～I2～10e－，HSO～SO～2e－，可知途径Ⅱ中若生成1 mol I2，消耗5 mol NaHSO3，B项错误；由途径Ⅰ可以知道氧化性：Cl2>I2，由途径Ⅱ可以知道氧化性：I2IO，故氧化性的强弱顺序为Cl2>IO>I2，C项错误；一定条件下，I－与IO可发生归中反应生成I2，D项正确。
题组二　氧化还原反应的竞争(先后规律的应用)
3．现有下列三个氧化还原反应：
①2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2
②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
③2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O
若某溶液中含有Fe2＋、Cl－和I－，要除去I－而不氧化Fe2＋和Cl－，可以加入的试剂是(　　)
A．Cl2 B．KMnO4 C．FeCl3 D．HCl
答案　C
解析　本题是寻找一种氧化剂，其氧化性应大于I2的氧化性，而小于Cl2和Fe3＋的氧化性(也可等于Fe3＋的氧化性)。由①知氧化性：Fe3＋>I2，还原性：I－>Fe2＋；由②知氧化性：Cl2>Fe3＋，还原性：Fe2＋>Cl－；由③知氧化性：MnO>Cl2，还原性：Cl－>Mn2＋；由此推知氧化性强弱顺序为KMnO4>Cl2>FeCl3>I2，还原性强弱顺序为I－>Fe2＋>Cl－>Mn2＋。所以KMnO4可氧化Cl－、Fe2＋及I－，Cl2可氧化Fe2＋及I－，FeCl3只能氧化I－。
4．往含Fe3＋、H＋、NO的混合液中加入少量SO，充分反应后，下列表示该反应的离子方程式正确的是(　　)
A．2Fe3＋＋SO＋H2O===2Fe2＋＋SO＋2H＋
B．2H＋＋SO===H2O＋SO2↑
C．2H＋＋2NO＋3SO===3SO＋2NO↑＋H2O
D．2Fe3＋＋3SO＋3H2O===2Fe(OH)3↓＋3SO2↑
答案　C
解析　三价铁离子、硝酸根离子都具有氧化性，都能氧化亚硫酸根离子，硝酸根离子在酸性环境下氧化性强于三价铁离子，所以通入亚硫酸根离子，先与硝酸根离子反应，若亚硫酸根剩余再与三价铁离子反应，题干中亚硫酸根离子少量，所以只有硝酸根离子反应，所以离子方程式为：2H＋＋2NO＋3SO===3SO＋2NO↑＋H2O，C项正确。
5．(2020·辽宁省实验中学东戴河分校高三开学考试)已知：还原性HSO>I－，氧化性IO>I2，在含3 mol NaHSO3的溶液中逐滴加入KIO3溶液，加入KIO3和析出I2的物质的量的关系曲线如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．0～a间发生反应：3HSO＋IO===3SO＋I－＋3H＋
B．a～b间共消耗NaHSO3的物质的量为1.8 mol
C．b～c间发生的反应中I2仅是氧化产物
D．当溶液中I－与I2的物质的量之比为5∶2时，加入的KIO3为1.08 mol
答案　C
解析　还原性HSO>I－，所以首先发生的反应为：IO＋3HSO===I－＋3SO＋3H＋，继续加入KIO3，氧化性IO>I2，所以IO可以结合H＋氧化I－生成I2，反应为IO＋6H＋＋5I－===3H2O＋3I2，根据发生的反应来判断各个点的产物。

熟记常见物质氧化性、还原性顺序
(1)氧化性：KMnO4>Cl2>Br2>Fe3＋>I2>S
(2)氧化性：>Fe3＋
(3)还原性：Cl－