第12讲 氧化还原反应的概念及规律 -备战2023年高考化学【一轮·夯实基础】复习精讲精练

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【复习目标】
1.了解氧化还原反应的基本概念。
2．了解氧化还原反应的本质，知道常见的氧化剂和还原剂。
3．理解氧化还原反应的基本规律，了解氧化还原反应在生产、生活中的应用。
4．掌握氧化还原反应方程式的配平。
5．掌握氧化还原反应方程式的计算。
【知识精讲】
考点一 氧化还原反应的基本概念
1．氧化还原反应
(1)本质和特征
(2)氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系
注意：有单质参加或生成的化学反应，不一定是氧化还原反应，如3O2eq \(=====,\s\up7(放电))2O3。
2．相关概念
概括为“升失氧、降得还，剂性一致、其他相反”。
对于反应C＋2H2SO4(浓)2SO2↑＋CO2↑＋2H2O
(1)氧化剂是浓硫酸，发生还原反应，被还原，生成还原产物SO2。
(2)还原剂是C，发生氧化反应，被氧化，生成氧化产物CO2。
(3)C和浓硫酸在反应中分别表现还原性和氧化性。
(4)反应生成1 ml CO2，浓硫酸得4ml电子，C失去4ml电子，反应转移4ml电子。
【例题1】2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。
上述反应中，氧化剂是______，还原剂是________，氧化产物是__________，还原产物是________，KMnO4发生__________反应，HCl发生________反应，盐酸表现的性质是________性和________性；生成1 ml Cl2时转移电子数目为________，被氧化的HCl的物质的量是________ ml。
【例题2】某种飞船以N2H4和N2O4为动力源，发生反应：2N2H4＋N2O4===3N2＋4H2O，反应温度高达2 700 ℃，对于该反应，下列说法正确的是( )
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
3．氧化还原反应电子转移的表示方法
可用双线桥法和单线桥法表示反应中电子的转移情况，以Cu与稀硝酸反应为例：
(1)双线桥法：①标变价、②画箭头(反应物指向生成物)、③算数目、④说变化。
。
(2)单线桥法：箭头由失电子原子指向得电子原子，线桥上只标电子转移的数目，不标“得”“失”字样。
。
【方法规律】转移电子数的计算思路
(1)明确元素的变价―→找出所有氧化剂或还原剂的物质的量eq \(――――――→,\s\up7(根据变价数))所有氧化剂或还原剂得或失的电子数―→确定转移电子数。
[n(e－)＝n(氧化剂)或n(还原剂)×N(变价原子数)×ΔN(化合价变化数)]
(2)明确一些特殊物质中元素的化合价
【例题3】在硫酸工业里，焙烧硫铁矿(FeS2)制取SO2的反应为4FeS2＋11O2===2Fe2O3＋8SO2。下列有关说法不正确的是( )
A．FeS2作还原剂，铁元素被还原
B．Fe2O3和SO2既是氧化产物又是还原产物
C．每生成1 ml Fe2O3，有4 ml硫被氧化
D．每氧化1 ml硫，转移电子5.5 ml
4．常见的氧化剂和还原剂
(1)常见的氧化剂
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等。如：
(2)常见的还原剂
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)既可作氧化剂，又可作还原剂的物质或粒子
具有中间价态的物质或粒子既具有氧化性，又具有还原性，当与强还原剂反应时，作氧化剂，表现氧化性；当与强氧化剂反应时，作还原剂，表现还原性。常考物质或粒子归纳如下：
【例题4】(2021·山东卷，13)实验室中利用固体KMnO4进行如图实验，下列说法错误的是( )(双选)
A．G与H均为氧化产物
B．实验中KMnO4只作氧化剂
C．Mn元素至少参与了3个氧化还原反应
D．G与H的物质的量之和可能为0.25 ml
【例题5】关于反应2KI＋O3＋H2O===2KOH＋I2＋O2，下列说法正确的是( )
A．当有2 ml KI被氧化时，1 ml氧分子被还原
B．O2是还原产物
C．若消耗2.24 L O3，则转移0.2 ml 电子
D．氧化剂与还原产物的物质的量之比为1∶1
5．重要的还原剂——金属氢化物、NaBH4
(1)金属氢化物
①结构特点：电子式可表示为M＋[eq \\al(·,·)H]－(M为碱金属)。
②强还原性
a．遇水强烈反应放出氢气，使溶液呈强碱性，如：NaH＋H2O===NaOH＋H2↑。
b．高温还原金属
如固态NaH在673 K时能将TiCl4还原为金属钛：TiCl4＋4NaHeq \(=====,\s\up7(高温))Ti＋4NaCl＋2H2↑。
(2)万能还原剂——硼氢化钠(NaBH4)
硼氢化钠是一种无机物，化学式为NaBH4，白色至灰白色细结晶粉末或块状，吸湿性强，其碱性溶液呈棕黄色，是最常用的还原剂之一。
通常用作醛类、酮类、酰氯类的还原剂，塑料工业的发泡剂，造纸漂白剂，以及医药工业制造双氢链霉素的氢化剂。
【例题6】硼氢化钠(NaBH4)在有机合成、化工生产方面有广泛应用。制备硼氢化钠的化学方程式为NaBO2＋2SiO2＋4Na＋2H2NaBH4＋2Na2SiO3。下列有关上述反应的说法错误的是( )
A．氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1
B．转移4 ml电子时，只需向装置中通入44.8 L H2(标准状况)
C．装药品之前加热装置至100 ℃并持续一会儿
D．制备硼氢化钠的副产物可能有NaH
【例题7】氢化钠(NaH)广泛应用于工业生产。
(1)氢化钠(NaH)中氢元素的化合价为______________________________________。
(2)NaH能与水剧烈反应：NaH＋H2O===NaOH＋H2↑，该反应中的氧化剂是________，氧化剂与还原剂的物质的量之比是________。
(3)在高温下氢化钠(NaH)可将四氯化钛(TiCl4)还原成金属钛，该反应的化学方程式为_______________。
考点二 氧化性、还原性的强弱规律
1．氧化性、还原性的判断
(1)氧化性是指氧化剂具有的性质(或能力)；还原性是指还原剂具有的性质(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。
(3)从元素的价态判断
①最高价态——只有氧化性，如：Fe3＋、H2SO4、KMnO4等。
②最低价态——只有还原性，如：金属单质、Cl－、S2－等。
③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)根据反应条件及反应的剧烈程度判断
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，如是否加热、反应温度高低、有无催化剂和反应物浓度大小等。
如：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，可判断氧化性：KMnO4>MnO2。
如：根据2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑，可以推知还原性：Na＞Mg。
如：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。
(3)依据氧化还原反应的程度
①相同条件下不同氧化剂作用于同一种还原剂，氧化产物价态高的其氧化性强。
例如：根据2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(点燃))2FeCl3，Fe＋Seq \(=====,\s\up7(高温))FeS，可以推知氧化性：Cl2＞S。
②相同条件下不同还原剂作用于同一种氧化剂，还原产物价态低的其还原性强。
例如：根据Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，3Zn＋2Fe3＋===3Zn2＋＋2Fe，可以推知还原性：Zn＞Cu。
(4)依据金属、非金属的活动性顺序
(5)依据反应条件判断
【例题8】已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应：
Ce4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ce3＋
Sn2＋＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Sn4＋
由此可以确定Fe2＋、Ce3＋、Sn2＋三种离子的还原性由强到弱的顺序是( )
A．Sn2＋>Fe2＋>Ce3＋
B．Sn2＋>Ce3＋>Fe2＋
C．Ce3＋>Fe2＋>Sn2＋
D．Fe2＋>Sn2＋>Ce3＋
【例题9】在一定条件下，下列粒子的还原性强弱顺序为Cl－＜Br－＜Fe2＋＜I－＜SO2，由此判断以下各反应在溶液中不能发生的是( )
A．2Fe3＋＋SO2＋2H2O ===2Fe2＋＋SOeq \\al(2－,4)＋4H＋
B．2Fe2＋＋Cl2 ===2Fe3＋＋2Cl－
C．2Br－＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)===SO2↑＋Br2＋2H2O
D．I2＋SO2＋2H2O ===4H＋＋SOeq \\al(2－,4)＋2I－
【例题10】硫氰[(SCN)2]的化学性质和卤素(X2)类似，称为拟卤素，如(SCN)2＋H2O===HSCN＋HSCNO，它们的阴离子的还原性强弱顺序为Cl－