鲁科版高考化学一轮总复习第2章第3节氧化还原反应课时学案

这是一份鲁科版高考化学一轮总复习第2章第3节氧化还原反应课时学案，共28页。


氧化还原反应的概念及本质
[以练带忆]
1．下列属于氧化还原反应的是( )
A．2NaHCO3eq \(=====,\s\up10(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O
B．Na2O＋H2O===2NaOH
C．2KI＋Br2===2KBr＋I2
D．MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O
C 解析：有元素化合价变化的化学反应为氧化还原反应，只有C项中反应存在化合价的变化，属于氧化还原反应。
2．下列变化过程中，加入氧化剂才能实现的是( )
A．Cl2→Cl－
B．I－→I2
C．SO2→SOeq \\al(2－,3)
D．CuO→Cu
B 解析：Cl2→Cl－中，氯元素的化合价降低，需要加还原剂或者自身发生氧化还原反应，故A不正确；I－→I2 过程中，碘元素的化合价升高，需要加入氧化剂，故B正确；SO2→SOeq \\al(2－,3)中没有元素化合价的变化，不需要加入氧化剂，故C不正确；CuO→Cu中，Cu元素的化合价降低，需要加还原剂实现，故D不正确。
3．氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如图所示，则下列化学反应属于阴影部分的是( )
A．Cl2＋2KBr===Br2＋2KCl
B．2NaHCO3eq \(=====,\s\up10(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑
C．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
D．2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
D 解析：A项是置换反应，所有的置换反应都是氧化还原反应；B项属于分解反应，没有化合价变化，属于非氧化还原反应；C项是有单质参加的化合反应，属于氧化还原反应；D项是氧化还原反应且不属于四种基本反应类型。
[练后梳理]
1．氧化还原反应的本质和特征
2．氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
(1)置换反应一定是氧化还原反应。
(2)复分解反应一定不是氧化还原反应。
(3)化合反应和分解反应一部分是氧化还原反应，有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应。
3．氧化还原反应的概念及其相互关系
4．常见的氧化剂、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。例如：
(2)常见还原剂
常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属离子及低价态化合物、低价金属阳离子、非金属单质及其氢化物等。例如：
(3)具有中间价态的物质既有氧化性，又有还原性
(1)氧化还原反应的本质是电子转移，电子转移包括电子的得失和共用电子对的偏移；电子的转移引起了氧化还原反应中元素化合价的变化，元素化合价的变化是氧化还原反应的特征。
(2)有单质参加的化学反应或有单质生成的化学反应不一定是氧化还原反应，如：3O2eq \(=====,\s\up10(放电))2O3。
氧化还原反应电子转移的表示方法
[以练带忆]
1．下列反应的电子转移的方向与数目正确的是( )
C 解析：A项，由Cl2→NaCl得到1e－，由Cl2→NaClO失去1e－；B项，Na2O2(O为－1价)→O2(O为0价)失去1e－×2，可知反应中得到与失去的电子数均为2；C项，电子转移的方向与数目均正确；D项，Na→NaOH失去电子，H2O→H2得到电子，故箭头方向错误。
2．下列对氧化还原反应分析正确的是( )
C 解析：A选项中，4 分子 HCl参加反应，只有2分子被氧化成Cl2，失去2 个电子，错误；B选项中，Fe失去电子，被氧化，HCl得到电子，被还原，错误；D选项中，钨元素的化合价由WO3中的＋6价变成单质钨中的0价，化合价降低，被还原，氢元素的化合价由H2中的0价变成H2O中的＋1价，化合价升高，被氧化，错误。
[练后梳理]
1．氧化还原反应中电子转移的表示方法
(1)双线桥法
表示反应前后同一元素由反应物转化为生成物时电子转移的情况。
①表示方法
②注意事项
a．箭头、箭尾必须对应化合价变化的同种元素的原子；
b．必须注明“得到”或“失去”；
c．被还原的元素和被氧化的元素得、失电子数相等。

(2)单线桥法
表示反应过程中不同元素原子间的电子转移情况。
①表示方法
②注意事项
a．不需要标明“得到”或“失去”，只标明电子转移数目；
b．要用箭头标明电子转移的方向；
c．箭头由反应物中失电子元素原子指向得电子元素原子。
2．线桥法表示氧化还原反应的步骤
氧化还原反应概念的“五个误区”
误区一：某元素由化合态变为游离态时，该元素不是被还原，就是被氧化。
误区二：在氧化还原反应中，非金属单质一定只做氧化剂。
误区三：物质氧化性或还原性的强弱取决于得失电子数目的多少。
误区四：所含元素价态越高，化合物的氧化性一定越强。
误区五：在氧化还原反应中，若有一种元素被氧化，则一定有另一种元素被还原。
考点1 氧化性、还原性的强弱比较及实验探究
[抓本质·悟考法]
已知2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋、2Fe2＋＋Br2===2Br－＋2Fe3＋。现向含有FeBr2、FeI2的溶液中通入一定量的氯气，再向反应后的溶液中滴加少量的KSCN溶液，结果溶液变为红色，则下列叙述中正确的是( )
①氧化性：Br2>Fe3＋>I2
②原溶液中Br－一定被氧化
③通入氯气后，原溶液中的Fe2＋一定被氧化
④不能确定通入氯气后的溶液中是否还存在Fe2＋
⑤若取少量所得溶液，加入CCl4后静置，向上层溶液中加入足量的AgNO3溶液，只产生白色沉淀，说明原溶液中Fe2＋、Br－均被完全氧化
A．①②③④B．①③④⑤
C．②④⑤D．①②③④⑤
【解题关键点】 解答本题应注意以下两点：
(1)根据题中反应正确判断Fe3＋、Br2和I2的氧化性顺序和I－、Br－、Fe2＋的还原性顺序，正确分析通入氯气后I－、Br－、Fe2＋反应的顺序。
(2)反应后的溶液中滴加KSCN溶液变为红色，说明溶液中含有Fe3＋。
【易错失分点】
(1)不能根据题中已知反应确定氧化性和还原性顺序。
(2)错误认为溶液中Fe2＋完全反应。
[自主解答]
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B 解析：由已知的两个化学方程式及同一个反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知，氧化性：Fe3＋>I2、Br2>Fe3＋，故①正确；向溶液中滴加KSCN溶液变为红色说明溶液中含有Fe3＋，则说明溶液中无I－存在，又氧化性：Cl2>Br2>Fe3＋>I2，氯气的量不确定，则Br－不一定被氧化，故②错误，③正确；由上述分析可知溶液中存在Fe3＋，但不能确定是否所有的Fe2＋均被氧化为Fe3＋，故④正确；上层溶液中若含Br－，则产生淡黄色沉淀，若含I－，则产生黄色沉淀，由题知只产生白色沉淀，则说明溶液中含Cl－，即溶液中的Fe2＋、Br－均被完全氧化，故⑤正确。
[多角度·突破练]
⊳角度1 依据方程式判断氧化性、还原性强弱
1．已知下列反应：
C2O3＋6HCl(浓)===2CCl2＋Cl2↑＋3H2O(Ⅰ)；
5Cl2＋I2＋6H2O===10HCl＋2HIO3(Ⅱ)。
下列说法正确的是( )
A．反应(Ⅰ)中HCl是氧化剂
B．反应(Ⅱ)中Cl2发生氧化反应
C．还原性：CCl2＞HCl＞I2
D．氧化性：C2O3＞Cl2＞HIO3
D 解析：反应(Ⅰ)中，Cl－失去电子，HCl做还原剂，选项A错误；反应(Ⅱ)中，Cl2得到电子变为Cl－，发生还原反应，选项B错误；根据反应(Ⅰ)可知，C2O3(氧化剂)的氧化性强于Cl2(氧化产物)，HCl(还原剂)的还原性强于CCl2(还原产物)，根据反应(Ⅱ)可知，Cl2的氧化性强于HIO3，I2的还原性强于HCl，故选项C错误、选项D正确。
氧化性还原性强弱比较的方法
1．依据氧化还原反应原理判断

(1)氧化性强弱：氧化剂>氧化产物，氧化剂>还原剂。
(2)还原性强弱：还原剂>还原产物，还原剂>氧化剂。
2．依据“二表、一律”判断
(1)依据元素周期表判断
①同主族元素对应单质的氧化性从上到下逐渐减弱，对应阴离子的还原性逐渐增强。
eq \(―――――――――――――――――→,\s\up10(F2 Cl2 Br2 I2 氧化性减弱),\s\d15(F－ Cl－ Br－ I－ 还原性增强))
②同周期元素对应单质的还原性从左到右逐渐减弱，氧化性逐渐增强。
eq \(――――――――――――――――→,\s\up10(Na Mg Al Si P S Cl2),\s\d15(还原性减弱，氧化性增强))
(2)依据金属活动性顺序表判断
(3)依据元素周期律判断
①非金属元素的最高价氧化物对应水化物的酸性越强，其对应单质的氧化性越强。
如酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4>H2CO3>H2SiO3，则氧化性：Cl2>S>P>C>Si。
②金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性越强，其对应单质的还原性越强。
如碱性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3，则还原性：Na>Mg>Al。
3．依据产物中元素价态的高低判断
(1)相同条件下，不同氧化剂作用于同一种还原剂，氧化产物价态高的其氧化性强。例如：
(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：
4．依据反应条件判断
(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)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。如：氧化性为KMnO4(酸性)>KMnO4(中性)>KMnO4(碱性)。
⊳角度2 判断氧化还原反应能否进行
2．已知I－、Fe2＋、SO2和H2O2均有还原性，它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为Fe2＋＜H2O2＜I－＜SO2，则下列反应不能发生的是( )
A．2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SOeq \\al(2－,4)＋4H＋
B．H2O2＋H2SO4===SO2↑＋O2↑＋2H2O
C．I2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HI
D．2Fe3＋＋H2O2===2Fe2＋＋O2↑＋2H＋
B 解析：根据还原性的强弱顺序为Fe2＋＜H2O2＜I－＜SO2，且还原剂的还原性大于还原产物的还原性可知，A、C、D项反应能够发生，B项反应不能发生。
假设法判断氧化还原反应能否进行
若题目给出物质的氧化性(或还原性)的强弱顺序，判断某一氧化还原反应能否发生，可采用“假设法”进行分析，思维流程如下：
考点2 氧化还原反应的常见规律及应用
[抓本质·悟考法]
L、M、R、P、Q分别代表五种含不同化合价的氮元素的物质。A、B分别代表两种含不同化合价的氯元素的物质。每种物质中氮或氯元素的化合价只有一种。又知物质M中的氮元素化合价要比物质Q中氮元素的化合价低。在一定条件下，它们会发生如下的转化(关系式未配平)：
①P＋A―→Q＋B ②L＋O2―→M＋H2O
③L＋M―→R＋H2O ④B＋H2O―→A＋O2
(1)若五种含氮元素的物质中，有一种是硝酸，则硝酸是________，理由是______________________________________________。
(2)反应②必须在催化剂(铂、氧化铁等)作用下，加热到一定温度时方能发生，此反应在化工生产上有重要用途，据此推断在同温同压下，若物质R密度比空气的密度小，则R的化学式为________________________。
(3)某同学写出下面三个含氮的物质相互转换的关系式：
Ⅰ.M＋P―→N2O3＋H2O
Ⅱ.N2O4＋H2O―→P＋Q
Ⅲ.M＋L―→Q＋H2O
其中一定不可能实现的是________，理由是______________________。
【解题关键点】 解答本题应注意以下两点：
(1)根据氧化还原反应规律，正确判断各物质中氮元素的化合价。
(2)根据氮元素的价态，确定可能的含氮物质。
【易错失分点】
不能根据化合价的变化规律进行分析，猜测几种含氮物质的可能组成，但由于所学反应有限，不能确定含氮物质的组成，导致难以解答。
[自主解答]
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解析：(1)解答本题首先要认真分析各反应中元素的价态变化情况。突破口是先确定A、B物质中氯元素的化合价谁高。由反应④B＋H2O―→A＋O2可知，反应后氧元素化合价升高，则反应后氯元素化合价必定降低，故氯元素化合价：B＞A。再由①可知，反应后氯元素化合价升高，则反应后氮元素化合价必降低，故氮元素化合价：P＞Q。由反应②可知，反应后氧元素化合价降低，则氮元素化合价反应后必升高，故氮元素化合价：M＞L。由反应③可知，该反应为氮元素化合价的“归中”反应，由于氮元素化合价：M＞L，R处于M、L之间，则氮元素化合价：M＞R＞L。又因为已知氮元素的化合价：M＜Q，所以 L、M、R、P、Q五种含氮物质中氮元素的化合价为P＞Q＞M＞R＞L。由于其中一种物质是硝酸，硝酸中氮元素的化合价呈最高价态，则在上述物质中P是硝酸。(2)根据题给的信息及有关元素化合物知识，且 L中氮元素是其中氮元素最低价态，由反应②可知，L分子中含有氢元素，因此②反应是氨气的催化氧化反应。 L是NH3，M是NO。又因为R的氮元素价态在 L、M之间，R的密度又比空气小，故R为N2。(3)判断三个反应是否能够进行的问题，也得从氮元素化合价相对高低去分析。由于氮元素的化合价：P＞Q＞M＞R＞L，反应(Ⅱ)是歧化反应，一种反应产物中氮的化合价大于＋4，另一种反应产物中氮的化合价小于＋4，故Q中氮的化合价小于＋4，但应比M的化合价高。由于氮化合价：Q＞M＞L，因此反应(Ⅲ)不可能实现。
答案：(1)P P中氮元素的化合价最高 (2)N2
(3)Ⅲ 根据氧化还原反应规律，M、L这两种物质反应，不可能生成氮元素价态比M、L都高的物质
[多角度·突破练]
⊳角度1 价态转化规律
1．重铬酸铵[(NH4)2Cr2O7]受热发生氧化还原反应，下列有关重铬酸铵受热分解的判断符合实际的是( )
A．分解产物为CrO3＋NH3＋H2O
B．分解产物为Cr2O3＋N2＋H2O
C．反应中－3价N元素被氧化，＋7价Cr元素被还原
D．反应中－3价N元素被还原，＋6价Cr元素被氧化
B 解析：根据氧化还原反应规律，反应中－3价N元素被氧化，＋6价Cr元素被还原，B正确。
2．已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物，在一定条件下有下列转化关系(未配平)：
①G―→Q＋NaCl ②Q＋H2Oeq \(――→,\s\up10(通电))X＋H2
③Y＋NaOH―→G＋Q＋H2O ④Z＋NaOH―→Q＋X＋H2O。这五种化合物中氯元素化合价由高到低的顺序是( )
A．G、Y、Q、Z、XB．X、Z、Q、G、Y
C．X、Z、Q、Y、GD．G、Q、Y、Z、X
C 解析：①G―→Q＋NaCl中，氯化钠中氯元素为－1价，则氯元素的化合价为Q>G>－1。③Y＋NaOH―→G＋Q＋H2O为歧化反应，Y中氯元素的化合价介于G与Q之间，结合①可知氯元素的化合价为Q>Y>G。②Q＋H2Oeq \(――→,\s\up10(通电))X＋H2中氢元素的化合价降低，则氯元素的化合价升高，所以化合价：X>Q。④Z＋NaOH―→Q＋X＋H2O为歧化反应，Z中氯元素的化合价介于Q、X之间，所以有X>Z>Q。所以氯元素的化合价从高到低的顺序为X、Z、Q、Y、G。
价态转化规律
(1)价态归中规律
含有不同价态的同种元素物质间发生氧化还原反应时，该元素的价态变化一定遵循“高价＋低价―→中间价”，即“价态相邻能共存，价态相间能归中，归中价态不交叉，价升价降只靠拢。”
(2)歧化反应规律
同一元素发生氧化还原反应生成不同价态的物质时，该元素的价态变化一定遵循“中间价态→高价态＋低价态”，不会出现“一边倒”的现象，即生成物中该元素的价态不能都比反应物中该元素价态高，或都比反应物中该元素价态低。
⊳角度2 反应先后规律
3．已知氧化性：Br2>Fe3＋>I2，向含a ml FeI2的溶液中加入含b ml Br2的溴水，充分反应。下列说法不正确的是( )
A．离子的还原性强弱：I－>Fe2＋>Br－
B．当a≥b时，发生的离子反应：
2I－＋Br2===I2＋2Br－
C．当5a＝4b时，反应后的离子浓度之比：
c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)∶c(Br－)＝1∶1∶5
D．当3a≤2b时，发生的离子反应：
2Fe2＋＋2I－＋2Br2===2Fe3＋＋I2＋4Br－
D 解析：已知氧化性：Br2>Fe3＋>I2，则离子的还原性：I－>Fe2＋>Br－，A项正确；溴水与FeI2溶液反应时，Br2首先与还原强的I－反应，后与Fe2＋反应，当a＝b时，FeI2溶液中的I－恰好与Br2完全反应，当a>b时，I－过量，只发生I－与Br2的反应，故当a≥b时，发生的离子反应：2I－＋Br2===I2＋2Br－，B项正确；当5a＝4b时，即a ml FeI2和eq \f(5,4)a ml Br2反应，I－完全反应，由得失电子守恒知Fe2＋有一半被氧化成Fe3＋，所以反应后的离子浓度之比为c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)∶c(Br－)＝1∶1∶5，C项正确；当3a＝2b时，a ml FeI2和b ml Br2恰好完全反应，离子方程式为2Fe2＋＋4I－＋3Br2===2Fe3＋＋2I2＋6Br－，D项错误。
4．已知还原性：SOeq \\al(2－,3)>I－。向含a ml KI和a ml K2SO3的混合液中通入b ml Cl2充分反应(不考虑Cl2与I2之间的反应)。下列说法不正确的是( )
A．当a≥b时，发生的离子反应为SOeq \\al(2－,3)＋Cl2＋H2O===SOeq \\al(2－,4)＋2H＋＋2Cl－
B．当5a＝4b时，发生的离子反应为4SOeq \\al(2－,3)＋2I－＋5Cl2＋4H2O===4SOeq \\al(2－,4)＋I2＋8H＋＋10Cl－
C．当a≤b≤eq \f(3,2)a时，反应中转移电子的物质的量n(e－)为a ml≤n(e－)≤3a ml
D．当aC 解析：还原性SOeq \\al(2－,3)>I－，故SOeq \\al(2－,3)先被Cl2氧化，a≥b时，Cl2不足，只氧化SOeq \\al(2－,3)生成SOeq \\al(2－,4)，A正确；当5a＝4b时，Cl2将SOeq \\al(2－,3)全部氧化成SOeq \\al(2－,4)，同时氧化I－，B正确；当a≤b≤eq \f(3,2)a时，Cl2全部反应，转移电子的物质的量为2b ml，则2a ml≤n(e－)≤3a ml，C错误；当a反应先后规律
在浓度相差不大的溶液中
(1)同时含有几种还原剂时eq \(――――――→,\s\up10(加入氧化剂))将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。
如在FeBr2溶液中通入少量Cl2时，因为还原性：Fe2＋＞Br－，所以Fe2＋先与Cl2反应。
(2)同时含有几种氧化剂时eq \(――――――→,\s\up10(加入还原剂))将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。
如在含有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，然后再与Cu2＋反应。
考点3 电子守恒思想在氧化还原反应计算中的应用
[抓本质·悟考法]
取x g铜镁合金完全溶于浓硝酸中，反应过程中硝酸被还原只产生8 960 mL的NO2气体和672 mL的N2O4气体(均已折算为标准状况)，在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀质量为17.02 g。则x等于( )
A．8.64B．9.20
C．9.00D．9.44
【解题关键点】 解答本题应注意以下两点：
(1)氧化还原反应的计算中首先考虑得失电子守恒的思想。
(2)理解沉淀的组成，结合元素守恒，可得：沉淀的质量＝合金质量＋OH－的质量。
【易错失分点】
不能运用得失电子守恒的方法进行计算，书写反应方程式后，却发现无法运用反应方程式进行计算。
[自主解答]
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B 解析：反应流程为
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(Mg,Cu))eq \(―――――→,\s\up10(浓硝酸))eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Mg2＋、Cu2＋\(――――→,\s\up10(NaOH))\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(MgOH2,CuOH2)),NO2、N2O4))
x g＝17.02 g－m(OH－)，
而OH－的物质的量等于镁、铜失去电子的物质的量，等于浓硝酸得电子的物质的量，即
n(OH－)＝eq \f(8.96 L,22.4 L·ml－1)×1＋eq \f(0.672 L,22.4 L·ml－1)×2×1＝0.46 ml，所以x g＝17.02 g－0.46 ml×17 g·ml－1＝9.20 g。
[多角度·突破练]
⊳角度1 确定元素价态或物质组成
1．现有24 mL浓度为0.05 ml·L－1的Na2SO3溶液恰好与20 mL浓度为0.02 ml·L－1的K2X2O7溶液完全反应。已知Na2SO3可被K2X2O7氧化为Na2SO4，则元素X在还原产物中的化合价为( )
A．＋2B．＋3
C．＋4D．＋5
B 解析：题目中指出被还原的元素是X，则得电子的物质是K2X2O7，失电子的物质一定是Na2SO3，其中S元素的化合价从＋4→＋6；而X元素的化合价将从＋6→＋n(设化合价为＋n)。根据氧化还原反应中得失电子守恒规律，则0.05 ml·L－1×0.024 L×(6－4)＝0.02 ml·L－1×0.020 L×2×(6－n)，解得n＝3。
2．(2020·衡水模拟)实验室将NaClO3和Na2SO3按物质的量比2∶1倒入烧瓶中，用水浴加热，同时滴入H2SO4溶液，产生棕黄色的气体X，反应后测得NaClO3和Na2SO3恰好完全反应，则X为( )
A．ClO2B．Cl2O
C．Cl2D．Cl2O3
A 解析：因NaClO3和Na2SO3按物质的量比2∶1加入烧瓶中，再滴入少量H2SO4溶液加热时发生氧化还原反应，Cl元素的化合价降低，S元素的化合价升高，Na2SO3做还原剂，S元素的化合价由＋4价升为＋6价，设X中Cl元素的化合价为x，由得失电子守恒可知，2×(5－x)＝1×(6－4)，解得x＝＋4。选项中四种物质只有ClO2中Cl元素为＋4价。
应用电子守恒法解题的思维流程
(1)“一找各物质”：找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
(2)“二定得失数”：确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中的原子个数)。
(3)“三列关系式”：根据题中各物质的物质的量和得失电子守恒列出关系式：
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。
⊳角度2 多步反应得失电子守恒问题
3．足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，将这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入 5 ml·L－1 NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是( )
A．60 mLB．45 mL
C．30 mLD．15 mL
A 解析：由题意可知，，
则Cu失去的电子数与O2得到的电子数相等。即n(Cu)＝2n(O2)＝2×eq \f(1.68 L,22.4 L·ml－1)＝0.15 ml。根据质量守恒及NaOH和Cu(NO3)2的反应可得关系式：n(NaOH)＝2n[Cu(NO3)2]＝2n(Cu)＝0.3 ml，则V(NaOH)＝eq \f(0.3 ml,5 ml·L－1)＝0.06 L＝60 mL。
4．(2020·榆林模拟)将质量为32 g的铜与150 mL的一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生标准状况下11.2 L的NO和NO2的混合气体，将生成的混合气体与一定体积的氧气一起通入足量NaOH溶液中，气体恰好被吸收生成NaNO3。下列说法不正确的是( )
A．标准状况下，通入的O2体积为5.6 L
B．向反应后的溶液加NaOH，使铜沉淀完全，需要NaOH的物质的量至少为1.0 ml
C．标准状况下，混合气体构成是5.6 L的NO和 5.6 L 的NO2
D．硝酸的物质的量浓度为10.0 ml·L－1
D 解析：32 g铜的物质的量为0.5 ml；11.2 L的NO和NO2的物质的量为0.5 ml，设混合气体中NO的物质的量为x，NO2的物质的量为y，则x＋y＝0.5 ml，反应过程中铜全部被氧化成Cu2＋，根据电子守恒有3x＋y＝0.5 ml×2，和前式联立可得 x＝0.25 ml，y＝0.25 ml。设氧气的物质的量为z，根据得失电子守恒有铜失去电子的物质的量与O2得到电子的物质的量相等，0.5 ml×2＝4z，解得z＝0.25 ml；根据元素守恒可知生成的n(NaNO3)＝0.5 ml。通入的O2为0.25 ml，标准状况下体积为0.25 ml×22.4 L·ml－1＝5.6 L，故A正确；当硝酸无剩余时消耗的NaOH最少，此时NaOH只与Cu2＋反应生成Cu(OH)2沉淀，根据元素守恒可知此时n(NaOH)＝2n(Cu2＋)＝0.5 ml×2＝1 ml，故B正确；混合气体中有0.25 ml NO和 0.25 ml NO2，即标准状况下5.6 L的NO和5.6 L的NO2，故C正确；由于不确定和铜反应后硝酸是否有剩余，所以无法计算硝酸的浓度，故D错误。
多步反应得失电子守恒问题
(1)有的试题反应过程多，涉及的氧化还原反应也多，数量关系较为复杂，若用常规方法求解比较困难，若抓住失电子总数等于得电子总数这一关系，则解题就变得很简单。
(2)解这类试题时，注意不要遗漏某个氧化还原反应，要理清具体的反应过程，分析在整个反应过程中化合价发生变化的元素得电子数目和失电子数目。
考点4 氧化还原反应方程式的配平
[抓本质·悟考法]
写出下列氧化还原反应化学方程式(或离子方程式)。
(1)在烧碱溶液中NaClO与Fe(OH)3反应制备Na2FeO4，该反应的化学方程式为___________________________________________。
(2)可用KClO3、H2C2O4和H2SO4制取新型水处理剂ClO2，反应的化学方程式为_________________________________________。
(3)电镀废水中含有剧毒的NaCN，加入NaClO处理该碱性废水时生成Na2CO3、NaCl和N2。写出该反应的离子方程式：_______________________。
(4)重铬酸钾(K2Cr2O7)可用于检验酒驾，其原理是人呼出的乙醇会使硫酸酸化的重铬酸钾硅胶变为灰绿色的硫酸铬[Cr2(SO4)3]，乙醇被氧化成乙酸，写出反应的离子方程式：________________。
(5)＋6价铬的化合物毒性较大，常用NaHSO3将废液中的Cr2Oeq \\al(2－,7)还原成Cr3＋，该反应的离子方程式为________________________。
(6)联氨(N2H4，又称肼，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，反应的化学方程式为__________________________________。
(7)在稀硫酸中，Cr的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化氧的一种氢化物，铬元素被还原为＋3价，该反应的化学方程式是____________________。
(8)一定条件下，向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液，溶液中BHeq \\al(－,4)(B元素的化合价为＋3)与Fe2＋反应生成纳米铁粉、H2和B(OH)eq \\al(－,4)，其离子方程式为________________________________________。
【解题关键点】 解答本题应注意以下三点：
(1)书写陌生反应时，注意溶液的酸碱性特点。
(2)对于反应中的有机物可写成分子式，令H为＋1价，O为－2价，计算出碳的平均化合价。
(3)根据元素守恒，正确判断未知的产物。
【易错失分点】
(1)用NaHSO3将废液中的Cr2Oeq \\al(2－,7)还原成Cr3＋，溶液中含有较多Cr2Oeq \\al(2－,7)，则溶液呈酸性，含有较多H＋。
(2)Cr的最高价含氧酸的钾盐(橙色)应为K2Cr2O7，K2Cr2O7氧化氧的一种氢化物，则该氧的氢化物应为H2O2。
[自主解答]
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
答案：(1)3NaClO＋2Fe(OH)3＋4NaOH===2Na2FeO4＋3NaCl＋5H2O
(2)2KClO3＋H2C2O4＋H2SO4===2ClO2↑＋K2SO4＋2CO2↑＋2H2O
(3)5ClO－＋2CN－＋2OH－===5Cl－＋2COeq \\al(2－,3)＋N2↑＋H2O
(4)2Cr2Oeq \\al(2－,7)＋16H＋＋3CH3CH2OH===4Cr3＋＋3CH3COOH＋11H2O
(5)Cr2Oeq \\al(2－,7)＋3HSOeq \\al(－,3)＋5H＋===2Cr3＋＋3SOeq \\al(2－,4)＋4H2O
(6)2NH3＋NaClO===N2H4＋NaCl＋H2O
(7)K2Cr2O7＋3H2O2＋4H2SO4===Cr2(SO4)3＋3O2↑＋K2SO4＋7H2O
(8)2Fe2＋＋BHeq \\al(－,4)＋4OH－===2Fe＋2H2↑＋B(OH)eq \\al(－,4)
[多角度·突破练]
⊳角度1 氧化还原反应配平方法
1．将NOeq \\al(－,3)＋Zn＋OH－＋H2O―→NH3＋Zn(OH)eq \\al(2－ ,4) 配平后，离子方程式中H2O的化学计量数是( )
A．2 B．4 C．6 D．8
C 解析：由化合价升降法配平离子方程式为NOeq \\al(－,3)＋4Zn＋7OH－＋6H2O===NH3↑＋4Zn(OH)eq \\al(2－,4)，离子方程式中H2O的化学计量数是6。
2．KMnO4＋HCl(浓)―→KCl＋MnCl2＋H2O＋Cl2，化学方程式配平后，HCl前的化学计量数为( )
A．8 B．12 C．16 D．20
C 解析：配平后的化学方程式为2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，HCl前的化学计量数为16。
3．医学上常用酸性高锰酸钾溶液和草酸溶液的反应(离子方程式如下)测定血钙的含量。回答下列问题：
________H＋＋________MnOeq \\al(－,4)＋________H2C2O4―→ ________CO2↑＋________Mn2＋＋________eq \x( )
(1)配平以上离子方程式，并在eq \x( )中填上适当的化学式。
(2)该反应中的还原剂是________(填化学式)。
(3)反应转移了0.4 ml电子，则消耗KMnO4的物质的量为________ ml。
解析：(1)根据元素守恒知，生成物中还含有水，配平离子方程式为6H＋＋2MnOeq \\al(－,4)＋5H2C2O4===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O。(2)H2C2O4中碳元素化合价由＋3价变为＋4价，失电子作还原剂。(3)根据离子方程式可知反应转移0.4 ml电子，则消耗KMnO4的物质的量为0.08 ml。
答案：(1)6 2 5 10 2 8 H2O (2)H2C2O4
(3)0.08
化合价升降法配平氧化还原反应方程式
⊳角度2 信息型氧化还原反应方程式的书写
4．(1)FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为___________________________________________________；高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为______________________________________。
(2)ZnSO4溶液中含有少量Fe2＋和Mn2＋，为了除去这两种离子，调节溶液pH为5，然后加入高锰酸钾溶液，使之生成沉淀。已知高锰酸钾的还原产物是MnO2。请写出该过程中两反应的离子方程式：_________________________，_______________。
解析：(1)FeCl3与氢碘酸反应生成棕色物质，根据现象可知生成碘单质，则I－被氧化为I2、Fe3＋被还原成Fe2＋，可以写出Fe3＋＋I－——Fe2＋＋I2，然后根据得失电子守恒、电荷守恒配平。FeCl3与KClO反应时，根据题目信息Fe3＋被氧化为FeOeq \\al(2－,4)，则ClO－被还原成Cl－，可以写出Fe3＋＋ClO－——FeOeq \\al(2－,4)＋Cl－，然后根据氧化还原反应中得失电子守恒可以得到2Fe3＋＋3ClO－——2FeOeq \\al(2－,4)＋3Cl－，再结合溶液强碱性和电荷守恒，在左边补上OH－然后配平即可。(2)除去杂质离子Fe2＋和Mn2＋发生反应的离子方程式为MnOeq \\al(－,4)＋3Fe2＋＋7H2O ===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋，2MnOeq \\al(－,4)＋3Mn2＋＋2H2O ===5MnO2↓＋4H＋
答案：(1)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeOeq \\al(2－,4)＋3Cl－＋5H2O
(2)MnOeq \\al(－,4)＋3Fe2＋＋7H2O ===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋ 2MnOeq \\al(－,4)＋3Mn2＋＋2H2O ===5MnO2↓＋4H＋
5．黄铁矿(主要成分为FeS2)的有效利用对环境具有重要意义。
(1)在酸性条件下催化氧化黄铁矿的物质转化关系如图1所示。
图1
①图1转化过程的总反应中，FeS2做________(填“催化剂”“氧化剂” 或“还原剂”，下同)。该转化过程中NO的作用是___________________________。
②写出图1中Fe3＋与FeS2反应的离子方程式：___________。
(2)FeS2被氧化为Fe3＋的过程中，控制起始时Fe2＋的浓度、溶液体积和通入O2的速率不变，改变其他条件时，Fe2＋被氧化的转化率随时间的变化如图2所示。
图2
①加入NaNO2 发生反应：2H＋＋3NOeq \\al(－,2)===NOeq \\al(－,3)＋2NO↑＋H2O。该反应中若有6 ml NaNO2完全反应，转移电子的物质的量为________ ml。
②加入NaNO2、KI 发生反应：4H＋＋2NOeq \\al(－,2)＋2I－===2NO↑＋I2＋2H2O。解释图2中该条件下能进一步提高单位时间内Fe2＋转化率的原因：_________________________________________________。
解析：(1)①图1转化过程的总反应中FeS2中S元素被氧化为SOeq \\al(2－,4)，FeS2是还原剂；反应前后NO没有改变，所以NO是催化剂。(2)①根据，反应中若有6 ml NaNO2完全反应，转移电子的物质的量为4 ml。
答案：(1)①还原剂 催化剂
②14Fe3＋＋FeS2＋8H2O===15Fe2＋＋2SOeq \\al(2－,4)＋16H＋
(2)①4 ②生成的催化剂NO更多，加快了反应速率
常见氧化还原反应类型及其配平技巧
(1)完全氧化还原型
技巧：可从反应物或者生成物进行配平。
关键：符合一般的配平步骤。
实例：
1eq \(C,\s\up11(0),\s\d14(↑4×1))＋2H2eq \(S,\s\up11(＋6),\s\d14(↓2×2))O4浓eq \(――→,\s\up10(△))eq \(C,\s\up11(＋4))O2↑＋eq \(S,\s\up11(＋4))O2↑＋H2O
或eq \(C,\s\up11(0))＋H2eq \(S,\s\up11(＋6))O4浓eq \(――→,\s\up10(△))1eq \(C,\s\up11(＋4),\s\d14(↑4×1)) O2↑＋2eq \(S,\s\up11(＋4),\s\d14(↓2×2))O2↑＋H2O
C＋2H2SO4浓eq \(=====,\s\up10(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
2歧化反应
技巧：从生成物进行配平。
关键：确定氧化产物和还原产物的化学计量数。
实例：
eq \(N,\s\up11(＋4))O2＋H2O―→2Heq \(N,\s\up11(＋5),\s\d14(↑1×2))O3＋1eq \(N,\s\up11(＋2),\s\d14(↓2×1))O
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
3部分氧化还原型
技巧：从生成物进行配平。
关键：确定氧化产物和还原产物的化学计量数。
实例：
eq \(Mn,\s\up10(＋4))O2＋Heq \(Cl,\s\up11(－1)) 浓eq \(――→,\s\up10(△))1eq \(Mn,\s\up11(＋2),\s\d14(↓2×1))Cl2＋1eq \(Cl2,\s\up11(0),\s\d14(↑1×2×1))＋H2O
MnO2＋4HCl浓eq \(=====,\s\up10(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
4归中反应,技巧：从反应物进行配平。,关键：确定氧化剂和还原剂的化学计量数。
实例：1eq \(S,\s\up11(＋4),\s\d14(↓4×1))O2＋2H2eq \(S,\s\up11(－2),\s\d14(↑2×2))―→H2O＋eq \(S,\s\up11(0))↓
SO2＋2H2S===2H2O＋3S↓
1．(命题情境：化学与新科技)(2020·衡水模拟)(双选)中国化学家研究的一种新型复合光催化剂碳纳米点(CQDs)/氮化碳(C3N4)纳米复合物可以利用太阳光实现高效分解水，其原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．C3N4中C的化合价为－4
B．反应的两个阶段转移电子数相等
C．阶段Ⅱ中，H2O2既是氧化剂，又是还原剂
D．通过该反应，实现了太阳能向化学能的转化
CD 解析：化合物C3N4中氮元素的化合价为－3价，结合化合物中元素化合价代数和为0可得，碳元素的化合价为＋4价，A错误；由于两个过程中，参与反应的量未知，因此无法比较转移电子数的多少，B错误；阶段Ⅱ中发生反应的化学方程式为2H2O2 ===2H2O＋O2↑，H2O2中氧元素由－1价变为0价和－2价，因此H2O2既是氧化剂，又是还原剂，C正确；该反应中，实现了太阳能转化为化学能，D正确。
2．(命题情境：化学与环境污染问题)(2020·天津模拟)大气中氮氧化物和碳氢化合物受紫外线作用可产生一次污染物——光化学烟雾，其中部分物质的反应过程如图所示。下列说法正确的是( )
A．该过程中O2做催化剂
B．反应过程中没有电子转移
C．反应过程中氮氧化物不断被消耗
D．丙烯转化为甲醛和乙醛
D 解析：根据图示可知，该过程中O2为反应物，与O原子结合生成O3，不是催化剂，故A错误；丙烯与臭氧发生反应3CH3CHCH2＋2O3―→3CH3CHO＋3HCHO，此反应过程中C和O元素的化合价均发生改变，是氧化还原反应，存在电子转移，丙烯发生氧化反应生成甲醛和乙醛，故B错误，D正确；此反应过程中NOx在消耗和生成循环交替进行，则氮氧化物总量不变，故C错误。
3．(命题情境：化学与工业废液处理)(双选)处理工业废液中NHeq \\al(＋,4)的反应为NHeq \\al(＋,4)＋2O2===NOeq \\al(－,3)＋H2O＋2H＋(反应Ⅰ)，5NHeq \\al(＋,4)＋3NOeq \\al(－,3)===4N2↑＋9H2O＋2H＋(反应Ⅱ)。下列说法正确的是( )
A．两个反应中，氮元素均只被氧化
B．该处理过程的总反应可表示为4NHeq \\al(＋,4)＋3O2===2N2＋6H2O＋4H＋
C．反应Ⅰ进行完全后，再加入等量废液发生反应Ⅱ，处理后废液中的NHeq \\al(＋,4)能完全转化为N2
D．标准状况下，生成22.4 L N2时反应Ⅱ转移电子3.75 ml
BD 解析：反应Ⅱ：NOeq \\al(－,3)做氧化剂，N元素的化合价降低，被还原，故A错误；由反应Ⅰ×3＋反应Ⅱ得该处理过程的总反应，则总反应可表示为4NHeq \\al(＋,4)＋3O2===2N2＋6H2O＋4H＋，故B正确；反应Ⅰ：1 ml NHeq \\al(＋,4)转化为1 ml NOeq \\al(－,3)，反应Ⅱ：3 ml NOeq \\al(－,3)消耗5 ml NHeq \\al(＋,4)，反应Ⅰ与反应Ⅱ投入废液的体积之比为3∶5时，NHeq \\al(＋,4)能完全转化为N2，故C错误；反应Ⅱ：5NHeq \\al(＋,4)＋3NOeq \\al(－,3)===4N2↑＋9H2O＋2H＋，NOeq \\al(－,3)中N元素化合价由＋5降到0价，则该反应每生成4个N2分子时转移电子数为15e－，所以标准状况下，生成22.4 L即1 ml N2时反应Ⅱ转移电子eq \f(15,4) ml＝3.75 ml，故D正确。
4．(2020·天津模拟)已知反应(1)、(2)分别是从海藻灰和智利硝石中提取碘的主要反应：
(1)2NaI＋MnO2＋3H2SO4===2NaHSO4＋MnSO4＋2H2O＋I2
(2)2NaIO3＋5NaHSO3===2Na2SO4＋3NaHSO4＋H2O＋I2
下列说法正确的是( )
A．两个反应中NaHSO4均为氧化产物
B．I2在反应(1)中是还原产物，在反应(2)中是氧化产物
C．氧化性：MnO2＞SOeq \\al(2－,4)＞IOeq \\al(－,3)＞I2
D．反应(1)、(2)中生成等量的I2时转移电子数之比为1∶5
D 解析：在反应(1)中硫元素既不被氧化也不被还原，在反应(2)中被氧化，故A错误；碘元素在反应(1)中被氧化，在反应(2)中被还原，故B错误；根据反应(2)，氧化性：IOeq \\al(－,3)＞SOeq \\al(2－,4)，故C错误；反应(1)中生成1 ml碘单质转移2NA电子，反应(2)中生成1 ml 碘单质转移10NA电子，所以反应(1)、(2)中生成等量的I2时转移电子数之比为2NA∶10NA＝1∶5，故D正确。
5．“把保护生态环境摆在更加突出的位置。”2020年11月，习近平总书记在江苏考察并发表重要讲话，对保护生态环境作出一系列重要批示，再次发出了建设美丽中国的进军号令。某化工集团为减少环境污染，提高资源的利用率，将钛厂、氯碱厂、甲醇厂进行联合生产。其主要生产工艺如下(FeTiO3中Ti为＋4价)：
下列叙述正确的是( )
A．该流程中只有“电解”“氯化”涉及氧化还原反应
B．“合成”反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1
C．“氯化”时反应方程式为7Cl2＋2FeTiO3＋6C===2FeCl3＋2TiCl4＋6CO(条件省略)
D．上述流程中“Mg，Ar”可用“Mg，CO2”代替
C 解析：氢气合成甲醇的过程中也涉及氧化还原反应，A项错误；根据CO＋2H2eq \(===========,\s\up10(一定条件))CH3OH可知，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2，B项错误；根据工艺图可知，“氯化”即氯气、钛铁矿和焦炭反应得到四氯化钛、一氧化碳和氯化铁的过程，C项正确；二氧化碳和镁会发生反应，因此不能用二氧化碳来做保护气，D项错误。
考试评价解读
1．了解氧化还原反应的本质与特征。了解常见的氧化剂、还原剂，常见的氧化还原反应，能从元素价态变化的角度预测物质的性质及转化途径。掌握常见氧化还原反应方程式的配平和相关计算。
2．能依据氧化还原反应原理，预测物质的化学性质和变化，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象。
核心素养达成
证据推理
与
模型认知
结合常见的氧化还原反应理解有关规律；通过分析、推理等方法认识氧化还原反应的特征和实质，建立氧化还原反应计算、配平的思维模型。
科学探究
与
创新意识
能从氧化还原反应的角度，设计探究方案，进行实验探究，加深对物质氧化性、还原性的理解。
含有元素中间价态的物质
氧化产物
还原产物
Fe2＋
Fe3＋
Fe
SOeq \\al(2－,3)
SOeq \\al(2－,4)
S