2024版新教材高考化学全程一轮总复习第一章物质及其变化第4讲氧化还原反应学生用书

第4讲　氧化还原反应复 习 目 标1.了解氧化还原反应的概念及本质，了解常见的氧化还原反应；2.掌握氧化还原反应与四种基本反应类型的关系；3.会用“单、双线桥”分析电子转移的方向和数目；4.掌握氧化性、还原性强弱的比较及应用；5.掌握氧化还原反应的基本规律及应用；6.掌握常见氧化还原反应方程式的配平和相关计算。考点一　氧化还原反应的概念必备知识整理1.本质和特征2．有关概念及联系对于反应C＋2H2SO4(浓) eq \o(=====,\s\up7(△)) 2SO2↑＋CO2↑＋2H2O(1)氧化剂是________，发生________反应，被还原，生成________产物SO2。(2)还原剂是C，发生________反应，被氧化，生成________产物CO2。(3)C和浓硫酸在反应中分别表现________性和________性。(4)反应生成1 mol CO2，浓硫酸得________电子，C失去________电子，反应转移______电子。3．常见的氧化剂和还原剂微点拨同一种氧化剂（或还原剂）所对应的还原产物（或氧化产物）不是一成不变的，而是决定于还原剂（或氧化剂）的性质、反应条件、反应物的浓度、反应介质的酸碱性等多种因素。如KMnO4在酸性溶液中的还原产物一般是Mn2＋；在中性或碱性溶液中的还原产物一般是锰的较高价态的化合物，如MnO2、K2MnO4等。4．氧化还原反应中电子转移的表示方法(1)双线桥法请写出Cu与稀硝酸反应的化学方程式并用双线桥标出电子转移的方向和数目：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)单线桥法请写出Cu与稀硝酸反应的化学方程式并用单线桥标出电子转移的方向和数目：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。5．氧化还原反应和四种基本反应类型的关系[正误判断]　(1)有化合价变化的反应就是氧化还原反应(　　)(2)氧化还原反应的特征是有电子的得失(　　)(3)有单质生成的反应一定是氧化还原反应(　　)(4)盐类的水解反应不都是氧化还原反应(　　)(5)置换反应都是氧化还原反应(　　)(6)Na2O2和SO2的反应是氧化还原反应(　　)(7)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(　　)(8)氧化还原反应中的反应物，不是氧化剂就是还原剂(　　)(9)CaO2与水发生氧化还原反应时，CaO2只作氧化剂(　　)(10)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(　　)(11)NaHCO3＋H2===HCOONa＋H2O，该储氢过程中，NaHCO3被氧化(　　)(12)金属阳离子只具有氧化性，非金属阴离子只具有还原性(　　)对点题组训练题组一　氧化还原反应相关概念辨析1．下列化学反应属于区域3的是(　　)A．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3B．2NaHCO3 eq \o(=====,\s\up7(△)) Na2CO3＋H2O＋CO2↑C．4NH3＋5O2 eq \o(=====,\s\up7(催化剂)) 4NO＋6H2OD．Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑2．下列实验中的颜色变化，与氧化还原反应无关的是(　　) eq \a\vs4\al(\x(题组二)　氧化还原反应电子转移的分析方法)3．下列化学反应中电子转移方向、数目表示正确的是(　　)4．Cu2HgI4是一种红色固体，常用作示温涂料。制备反应为2CuSO4＋K2HgI4＋SO2＋2H2O===Cu2HgI4↓＋K2SO4＋2H2SO4。下列说法正确的是(　　)A.上述反应的产物Cu2HgI4中，Hg的化合价为＋1B.上述反应中Hg元素与Cu元素均被还原C.上述反应中生成1 mol Cu2HgI4时，转移的电子数为4NAD.由以上信息可推知：可发生反应2CuSO4＋2NaCl＋SO2＋2H2O===2CuCl↓＋Na2SO4＋2H2SO4微点拨转移电子数的计算思路明确元素的变价―→找出所有氧化剂或还原剂的物质的量 eq \o(――→,\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）]考点二　氧化性、还原性强弱比较必备知识整理1.氧化性、还原性的判断(1)氧化性是指________的性质(或能力)；还原性是指________的性质(或能力)。(2)氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的________程度，与得、失电子数目的________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______，如：浓H2SO4、KMnO4等；最低价态——只有________，如：金属单质、Cl－、S2－等；中间价态——既有________又有________，如：Fe2＋、S、Cl2等。2．氧化性、还原性强弱的比较(1)依据氧化还原反应原理判断氧化性强弱：氧化剂>氧化产物；还原性强弱：还原剂>还原产物。(2)依据“二表、一律”判断①依据元素周期表判断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。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。②依据金属活动性顺序表判断③依据元素周期律判断(3)依据被氧化或被还原的程度判断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。如：鉴别CH4和C2H4用酸性KMnO4，N在大量H＋存在时，能将Fe2＋、I－、S等离子氧化。[正误判断]　（1）同一元素价态越高氧化性越强（　　）（2）得电子难的物质一定易失电子（　　）（3）具有氧化性的物质和具有还原性的物质一定能发生反应（　　）（4）元素的非金属性越强，其氧化性越强，相应单质越活泼（　　）（5）金属原子失电子数越多，金属的还原性越强（　　）对点题组训练题组一　物质氧化性、还原性强弱比较1．已知：①16H＋＋10Z－＋2XO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)) ===2X2＋＋5Z2＋8H2O②2A2＋＋B2===2A3＋＋2B－③2B－＋Z2===B2＋2Z－下列结论不正确的是（　　）A．氧化性：X＞B2＞A3＋B．X2＋既有还原性，又有氧化性C．还原性：Z－＞A2＋D．溶液中可发生反应：Z2＋2A2＋===2A3＋＋2Z－2．铋（Bi）位于元素周期表中第ⅤA族，其价态为＋3时较稳定，铋酸钠（NaBiO3）溶液呈无色。现取一定量的硫酸锰（MnSO4）溶液，向其中依次滴加下列溶液，对应的现象如表所示：则NaBiO3、KMnO4、I2、H2O2的氧化性由强到弱的顺序为（　　）A.I2、H2O2、KMnO4、NaBiO3B.H2O2、I2、NaBiO3、KMnO4C.NaBiO3、KMnO4、H2O2、I2D.KMnO4、NaBiO3、I2、H2O2题组二　物质氧化性、还原性强弱的应用3．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＋＋S＋4H＋B.I2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HIC.H2O2＋H2SO4===SO2↑＋O2↑＋2H2OD.2Fe3＋＋H2O2===2Fe2＋＋O2↑＋2H＋4．已知下列四个反应：①Cl2＋FeI2===FeCl2＋I2②2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－③2KMnO4＋16HCl（浓）===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O④Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2下列说法正确的是（　　）A.反应①②③④中的氧化产物依次是I2、Fe3＋、MnCl2、Br2B.氧化性：KMnO4＞Cl2＞Br2＞Fe3＋C.根据反应①可以推理得到Cl2＋FeBr2===FeCl2＋Br2D.在反应③中，当有1 mol KMnO4参加反应时，有8 mol HCl被氧化微点拨　假设法判断氧化还原反应能否进行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。先假设反应成立，然后根据氧化剂的氧化性>氧化产物的氧化性，还原剂的还原性>还原产物的还原性的规律，列出假设反应中的上述关系，结合题干条件判断该结论是否符合事实，符合事实，则反应成立；反之，则不成立。题组三　物质氧化性、还原性强弱的实验探究5．为了探究Fe2＋、Cu2＋、Ag＋的氧化性强弱，设计如图实验。回答下列问题：（1）写出CuSO4的电离方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）实验Ⅰ、Ⅱ的现象和结论如表：①实验Ⅰ的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。②实验Ⅱ的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。③由①②可得金属阳离子的氧化性与其金属活动性顺序　　　　。（填“相同”或“相反”）考点三　先后规律及应用必备知识整理1.同时含有几种还原剂时 eq \o(――→,\s\up7(加入氧化剂)) 将按照还原性　　　　的顺序依次反应。如：在FeBr2溶液中通入少量Cl2时，因为还原性　　　　，所以Cl2先与　　　　反应。2．同时含有几种氧化剂时 eq \o(――→,\s\up7(加入还原剂)) 将按照　　　　　　　　的顺序依次反应。如在含有Fe3＋、Cu2＋、H＋的溶液中加入铁粉，因为氧化性　　　　　　　　，所以铁粉先与　　　　反应，然后依次与　　　　反应。3．熟记常见的强弱顺序氧化性：Mn（H＋）>Cl2>Br2>Fe3＋>I2>稀H2SO4>S，还原性：Mn2＋Fe2＋。②实验Ⅱ：Cu与硝酸银反应生成Ag和硝酸铜，硝酸银是氧化剂，硝酸铜是氧化产物，则氧化性：Ag＋>Cu2＋。答案：（1）CuSO4===Cu2＋＋S（2）①氧化性：Cu2＋>Fe2＋　②氧化性：Ag＋>Cu2＋　③相反考点三必备知识整理1．由强到弱　Fe2＋＞Br－　Fe2＋2．氧化性由强到弱　Fe3＋＞Cu2＋＞H＋　Fe3＋　Cu2＋、H＋对点题组训练1．解析：由于还原性：Zn＞Fe＞Cu＞Ag，则氧化性：Ag＋＞Cu2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故加入铁粉后，首先发生反应：Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2Ag，若AgNO3反应完后，铁粉还有剩余，则接着发生反应：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。若滤纸上有Ag，说明此时发生反应Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2Ag，Ag＋有可能完全反应也可能部分反应，故反应后溶液中可能有离子：Ag＋、Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋，A不符合题意；若滤纸上有Ag、Cu、Fe，说明铁粉过量，故此时溶液中Ag＋、Cu2＋被全部置换出来，反应后溶液中不可能还有Ag＋、Cu2＋，B符合题意；由B选项分析知，反应后溶液中一定有Fe2＋，以及Fe不能置换的Zn2＋，C不符合题意；若滤纸上有Ag、Cu，则Ag＋完全反应，Cu2＋可能完全反应或部分反应，若Cu2＋也完全反应，则反应后溶液中含有Zn2＋、Fe2＋，D不符合题意。答案：B2．解析：则根据还原性Br－Cl2，所以Cl2不能氧化Mn2＋（4）×　因为氧化性Fe3＋>I2，所以I2和Fe反应生成FeI2（5）×　Fe3＋把SO2氧化成H2SO4，Fe3＋被还原为Fe2＋，所以溶液由棕黄色变为浅绿色（6）×　在酸性条件下，Cl－也还原Mn对点题组训练1．解析：反应：Cl2＋KOH―→KX＋KY＋H2O是Cl2的歧化反应，KX、KY中的氯元素分别显正价和－1价；由于KX也发生歧化反应：KX―→KY＋KZ，可断定KY为KCl，化合价高低：KZ中Cl>KX中Cl（均为正价）。假设KX中Cl元素为＋a价，KZ中Cl元素的化合价为＋b价，依据得失电子守恒原理及KX―→KY＋3KZ，有a＋1＝3（b－a），把a＝1、a＝3、a＝5代入上式讨论，可知a＝5时，b＝7符合题意。则KX中Cl元素的化合价为＋5。答案：C2．解析：由图示可知，过程①至过程④中B反应生成B，硼元素的化合价一直为＋3价，化合价不变，A正确；过程④中2 mol H2O与2 mol X反应生成2 mol B和1 mol H2，根据元素守恒X为H3BO3，H3BO3中H为＋1价，但在BH3分子中H为－1价，B错误；由图示可知，过程③中产生1 mol H2时转移的电子数为NA，过程④产生1 mol H2时转移的电子数为2NA，两者不相等，C正确；NaBH4中H为－1价，0.25 mol NaBH4生成H＋失去电子物质的量为2×4×0.25 mol＝2 mol，故两者还原能力相当，D正确。答案：B考点五对点题组训练1．解析：该氧化还原反应中，Cl元素的化合价由＋1价降至－1价，设R中R为x价，R（OH）3中R为＋3价，根据氧化还原反应中化合价升降总数相等，有2×（x－3）＝3×[＋1－（－1）]，解得x＝＋6。答案：D2．解析：本题考查在氧化还原反应中利用得失电子守恒进行相关的计算。得关系式1× eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(6－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(2,x))))) ·x＝16×2，x＝5。答案：D3．解析：设被水还原的溴（BrF3）的物质的量为x，5 mol H2O参加反应，失去电子4 mol，根据得失电子守恒得：3x＝4 mol，x＝mol。答案：C4．解析：设7.5 mol CuSO4氧化P的物质的量为x；生成1 mol Cu3P时，被氧化的P的物质的量为y根据得失电子守恒得：7.5 mol×（2－1）＝x×（5－0）x＝1.5 mol1 mol×3×（2－1）＋1 mol×[0－（－3）]＝y×（5－0）y＝1.2 mol所以参加反应的P的物质的量为1.2 mol＋1 mol＝2.2 mol。答案：1.5　2.2考点六对点题组训练1．答案：（1）3　8　3　2　4　（2）4　2　1　2　2 （3）2　16　10　2　5　8　（4）2　5　8　5　2　52．答案：（1）3　6　1　3　（2）2　2　1　1　2（3）2　9　3　3　5　（4）1　1　1　43．答案：（1）5　2　14　H＋　5　5　2　Mn　7　H2O（2）1　6　6　H＋　1　6　3　H2O（3）2　5　6　H＋　2　5　O2↑　8（4）28　5　24　KOH　28　3　2　12　H2O（5）5　2　4　5　1　8　H＋新情境新高考答案：（1）（2）漂白粉的有效成分为Ca（ClO）2，Ca（ClO）2中Cl元素的化合价为＋1价，而HCl中Cl元素为－1价，故Ca（ClO）2与HCl可发生价态归中反应生成Cl2，化学方程式为Ca（ClO）2＋4HCl===2Cl2↑＋CaCl2＋2H2O。（3）Cl2＋SO2＋2H2O＋Ca2＋===CaSO4↓＋2Cl－＋4H＋。本讲真题研练1．解析：由化学方程式可知H2SO4中的硫元素反应前后化合价不变，没有发生还原反应，A项错误；Na2S2O3中S元素由＋2价变成0价和＋4价，化合价既有降低又有升高，Na2S2O3既是氧化剂又是还原剂，B项正确；SO2为氧化产物，S为还原产物，氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶1，C项错误；由化学方程式可知1 mol Na2S2O3发生反应，转移2 mol电子，D项错误。答案：B2．解析：淡黄色沉淀是S，在反应过程中硫元素由NaHSO3中的＋4价降低到0价，发生还原反应，HS体现氧化性，A项不符合题意；酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，与还原性物质反应紫色才会褪去，所以可以证明Fe3O4中有还原性物质，即Fe（Ⅱ），B项不符合题意；在该反应中浓硝酸体现氧化性，N元素化合价降低，生成的产物可能是NO或者NO2，NO暴露于空气中也会迅速产生红棕色气体，无法证明反应产物，C项符合题意；先变红说明溶液显碱性，证明NaClO在溶液中发生了水解，NaClO＋H2O⇌NaOH＋HClO，后来褪色，是因为水解产生了漂白性物质HClO，D项不符合题意。答案：C3．解析：KMnO4固体受热分解生成K2MnO4、MnO2、O2，K2MnO4、MnO2均具有氧化性，在加热条件下能与浓盐酸发生氧化还原反应，反应过程中Cl－被氧化为Cl2，K2MnO4、MnO2被还原为MnCl2，因此气体单质G为O2，气体单质H为Cl2。加热KMnO4固体的反应中，O元素化合价由－2升高至0被氧化，加热K2MnO4、MnO2与浓盐酸的反应中，Cl元素化合价由－1升高至0被氧化，因此O2和Cl2均为氧化产物，故A正确；KMnO4固体受热分解过程中，Mn元素化合价降低被还原，部分O元素化合价升高被氧化，因此KMnO4既是氧化剂也是还原剂，故B错误；Mn元素在反应过程中物质及化合价变化为Mn元素至少参加了3个氧化还原反应，故C正确；每生成1 mol O2转移4 mol电子，每生成1 mol Cl2转移2 mol电子，若KMnO4转化为MnCl2过程中得到的电子全部是Cl－生成Cl2所失去的，则气体的物质的量最大，由2KMnO4～5Cl2可知，n（气体）max＝0.25 mol，但该气体中一定含有O2，因此最终所得气体的物质的量小于0.25 mol，故D错误。答案：BD4．答案：（1）4　（2）HgO＋2Cl2===HgCl2＋Cl2O5．解析：该反应中氮元素由－1价升高为＋1价，生成1 mol N2O，转移4 mol电子，A项正确；该反应中H、O元素化合价不变，H2O既不是氧化产物，也不是还原产物，还原产物为Fe2＋，B项错误；该反应中氮元素化合价升高，铁元素化合价降低，NH2OH为还原剂，Fe3＋为氧化剂，C项错误；若设计成原电池，则正极反应为：Fe3＋＋e－===Fe2＋，Fe2＋为正极产物，D项错误。答案：A氧化剂还原剂既有氧化性又有还原性　　选项ABCD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，最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加入溶液①适量铋酸钠溶液②过量的双氧水③适量KI­淀粉溶液实验现象溶液呈紫红色紫红色消失，产生气泡溶液变成蓝色实验编号实验现象实验结论Ⅰ铁丝表面覆盖红色物质，溶液变为浅绿色①Ⅱ铜丝表面覆盖银白色物质，溶液变为蓝色②条件补项原则酸性条件下缺H或多O补H＋，少O补H2O碱性条件下缺H或多O补H2O，少O补OH－反应物生成物使用条件组合一H＋H2O酸性溶液组合二H2OH＋酸性溶液或酸碱性未知组合三OH－H2O碱性溶液组合四H2OOH－碱性溶液或酸碱性未知