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1、第7讲 氧化还原反应,【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。掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。,考点突破,真题体验,考点突破 梳理、讲解、训练 一站式突破,知识梳理,考点一 氧化还原反应的相关概念及表示方法,1.本质和特征,电子转移,化合价,2.相关概念及其关系,氧化,还原,简单概括为“升失氧、降得还,剂性一致、其他相反”。 示例:反应MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O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,
2、盐酸显示的性质是 性和 性。,MnO2,HCl,Cl2,MnCl2,还原,氧化,2NA,2,还原,酸,3.电子转移的表示方法 (1)双线桥法:标变价,画箭头,算数目,说变化。,示例:用双线桥法标出铜和浓硝酸反应电子转移的方向和数目,。,(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“得到”“失去”字样。 示例:用单线桥法标出铜和稀硝酸反应电子转移的方向和数目 。,4.常见的氧化剂、还原剂 (1)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:,Cl-,SO2,NO或NO2,Mn2+,Fe2+或Fe,Cr3+,(2)常见还原剂:包括活泼的金
3、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:,Zn2+,H+,CO2,Fe3+,S,I2,(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,还原,氧化,5.与四种基本反应类型间的关系,【思维诊断】,1.判断下列说法是否正确,正确的打“”,错误的打“”。 (1)含最高价元素的化合物,一定具有强氧化性。( ) (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。( ),提示:(1) (2) (3) (4) (5) (6),2.(1
4、)某元素由化合态变为游离态时,该元素是否一定被还原? (2)在氧化还原反应中,非金属单质是否一定只作氧化剂? (3)在2KI+O3+H2O I2+2KOH+O2中,O2是氧化产物还是还原产物?,提示:(1)某元素由化合态变为游离态时,该元素不一定被还原,也不一定被氧化。因为元素处于化合态时,其化合价可能为正,也可能为负。若元素由负价变为0价,则其被氧化,若元素由正价变为0价,则其被还原。,(2)在氧化还原反应中,非金属单质不一定只作氧化剂,大部分非金属单质往往既具有氧化性又具有还原性,只是以氧化性为主。如在反应Cl2+H2O HCl+ HClO中,Cl2既表现氧化性又表现还原性。,(3)都不是
5、,因为与O3相比,O2中氧元素的化合价没变,均为0价。,考点演练,考向一 氧化还原反应的概念辨析 1.以下反应不属于“同一价态的同种元素既被氧化又被还原”的是( ) A.硫代硫酸钠与稀硫酸 B.硫与热NaOH溶液 C.H2O2溶液中加入MnO2 D.KClO3与盐酸,D,2.(2018河南八市二测)LiAlH4是重要的储氢材料,可与水发生反应:LiAlH4+ 2H2O LiAlO2+4H2,下列说法正确的是( ) A.氢气既是氧化产物又是还原产物 B.LiAlH4既是氧化剂又是还原剂 C.若生成标准状况下4.48 L H2,则转移0.4 mol电子 D.还原剂与氧化剂的物质的量之比为21,A,
6、解析:LiAlH4中H为-1价,水中H为+1价,因此H2既是氧化产物又是还原产物,A正确;LiAlH4只是还原剂,B错误;生成4.48 L H2(标准状况下)转移0.2 mol e-,C错误;还原剂与氧化剂的物质的量之比为12,D错误。,解决氧化还原反应概念的一般思路 找变价、分升降、判类型、定其他。其中“找变价”是非常关键的一步,特别是不同反应物中含有同种元素的氧化还原反应,必须弄清元素化合价的变化情况。,练后反思,考向二 “双线桥”法在氧化还原反应分析中的应用 3.下列表示电子转移方向和数目正确的是( ),D,4.NaCN是重要的基本化工原料,常用于基本化学合成、冶金等,回答下列问题: (
7、1)NaCN中C的化合价为 ,写出NaCN的电子式: 。,(2)现代开采金矿:先以NaCN溶液浸取粉碎的含金(Au)矿石,得到NaAu(CN)2 (二氰合金酸钠)溶液;再用锌与NaAu(CN)2溶液发生置换反应生成金。“粉碎”的目的是 ; “浸取”反应的氧化剂是 ;消耗的锌与生成的金的物质的量之比为 。,解析:(2)“粉碎”含金矿石可以增大接触面积,加快反应速率。由NaCN、Au和NaAu(CN)2可知,只有Au的化合价由0升高到+1,其他元素化合价没有变化,这时应考虑空气中的氧气参与了反应,故“浸取”反应的氧化剂是空气中的氧气。抓住“置换”理解:锌元素的化合价由0升高到+2、金元素的化合价由
8、+1降低到0,根据得失电子守恒知,消耗的锌与生成的金的物质的量之比为12。,答案:(2)增大接触面积,加快反应速率 O2 12,(3)工业上常用纯碱、焦炭、氨气反应制备NaCN,写出反应的化学方程式,并用单线桥标明电子转移的方向和数目: 。,解析:(3)Na2CO3中的C(+4价)与焦炭(0价)发生归中反应生成NaCN(C为+2价),即焦炭是还原剂、Na2CO3是氧化剂,电子转移方向和数目为 。,答案:(3),元素化合价的判定方法 1.常见元素的化合价可以借助化合价口诀来记忆: 一价氢、氯、钾、钠、银;二价氧、钙、镁、钡、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
9、汞二价最常见。 2.有机物中碳的化合价制定方法: 有机物中氧元素的化合价为-2,氢元素的化合价为+1,利用元素化合价代数和为零的规则确定碳元素的化合价。乙酸(C2H4O2)中设C的化合价为x,则2x+(+1)4+(-2)2=0,则x=0。,练后反思,考点二 氧化性、还原性强弱规律,知识梳理,1.氧化性、还原性及其强弱的认识 (1)氧化性是指 的性质(或能力);还原性是指 的性质(或能力)。,得电子,失电子,难易,多少,2.氧化性、还原性强弱的比较方法 (1)依据反应原理判断,氧化性强弱:氧化剂氧化产物 还原性强弱:还原剂还原产物 示例:有以下反应:,H2SO3I-,Fe3+I2,Fe2+NO,
10、H2SO3I-Fe2+NO,HNO3Fe3+I2H2SO4,(2)依据“二表、一律”判断 根据元素周期表判断: 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。 氧化性减弱还原性增强,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。 还原性减弱,氧化性增强 金属活动性顺序表:,依据元素周期律判断:,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:HClO4H2SO4H3PO4H2CO3H2SiO3,则氧化性: 。 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:NaOHMg(OH)2Al(OH)
11、3,则还原性: 。,Cl2SPCSi,NaMgAl,(3)依据反应条件及反应的剧烈程度判断 当不同的氧化剂(或还原剂)与同一还原剂(或氧化剂)反应时,反应越易进行,则对应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,反之越弱。如:,KMnO4MnO2,(4)依据相同条件下氧化还原反应的程度判断 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:,Cl2S,(5)依据电化学原理判断 原电池:一般情况下,两种不同的金属构成原电池的两极,其还原性: 。 电解池:用惰性电极电解混合溶液时,在阴极先放电的阳离子的 性较强,在阳极先放电的阴离子的 性较强。 如图: 还原性:Zn Fe,负极,
12、正极,氧化,还原,【思维诊断】,提示:(1) (2) (3) (4) (5) (6),1.判断下列说法是否正确,正确的打“”,错误的打“”。 (1)阴离子只有还原性。( ) (2)强氧化剂与强还原剂混合不一定发生氧化还原反应。( ) (3)SO2的还原性较强,而浓H2SO4具有很强的氧化性,所以浓H2SO4不能干燥SO2气体。( ) (4)氧化剂浓硝酸、浓硫酸参加反应时,化合价分别降低1、2生成NO2、SO2,所以浓硫酸的氧化性强于浓硝酸。( ) (5)元素的非金属性越强,其氧化性越强,相应单质越活泼。( ) (6)由2NaCl(熔融) 2Na+Cl2得出氧化性Na+Cl2。( ),2.物质氧
13、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:Cu与HNO3溶液 Cu与FeCl3溶液 Zn与H2SO4溶液 Fe与FeCl3溶液 Cl2和NaOH溶液 Fe和HNO3溶液 Fe和H2SO4溶液 Na和O2 (1)由于浓度不同而发生不同氧化还原反应的是 。 (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 。,提示:(1) (2) (3),3.含有最高价元素的化合物是否一定具有强氧化性?试举例说明。,提示:不一定,如在HClO中氯元素的化合价为+1价,在HClO4中氯元素的化合价为+7价,事实上HClO的氧化性
14、比HClO4强;再如浓硫酸和Na2SO4溶液中,硫元素均为+6价,但浓硫酸具有强氧化性,而Na2SO4溶液无氧化性。,考点演练,考向一 氧化性、还原性强弱的判断,A,D,考向二 氧化性、还原性强弱的应用,A,解析:根据氧化还原反应中,氧化性:氧化剂氧化产物,可判断B中氧化性Cl2 I2;C中Co2O3Cl2;D中Fe3+I2,这些结论与题给信息一致。对于A,由于I-的还原性强于Fe2+,所以Cl2应先氧化I-,而不应先氧化Fe2+,故A不可能发生。,B,解析:氧化性:X2W3+,Z2X2,W3+Y2,所以,氧化性强弱为Z2X2W3+Y2,还原性强弱为Y-W2+X-Z-。反应不能发生;反应能够发
15、生;反应不能发生。,A.只有 B.只有 C.和 D.和,1.熟记常见物质氧化性、还原性顺序,速判反应发生的可能性 氧化性:KMnO4Cl2Br2Fe3+I2S,练后反思,2.巧用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,然后根据氧化性:氧化剂氧化产物,还原性:还原剂还原产物的规律,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,则反应发生;反之,则不发生,考点三 氧化还原反应的规律及应用,知识梳理,1.价态规律 (1)升降规律:氧化还原反应中,化合价有升必有降,且升降总值 。,相等
16、,(2)价态归中规律 含不同价态的同种元素的物质间发生氧化还原反应时,该元素价态的变化一定遵循“高价+低价 中间价”,而不会出现交叉现象。简记为“两相靠,不相交”。 例如,不同价态硫之间可以发生的氧化还原反应是,注:H2S与浓硫酸反应,可以是、或H2S转化为S、H2SO4转化为SO2,但不会发生。,Fe2+,Br-,Fe3+,Cu2+,H+,3.电子守恒规律 氧化还原反应中,氧化剂得电子总数 还原剂失电子总数。,等于,【思维诊断】 1.判断下列说法是否正确,正确的打“”,错误的打“”。,(1)向浓H2SO4中通入H2S气体,1 mol H2SO4(浓)转移电子数可能是6NA,也可能是2NA。(
17、 ) (2)1 mol Cl2与Ca(OH)2完全反应,转移的电子数是2NA。( ) (3)向FeBr2溶液中通入过量的Cl2的化学方程式为2FeBr2+3Cl2 2FeCl3+ 2Br2。( ) (4)由KClOxKCl+KClOy知氯元素化合价由高到低的顺序为KClOx、KClOy、KCl。( ),提示:(1) (2) (3) (4),2.向FeBr2溶液中通入少量Cl2,哪种离子先被氧化?若改为FeI2呢?,提示:由于还原性:I-Fe2+Br-,所以向FeBr2溶液中通入少量Cl2,首先被氧化的是Fe2+;向FeI2溶液中通入少量Cl2,首先被氧化的是I-。,3.64 g铜与一定量的浓H
18、NO3恰好完全反应,将产生的气体与适量的O2混合通入水中,气体完全溶解,试求O2的物质的量?,考点演练,考向一 价态规律的应用,1.固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以 Mg(NO3)2为研究对象,拟通过实验探究其热分解的产物,提出如下4种猜想,其中不成立的是( ) A.Mg(NO2)2、O2 B.MgO、NO2、O2 C.Mg3N2、O2 D.MgO、NO2、N2,D,解析:A、B、C三项中均有元素化合价的升降,符合氧化还原反应发生的条件;D中,产物中元素化合价只有降低,没有升高,不满足氧化还原反应的特征,故D不成立。,C,考向二 先后规律的应用,氧化性:Br2Fe3+I2 原溶液
19、中Br-一定被氧化 通入氯气后,原溶液中的Fe2+一定被氧化 不能确定通入氯气后的溶液中是否还存在Fe2+ 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. B. C. D.,B,解析:由已知的两个离子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、Br2Fe3+,故正确;向溶液中滴加KSCN溶液,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: Cl2Br2Fe3+I2,氯气的量不确定,则Br-不一定被氧化,故错误,正确;由上述分析可知溶液中存在
20、Fe3+,但不能确定是否所有的Fe2+均被氧化为Fe3+,故正确;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,故正确。,4.向含S2-、Fe2+、Br-、I-各0.1 mol的溶液中通入Cl2,通入Cl2的体积(标准状况)和溶液中相关离子的物质的量关系图正确的是( ),C,考向三 “守恒”规律的应用,C,6.14 g铜银合金与足量的某浓度的硝酸反应,将放出的气体与1.12 L(标准状况下)氧气混合,通入水中恰好全部被吸收,则合金中铜的质量为( ) A.9.6 g B.6.4 g C.3.2
21、 g D.1.6 g,C,7.(2017北京卷节选)NSR(NOx储存还原)工作原理: NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图a所示。,(1)通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是 。 (2)用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程,该过程分两步进行,图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与 Ba(NO3)2的物质的量之比是 。,解析:(1)BaO与NOx反应生成Ba(NO3)2,所以储存NOx的物质为BaO。 (2)1 mol H2化合价升高2,1 mol Ba(NO3)2生成2 mol NH3,化
22、合价降低5-(-3)2=16,所以H2与Ba(NO3)2物质的量之比为81。,答案:(1)BaO (2)81,电子守恒法解题的一般思路 1.应用电子守恒解题的一般步骤“一、二、三”。 (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。 2.多步连续进行的氧化还原反应的有关计算:对于多步连续进行的氧化还原反应,只要中间各步反应过程中电子没有损耗,可直接找出起始物和
23、最终产物,删去中间产物,建立两者之间的电子守恒关系,快速求解。,练后反思,强化突破9 氧化还原反应配平,要点解读,1.氧化还原反应配平原则 (1)“一般”配平原则,(2)“缺项”配平原则 对于化学反应方程式,所缺物质往往是酸、碱或水。 补项的两原则,2.氧化还原方程式配平流程,3.配平示例,查守恒 检查方程式两边原子是否守恒,电荷是否守恒,对点专训,答案:(1)2 1 3 2 (2)5 1 6 3 3 (3)4 1 1 1 2 (4)2 16 10 2 5 8,答案:(1)3 6 2 1 3 (2)2 9 3 3 5,答案:(1)3 2 4OH- 3 2 5 (2)2 5 6H+ 2 5 8
24、(3)2 5 16H+ 2 10 8H2O (4)5 2 14H+ 5 2 7H2O (5)5 2 4 5 1 8H+,氧化还原反应方程式的配平技巧 1.正向配平:适用于氧化剂与还原剂相对独立的反应中,如归中反应。 2.逆向配平:适用于氧化剂与还原剂是同一种物质的反应,如歧化反应。,练后反思,真题体验 考题、考向、考法 感悟中升华,1.(2017天津卷,3)下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是( ) A.硅太阳能电池工作时,光能转化成电能 B.锂离子电池放电时,化学能转化成电能 C.电解质溶液导电时,电能转化成化学能 D.葡萄糖为人类生命活动提供能量时,化学能转化成热能,A,解析:A项,硅太
25、阳能电池工作时,光能转化为电能,与氧化还原反应无关;B项,锂离子电池放电时,化学能转化为电能,原电池总反应为氧化还原反应;C项,电解质溶液导电时,电能转化为化学能,总反应为氧化还原反应;D项,葡萄糖为人类生命活动提供能量时,葡萄糖发生氧化还原反应,化学能转化为热能。,2.(2017北京卷,8)下列变化中,气体被还原的是( ) A.二氧化碳使Na2O2固体变白 B.氯气使KBr溶液变黄 C.乙烯使Br2的四氯化碳溶液褪色 D.氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀,B,解析:明矾净水是利用Al3+水解生成的氢氧化铝胶体具有吸附能力,A错误;纯碱去油污是利用碳酸钠水解,溶液呈碱性,B错误;食醋除水垢是利
26、用醋酸的酸性,能与碳酸钙反应而除去,C错误;因漂白粉具有强氧化性而用于漂白织物,D正确。,3.(2015海南卷,1)化学与生活密切相关。下列应用中利用了物质氧化性的是( ) A.明矾净化水 B.纯碱去油污 C.食醋除水垢 D.漂白粉漂白织物,D,4.(1)(2016全国卷)联氨是一种常用的还原剂。向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液,观察到的现象是 。 (2)(2015全国卷)大量的碘富集在海藻中,用水浸取后浓缩,再向浓缩液中加MnO2和H2SO4,即可得到I2。该反应的还原产物为 。 (3)(2015全国卷)用ClO2处理过的饮用水会含有一定量的亚氯酸盐。若要除去超标的亚氯酸盐,下列物质最适宜的是 (填标号)。 a.明矾 b.碘化钾 c.盐酸 d.硫酸亚铁,答案:(1)固体逐渐变黑,并有气泡产生 (2)MnSO4 (3)d,5.(1)(2017全国卷)砷(As)是第四周期A族元素,可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物,有着广泛的用途。回答下列问题: 画出砷的原子结构示意图: 。 工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状,通入O2氧化,生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式: 。 该反应需要在加压下进行,原因是 。 (2)(2016全国卷)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 。,