高考化学考点归纳13——氧化还原反应

一、氧化还原反应中的基本概念

1.氧化还原反应的特征及本质

(1)特征:有元素的化合价变化;

(2)本质:有电子的转移(得失或偏移)。

2.氧化还原反应中的基本概念

(1)氧化剂与还原剂

氧化剂:在氧化还原反应中得到电子(或电子对偏向)的反应物(即所含元素的化合价降低)。

还原剂:在氧化还原反应中失去电子(或电子对偏离)的反应物(即所含元素的化合价升高)。

注意:氧化剂与还原剂可以是不同的物质,也可以是同一种物质,如氯气与水反应时,氯气既是氧化剂也是还原剂。

(2)氧化反应与还原反应

氧化反应:失去电子(或元素化合价升高)的反应叫氧化反应。

还原反应:得到电子(或元素化合价降低)的反应叫还原反应。

(3)氧化性与还原性

氧化性:物质得到电子的性质叫氧化性,氧化剂具有氧化性。

还原性:物质失去电子的性质叫还原性,还原剂具有还原性。

注意:1.元素的化合价处于该元素中间价态的物质一般既具有氧化性又具有还原性,如SO2中的硫元素处于其中间价态,所以SO2既具有氧化性,又具有还原性。

2.具有氧化性,能得电子,不一定是氧化剂,反之,具有还原性也不一定是还原剂。

(4)氧化产物与还原产物

氧化产物:还原剂失去电子后生成的对应产物。

还原产物:氧化剂得到电子后生成的对应产物。

注意:在氧化还原反应中,某些产物可能既是氧化产物又是还原产物,如碳与氧气反应生成的二氧化碳既是氧化产物又是还原产物。

3.用双线桥理解氧化还原反应的概念之间的关系

概括为升失氧、降得还,剂性一致、其他相反。

二、氧化还原反应的基本规律

1.守恒规律

(1)内容。

①质量守恒:反应前后元素的种类、原子的数目和质量不变。

②电子守恒:氧化还原反应中,氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数,表现为化合价升高的总数等于化合价降低的总数。

③电荷守恒:离子方程式中反应物中各离子的电荷总数与产物中各离子的电荷总数相等。

(2)应用:运用“守恒规律”可进行氧化还原反应方程式的配平和相关计算。如用铜电极电解Na2SO4溶液,其阳、阴极产物及转移电子关系式为:Cu2+~2e~H2~2OH

2.价态律

当元素具有可变化合价时,一般处于最高价态时只具有氧化性,处于最低价态时只具有还原性,处于中间价态时既具有氧化性又具有还原性。如:浓H2SO4中的S只具有氧化性,H2S 中的S只具有还原性,单质S既具有氧化性又具有还原性。

3.强弱规律

在氧化还原反应中,强氧化剂+强还原剂=弱氧化剂(氧化产物)+弱还原剂(还原产物),即氧化剂的氧化性比氧化产物强,还原剂的还原性比还原产物强。如由反应2FeCl3+2KI===2FeCl2+2KCl+I2可知,FeCl3的氧化性比I2强,KI的还原性比FeCl2强。

一般来说,含有同种元素不同价态的物质,价态越高氧化性越强(氯的含氧酸除外),价态越低还原性越强。如氧化性:浓H2SO4 >SO2(H2SO3)> S;还原性:H2S>S>SO2

在金属活动性顺序表中,从左到右单质的还原性逐渐减弱,阳离子(铁指Fe2+)的氧化性逐渐增强。

4.优先律

6.歧化反应规律

发生在同一物质分子内、同一价态的同一元素之间的氧化还原反应,叫做歧化反应。其反应规律是:所得产物中,该元素一部分价态升高,一部分价态降低,即“中间价→高价+低价”。具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应。

三、氧化性和还原性的强弱比较

1.根据氧化还原反应判断。氧化还原反应总是遵循以下规律(简称强弱律):

 

原性:负极>正极。

(2)用惰性电极电解混合溶液时,在阴极先放电的阳离子的氧化性较强,在阳极先放电的阴离子的还原性较强。在阳极阴离子放电顺序:S2>I>Br>Cl>OH,即是还原性强弱顺序。在阴极阳离子放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+,即是氧化性强弱顺序。

6.根据物质中元素的化合价判断。

(1)一般来讲,同一种元素的化合价越高,氧化性越强,价态越低,还原性越强。如:氧化性:浓H2SO4> H2SO3;还原性:H2S> SO2。又如氧化性:Fe3+> Fe2+> Fe,还原性反之。

(2)在和同一种氧化剂(或还原剂)反应时,氧化剂(或还原剂)被还原(或氧化)的程度越大,即是化合价降低(或升高)越多,还原剂(或氧化剂)的还原性(或氧化性)就越强。如Fe和 Cl2反应生成FeCl3,而Fe和S反应只生成FeS,则氧化性:Cl2>S。

7.某些物质的氧化性、还原性与温度、浓度、酸碱性有关。

(1)一般浓度越大,氧化性(或还原性)越强。如氧化性:浓H2SO4>稀H2SO4,浓HNO3>稀HNO3

(2)一般温度越高,氧化性(或还原性)越强。如常温下浓H2SO4和Cu反应放出缓慢,而加热条件下浓H2SO4氧化性增强,两者反应速率加快。

(3)一般是溶液的酸性越强,氧化性(或还原性)越强。如KMnO4是一种强氧化剂,而在酸、中、碱性溶液中,其氧化性强弱顺序是:酸性>中性>碱性。又如的氧化性也随着H+浓度的增大而增强。

四、氧化还原反应方程式的配平

1配平原则

由于在氧化还原反应里存在着电子的转移,因此元素的化合价必然有升有降,我们把化合价能升高的元素或含该元素的物质称还原剂;反之称为氧化剂。由氧化还原反应的知识我们不难得出配平原则:还原剂失电子总数=氧化剂的电子总数,即还原剂(元素)化合价升高的总价数=氧化剂(元素)化合价降低的总价数。

2氧化还原反应方程式配平的一般方法与步骤

(1)一般方法:从左向右配。

(2)步骤:标价态、找变化、求总数、配系数,即

①标出变价元素化合价的始态和终态;

②求升高总数与降低总数的最小公倍数;

③调整化合价变化的原子的化学计量数;

④用观察法配平其它物质的化学计量数;

⑤检查配平后的方程式是否符合质量守恒定律(离子方程式还要看是否符合电荷守恒)。

3氧化还原反应配平的特殊技巧

(1)从右向左配平法

适用范围:此法最适用于某些物质(如硝酸、浓硫酸的反应)部分参加氧化还原反应的类型。

例如:Cu + HNO3(浓)— Cu(NO3)2 + NO2 + H2O

分析:由于HNO3在反应中有两个作用即酸性和氧化性,因此如按照一般的方法从左向右配的话比较麻烦,但如采用从右向左配平法的方法,这个问题显得很简单。

(2)整体总价法(零价法)

适用范围:在氧化还原反应中,一种反应物中有两种或两种以上的元素化合价发生变化,或几种不同物质中的元素化合价经变化后同存在于一种产物中,把该物质当成一个“整体”来考虑,可令该物质中各元素的化合价均为零,然后计算出各元素化合价的升降值,利用化合价升降相等进行配平。

例如:FeS2 + O2 — Fe2O3 + SO2

分析:在FeS2 中Fe的化合价由+2变到+3,S的化合价由−1变到+4,即同一种物质中有两种元素的化合价同时在改变,我们可以用整体总价法,把FeS2当成一个“整体”来考虑。

(3)歧化归一法

适用范围:同种元素之间的歧化反应或归一反应。

技巧:第三种价态元素之前的系数等于另两种元素价态的差值与该价态原子数目的比值。

例如:Cl2 + KOH — KCl + KClO3 + H2O

分析:该反应中,电子转移只发生在氯元素之间,属于歧化反应。Cl的化合价由0变为−1和+5,因此Cl2 的系数为6/2=3,KCl的系数为5,KClO3的系数为1。

(4)单质后配法

适用范围:反应物或生成物中有单质参加或单质生成,如有机物的燃烧都可用此法。

技巧:把游离态的那种元素放在最后来配。

例如:FeS2 + O2 — Fe2O3 + SO2

分析:反应物中有单质O2,我们可以把O元素放在最后来配。首先假定Fe2O3的系数为1,则FeS2的系数为2,那么SO2的系数为4,因此O2的系数为11/2,然后把每种物质前的系数都扩大2倍,即可配平。

(5)待定系数法

技巧:将各种物质的系数分别设为不同的未知数,然后根据质量守恒定律列方程求解最后配平。

总结:从以上示例我们发现,对于同一氧化还原反应,有时可采用不同的方法来配平,也有时用几种方法综合应用。总之,只要我们能掌握以上技巧,配平氧化还原反应方程式会得心应手。

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。

(3)缺项配平:缺项一般是H+、OH或H2O,注意合理的组合方式。

(4)信息型氧化还原反应方程式的书写:先结合信息及物质的性质、氧化还原反应规律找出(判断出)氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物并用电子守恒配平,再结合电荷守恒、元素守恒补充其他离子(物质),并最终配平方程式。

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

3.[2017天津卷]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

4.[2016·上海]下列化工生产过程中,未涉及氧化还原反应的是

A.海带提碘           B.氯碱工业

C.氨碱法制碱         D.海水提溴

5.[2016·上海]O2F2可以发生反应:H2S+4O2F2→SF6+2HF+4O2,下列说法正确的是

A.氧气是氧化产物

B.O2F2既是氧化剂又是还原剂

C.若生成4.48 L HF,则转移0.8 mol电子

D.还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶4

6.[2015·海南]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

7.[2015·上海]工业上将Na2CO3和Na2S以1∶2的物质的量之比配成溶液,再通入SO2,可制取Na2S2O3,同时放出CO2。在该反应中

A.硫元素既被氧化又被还原

B.氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2

C.每生成1 mol Na2S2O3,转移4 mol电子

D.相同条件下,每吸收10 m3 SO2就会放出2.5 m3 CO2

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