高考化学二轮复习教案第8讲氧化还原反应的应用doc高中化学

氧化复原反响的应用一、氧化复原反响的本质及特征1.氧化复原反响的定义在反响过程中有元素化合价变化的化学反响叫做氧化复原反响。在氧化复原反响中，反响物所含元素化合价升高的反响称为氧化反响；反响物所含元素化合价降低的反响称为复原反响。氧化反响和复原反响对立统一于一个氧化复原反响之中。2.氧化复原反响的实质元素化合价的变化是电子转移的外观表现，电子转移是氧化复原反响的实质。3.氧化复原反响的特征（判断依据）反响前后某些元素的化合价发生了变化。例1.氯化碘（ICl）的性质类似卤素，有很强的化学活动性。ICl跟Zn、H2O的反响如下：①2ICl+2Zn=ZnCl2+ZnI2②ICl+H2O=HCl+HIO以下表达中正确的选项是（）A．反响①不是氧化复原反响B．反响②不是氧化复原反响　　　C．二者都是氧化复原反响　　　D．在反响①中，Zn发生的是氧化反响解析：结合题目所给信息，ICl与卤素单质最大的区别是：ICl属于化合物，共用电子对偏向于氯而呈-1价。根据化合价变化判断是否属于氧化复原反响不难看出反响②中所有元素的化合价均没有发生变化，不属于氧化复原反响。同时，需要指出的是，反响①中锌元素的化合价反响后升高了，发生了氧化反响，而碘元素的化合价从+1价降低到-1价，发生了复原反响。答案：BD二、氧化剂和复原剂1.氧化剂和复原剂的相关概念12/12\n氧化剂:得到电子(所含某元素化合价降低)的反响物；复原剂：失去电子（所含某元素化合价升高）的反响物。氧化反响：失去电子（或元素化合价升高）的反响；复原反响：得到电子（或元素化合价降低）的反响。氧化性：物质得到电子的能力或性质；复原性：物质失去电子的能力或性质。氧化产物：氧化产物是发生氧化反响的物质的生成物；复原产物：复原产物是发生复原反响的物质的生成物。说明：①氧化剂和复原剂均是指反响物，是一种化学物质，而不是指某一种元素；②氧化剂具有氧化性，氧化剂本身被复原，即发生复原反响，转化为复原产物；复原剂具有复原性，复原剂本身被氧化，即发生氧化反响，转化为氧化产物（图示如下）：例2．在3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O的反响中，复原剂是__________，氧化剂是__________，复原产物是__________，氧化产物是__________，4molHNO3参加反响，其中被复原的是______mol。解析：在8摩尔参加反响的硝酸中，所含N元素化合价降低的硝酸只有2摩尔，其余6摩尔的硝酸与铜成盐。所以硝酸在此反响中既表现了氧化性，又表现了酸性。提醒考生在做计算题时更应注意题目要求：对于只有一局部发生氧化（或复原）反响的反响物重点看反响前后化合价发生变化的占多少。答案：Cu，HNO3，NO，Cu(NO3)2，1。2.常见的氧化剂和复原剂（1）重要的氧化剂：①活泼非金属单质：F2、Cl2、Br2、I2、O2、O3②高价氧化物：MnO2、PbO2、Bi2O5、CO2（高温）12/12\n③高价态酸：HNO3、HClO3、HClO4、浓H2SO4④高价态盐：KNO3（H+）、KMnO4（酸性、中性、碱性）、KClO3、FeCl3、K2Cr2O7（酸性、中性、碱性）⑤过氧化物：H2O2、Na2O2、CaO2、BaO2、K2O2⑥其它：HClO、NaClO、漂白粉、NO2、KO2⑦弱氧化剂：能电离出H+的物质、银氨溶液、新制的Cu(OH)2（2）重要的复原剂：①金属单质：IA、IIA、金属活动性顺序表靠前的金属②非金属单质：H2、C、Si③变价元素中元素低价态氧化物：SO2、CO④变价元素中元素低价态的酸、阴离子:H2S、S2—、HS—、HBr、Br—、HI、I—、浓HCl、Cl-、H2SO3、HSO3-⑤变价元素中元素低价态时的盐、碱:Na2SO3、Na2S、FeSO4、Na2S2O3、Fe(OH)2⑥其它：S、Sn2+、NH33.氧化复原反响氧化复原反响与四种根本类型反响之间的关系化合反响：有单质参加的是氧化复原反响。分解反响：有单质生成的是氧化复原反响。置换反响：全部是氧化复原反响。复分解反响：都是非氧化复原反响。(如图)氧化复原反响的根本类型：(1)自身氧化复原反响：同一种物质的分子内，同种元素(不同价态)或不同种元素的原子(离子)之间发生电子转移的氧化复原反响。说明：自身氧化复原反响中氧化剂和复原剂必须是同一种物质。(2)歧化反响：同一种物质分子内同一种元素同一价态的原子(或离子)发生电子转移的氧化复原反响。如：C12+2NaOH=2NaCl+NaCl0+H203N02+H20=2HN03+NO说明：①歧化反响是自身氧化复原反响的特例；②12/12\n歧化反响的特点：某元素的中间价态在适宜条件下同时向较高和较低价态转化。(3)归中反响：同种元素由不同价态(高价态和低价态)转变为中间价态的氧化复原反响。如：6HCl+KCl03＝KCl+3C12↑+3H202FeCl3+Fe＝3FeCl22H2S+S02=3S+2H20(4)局部氧化复原反响：不同物质之间，局部被氧化或局部被复原的氧化复原反响。Mn02+4HCl(浓)=MnCl2+2H20+C12↑4.电子转移的表示方法（1）单线桥法。从被氧化（失电子，化合价升高）的元素指向被复原（得电子，化合价降低）的元素，标明电子数目，不需注明得失。例：2e-——MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O得2e-—（2）双线桥法。得失电子分开注明，从反响物指向生成物（同种元素）注明得失及电子数。例：失2e-—MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O说明：注意两类特殊的化学反响。①歧化反响，同种元素同价态在反响中局部原子化合价升高，局部原子化合价降低。例：失5e得5×e3Cl2+6KOHKClO3+5KCl+3H2O失5×e-得5e-②归中反响。不同价态的同种元素的原子在反响中趋于中间价态，解此类题最好将该元素的不同价态用数轴标出，变化的区域只靠拢，不重叠。例：＋50—1KClO3+6HCl3Cl2+6KCl↑+3H2OClClCl＋50-1假设理解为右图那么错了。ClClCl三、氧化复原反响的一般规律1.性质强弱的规律+ne—12/12\n﹣ne—在“氧化剂＋复原剂→复原产物＋氧化产物”中，氧化性强弱顺序是：氧化剂＞氧化产物；复原性强弱顺序是：复原剂＞复原产物。例3.根据反响式：(1)2Fe3++2I-=2Fe2++I2，(2)Br2+2Fe2+=2Br-+2Fe3+，可判断出离子的复原性从强到弱的顺序是(   )。　　　　A．Br-、Fe2+、I-　　　　　　B．I-、Fe2+、Br-　　　　C．Br-、I-、Fe2+　　　　　　D．Fe2+、I-、Br-　　解析：反响(1)中复原剂是I-，复原产物是Fe2+，故复原性I-＞Fe2+；反响(2)中复原剂是Fe2+，复原产物是Br-，故复原性Fe2+＞Br-。综合起来可知复原性I-＞Fe2+＞Br-。答案:B2.守恒规律化合价有升必有降，电子有得必有失．对于一个完整的氧化复原反响，化合价升高总数与降低总数相等，失电子总数（或共用电子对偏离）与得电子总数（或共用电子对偏向）相等。3.价态表现性质的规律元素处于最高价，只有氧化性；元素处于最低价，只有复原性；元素处于中间价态，既有氧化性又有复原性，但主要呈现一种性质；物质假设含有多种元素，其性质是这些元素性质的综合表达。简单表述为“高价氧化低价还，中间价态两头转”。例4.在以下物质中，既具有氧化性又具有复原性的是(   )。A．铁         B．硫          C．铁和硫               D．氧和铁答案：B。4.转化规律氧化复原反响中，以元素相邻价态间的转化最容易；同种元素不同价态之间的氧化反响，化合价的变化遵循“只靠拢，不穿插”12/12\n（即价态归中）；同种元素相邻价态间不发生氧化复原反响。即是:歧化律——处于中间价态的元素同时升降;归中律——同种元素不同价态反响时，化合价向中间靠拢，且一般符合邻位转化和互不换位规律。例如：5.反响先后的一般规律在浓度相差不大的溶液中，同时含有几种复原剂时，假设参加氧剂，那么它首先与溶液中复原性最强的复原剂作用；同理，同时含有几种氧化剂时，假设参加复原剂，那么它首先与溶液中氧化性最强的氧化剂作用。说明:越易失电子的物质，失后就越难得电子；越易得电子的物质，得后就越难失电子。一、氧化性、复原性强弱的判断1.氧化性、复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Na比Al活泼，失去电子的能力强，所以Na比Al的复原性强。从元素的价态考虑：最高价态———只有氧化性，如Fe3＋、H2SO4、KMnO4等；最低价态———只有复原性，如金属单质、Cl－、S2＿等；中间价态———既有氧化性又有复原性，如Fe2＋、S、Cl2等2.常用判断方法(1)依据元素在同期表的位置判断从左到右：金属单质的复原性依次减弱，非金属单质的氧化性逐渐加强。从上到下：金属单质的复原性依次增强，非金属单质的氧化性逐渐减弱。单质氧化性：F2＞Cl2＞Br2＞I2＞S12/12\n离子复原性：S2＿＞I－＞Br－＞Cl－＞F－单质复原性：Na＞Mg＞Al离子氧化性：Al3+＞Mg2+＞Na+(2)根据金属的活动性顺序表来判断(3)通过氧化复原反响比较：氧化剂＋复原剂氧化产物＋复原产物氧化性：氧化剂＞氧化产物复原性：复原剂＞复原产物(4)通过与同一物质反响的产物比较：如：2Fe+3Cl2======2FeCl3，Fe+S======FeS，可得出氧化性Cl2＞S。(5)反响原理相似的不同反响中，反响条件要求越低，说明氧化剂或复原剂越强。如卤素单质与H2的反响，按F2、Cl2、Br2、I2的顺序反响越来越难，反响条件要求越来越高，那么可得出氧化性F2＞Cl2＞Br2＞I2。(6)对同一元素而言，一般价态越高，氧化性越强，如Fe3＋＞Fe2＋＞Fe；价态越低，氧化性越弱，如S2―＜S＜SO2。（特例：氧化性HClO＞HClO2＞HClO3＞HClO4）(7)据原电池电极：负极金属比正极金属活泼（复原性强）；据电解池中放电顺序，先得（或失）电子者氧化性（或复原性）强，其规律为：阳离子得电子顺序（即氧化性强弱顺序）：参考②中规律。阴离子失电子顺序（即复原性强弱顺序）：S2->I->Br->Cl->OH->NO3-、SO42-等。说明：氧化性与复原性受外界因素的影响。温度：温度高时，氧化剂的氧化性和复原剂的复原性均增强。如浓H2SO4具有强氧化性，热的浓H2SO4比冷的浓H2SO4氧化性要强。浓度：浓度大时，氧化剂的氧化性和复原剂的复原性均增强。如浓H2SO4具有强氧化性，稀硫酸只有H+显示弱氧化性。12/12\n酸碱性：如KMnO4的氧化性随溶液酸性的增强而增强。在酸性环境中，KMnO4的复原产物为Mn2＋；在中性环境中，KMnO4的复原产物为MnO2；在碱性环境中，KMnO4的复原产物为K2MnO4。在使用高锰酸钾作为氧化剂检验或除杂一些复原性物质时，为了现象明显，反响快速。往往使用酸性高锰酸钾溶液。例1.常温下，在以下溶液中发生如下反响：①16H+十10Z—十2XO4—=2x2+十5Z2十8H2O②2A2++B2=2A3+十2B—③2B—十Z2=B2十2Z—由此判断以下说法错误的选项是(　)A．反响Z2十2A2+=2A3+十2Z—可以进展B．Z元素在①③反响中均被复原C．氧化性由强到弱的顺序是XO4—、Z2、B2、A3+D．复原性由强到弱的顺序是A2+、B—、Z—、X2+解析：根据规律，在同一反响中，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，复原剂的复原性大于复原产物的复原性，得出：氧化性XO4—＞Z2＞B2＞A3+，复原性A2+＞B—＞Z—＞X2+。答案：B二、氧化复原反响的相关计算原理是：氧化剂得到的电子总数等于复原剂失去的电子总数。例2.硫酸铵在强热条件下分解,生成氨、二氧化硫、氮气和水.反响中生成的氧化产物和复原产物的物质的量之比是()A.1:3B.2:3C.1:1D.4:3解析：首先判断氧化产物是氮气，复原产物是二氧化硫。每生成1摩尔氮气需要失去6摩尔电子，每生成1摩尔二氧化硫需要得到2摩尔电子。根据得失电子相等的原理，氧化产物和复原产物的物质的之比应为1:3。答案：A12/12\n说明：解这类题目不必都写出完整并配平的氧化复原反响方程式，关键是抓住本质，厘清得失相等的关系。三、氧化复原反响方程式的配平1.配平的原那么(1)电子守恒：氧化复原反响过程中，氧化剂得电子总数目等于复原剂失电子总数目，即：“电子得失数相等”“化合价升降数相等”。(2)质量守恒：反响前后各元素的原子个数相等。(3)电荷守恒：对于离子方程式，等式两边“电荷总数相等”。2.配平的思路一般分两局部:第一局部是氧化剂、复原剂、氧化产物、复原产物之间的配平—化合价升降相等或电子得失数相等；第二局部是用观察法配平其他物质的化学计量数。　3.常见配平方法(1)化合价升降法(即电子得失法或氧化数法)这类方法既可以配平分子反响式,也可以配平离子反响式,它是氧化复原反响的一般配平方法。化合价升降法的配平步骤是：①写出反响物和生成物的化学式，分别标出变价元素的化合价，得出升降数目。②使化合价升高与化合价降低的总数相等（求最小公倍数法）。③用观察的方法配平其它物质的化学计算数（包括局部未被氧化或复原的原子（原子团）数通过观察法增加到有关复原剂或氧化剂的化学计量数上），配平后把单线改成等号。该根本步骤可简记作：划好价、列变化、求总数、配化学计量数。例3.由硫可制得多硫化钠Na2Sx，x值一般为2—6，已知Na2Sx与NaClO反响的化学方程式如下：12/12\n试配平上述方程式，假设某多硫化钠在反响中消耗的NaClO和NaOH的物质的量之比为2：1，试以求得的x值写出该多硫化钠的分子式_____________。　　解析：此题解答的关键必须正确标出Na2Sx中硫的氧化数（化合价），由化合物中化合价的代数和等于零这一原那么得硫的氧化数为。分析反响前后元素的化合价变化情况，硫元素由升高到十6价，每个硫原子净升高数为，x个硫原子共升高6x十2，NaClO中氯元素的化合价由十1价降到—1价，净降低数为2，根据最小公倍数可得Na2Sx前的系数为1，NaClO和NaCl前的系数为3x十1。　　其他物质前面的系数使用观察法配平。根据NaClO和NaOH的物质的量之比为2：1有：(3x十1)／(2x—2)＝2，算出x＝5。答案：　　多硫化钠的化学式为Na2S5。例4.在氯氧化法处理含CN-的废水过程中，液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一)，氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。(1)某厂废水中含KCN，其浓度为650mg·L-1现用氯氧化法处理，发现如下反响(其中N均为-3价)：KCN+2KOH+Cl2=KOCN+2KCl+H2O被氧化的元素是_________。(2)投入过量液氯，可将氰酸盐进一步氧化为氮气，请配平以下化学方程式，并标出电子转移方向和数目：KOCN+KOH+Cl2→C02+N2+______KCl+______H2O解析:(1)在反响KCN+2KOH+C12→KOCN+2KCl+H20中，碳元素的化合价从+2上升到+4，失电子被氧化。(2)从：KCN+KOH+C12→CO2+N2+KCl+12/12\nH20可知，N、C两元素的化合价从-3、-2分别升至0、+4，而C1元素的化合价从0降至-1，根据氧化复原反响中元素化合价升降数相等的规律，即可配得2KCN+4KOH+3C12→2C02+N2+6KCl+2H20答案:(1)碳(或C)；(2)2；4、3、2、1、6、2(2)离子-电子法(半反响法)此方法是将反响式改写为氧化和复原两个半反响,先将半反响配平,然后将这些半反响加合起来,消去其中的电子,便完成了配平.此类方法比较适用于某些化合物中元素的氧化数比较难于确定的反响方程式,适用于溶液中的氧化复原反响的配平。例5.配平MnO4-+C3H7OH→Mn2++C2H5COOH(酸性介质)解析:任何一个氧化复原反响都是由两个半反响组成的。因此可以将这个方程式分成两个未配平的半反响式，一个代表氧化，一个代表复原。对于此反响可以写成：MnO4-→Mn2+（复原）C3H7OH→C2H5COOH（氧化）。由于反响在酸性介质中进展，加H+和H2O配平半反响式两端的氢原子数，并使两端电荷数相等：MnO4-+8H++5e--=Mn2++4H2O①C3H7OH+H2O=C2H5COOH+4H++4e-②根据得失电子数必须相等，将两边电子消去，加合成一个已配平的反响式。①×4+②×5得：4MnO4-+12H++5C3H7OH=4Mn2++5C2H5COOH+11H2O经检验：配平正确。(3)自身氧化复原反响方程式的逆向配平法自身氧化——复原反响是电子转移发生于同一种物质的同一种元素间或同一种物质分子内部不同种元素间的氧化——复原反响。从化学反响方程式的生成物一侧入手，从右向左进展配平。　例如：配平Cl2+KOH——KCl+KClO3+H2O12/12\nKCl和KClO3系数之和除2，就是Cl2的系数，其余系数再通过观察确定。即：3Cl2+6KOH5KCl+KClO3+3H2O说明：在化合价升降法的根底上采用逆向配平的方法。有助于培养辩证思维，是对传统方法的创新。12/12