备战2022年高考化学专项攻关高分秘籍专题03氧化还原反应学案

专题03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。3.掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算【考情分析】(1)氧化还原反应是全国卷每年的必考内容，但单独命题的概率较低，常分散在选择题的某个选项或非选择题的某些设问中，选择题往往与阿伏加德罗常数或化学计算相结合命题，非选择题则可能与基本理论、元素化合物、化学实验及工艺流程相结合命题，分值一般为4~6分。(2)从考查的内容上来看，物质氧化性、还原性强弱的比较在元素周期律题目中是命题热点；氧化还原反应中电子转移数目的计算在NA题目中是命题热点；氧化还原反应方程式的书写与计算是必考内容，尤其是陌生反应方程式的书写，近年来“常考不衰”。有关氧化还原概念的题目，考查考生对氧化还原模型的认知能力。电子转移数目的计算题目，其实质是考查考生的化合价分析能力、依据化学方程式计算的能力，能较好地考查考生“宏观辨识与微观探析”素养。考点1　氧化还原反应中的基本概念1.氧化还原反应的本质和特征本质：电子的转移（得失或偏移）特征：化合价变化2.氧化还原反应中基本概念之间的联系3.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系10\n注意：1.有单质参加或生成的化学反应，不一定是氧化还原反应。如3O2＝2O3。2.氧化性和还原性的强、弱不取决于得失电子的多少，如还原性强弱：Na>Mg>Al；失电子数：Na<Mg<Al。4.氧化还原反应中电子转移的方向和数目的表示方法(1)双线桥法双线桥法表示同一种元素原子在反应前后电子变化的情况，双线桥法的基本表示形式如下：其中n表示得失电子的数目。(2)单线桥法单线桥法表示反应物中同种元素原子或不同种元素原子之间的电子转移情况，这种方法表示出了电子转移的方向和数目。其基本表示形式如下：考点2　常见的氧化剂与还原剂1.常见的氧化剂物质类别常见的氧化剂对应的还原产物活泼非金属单质Cl2、Br2Cl-、Br-10\nO2、O3变价元素处于高价态的化合物或离子某些氧化物MnO2Mn2+H+稀硫酸、盐酸、醋酸H2氧化性酸HNO3NO或NO2浓硫酸SO2HClOCl-盐Fe3+Fe2+KMnO4Mn2+过氧化物H2O2、Na2O2高考关注的氧化剂PbO2、高铁酸盐(如K2FeO4)、重铬酸钾(K2Cr2O7)、LiCoO2、NO22.常见的还原剂物质类别常见的还原剂对应的氧化产物活泼金属单质Na、Al、Zn、FeNa+、Al3+、Zn2+、Fe2+或Fe3+某些非金属单质H2、C、SH+、CO或CO2、SO2变价元素处于较低价态的化合物或离子氧化物COCO2SO2SO3或SO42-氢化物NH3NOH2SS离子SO32-SO42-Fe2+Fe3+I-、Br-I2、Br2过氧化物H2O2、Na2O2O2高考关注的还原剂Mg、Sn、HI、Na2S、N2、S【高考链接】全国卷对本专题的考查主要集中在以下几个方面：1.氧化还原反应的概念、电子转移数目的计算等；2.10\n氧化还原反应方程式的配平、书写；3.陌生物质参与的氧化还原反应方程式的书写和配平。例1：[高考组合题]根据要求回答下列问题:(1)[2022全国卷Ⅲ，28(2)，2分]“氧化”中欲使3mol的VO2+变成VO2+，则需要氧化剂KClO3至少为　　　　mol。 (2)[2022新课标全国卷Ⅰ，28(1)，2分]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)[2022新课标全国卷Ⅱ，28(1)，1分]工业上可用KClO3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为　　　　。【答案】(1)0.5　(2)MnSO4(或Mn2+)(3)2∶1例2：(1)[2022全国卷Ⅲ，27(1)节选，2分]FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3＝Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2，反应配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的系数比为：　　　。 (2)[2022全国卷Ⅰ，27(6)改编]写出高温煅烧中由FePO4、Li2CO3、H2C2O4制备LiFePO4的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)[2022新课标全国卷Ⅱ，27(2)(3)节选，3分]①PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为 　。 ②PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为　。【答案】(1)2∶7　(2)2FePO4+Li2CO3+H2C2O4＝2LiFePO4+3CO2↑+H2O↑　(3)①PbO2+4HCl(浓)＝PbCl2+Cl2↑+2H2O②PbO+ClO-＝PbO2+Cl-【解析】（1）1molFeO·Cr2O3参与反应共失去7mol电子，而1molNaNO3参与反应得到2mol电子，根据得失电子守恒，二者的系数比为2∶7。(2)H2C2O4中碳元素为+3价，高温煅烧过程中铁元素的化合价降低，10\n碳元素的化合价升高，有CO2生成，则反应方程式为2FePO4+Li2CO3+H2C2O4＝2LiFePO4+3CO2↑+H2O↑。(3)①由题意知，生成的黄绿色气体应为氯气，氯元素化合价升高，则铅元素化合价降低，所以反应的化学方程式为PbO2+4HCl(浓)＝PbCl2+Cl2↑+2H2O。②由题意知，PbO作还原剂，NaClO作氧化剂，反应的离子方程式为PbO+ClO-＝PbO2+Cl-。氧化还原反应的“三大”基本规律1、守恒规律电子守恒、质量守恒、电荷守恒2、转化规律(1)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”。(2)歧化反应规律具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)组成的物质可发生歧化反应,即“中间价高价+低价”3.强者优先规律(1)同时含有几种还原剂时，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，加入还原将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。如在含有Fe3+、Cu2+、H+的溶液中加入铁粉,因为氧化性Fe3+>Cu2+>H+,所以铁粉先与Fe3+反应,然后依次与Cu2+、H+反应。例3：已知在碱性溶液中可发生如下反应:2R(OH)3+3ClO-+4OH-＝2RO4n-+3Cl-+5H2O,则RO4n-中R的化合价是（）A.+3B.+4C.+5D.+6【答案】D例4：今有下列三个氧化还原反应:2FeCl3+2KI＝2FeCl2+2KCl+I22FeCl2+Cl2＝2FeCl32KMnO4+16HCl＝2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O若某溶液中含有Fe2+、Cl-和I-,要除去I-而不氧化Fe2+和Cl-,可以加入的试剂是10\nA.Cl2B.KMnO4C.FeCl3D.HCl【答案】C【解析】由题给三个氧化还原反应可推知,氧化性:KMnO4>Cl2>FeCl3>I2,还原性:I->Fe2+>Cl->Mn2+。加入氧化剂反应,反应过程分别为Cl2氧化I-生成I2，Cl2过量将氧化Fe2+；KMnO4氧化I-生成I2，KMnO4过量将氧化Fe2+、Cl-；Fe3+氧化I-生成I2，Fe3+只氧化I-不能氧化Fe2+。【综合检测】新型纳米材料MFe2Ox(3<x<4)中，M表示＋2价的金属元素，在反应中化合价不发生变化。常温下，MFe2Ox能使工业废气中的SO2转化为S，转化过程表示如下：则下列判断正确的是A.MFe2Ox是还原剂B.氧化性：MFe2Ox>SO2C.x>yD.SO2是该反应的催化剂【答案】A2．工业上生产MnO2和Zn的主要反应有：①MnO2＋ZnS＋2H2SO4MnSO4＋ZnSO4＋S＋2H2O②MnSO4＋ZnSO4＋2H2OMnO2＋Zn＋2H2SO4下列说法不正确的是A.①中MnO2和H2SO4都是氧化剂B.①中析出16gS时转移1mol电子C.②中MnSO4发生氧化反应D.硫酸在该生产中可循环利用【答案】A【解析】反应①中MnO2→MnSO4，Mn元素化合价降低，MnSO4为氧化剂，②中MnSO4→MnO2，Mn元素化合价升高，为氧化剂，A项错误；①中析出16gS即0.5mol，转移2×0.5mol=1mol电子，B项正确；②中MnSO4→MnO2，Mn元素化合价升高，被氧化，发生氧化反应，C项正确；反应①消耗硫酸，反应②生成硫酸，硫酸可循环利用，D项正确。10\n3．一定条件下硝酸铵受热分解的化学方程式为：5NH4NO3 2HNO3＋4N2+9H2O，在反应中被氧化与被还原的氮原子数之比为A.5∶3B.5∶4C.1∶1D.3∶5【答案】A4．下列化工生产过程中，未涉及氧化还原反应的是A.侯式制碱法制纯碱B.海带提碘C.电解饱和食盐水制烧碱D.工业上合成氨【答案】A【解析】侯氏制碱法没有化合价变化，未涉及氧化还原反应，A项正确；海带提碘时，碘元素从化合态变为游离态，涉及氧化还原反应，B项错误；电解饱和食盐水制备烧碱时，有氢气和氯气两种单质生成，有化合价变化，C项错误；工业上合成氨是氢气与氮气单质反应生成化合物氨气，有化合价变化，D项错误。5．工业上可通过反应2Al2O3+3C+6Cl24AlCl3+3CO2制取无水氯化铝，下列有关该反应的说法正确的是A.Cl2是氧化剂B.Al2O3还原剂C.发生还原反应D.氧原子得到电子【答案】A【解析】Al2O3+3C+6Cl24AlCl3+3CO2反应中C元素的化合价从0价升高为+4价，Cl元素的化合价从0价降低为-1价；反应中Cl元素的化合价降低，被还原，则氯气为氧化剂，A项正确；Al2O3中铝元素和O元素的化合价都没有变，所以氧化铝既不是氧化剂又不是还原剂，B项错误；Al2O3+3C+6Cl24AlCl3+3CO2反应中C元素的化合价从0价升高为+4价，Cl元素的化合价从0价降低为-1价，所以既发生了氧化，又发生了还原，C项错误；在该反应中O元素的化合价没有变，氧原子既没有到电子也没有失去电子，D项错误。6．已知某金属硝酸盐，在受热分解时生成了金属氧化物、二氧化氮与氧气.测得产物中NO2与O2的体积比为5：1(同温同压下测得)，试分析该硝酸盐分解时金属化合价的变化情况是A.升高B.降低C.不变D.不能确定【答案】A10\n7．氢化亚铜(CuH)是一种不稳定的物质，能在氯气中燃烧，也能与酸反应。用CuSO4溶液和“某物质”在40～50℃时反应可生成CuH。下列叙述中错误的是A.“某物质”具有还原性B.CuH在氯气中燃烧：CuH+Cl2=CuCl+HClC.CuH与足量稀硝酸反应：CuH+3H++NO3-=Cu2++NO↑+2H2OD.CuH与盐酸反应可能产生H2【答案】B【解析】氯气具有强氧化性，能将+1价的铜氧化成+2价，因此CuH在氯气中燃烧的方程式应为2CuH+2Cl2=CuCl2+2HCl，B项错误。8．下列反应中，不属于氧化还原反应的是A.H2+Cl22HClB.2Na+2H2O2NaOH+H2C.3NO2+H2O2HNO3+NOD.Fe(OH)3+3HClFeCl3+3H2O【答案】D【解析】氧化还原反应的特征是有化合价变化，D项没有化合价变化，D项正确。9．请用氧化还原反应相关知识回答下列问题：某反应中反应物与生成物有：AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O和一种未知物质X。①已知KBrO3在反应中得到电子，则该反应的还原剂是　  　。②KBrO3在反应中生成单质X，则X的化学式为　  　。③根据上述反应可推知　  　。a.氧化性：KBrO3＞H3AsO4        b.氧化性：H3AsO4＞KBrO3c.还原性：AsH3＞X             d.还原性：X＞AsH3【答案】①AsH3②Br2 ③ac10\n10．食盐中含有一定量的镁、铁等杂质，加碘盐中碘的损失主要是由于杂质、水分、空气中的氧气以及光照、受热而引起的。已知：氧化性：IOIO3-＞Fe3+＞I2；还原性：S2O32-＞I-；3I2+6OH-IO3-+5I-+3H2O；KI+I2KI3(1)某学习小组对加碘盐进行如下实验：取一定量某加碘盐(可能含有KIO3、KI、Mg2+、Fe3+)，用适量蒸馏水溶解，并加稀盐酸酸化，将所得溶液分为3份。第一份试液中滴加KSCN溶液后显红色；第二份试液中加足量KI固体，溶液显淡黄色，用CCl4萃取，下层溶液显紫红色；第三份试液中加入适量KIO3固体后，滴加淀粉试剂，溶液不变色。①加KSCN溶液显红色，该红色物质是__________(用化学式表示)；CCl4中显紫红色的物质是__________(用电子式表示)。②第二份试液中加入足量KI固体后，反应的离子方程式为__________________________________________________。(2)KI作为加碘剂的食盐在保存过程中，由于空气中氧气的作用，容易引起碘的损失。写出潮湿环境下KI与氧气反应的化学方程式：________________________________________。将I2溶于KI溶液，在低温条件下，可制得KI3·H2O。该物质作为食盐加碘剂是否合适？__________(填“是”或“否”)，并说明理由_______________________________________。(3)为了提高加碘盐(添加KI)的稳定性，可加稳定剂减少碘的损失。下列物质中有可能作为稳定剂的是__________。A.Na2S2O3   B.AlCl3   C.Na2CO3   D.NaNO2(4)对含Fe2+较多的食盐(假设不含Fe3+)，可选用KI作为加碘剂。请设计实验方案，检验该加碘盐中的Fe2+。_________________________________________________________________。【答案】(1)①Fe(SCN)3h；；②IO3-+5I-+6H+＝3I2+3H2O；2Fe3++2I-＝2Fe2++I2；(2)4KI+O2+2H2O＝ 2I2+4KOH；否；KI3受热(或潮湿)条件下产生KI和I2，KI被氧气氧化，I2易升华；(3)AC；10\n(4)取少量该加碘盐溶于蒸馏水中，用盐酸酸化，滴加适量氧化剂(如：氯水、过氧化氢等)，再滴加KSCN溶液，若显血红色，则该加碘盐中存在Fe2+。子式；②第二份试液中加入足量KI固体后，反应的离子方程式为IO3-+5I-+6H+＝ 3I2+3H2O；2Fe3++2I-＝2Fe2++I2；(2)KI作为加碘剂的食盐在保存过程中，KI会被空气中氧气氧化，KI在潮湿空气中氧化的反应化学方程式为：4KI+O2+2H2O＝ 2I2+4KOH；根据题目告知，KI3·H2O是在低温条件下，由I2溶于KI溶液可制得。再由题给的信息：“KI+I2KI3”，可知KI3在常温下不稳定性，受热(或潮湿)条件下易分解为KI和I2，KI又易被空气中的氧气氧化，I2易升华，所以KI3作为食盐加碘剂是不合适的；(3)提高加碘盐(添加KI)的稳定性，主要是防止I- 被氧化，根据题给信息“还原性：S2O32-＞I-”和氧化还原反应的强弱规律，可以选Na2S2O3作稳定剂；又由题给信息“3I2+6OH-＝IO3-+5I-+3H2O”，可知I2与OH-会发生反应生成IO3-和5I-，而Na2CO3水解呈碱性，因而也可以用Na2CO3作稳定剂，防止加碘盐(添加KI)在潮湿环境下被氧气氧化；而AlCl3，水解后呈酸性，且还原性I-＞Cl-，所以不能作稳定剂；NaNO2当遇强还原性物质时能表现出氧化性，则NaNO2与KI能发生氧化还原反应为2NO2-+2I-+4H+＝2NO↑+I2+2H2O，所以不能作稳定剂，故答案为：AC；(4)实际上就是设计实验方案，检验Fe2+。首先可取足量该加碘盐溶于蒸馏水中，然后用盐酸酸化后，滴加适量氧化剂(如：氯水、过氧化氢等)，使溶液中Fe2+转化为Fe3+，再滴加KSCN溶液，若显血红色，则该加碘盐中存在Fe2+，故答案为：取少量该加碘盐溶于蒸馏水中，用盐酸酸化，滴加适量氧化剂(如：氯水、过氧化氢等)，再滴加KSCN溶液，若显血红色，则该加碘盐中存在Fe2+。10