2022高考化学第2章化学物质及其变化第3节氧化还原反应考点2氧化还原反应的规律讲与练含解析

考点二　氧化还原反应的规律李仕才1．氧化还原反应的三大规律(1)守恒规律氧化还原反应遵循以下三个守恒规律：①质量守恒：反应前后元素的种类和质量不变。②电子守恒：即氧化剂得电子的总数等于还原剂失电子的总数，这是配平氧化还原反应方程式的依据，也是有关氧化还原反应计算的依据。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。书写氧化还原反应的离子方程式时要注意满足电荷守恒，如Fe3＋＋Cu===Fe2＋＋Cu2＋(错误)，2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(正确)。(2)转化规律①同种元素的相邻价态间不发生氧化还原反应。②价态归中规律即同种元素不同价态之间的反应，高价态的元素化合价降低，低价态的元素化合价升高，但升高与降低的化合价不能交叉。如KClO3＋6HCl===3Cl2＋KCl＋3H2O，氧化剂为KClO3，还原剂为HCl，氧化产物为Cl2，还原产物为Cl2。③邻位转化规律氧化还原反应发生时，其价态一般先变为邻位价态，如：a.Cl－被氧化成Cl2，而不是更高价态氯元素；b.S2－一般被氧化为S，S单质一般被氧化成SO2；c.Cl－作还原剂时，ClO－、ClO作氧化剂，一般被还原成Cl2，而不是Cl－。④价态歧化规律“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，如：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。(3)先后规律9\n①同时含有几种还原剂时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，然后依次为Cu2＋、H＋。2．氧化还原反应规律的应用判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．向浓H2SO4中通入H2S气体，1mol浓硫酸转移电子数可能是6NA，也可能是2NA9\n。(　√　)2．1molCl2与Ca(OH)2完全反应，转移的电子数是2NA。(　×　)3．1molKClO3与足量的浓盐酸完全反应，转移电子数为6NA。(　×　)4．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。(　×　)5．将少量的Cl2通入FeBr2溶液中，发生反应的离子方程式为Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2。(　×　)6．实验室可用如下原理制备Cl2：MnO＋2Cl－＋4H＋===Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。(　×　)一、电子守恒规律在化学计算中的应用对于氧化还原反应的计算，要根据氧化还原反应中得失电子守恒，即反应中氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等进行计算。利用守恒思想，可以抛开烦琐的反应过程，只要把物质分为始态和终态，从得电子与失电子两个方面进行整体思维，便可迅速获得正确结果。(1)应用得失电子守恒解题的一般步骤①“一找物质”——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”——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”——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最终产物，建立二者之间的电子守恒关系，快速求解。　　　　　　　　　　　　　　1．在一定条件下KI、Zn、FeBr2分别与足量的Cl2反应，如果3个反应得失电子数目相等，则KI、Zn、FeBr2的物质的量之比为(　　)A．1∶2∶3B．3∶2∶1C．6∶3∶2D．2∶3∶69\n解析：由题意知，3个反应中参加反应的氯气的物质的量相等，假定参加反应的氯气为1mol，则根据各反应的化学方程式可得出需要：n(KI)＝2mol，n(Zn)＝1mol，n(FeBr2)＝1mol×＝mol，故n(KI)∶n(Zn)∶n(FeBr2)＝2mol∶1mol∶mol＝6∶3∶2。答案：C2．某铁的氧化物(FexO)1.52g溶于足量盐酸中，向所得溶液中通入标准状况下112mLCl2，恰好将Fe2＋完全氧化。x值为(　　)A．0.80B．0.85C．0.90D．0.93解析：根据电子守恒可知，FexO被氧化为Fe3＋转移的电子数和Cl2转移的电子数相等。标准状况下112mLCl2转移电子数为0.01mol。则有：×(3－)×x＝0.01，x＝0.80，故选A。答案：A3．现有24mL浓度为0.05mol·L－1的Na2SO3溶液恰好与20mL浓度为0.02mol·L－1的K2Cr2O7溶液完全反应。已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化为Na2SO4，则元素Cr在还原产物中的化合价为(　　)A．＋2B．＋3C．＋4D．＋5解析：题目中指出被还原的元素是Cr，则得电子的物质必是K2Cr2O7，失电子的物质一定是Na2SO3，其中S元素的化合价从＋4→＋6；而Cr元素的化合价将从＋6→＋n(设化合价为＋n)。根据氧化还原反应中得失电子守恒规律，有0.05mol·L－1×0.024L×(6－4)＝0.02mol·L－1×0.020L×2×(6－n)，解得n＝3。答案：B4．Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4，而NaClO被还原为NaCl，若反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16，则x的值为(　　)A．2　　　　B．3　　　　C．4　　　　D．5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。Na2x―→xNa2O4　NaO―→Na得关系式1×·x＝16×2，x＝5。答案：D5．取xg铜镁合金完全溶于浓硝酸中，反应过程中硝酸被还原只产生8960mL的NO2气体和672mL的N2O4气体(都已折算到标准状态)，在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀质量为17.02g。则x等于(　　)9\nA．8.64B．9.20C．9.00D．9.44解析：反应流程为xg＝17.02g－m(OH－)，而OH－的物质的量等于镁、铜失去电子的物质的量，等于浓HNO3得电子的物质的量，即：n(OH－)＝×1＋×2×1＝0.46mol，所以xg＝17.02g－0.46mol×17g·mol－1＝9.20g。答案：B6．在P＋CuSO4＋H2O―→Cu3P＋H3PO4＋H2SO4(未配平)的反应中，7.5molCuSO4可氧化P的物质的量为________mol。生成1molCu3P时，参加反应的P的物质的量为________mol。解析：设7.5molCuSO4氧化P的物质的量为x；生成1molCu3P时，被氧化的P的物质的量为y根据得失电子守恒得：7．5mol×(2－1)＝x·(5－0)x＝1.5mol1mol×3×(2－1)＋1mol×[0－(－3)]＝y·(5－0)y＝1.2mol所以参加反应的P的物质的量为1.2mol＋1mol＝2.2mol。答案：1.5　2.2二、先后规律的应用熟记常见的强弱顺序氧化性：KMnO4>Cl2>Br2>Fe3＋>I2>稀H2SO4>S还原性：Mn2＋<Cl－<Br－<Fe2＋<I－<<氧化性：>Fe3＋7．现有下列三个氧化还原反应：①2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I29\n②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3③2KMnO4＋16HCl(浓)===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(　　)A．Cl2B．KMnO4C．FeCl3D．HCl解析：根据所给化学方程式判断氧化性顺序为KMnO4>Cl2>FeCl3>I2，选项D不具备氧化I－的能力，而A、B项中两物质除能氧化I－外，还能氧化Fe2＋，不符合题意，故选C。答案：C8．已知溶液中可发生反应：2FeBr2＋Br2===2FeBr3，现向100mL的FeBr2溶液中通入3.36LCl2(标准状况)，充分反应后测得溶液中Cl－和Br－的物质的量浓度相等，则原FeBr2溶液的物质的量浓度为(　　)A．2mol·L－1B．1mol·L－1C．0.4mol·L－1D．0.2mol·L－1解析：由题意可知，Fe2＋的还原性强于Br－，若Cl2只氧化Fe2＋，Cl－和Br－的物质的量浓度不会相等，故部分Br－被氧化。设FeBr2的物质的量为x,3.36LCl2的物质的量是0.15mol，转移电子的物质的量共0.3mol。则根据电子守恒得：x＋(2x－0.3mol)＝0.3mol，解得x＝0.2mol，故FeBr2溶液的物质的量浓度为2mol·L－1。答案：A9．在含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.01mol的酸性混合溶液中加入0.01mol铁粉，经搅拌后发生的变化应是(　　)A．铁溶解，析出0.01molAg和0.005molCuB．铁溶解，析出0.01molAg并放出H2C．铁溶解，析出0.01molAg，溶液中不再有Fe3＋D．铁溶解，析出0.01molAg，溶液中不再有Cu2＋解析：因为氧化性Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋，所以先发生反应2Ag＋＋Fe===2Ag＋Fe2＋，其中0.005mol的铁粉与0.01mol的AgNO3反应，析出0.01molAg，再发生：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，其中剩余的0.005mol铁粉与0.01mol的Fe(NO3)3反应，溶液中不再有Fe3＋。答案：C10．向含有Fe2＋、I－、Br－的溶液中通入适量氯气，溶液中各种离子的物质的量变化如下图所示。有关说法不正确的是(　　)9\nA．线段BC代表Fe3＋物质的量的变化情况B．原混合溶液中c(FeBr2)＝6mol·L－1C．当通入Cl22mol时，溶液中已发生的离子反应可表示为2Fe2＋＋2I－＋2Cl2===2Fe3＋＋I2＋4Cl－D．原溶液中n(Fe2＋)∶n(I－)∶n(Br－)＝2∶1∶3解析：根据还原性Br－<Fe2＋<I－，线段AB代表I－物质的量的变化情况，线段BC代表Fe3＋物质的量的变化情况，线段DE代表Br－物质的量的变化情况，A项正确；溶液体积未知，无法计算浓度，B项错误；当通入2molCl2时，溶液中已发生的离子反应可表示为2Fe2＋＋2I－＋2Cl2===2Fe3＋＋I2＋4Cl－，C项正确；根据三段消耗氯气的量可知，原溶液中n(Fe2＋)∶n(I－)∶n(Br－)＝2∶1∶3，D项正确。答案：B三、价态归中、歧化规律的应用1价态归中含不同价态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”。即①②③可以发生，④不可能发生。9\n2歧化反应同一元素发生氧化还原反应生成不同价态的物质时，该元素的价态变化一定遵循“中间价态→高价态＋低价态”，不会出现“一边倒”的现象，即生成物中该元素的价态不能都比中间价态高或都比中间价态低。3应用(1)判断同种元素不同价态物质间发生氧化还原反应的可能性，如浓H2SO4与SO2不发生反应。(2)根据化合价判断反应体系中的氧化剂、还原剂及氧化产物、还原产物。如对于反应6HCl＋NaClO3===NaCl＋3Cl2↑＋3H2O中，氧化剂为NaClO3，还原剂为HCl，氧化产物和还原产物都为Cl2。11．氯气跟氢氧化钾溶液在一定条件下发生如下反应：Cl2＋KOH―→KX＋KY(未配平)，KX在一定条件下能自身反应：KX―→KY＋KZ(未配平，KY与KZ关系比为1∶3)，以上KX、KY、KZ均是一元酸的钾盐，由以上条件推知在KX中氯的化合价是(　　)A．＋1　　　B．＋3　　　C．＋5　　　D．＋7解析：反应Cl2＋KOH―→KX＋KY是Cl2的歧化反应，KX、KY中的氯分别显正价和－1价；由于KX也发生歧化反应KX―→KY＋KZ，可断定KY为KCl，化合价高低是：Z中Cl>X中Cl(均为正价)。假设KX中Cl为＋a价，KZ中Cl的化合价为＋b价，依据化合价守恒原理及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的化合价为＋5。答案：C12．已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物，在一定条件下有下列转化关系(未配平)：①G―→Q＋NaCl②Q＋H2OX＋H2③Y＋NaOH―→G＋Q＋H2O④Z＋NaOH―→Q＋X＋H2O9\n这五种化合物中Cl元素化合价由低到高的顺序是(　　)A．G、Y、Q、Z、XB．X、Z、Q、G、YC．X、Z、Q、Y、GD．G、Q、Y、Z、X解析：由①得出Q价态高于G，因为G必介于Q和－1价的Cl之间，－1价为Cl元素的最低价；将该结论引用到③，Y介于Q与G之间，故有Q价态高于Y，Y价态高于G；分析②：H2O中的H化合价降低，则Q中的Cl元素转变为X中的Cl元素，化合价必升高，则得出X价态高于Q；最后分析④：Z介于Q、X之间，则X价态高于Z，Z价态高于Q。答案：A13．已知在热的碱性溶液中，NaClO发生如下反应：3NaClO===2NaCl＋NaClO3。在相同条件下NaClO2也能发生类似的反应，其最终产物是(　　)A．NaCl、NaClOB．NaCl、NaClO3C．NaClO、NaClO3D．NaClO3、NaClO4解析：已知反应中氯元素的化合价：＋1变为＋5和－1，符合歧化转化规律。既然NaClO2也能发生类似的反应，则氯元素的化合价应既有升高，也有降低，选项A中均降低，选项D化合价均升高；选项B、C与题意相符，但选项C中NaClO不是最终产物。答案：B9