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第二章 第三讲 氧化还原反应1


第二章 化学物质及其变化 第 讲

1

一、氧化还原反应的基本概念

1、概念:氧化还原反应是指 化合价的升降 的反应。 2、氧化还原反应的本质: 有电子得失(共用电子对偏移) 。 3、氧化还原反应的特征(判断依据): 化合价的升降 。 4、基本概念及其联系: 化合价升高,失ne-,被氧化
还原剂 反应物<

br />氧化剂

还原性 性质
氧化性

氧化反应

氧化产物

反应
还原反应

生成物
还原产物

化合价降低,得ne-,被还原

注意:
①氧化反应和还原反应虽是两个不同的过程,但在同一 反应中同时发生,它们既对立又统一。 ②在氧化还原反应中,氧化剂和还原剂可以是不同反应 物,也可以是同一反应物,氧化产物、还原产物可以 是不同产物,也可以是同一种产物。 3NO2 + H2O =2 HNO3 + NO n(氧化剂):n(还原剂)= 1:2 SO2+2H2S=3S↓+2H2O n(氧化产物):n(还原产物)= 2:1 ③由于有些氧化还原反应中,氧化剂或还原剂并没有全 部发生氧化还原反应,因此在求氧化剂或还原剂的质 量或二者的比例时易发生错误。 3Cu+ 8HNO3 (稀)=3 Cu(NO3)2+ 2NO↑+4H2O n(氧化剂):n(还原剂)= 2:3

5.氧化还原反应与四种基本类型的关系

判断下例说法正误: 有单质参加或生成的化学反应一定是氧化还原反应 × 有单质参加的化合反应一定是氧化还原反应 √

二、氧化还原反应中电子转移的表示方法
1.双线桥法 表示元素的原子在化学反应前后电子得失的情况和数目

注意: ①线桥的箭尾必须指在反应物中发生变化的元素上,箭 头指向生成物中的该元素上。 ②在线上标出得到或失去电子的数目,数目后面写上电 子的标识e-。 ③电子转移数目=一个原子变价数目*变价原子的个数

2.单线桥法 表示反应物中元素原子发生电子转移的数目和情况。

注意: ①线桥从还原剂中失电子的元素指向氧化剂中得电子 的元素。 ②在线上只需标出电子转移总数及电子的标识e-,不 需注明“得到”或“失去”的字样。

例 1 被称为万能还原剂的 NaBH4 溶于水并和水反应: NaBH4+2H2O===NaBO2+4H2↑,下列说法中正确的是 (NaBH4 中 H 为-1 价)( D ) A.NaBH4 既是氧化剂又是还原剂 B.NaBH4 是氧化剂,H2O 是还原剂 C.硼元素被氧化,氢元素被还原 D.被氧化的元素与被还原的元素质量之比为 1∶1
解析 在 NaBH4 + 2H2O===NaBO2 + 4H2↑ 反 应 中 ,
+1 0

NaBH4―→H2,H2O―→H2,故 NaBH4 是还原剂,H2O 是氧化剂, A、B 都错;硼元素的化合价没有改变,故 C 错;被氧化的氢原子 为 4 个,被还原的氢原子为 4 个,故质量之比为 1∶1,D 对。

-1

0

三、常见的氧化剂、还原剂
1.常见氧化剂: (1)活泼非金属单质: F2、O2 、Cl2、Br2 、I2 (2)高价金属阳离子: Ag+、Fe3+、Cu2+
(3)含高价态元素的化合物:
MnO2、KClO3、KMnO4、H2SO4(浓)、HNO3、K2Cr2O7

(4)含不稳定且易降低价态元素的化合物:

2.常见还原剂: K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe (1)活泼或较活泼的金属单质: (2)某些非金属单质: C、H2、Si (3)含低价态元素的化合物:NH3、HI、H2S、S2-、I-、Fe2+ (4)含不稳定且易升高价态元素的化合物:
CO、SO32-、SO2、S2O32-

Na2O2、H2O2 、HClO、Ca(ClO)2

四、氧化性还原性强弱判断
1.氧化性:得电子的能力 还原性:失电子的能力 注意:氧化性还原性的强弱,是指得失电子的难易程度, 与得失电子的多少无关。
2.强弱判断依据 (1)根据元素在周期表中的位置判断 ①同主族元素(从上到下) 如

②同周期主族元素(从左到右) 如

(2)根据金属活动性顺序判断 ①根据金属活动性顺序判断:
K Ca Na Mg Al Zn Fe (H) Cu Hg 失电子能力减弱,单质的还原性减弱 Ag

②根据非金属活动性顺序判断:
F2 O2 Cl2 Br2 I2 S 得电子能力减弱,单质的氧化性减弱 F- O2Cl- Br- I- S2-

失电子能力增强,阴离子的还原性增强

(3)根据氧化还原反应方程式进行判断 在“氧化剂+还原剂===还原产物+氧化产物”反应中 氧化性:氧化剂>氧化产物;氧化剂>还原剂 还原性:还原剂>还原产物;还原剂>氧化剂 (4)根据与同一物质反应情况(反应条件、剧烈程度等)判断 ①不同的氧化剂作用于同一还原剂时,若氧化产物价态 相同,则反应条件要求越低,氧化剂的氧化性越强;
根据F2+H2===2HF,Cl2+H2===2HCl,Br2+H2==2HBr, I2+H2 2HI, 可知氧化性:F2>Cl2>Br2>I2。
光照


②若氧化产物的价态不同,则其价态越高,氧化剂的氧 化性越强。
根据2Fe+3Cl2 ==2FeCl3,Fe+S==FeS, 可知氧化性:Cl2>S。
△ △

(5)根据原电池或电解池的电极反应判断 ①以非氧化性酸或盐溶液做电解质溶液,两种不同的 金属构成原电池的两极,一般情况下,其还原性: 负极金属>正极金属。

②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。

(6)根据物质浓度或溶液酸碱性比较 ①具有氧化性(或还原性)的物质的浓度越大,其氧化 性(或还原性)越强;反之,其氧化性(或还原性)越弱。 如氧化性:HNO3(浓)>HNO3(稀); MnO2能与浓盐酸反应,但不能被稀盐酸还原。 ②某些物质的氧化性、还原性还与溶液的酸碱性有关。 KMnO4的氧化性按碱性、中性、酸性条件逐渐增强; NO3-中性条件下无氧化性,酸性条件下有强氧化性。

(7)根据微粒反应过程中能量变化判断 ①当几种原子获得相同数目的电子形成具有稳定结构的 阴离子时,放出的能量越多,或形成的离子稳定性越 强,则该原子的氧化性越强,反之越弱。 ②元素的原子失去相同的电子形成阳离子时,吸收的能 量越少,说明失电子越容易,其还原性越强。

例2:已知①向KMnO4晶体中滴加浓盐酸,产生黄绿色 气体;②向FeCl2溶液中通入少量实验①产生的气 体,溶液变黄色;③取实验②生成的溶液滴在淀粉 KI试纸上,试纸变蓝色。下列判断正确的是( A ) A.上述实验证明氧化性:MnO4->Cl2>Fe3+>I2 B.上述实验中,共有两个氧化还原反应 C.实验①生成的气体不能使湿润的淀粉KI试纸 变蓝 D.实验②证明Fe2+既有氧化性又有还原性

例 3 在常温下,发生下列几种反应: ①16H++10Z-+2XO-===2X2++5Z2+8H2O 4 ②2A2++B2===2A3++2B- ③2B-+Z2===B2+2Z- 根据上述反应,下列结论判断错误的是(双选)( B D ) A.溶液中可发生:Z2+2A2+===2A3++2Z- B.Z2 在①③反应中为还原剂 C.氧化性强弱的顺序为:XO->Z2>B2>A3+ 4 D.X2+是 XO-的氧化产物 4

1、配平依据: 氧化剂得电子总数==还原剂失电子总数 元素化合价降低总数==元素化合价升高总数 2、配平的步骤: “一标、二找、三定、四配、五查” 即“标好价,找变化,定总数,配系数,再检查。” 3、书写氧化还原反应的步骤: ①确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物 ②电子守恒:配出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原 产物的系数 ③电荷守恒:若是离子方程式,通过电荷守恒,在式 子两边补上H+和H2O(酸性环境)或OH-和H2O (碱性环境) ④原子守恒

五、氧化还原反应的配平

例4:配平下列反应的化学方程式
(1) 2 KMnO4+16 HCl— 2KCl+ 2 MnCl2+ 5 Cl2 ↑+ 8 H2O (2) 2 Fe(OH)3+10 NaOH+ 3 Cl2— 2 Na2FeO4+ 6 NaCl+ 8 H2O (3) 1 MnO2+ 2 I-+ 4 H+— 1 Mn2++ 1 I2+ 2 H2O (4)酸性FeSO4溶液中滴入H2O2 (离子方程式)

2H++2Fe2++H2O2=2Fe3++2H2O (5)碱性NaCN溶液中滴入NaClO溶液(生成的产物无污染)
2OH-+2CN-+5ClO-=5Cl-+2CO32-+N2↑+H2O

例5 氧化还原反应中实际上包含氧化和还原两个过程。下面是一个 还原过程的反应式: NO3- +4H++3e- NO+2H2O KMnO 4 、Na 2 CO 3 、Cu 2 O、Fe 2 (SO 4 ) 3 四种物质中的一种物质 (甲)能使上述还原过程发生。 (1)写出并配平该氧化还原反应的方程式: 14HNO3(稀)+3Cu2O == 6Cu(NO3)2+2NO↑+7H2O 。

(2)反应中硝酸体现了

酸性



氧化性 性质。

(3)反应中若产生0.2 mol气体,则转移电子的物质的量是 0.6 mol。

(4)若1 mol甲与某浓度硝酸反应时,被还原硝酸的物质的量增加,

原因是:使用了较浓的硝酸,产物中有部分NO2生成



六、氧化还原反应有关规律及应用

《系统集成》P27

例 6 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): 通电 ①G―→Q+NaCl ②Q+H O——→ X+H
2 2

③Y+NaOH―→G+Q+H2O ④Z+NaOH―→Q+X+H2O 这五种化合物中 Cl 元素化合价由低到高的顺序是( A ) A.G、Y、Q、Z、X B.X、Z、Q、G、Y C.X、Z、Q、Y、G D.G、Q、Y、Z、X

例7 某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3,若 向其中逐渐加入铁粉,溶液中Fe2+浓度和加入铁粉的物 质的量之间的关系如下图所示。则稀溶液中Fe(NO3)3、

Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为(



A.1∶1∶1

B.1∶3∶1

C.3∶3∶8

D.1∶1∶4

七、有关氧化还原反应的计算——守恒思想
其步骤为: 1.找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。 2.找准1个原子或离子得失电子数(注意:化学式中粒子 的个数)。 3.由题中物质的物质的量,根据电子得失守恒列等式: n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价—低价)= n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价—低价) 例8 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( D ) A.2 B.3 C.4 D.5


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