高中化學(xué)奧林匹克競賽輔導(dǎo)01：氧化還原反應(yīng)的規(guī)律和應(yīng)用

1、奧林匹克化學(xué)競賽輔導(dǎo)之一奧林匹克化學(xué)競賽輔導(dǎo)之一氧化還原反應(yīng)基本規(guī)律和應(yīng)用氧化還原反應(yīng)基本規(guī)律和應(yīng)用蔡蔡 兵兵2007、11、qq: 448127292競賽要求：氧化還原的基本概念和競賽要求：氧化還原的基本概念和反應(yīng)的書寫與配平。反應(yīng)的書寫與配平。 氧化還原反應(yīng)和基本反應(yīng)的關(guān)系氧化還原反應(yīng)和基本反應(yīng)的關(guān)系氧化還原反應(yīng)特征：氧化還原反應(yīng)特征：元素化合價的升降元素化合價的升降氧化還原反應(yīng)實(shí)質(zhì)：氧化還原反應(yīng)實(shí)質(zhì)：電子的得失與偏移電子的得失與偏移關(guān)于氧化還原反應(yīng)概念關(guān)于氧化還原反應(yīng)概念還原劑還原劑氧化劑氧化劑相等相等相等相等四組概念，一個守恒四組概念，一個守恒1、 四組概念四組概念氧化劑與還原劑氧化劑

2、與還原劑（1）活潑非金屬單質(zhì)：如）活潑非金屬單質(zhì)：如 Cl2、Br2、O2等。等。（2）元素（如）元素（如Mn等）處于高化合價時的氧化等）處于高化合價時的氧化物，如物，如MnO2等。等。（3）元素（如）元素（如S、N等）處于高價時的含氧酸，等）處于高價時的含氧酸，如如 濃濃H2SO4、HNO3 等等（4）元素（如）元素（如Mn、Cl、Fe等）處于高化合價等）處于高化合價時的鹽，如時的鹽，如KMnO4、KClO3、FeCl3等。等。（5）過氧化物，如）過氧化物，如Na2O2、H2O2等。等。重要的氧化劑重要的氧化劑（1）活潑金屬單質(zhì)：如）活潑金屬單質(zhì)：如 Na、A1、Zn 、 Fe等等（2）某些

3、非金屬單質(zhì)：如）某些非金屬單質(zhì)：如 H2、C、Si 等。等。（3）元素（如）元素（如C、S等）處于低價時的氧化物如等）處于低價時的氧化物如CO、SO2等。等。（4）元素（如）元素（如Cl、S等）處于低化合價時的酸：等）處于低化合價時的酸：如如 H2S、HCl等等 。（5）元素（如）元素（如S、Fe等）處于低化合價時的鹽，等）處于低化合價時的鹽，如如Na2SO3、FeSO4等。等。重要的還原劑重要的還原劑氧化還原反應(yīng)的重要規(guī)律氧化還原反應(yīng)的重要規(guī)律1、基本規(guī)律：、基本規(guī)律：元素化合價升高，失去電子，本身作還原元素化合價升高，失去電子，本身作還原劑，反應(yīng)中被氧化劑氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)劑，反應(yīng)中被氧化

4、劑氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧化產(chǎn)物生成氧化產(chǎn)物元素化合價降低，得到電子，本身作氧化元素化合價降低，得到電子，本身作氧化劑，反應(yīng)中被還原劑還原，發(fā)生還原反應(yīng)劑，反應(yīng)中被還原劑還原，發(fā)生還原反應(yīng)生成還原產(chǎn)物生成還原產(chǎn)物氧化劑具有氧化性，還原劑具有還原性氧化劑具有氧化性，還原劑具有還原性例、把例、把SO2通入通入Fe（NO3）3溶液中，溶液溶液中，溶液由棕色變?yōu)闇\綠色，但立即又變?yōu)樽攸S色，由棕色變?yōu)闇\綠色，但立即又變?yōu)樽攸S色，這時若滴入這時若滴入BaCl2溶液，會產(chǎn)生白色沉淀。溶液，會產(chǎn)生白色沉淀。在上述一系列變化過程中，最終被還原的在上述一系列變化過程中，最終被還原的是是ASO2 BCl - CFe

5、3+ DNO3 -D例、相等物質(zhì)的量的例、相等物質(zhì)的量的KClO3分別發(fā)生下述反分別發(fā)生下述反應(yīng)：應(yīng)：有有MnO2催化劑存在時，受熱分解得到催化劑存在時，受熱分解得到氧氣；氧氣；若不使用催化劑，加熱至若不使用催化劑，加熱至470左右，左右，得到得到KClO4和和KCl。下列關(guān)于。下列關(guān)于和和的說法的說法不不正確正確的是的是A. 都屬于氧化還原反應(yīng)都屬于氧化還原反應(yīng) B. 發(fā)生還原反應(yīng)的元素不同發(fā)生還原反應(yīng)的元素不同C. 發(fā)生氧化反應(yīng)的元素相同發(fā)生氧化反應(yīng)的元素相同 D. 生成生成KCl的物質(zhì)的量不同的物質(zhì)的量不同C對于自發(fā)的氧化還原反應(yīng)（除高溫、電解對于自發(fā)的氧化還原反應(yīng)（除高溫、電解條件等）

6、，總是強(qiáng)氧化性物質(zhì)和強(qiáng)還原性條件等），總是強(qiáng)氧化性物質(zhì)和強(qiáng)還原性物質(zhì)反應(yīng)生成弱氧化性物質(zhì)和弱還原性物物質(zhì)反應(yīng)生成弱氧化性物質(zhì)和弱還原性物質(zhì)。即氧化劑的氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物的氧質(zhì)。即氧化劑的氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物的氧化性，還原劑的還原性強(qiáng)于還原產(chǎn)物的還化性，還原劑的還原性強(qiáng)于還原產(chǎn)物的還原性。原性。二、強(qiáng)弱規(guī)律二、強(qiáng)弱規(guī)律1、前強(qiáng)后弱規(guī)律、前強(qiáng)后弱規(guī)律I- Fe2+ Br-例：根據(jù)反應(yīng)式：例：根據(jù)反應(yīng)式：（1）2Fe3+2I-=2Fe2+I2（2）Br2+2Fe2+=2Br-+2Fe3+,可判斷離子的還原性從強(qiáng)到弱的順序是可判斷離子的還原性從強(qiáng)到弱的順序是例：已知例：已知I-、Fe2+、SO2、Cl-

7、和和H2O2均具有均具有還原性，它們在酸性溶液中還原性強(qiáng)弱的順還原性，它們在酸性溶液中還原性強(qiáng)弱的順序?yàn)樾驗(yàn)镃l-Fe2+H2O2I-+6價的價的W的化合物）。上述藍(lán)色化合物是的化合物）。上述藍(lán)色化合物是AW10O21 BW8O22 CW10O27 DW5O14C解：設(shè)藍(lán)色化合物的分子式為：解：設(shè)藍(lán)色化合物的分子式為：xW2O5yWO3則：由質(zhì)量守恒則：由質(zhì)量守恒由得失電子守恒：由得失電子守恒：2x+y=0.990/330=0.003mol2x（6-5）NA=0.0440.0082（7-2）NAx/y=3/4故藍(lán)色化合物的分子式為：故藍(lán)色化合物的分子式為：W10O27例、鐵氧體（例、鐵氧體（F

8、e3O4）法是處理含鉻廢水的常用）法是處理含鉻廢水的常用方法。其原理是用方法。其原理是用FeSO4把廢水中把廢水中Cr2O72-離子還離子還原為原為Cr3+離子，并通過調(diào)節(jié)廢水離子，并通過調(diào)節(jié)廢水pH，使生成物，使生成物組成符合類似于鐵氧體（組成符合類似于鐵氧體（Fe3O4或或FeOFe2O3）的復(fù)合氧化物的復(fù)合氧化物若處理含若處理含1 mol Cr2O72-的廢水至少需要加入的廢水至少需要加入10mol FeSO47H2O，則，則Ax=1，y4，z6 Bx0.5，y1.5，z8.5Cx2，y4，z6 Dx2，y6，z4y3x3FeCr(O)zFe2D解、由原子守恒可得：解、由原子守恒可得：x

9、=2 y+z=10由得失電子守恒可得：由得失電子守恒可得：若若10molFeSO4中被中被1molK2Cr2O7氧化的氧化的Fe元素為元素為amol，則：，則：12（6-3）NA=a1（3-2）NAa=6z=4故：故： x=2 y=6 z=4例、一定體積的例、一定體積的KMnO4溶液恰好能氧化一定溶液恰好能氧化一定質(zhì)量的質(zhì)量的KHC2O4H2C2O42H2O。若用。若用0.1000mol/LNaOH溶液中和相同質(zhì)量的溶液中和相同質(zhì)量的KHC2O4H2C2O42H2O，所需，所需NaOH溶液的體溶液的體積恰好為積恰好為KMnO4溶液的溶液的3倍，則倍，則KMnO4溶液溶液的濃度（的濃度（molL

10、-1）為（）為（ ）0.0088890.080000.12000.2400B10KHC2O4H2C2O48KMnO417H2SO4 8MnSO49K2SO4+40CO2+32H2O例、（例、（2007福建卷）已知氧化還原反應(yīng)：福建卷）已知氧化還原反應(yīng)：2Cu(IO3)224KI12H2SO42CuI13I212K2SO412H2O其中其中1mol氧化劑在反應(yīng)氧化劑在反應(yīng)中得到電子中得到電子A、10molB、11molC、12mol D、13molB例、羥氨（例、羥氨（NH2OH）是一種還原劑，將）是一種還原劑，將25.00mL 0.049moL/L的羥氨酸性溶液與足量的羥氨酸性溶液與足量硫酸鐵

11、在煮沸條件下反應(yīng)，生成的硫酸鐵在煮沸條件下反應(yīng)，生成的Fe2+又恰又恰好被好被24.50mL0.020moL/L的酸性的酸性KMnO4溶液溶液氧化。在上述的反應(yīng)中，羥氨的氧化產(chǎn)物為氧化。在上述的反應(yīng)中，羥氨的氧化產(chǎn)物為A、NO2 B、NO C、N2O D、N2C例、硫代硫酸鈉可作為脫氯劑，已知例、硫代硫酸鈉可作為脫氯劑，已知25.0mL 0.100 molL25.0mL 0.100 molL-1-1 Na Na2 2S S2 2O O3 3溶液恰好把溶液恰好把224mL224mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）ClCl2 2完全轉(zhuǎn)化為完全轉(zhuǎn)化為ClCl離離子，則子，則S S2 2O O3 32 2

12、將轉(zhuǎn)化成將轉(zhuǎn)化成A AS S2 2 B BS S C CSOSO3 32 2 D DSOSO4 42 2D例、將純鐵絲例、將純鐵絲5.21g5.21g溶于過量的稀硫酸中，在加溶于過量的稀硫酸中，在加熱下用熱下用2.53gKNO2.53gKNO3 3去氧化溶液中的去氧化溶液中的 FeFe2+2+，待反應(yīng)，待反應(yīng)完全后，剩余的完全后，剩余的FeFe2+2+尚需尚需12.0mL0.3mol/L12.0mL0.3mol/L的的KMnOKMnO4 4溶液方能完全氧化溶液方能完全氧化( (已知已知MnOMnO4 4- -的還原產(chǎn)物的還原產(chǎn)物是是MnMn2+2+) )，請確定，請確定NONO3 3- -的還

13、原產(chǎn)物的還原產(chǎn)物A A、N N2 2O BO B、NO CNO C、NONO2 2 D D、NHNH3 3B例、某化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物和產(chǎn)物如下：例、某化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物和產(chǎn)物如下：KMnO4 + KI+ H2SO4 MnSO4 + I2 + KIO3 + K2SO4 + H2O1、該反應(yīng)的氧化劑是、該反應(yīng)的氧化劑是_ 2、如果該反應(yīng)方程式中、如果該反應(yīng)方程式中I2和和KIO3的系數(shù)都是的系數(shù)都是5KMnO4的系數(shù)是的系數(shù)是_在下面的化學(xué)式上標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)在下面的化學(xué)式上標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：目：KMnO4 + KI + H2SO4 （3）如果沒有對該方程式中的某些系數(shù)作限定，）如果沒有

14、對該方程式中的某些系數(shù)作限定，可能的配平系數(shù)有許多組。原因是？可能的配平系數(shù)有許多組。原因是？KMnO48解：（解：（1）由反應(yīng)方程式可知）由反應(yīng)方程式可知KMnO4中中7價的錳元素得電子還原成價的錳元素得電子還原成MnSO4中中2價價的錳元素，故的錳元素，故KMnO4為氧化劑為氧化劑 （2）若）若I2和和KIO3系數(shù)均為系數(shù)均為5，則，則KI中中1價價I元素的化合價共升高：元素的化合價共升高：5256=40；則；則KMnO4中中7價價Mn元素化合價必共降低元素化合價必共降低40價，即價，即KMnO4前系數(shù)為前系數(shù)為8。電子轉(zhuǎn)移方向和總數(shù)可表示為：電子轉(zhuǎn)移方向和總數(shù)可表示為：（3）由化學(xué)反應(yīng)方

15、程式可知還原劑）由化學(xué)反應(yīng)方程式可知還原劑KI有有兩種氧化產(chǎn)物兩種氧化產(chǎn)物I2和和KIO3，兩者的比例和，兩者的比例和氧化劑氧化劑KMnO4的用量都可發(fā)生變化，故的用量都可發(fā)生變化，故有多組系數(shù)。有多組系數(shù)。氧化還原反應(yīng)的配平氧化還原反應(yīng)的配平基本方法：基本方法：反應(yīng)中還原劑失去電子總數(shù)和氧化劑得到電反應(yīng)中還原劑失去電子總數(shù)和氧化劑得到電子總數(shù)相等子總數(shù)相等 。反應(yīng)中元素化合價升高總數(shù)和元素化合價降反應(yīng)中元素化合價升高總數(shù)和元素化合價降低總數(shù)相等低總數(shù)相等 。標(biāo)變價標(biāo)變價 算變化算變化 使相等使相等 配系數(shù)配系數(shù) 調(diào)系數(shù)調(diào)系數(shù) 查守恒查守恒P+HNO3（濃）（濃） H3PO4+ NO2+ H2

16、O51150 +5 +5 +4第一步：標(biāo)變價第一步：標(biāo)變價第二步：算變化第二步：算變化第三步：使相等（最小公倍數(shù)法）第三步：使相等（最小公倍數(shù)法）P+5HNO3（濃）（濃）=H3PO4+ 5NO2+ H2O第四步：配系數(shù)第四步：配系數(shù)Cu+HNO3（?。ㄏ。〤u（NO3）2+NO+H2O第一步：標(biāo)變價第一步：標(biāo)變價0 +5 +2 +5 +223第二步：算變化第二步：算變化第三步：使相等（最小公倍數(shù)法）第三步：使相等（最小公倍數(shù)法）32第四步：配系數(shù)第四步：配系數(shù)3Cu+2HNO3（濃）（濃）= 3Cu（NO3）2+2NO+H2O第五步：調(diào)系數(shù)第五步：調(diào)系數(shù)3Cu+2+6HNO3（濃）（濃）=

17、 3Cu（NO3）2+2NO+4H2O例、鐵與稀硝酸的反應(yīng)如下：例、鐵與稀硝酸的反應(yīng)如下：a Fe + b HNO3 = c Fe（NO3）3 + d Fe（NO3）2 + e NO + f H2O若若 a = 16，請?zhí)顚懴卤恚梢蕴顫M，也可以填不滿），請?zhí)顚懴卤恚梢蕴顫M，也可以填不滿）abcdef16161616161616111413121516已知硫酸錳（已知硫酸錳（MnSO4）和過硫酸鉀）和過硫酸鉀（K2S2O8）兩種鹽溶液在銀離子催化下可）兩種鹽溶液在銀離子催化下可發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成高錳酸鉀、硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成高錳酸鉀、硫酸鉀和硫酸。鉀和硫酸。請寫出并配平上述化學(xué)方程

18、式；請寫出并配平上述化學(xué)方程式；此反應(yīng)的還原劑是此反應(yīng)的還原劑是 ，2MnSO4+5K2S2O8+8H2O= 2KMnO4+4K2SO4+8H2SO4MnSO4分解反應(yīng)的配平（可以采用從后向前配平的方分解反應(yīng)的配平（可以采用從后向前配平的方法）法）NH4NO3 HNO3 +N2 +H2O（NH4）2SO4 NH3 +SO2 +H2O +N2 NH4ClO4HCl + O2 +H2O +N2 歧化反應(yīng)的配平（可以采用從后向前配平歧化反應(yīng)的配平（可以采用從后向前配平的方法）的方法）NO2 +H2O HNO3 +NOS + Ca（OH）2CaS5 + CaS2O3 +H2OP +NaOH +H2O

19、NaH2PO4 +PH3MnO42- + H2O MnO4- +MnO2 +OH 含未知數(shù)的方程式的配平含未知數(shù)的方程式的配平 KI x +Cl2 + H2O KCl +HIO3 +HClHClO x + P4 +H2O HCl + H3PO4Na 2S x +NaClO +NaOH Na2SO4 +NaCl +H2OPt+HNO3 + H2PtCl6 + NO + H2OKMnO4 +H2S + MnSO4 +K2SO4 +S+H2OMnO4 - +I - + Mn2+ + H5IO6 + H2OFe3O4 + Cr2O7 2- + Cr3+ + Fe3+ +H2OHgS+HNO3+ H2HgCl4+S+NO+H2O缺項(xiàng)的方程式配平：缺項(xiàng)的方程式配平：A、可能缺的項(xiàng)：一般、可能缺的項(xiàng)：一般是反應(yīng)介質(zhì)，通常是酸、堿或水，它們參與是反應(yīng)介質(zhì)，通常是酸、堿或水，它們參與反應(yīng)，但其中元素化合價不變；反應(yīng)，但其中元素化合價不變；B、確定方、確定方法：先配出氧化還原系數(shù)，后根據(jù)離子電荷