133氧化還原反應的規(guī)律及應用（自主學案）-2021-2022學年高一化學學習高效學與練

20212022學年高一化學同步學習高效學與練（自主學案）第一章物質及其變化第三節(jié)氧化還原反應第3課時氧化還原反應的規(guī)律及應用課程學習目標1.了解氧化性、還原性強弱的比較；2.了解氧化還原反應的規(guī)律并能利用其解決問題。3.掌握氧化還原反應方程式的配平方法；4.能夠根據給出信息，正確書寫氧化還原反應方程式。學科核心素養(yǎng)1．通過對“氧化還原反應”的學習，培養(yǎng)宏觀辨識和微觀探析的意識。2．通過對“氧化還原反應特征”的學習，培養(yǎng)變化觀念和平衡思想。3．通過對“電子轉移表示”的學習，培養(yǎng)模型認知的能力?！拘轮獙W習】一．對氧化性、還原性強弱的認識1．氧化性指物質得電子的性質(或能力)；還原性指物質失電子的性質(或能力)。2．雖然：Na－e－=Na＋，Al－3e－=Al3＋，但是還原性：Na>Al原因：根據金屬活動性順序，Na比Al活潑，因為Na更易失去電子，所以Na比Al的還原性強。氧化性、還原性的強弱取決于物質得、失電子的難易程度，與得、失電子數目的多少無關。3．從元素的價態(tài)考慮：(1)最高價態(tài)——只有氧化性如H2SO4中的S、KMnO4中的Mn等；(2)最低價態(tài)——只有還原性，如金屬單質、Cl－、S2－等；(3)中間價態(tài)——既有氧化性，又有還原性，如Fe2＋、S、Cl2等。二．氧化性、還原性強弱的比較方法1．依據氧化還原反應原理判斷(1)氧化性強弱：氧化劑>氧化產物(2)還原性強弱：還原劑>還原產物【例題1】反應①H2SO3＋I2＋H2O=2HI＋H2SO4反應②2FeCl3＋2HI=2FeCl2＋I2＋2HCl請判斷：H2SO3、I－、Fe2＋三者還原性的強弱；Fe3＋、I2、H2SO4三者氧化性的強弱?！敬鸢浮窟€原性：H2SO3>I－>Fe2＋；氧化性：Fe3＋>I2>H2SO4?！窘馕觥扛鶕趸€原反應原理判斷則：還原劑的還原性氧化劑的氧化性由反應①可知 H2SO3>I－ I2>H2SO4由反應②可知 I－>Fe2＋ Fe3＋>I22．依據元素活動性順序判斷(1)金屬越活潑，其單質的還原性越強，對應陽離子的氧化性逐漸減弱。(2)非金屬越活潑，其單質氧化性越強，對應陰離子的還原性越弱。F2、Cl2、Br2、I2、SF－、Cl－、Br－、I－、S2－由左至右，非金屬單質的氧化性逐漸減弱；F－、Cl－、Br－、I－、S2－，由左至右，陰離子的還原性逐漸增強。3．依據產物中元素價態(tài)的高低判斷(1)相同條件下，不同氧化劑作用于同一種還原劑，氧化產物價態(tài)高的其氧化性強。例如：(2)相同條件下，不同還原劑作用于同一種氧化劑，還原產物價態(tài)低的其還原性強。例如：4．依據影響因素判斷(1)濃度：同一種物質，濃度越大，氧化性(或還原性)越強。如氧化性：濃H2SO4>稀H2SO4，濃HNO3>稀HNO3；還原性：濃HCl>稀HCl。(2)溫度：同一種物質，溫度越高其氧化性越強。如熱的濃硫酸的氧化性比冷的濃硫酸的氧化性強。(3)酸堿性：同一種物質，所處環(huán)境酸(堿)性越強其氧化(還原)性越強。如氧化性：KMnO4(酸性)>KMnO4(中性)>KMnO4(堿性)。三．氧化還原反應的規(guī)律1.價態(tài)規(guī)律(1)價態(tài)歸中規(guī)律含同種元素但價態(tài)不同的物質間發(fā)生氧化還原反應時，該元素價態(tài)的變化一定遵循“高價＋低價中間價”，而不會出現交叉現象。簡記為“兩相靠，不相交”。稱為價態(tài)歸中反應。例如：不同價態(tài)硫之間可以發(fā)生的氧化還原反應是下圖中的①②③④?！咀⒁狻坎粫霈F⑤中H2S轉化為SO2，而H2SO4轉化為S的情況，出現了交叉?！纠}2】請標注出下列反應中元素的化合價，用雙線橋分析氧化還原反應。失去2e－，化合價升高，被氧化H2S+H2SO4(濃)=S↓+SO2失去2e－，化合價升高，被氧化【答案】H2S+H2SO4(濃)=S↓+SO2↑+2H2O20+4+6得到2e－，得到2e－，化合價降低，被還原(2)歧化反應規(guī)律物質所含元素能生成多種價態(tài)的產物時，發(fā)生的氧化還原反應稱為歧化反應?！爸虚g價高價＋低價”。具有多種價態(tài)的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可發(fā)生歧化反應。【例題3】請標注出下列反應中元素的化合價，用雙線橋分析氧化還原反應。得到e－，化合價降低，被還原Cl2＋2NaOH得到e－，化合價降低，被還原【答案】Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O10+1失去e－失去e－，化合價升高，被氧化2.強弱規(guī)律根據氧化還原反應反應原理：(1)氧化性強弱：氧化劑>氧化產物(2)還原性強弱：還原劑>還原產物依據物質氧化性或還原性的強弱，也能判斷一個氧化還原反應是否符合反應原理，能否自發(fā)進行?！纠}4】已知I－、Fe2＋、SO2和H2O2均有還原性，它們在酸性溶液中還原性的強弱順序為：Fe2＋＜H2O2＜I－＜SO2，則下列反應不能發(fā)生的是 （）A．2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋B．I2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HIC．H2O2＋H2SO4=SO2↑＋O2↑＋2H2OD．2Fe3＋＋H2O2=2Fe2＋＋O2↑＋2H＋【答案】C【解析】A項，還原性SO2＞Fe2＋，符合題意，反應能發(fā)生；B項，還原性SO2＞I－，符合題意，反應能發(fā)生；C項，還原性H2O2＞SO2，與題意矛盾，反應不能發(fā)生；D項，還原性H2O2＞Fe2＋，符合題意，反應能發(fā)生。3.先后規(guī)律同一體系中，當有多個氧化還原反應發(fā)生時，強者優(yōu)先，總是氧化性強（還原性強）的物質優(yōu)先反應。例如：（1）向含相同物質的量濃度的S2－、I－、Br－溶液中，緩慢通入氯氣，還原性強的離子優(yōu)先發(fā)生反應，先后順序為S2－、I－、Br－；（2）向含等物質的量濃度的Fe3＋、Cu2＋、H＋、Ag＋溶液中，緩慢加入足量的鐵粉，氧化性強的離子優(yōu)先發(fā)生反應，先后順序為Ag＋、Fe3＋、Cu2＋、H＋。4.守恒規(guī)律特征：氧化還原反應中，化合價有升必有降，升降總值相等。本質：氧化還原反應中，氧化劑得電子總數等于還原劑失電子總數。應用：氧化還原反應方程式的配平；有關得失電子數目的計算。【例題5】Na2Sx在堿性溶液中可被NaClO氧化為Na2SO4，而NaClO被還原為NaCl，若反應中Na2Sx與NaClO的物質的量之比為1∶16，則x的值為 （）A．2 B．5C．4 D．3【答案】B【解析】本題考查在氧化還原反應中利用得失電子守恒進行相關計算。得關系式：1×eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(6－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(2,x)))))×x＝16×2，解得x＝5。【總結】守恒法解題思路(1)找出氧化劑、還原劑及相應的還原產物和氧化產物。(2)找準一個原子或離子得失電子數(注意化學式中粒子的個數)。(3)根據題中物質的物質的量和得失電子守恒列出等式。n(氧化劑)×變價原子個數×化合價變化值(高價－低價)＝n(還原劑)×變價原子個數×化合價變化值(高價－低價)(4)如果反應涉及多步時，要理清反應過程，抓住整個過程中最終得失電子的物質，利用得失電子守恒解題，會更快捷?！局R進階】一．氧化還原反應方程式的配平方法1.基本原則（1）得失電子守恒特征：氧化還原反應中，化合價有升必有降，升降總值相等。本質：氧化還原反應中，氧化劑得電子總數等于還原劑失電子總數。（2）質量守恒反應前后原子的種類和數目不變。（3）電荷守恒對于離子反應，方程式兩端陰、陽離子所帶電荷總數相等。2.一般步驟（1）標變價，標明反應前后變價元素的化合價；（2）列得失，列出化合價的變化值；（3）求總數，求最小公倍數使化合價升降總數相等；（4）配系數，確定氧化劑、還原劑或氧化產物、還原產物的化學計量系數，觀察法配平其它物質系數；（5）查守恒，檢查質量、電荷、得失電子是否守恒。【例題1】配平下列化學方程式：H2S＋HNO3→S↓＋NO↑＋H2O【解析】第一步：標變價。H2eq\o(S,\s\up6(－2))＋Heq\o(N,\s\up6(＋5))O3→eq\o(S,\s\up6(0))↓＋eq\o(N,\s\up6(＋2))O↑＋H2O第二步：列得失。第三步：求總數。從而確定氧化劑(或還原產物)和還原劑(或氧化產物)的化學計量數。故H2S的化學計量數為3，HNO3的化學計量數為2。第四步：配系數。先配平變價元素，再利用原子守恒配平其他元素。3H2S＋2HNO3=3S↓＋2NO↑＋4H2O第五步：查守恒。檢查質量、得失電子是否守恒，若為離子反應，還應檢查電荷是否守恒。二．常見氧化還原反應方程式配平的類型1.正向配平類氧化劑和還原劑是不同的物質，從方程式左端，確定氧化劑、還原劑的系數?！纠}2】____KI＋____KIO3＋____H2SO4=____I2＋____K2SO4＋____H2O【答案】5133332.逆向配平類氧化產物和還原產物是不同的物質，可從方程式右端，確定氧化產物、還原產物的系數。【例題3】____S＋____NaOH=____Na2S＋____Na2SO3＋____H2O【答案】36213【解析】S既是氧化劑又是還原劑，化合價有升高到+4，也有降低到2，因此從方程式左端產物開始分析，為了保證得失電子守恒，Na2S和Na2SO3化學計量系數之比是2:1，確定S的系數是3，再根據觀察法配平其它物質的系數。3.缺項配平類給出的方程式，缺少一種或幾種反應物（生成物），一般是H＋或OH－或H2O，需要溶液環(huán)境判斷。條件補項原則酸性條件下缺H或多O補H＋，少O補H2O堿性條件下缺H或多O補H2O，少O補OH－【例題4】將NaBiO3固體(黃色，微溶)加入到MnSO4和H2SO4的混合溶液里，加熱，溶液顯紫色(Bi3＋無色)。配平該反應的離子方程式：eq\x()NaBiO3＋eq\x()Mn2＋＋eq\x()____→eq\x()Na＋＋eq\x()Bi3＋＋eq\x()MnOeq\o\al(－,4)＋eq\x()____?！敬鸢浮?214H＋5527H2O【解析】=1\*GB3①先根據得失電子守恒，確定NaBiO3和Mn2＋的系數為5、2；Bi3＋和MnOeq\o\al(－,4)的系數為5、2；=2\*GB3②原子守恒，確定Na＋的系數為5、5、2；=3\*GB3③補項，根據酸性環(huán)境，以及方程式右端少氧，確定方程式左端是H＋，右端是H2O，原子守恒配平系數。4.整體配平類一種物質中有兩種或以上元素化合價發(fā)生變化。【例題5】____FeS2＋____O2eq\o(=,\s\up7(高溫))____Fe2O3＋____SO2【答案】41128+210+32+42【解析】+210+32+42↑1↑5×2↓2×2____FeS2＋____O2eq\o(=,\s\up7(高溫))↑1↑5×2↓2×2總共升高11總共升高11【總結】(1)全變從左邊配：氧化劑、還原劑中某元素化合價全變的，一般從左邊反應物著手配平。(2)自變從右邊配：自身氧化還原反應(包括分解、歧化)，一般從右邊生成物著手配平。(3)缺項配平：先將得失電子數配平，再觀察兩邊電荷。若左邊反應物缺正電荷，一般加H＋，右邊生成物加水；若左邊反應物缺負電荷，一般加OH－，右邊生成物加水。然后進行兩邊電荷數配平。(4)當方程式中有多個缺項時，應根據化合價的變化找準氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物。(5)整體配平：指某一氧化還原反應中，有三種元素的化合價發(fā)生了變化，但其中一種反應物中同時有兩種元素化合價升高或降低，這時要進行整體配平。三．信息型氧化還原反應方程式的書寫1.根據信息，判斷氧化劑、還原劑、氧化產物和還原產物；2.寫方程，按照氧化劑＋還原劑→還原產物＋氧化產物的形式寫出方程式，利用電子得失守恒配平它們的系數；3.補缺項，根據原子守恒、電荷守恒和溶液酸堿性，補充H＋或OH－或H2O；4.配平并檢查，根據原子守恒、電荷守恒原則檢查方程式?！纠}6】KMnO4與熱的稀硫酸酸化的Na2C2O4反應，生成Mn2＋和CO2，寫出并配平該反應的離子方程式。第一步：根據化合價變化判斷，KMnO4是氧化劑，Mn2＋是還原產物；Na2C2O4(碳元素化合價為＋3價)是還原劑，CO2是氧化產物。第二步：按“氧化劑＋還原劑→還原產物＋氧化產物”把離子方程式初步寫成MnOeq\o\al(－,4)＋C2Oeq\o\al(2－,4)→Mn2＋＋CO2↑根據化合價升降守恒確定：2MnOeq\o\al(－,4)＋5C2Oeq\o\al(2－,4)→2Mn2＋＋10CO2↑。第三步：反應在硫酸中進行，故在左邊補充H＋，右邊補充H2O，即2MnOeq\o\al(－,4)＋5C2Oeq\o\al(2－,4)＋eq\x()H＋→2Mn2＋＋10CO2↑＋eq\x()H2O。第四步：依據電荷守恒及H、O原子守恒配平并檢查，即2MnOeq\o\al(－,4)＋5C2Oeq\o\al(2－,4)＋16H＋eq\o(=,\s\up7(△))2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O?！拘Ч麢z測】1．（2020·湖南省高一期末）向NaCl、NaBr、KI的混合溶液中通入一定量的Cl2后，若所得溶液中含有Br2，則溶液中一定不含（）A．Cl2 B．Cl C．Br D．I【答案】D【解析】由于還原性I＞Br，若所得溶液中含有Br2，則說明I完全反應，不能存在，Br可能部分反應，溶液中一定存在Cl、可存在Br及溶解的少量Cl2，故合理選項是D。2．（2020·嫩江市高級中學高一月考）據報道：“染色”饅頭中添加檸檬黃鉻酸鉛（PbCrO4）會使人體致癌，已被明文禁用。已知鉛元素（Pb）化合價為+2，則鉻元素(Cr)的化合價為（）A．+5 B．+6 C．+7 D．+8【答案】B【解析】鉛元素的化合價為+2價，氧元素顯2價，設鉻元素的化合價是x，根據在化合物中正負化合價代數和為零，可得:(+2)+x+(2)×4=0，解得x=+6價，故選B。3．（2020·湖南大學附屬中學高一開學考試）在催化劑、加熱的條件下，氨能和氧氣發(fā)生反應：4NH3＋5O24X＋6H2O，則X的化學式為（）A．N2 B．NO C．NO2 D．N2O【答案】B【解析】根據質量守恒定律的元素守恒可知，原子的種類不變，原子的個數不變，則：反應前的原子為：氮原子4個、氫原子12個、氧原子10個，反應后的原子為：氫原子12個、氧原子6個，則4X中含有氮原子4個、氧原子4個，故X的化學式為NO，答案選B。4．（2020·夏津第一中學高一月考）I－具有還原性，含碘食鹽中的碘元素主要以KIO3的形式存在，I－、I2、IO3－在一定條件下可發(fā)生如圖轉化關系。下列說法不正確的是（）A．用淀粉－KI試紙和食醋可檢驗食鹽是否加碘B．由圖可知氧化性的強弱順序為C12＞IO3－＞I2C．生產等量的碘，途徑I和途徑Ⅱ轉移電子數目之比為2：5D．途徑Ⅲ反應的離子方程式：3C12+I－+3H2O=6C1－+IO3－+6H+【答案】C【解析】A.碘食鹽中的碘元素主要以KIO3的形式存在，IO3－和I－在酸性條件下可生成I2，I2遇淀粉變藍，A正確；B.由圖途徑Ⅲ可知，Cl2可將I－氧化為IO3－，氧化性Cl2＞IO3－，途徑Ⅱ可知IO3－可被還原為I2，氧化性為IO3－＞I2，則氧化性的強弱順序為Cl2＞IO3－＞I2，B正確；C.生產1分子碘，途徑I中1價碘轉變?yōu)?價碘，需要轉移2個電子，途徑Ⅱ中+5價碘轉變?yōu)?價碘，需要轉移10個電子，故轉移電子數目之比為1：5，C錯誤；D.途徑Ⅲ中Cl2可將I－氧化為IO3－，而氯氣被還原為Cl－，根據得失電子守恒和質量守恒，反應的離子方程式為：3Cl2+I－+3H2O=6Cl－+IO3－+6H+，D正確；答案選C。5．（2020·四川省高一期末）我國銻的蘊藏量占世界第一，銻（Sb）在自然界一般以硫化物的形式存在。從硫化物中提取單質銻一般是先在高溫下將硫化物轉化為氧化物，再用碳還原：①2Sb2S3+3O2+6Fe=Sb4O6+6FeS②Sb4O6+6C=4Sb+6CO下列說法正確的是（）A．反應②說明高溫下C的氧化性比Sb強B．反應①②中還原劑分別是Sb2S3、Sb4O6C．每生成1molSb時，反應①與反應②中還原劑的物質的量之比為2：1D．反應①中反應的Fe原子與轉移電子數目之比是1：2【答案】D【解析】A.反應②Sb4O6+6C=4Sb+6CO，碳化合價升高，作還原劑，因此不能說明高溫下C的氧化性比Sb強，故A錯誤；B.反應①2Sb2S3+3O2+6Fe=Sb4O6+6FeS，Sb、S價態(tài)未變，Fe化合價升高，作還原劑，O2化合價降低，作氧化劑，反應②Sb4O6+6C=4Sb+6CO，Sb4O6中Sb化合價降低，作氧化劑，故B錯誤；C.生成1molSb時，反應①2Sb2S3+3O2+6Fe=Sb4O6+6FeS中還原劑為Fe，共6mol，反應②Sb4O6+6C=4Sb+6CO中還原劑為C，共6mol，因此反應①與反應②中還原劑的物質的量之比為1:1，故C錯誤；D.反應①2Sb2S3+3O2+6Fe=Sb4O6+6FeS，6個Fe原子轉移12個電子，因此反應①中反應的Fe原子與轉移電子數目之比是1：2，故D正確。綜上所述，答案為D。6．（2020·珠海市第二中學高一期中）已知常溫下，在溶液中發(fā)生如下反應：①16H++10Z+2XO4=2X2++5Z2+8H2O②2A2++B2=2A3++2B；③2B+Z2=B2+2Z。由此推斷下列說法正確的是（）A．反應Z2+2A2+=2A3++2Z可以進行B．Z元素在①、③反應中均被還原C．氧化性由強到弱的順序是：XO4、Z2、A3+、B2、D．還原性由強到弱的順序是：Z、B、A2+、X2+【答案】A【解析】【分析】根據反應①16H++10Z+2XO4=2X2++5Z2+8H2O，氧化劑的氧化性大于氧化產物，故氧化性XO4?＞Z2，根據反應②2A2++B2=2A3++2B，故氧化性

B2＞A3+，根據反應③2B+Z2＝B2+2Z，故氧化性Z2＞B2，氧化性由強到弱的順序是XO4?、Z2、B2、A3+。【詳解】A．氧化劑的氧化性大于氧化產物，由所給反應可知，氧化性Z2＞A3+，則反應Z2+2A2+═2A3++2Z?能發(fā)生，故A說法正確；B．Z元素在①中化合價從1升高到0價，被氧化，Z元素在③中化合價從0降到到1價，被還原，故B說法錯誤；C．根據反應①16H++10Z+2XO4=2X2++5Z2+8H2O，氧化劑的氧化性大于氧化產物，故氧化性XO4?＞Z2，根據反應②2A2++B2=2A3++2B，故氧化性

B2＞A3+，根據反應③2B+Z2＝B2+2Z，故氧化性Z2＞B2，氧化性由強到弱的順序是XO4?、Z2、B2、A3+，故C說法錯誤；D．根據反應①16H++10Z+2XO4=2X2++5Z2+8H2O，還原劑的還原性大于還原產物，故還原性Z＞X2+，根據反應②2A2++B2=2A3++2B，

故還原性

A2+＞B，根據反應③2B+Z2＝B2+2Z，故還原性B＞Z，則還原性A2+＞B＞Z＞X2+，故D說法錯誤；答案選A?！军c睛】比較氧化性和還原性時，找到氧化劑和還原劑，氧化劑的氧化性大于氧化產物，還原劑的還原性大于還原產物。7．已知G、Q、X、Y、Z均為含氯元素的化合物，在一定條件下有下列轉化關系(未配平)：①G→Q＋NaCl②Q＋H2Oeq\o(→,\s\up7(電解))X＋H2③Y＋NaOH→G＋Q＋H2O④Z＋NaOH→Q＋X＋H2O這五種化合物中Cl元素化合價由低到高的順序是 ()A．G、Y、Q、Z、X B．X、Z、Q、G、YC．X、Z、Q、Y、G D．G、Q、Y、Z、X【答案】A【解析】反應①中，NaCl中Cl元素為－1價，則Cl元素的化合價：Q>G>－1；反應②中，H元素的化合價降低，則Cl元素化合價升高，則Cl元素化合價：X>Q；反應③為歧化反應，結合①分析可知，Cl元素的化合價：Q>Y>G；同理可知，反應④中Cl元素的化合價：X>Z>Q。綜上所述，五種化合物中氯元素的化合價：X>Z>Q>Y>G，