化学必修 第一册第三节 氧化还原反应导学案

这是一份化学必修 第一册第三节 氧化还原反应导学案，共10页。

规律1 价态规律
1．升降规律：在氧化还原反应中，化合价有升必有降，升降总值相等。
2．氧化性、还原性和元素化合价之间的关系
3．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”。
例如，不同价态硫之间可以发生的氧化还原反应是
注：⑤中不会出现H2S转化为SO2而H2SO4转化为S的情况。
4．歧化反应规律
“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。
[跟踪练习]
1．G、Q、X、Y、Z均为含氯的化合物，它们在一定条件下具有如下转化关系(未配平)：①G―→Q＋NaCl；②Q＋H2O―→X＋H2；③Y＋NaOH―→G＋Q＋H2O；④Z＋NaOH―→Q＋X＋H2O。这五种化合物中氯元素的化合价由低到高的顺序为( )
A．GC．GB [分析可知氯元素的化合价关系：①Q＞G＞－1，②氢元素化合价降低，氯元素化合价升高，X＞Q，③结合①可知GZ>Q>Y>G。]
2．对于反应 KClO3＋6HCl===KCl＋3Cl2↑＋3H2O中
(1)氧化剂是________，氧化产物是________，还原产物是________。
(2)HCl体现的性质有________。
(3)当生成3个Cl2分子时，转移电子数为________。
[解析]
[答案] (1)KClO3，Cl2，Cl2
(2)还原性、酸性
(3)5个
规律2 反应先后规律
1．同时含有几种还原剂时eq \(――――――→,\s\up10(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eq \(――――――→,\s\up10(加入还原剂))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＋。
[跟踪练习]
3．在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2和AgNO3的溶液中加入适量锌粉，首先被置换出来的是( )
A．Mg B．Cu C．Ag D．H2
C [金属活动性顺序：Mg>Zn>Cu>Ag，金属越活泼，对应阳离子的氧化性越弱，则氧化性：Ag＋>Cu2＋>Zn2＋>Mg2＋，故首先被置换出来的是Ag，C正确。]
4．已知还原性I－>Fe2＋>Br－>Cl－向含FeBr2和FeI2的溶液中通入少量Cl2，则反应的离子方程式为____________。
[答案] Cl2＋2I－===I2＋2Cl－
规律3 电子守恒规律——应用于计算
在氧化还原反应中，存在下列等量关系：
(1)化合价升高总数＝化合价降低总数
(2)失电子总数＝得电子总数＝转移电子数
(3)化合价升降总数＝得失电子总数
【典例】 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的个数之比为1∶16，则x的值为( )
A．2B．3
C．4 D．5
D [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。
得关系式1×eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(6－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(－\f(2,x)))))·x＝16×2，解得x＝5。]
氧化还原反应中电子守恒计算的一般流程
(1)找物质：分析反应前后元素化合价的变化，确定氧化剂、还原剂及相应的还原产物、氧化产物。
(2)定得失：确定一个原子(或离子)得失电子数(注意化学式中原子的个数)。
(3)列等式：根据已知化学计量数及得失电子守恒列出等式，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)。
[跟踪练习]
5．含有氧化剂XOeq \\al(－,3)的溶液与亚硫酸钠(Na2SO3)溶液恰好反应完全，已知Na2SO3被氧化为Na2SO4，已知XOeq \\al(－,3)、Na2SO3的个数比为1∶2，则还原产物中元素X的价态是( )
A．＋2B．－2
C．＋1 D．0
C [Na2SO3被氧化为Na2SO4，化合价升高＋6－(＋4)＝2；设X被还原后的价态为y，则化合价降低总数为(＋5－y)，由化合价升高总数等于降低总数：(6－4)×2＝(5－y)×1，y＝＋1。]
6．一定条件下，氨气与一氧化氮发生反应：NH3＋NO―→N2＋H2O(未配平)。在该反应中，被氧化与被还原的氮原子数之比为( )
A．2∶3B．3∶2
C．4∶5D．5∶6
A [根据电子守恒可得：N(被氧化)×3＝N(被还原)×2，则N(被氧化)∶N(被还原)＝2∶3。]
1．氧化还原方程式的配平原则
(1)电子守恒：氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数可根据化合价降低总数等于化合价升高总数确定。
(2)原子守恒：根据质量守恒，反应前后原子种类和数目相等。
(3)电荷守恒：对于离子方程式，反应前后，阴、阳离子所带的负、正电荷的代数和相等。
2．氧化还原方程式配平的一般步骤
(1)示例：配平下列化学方程式：
eq \x( )H2S＋eq \x( )HNO3===eq \x( )S↓＋eq \x( )NO＋eq \x( )H2O
分析：第一步：标变价，H2eq \(S,\s\up8(－2))＋Heq \(N,\s\up8(＋5))O3―→eq \(S,\s\up8(0))↓＋eq \(N,\s\up8(＋2))O＋H2O
第三步：数交叉：
第四步：定系数：3H2S＋2HNO3===3S↓＋2NO＋4H2O
第五步：查守恒：电子守恒和原子守恒
(2)配平的一般步骤
3．三种配平技巧
(1)倒配法：氧化剂与还原剂是同一物质的反应可用倒配法。

(2)补加法：部分被氧化或被还原的反应可用补加法
即得：3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(3)电荷守恒法：某些离子方程式可借助电荷守恒配平有关离子的化学计量数
即得 ：5Fe2＋＋MnOeq \\al(－,4)＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。
[跟踪练习]
1．配平下列方程式
(1)________NH3＋________O2eq \(=====,\s\up10(△))________NO＋________H2O
(2)________Cl2＋________KOH===________KCl＋________KClO3＋________H2O
(3)________MnO2＋________HCl(浓)eq \(=====,\s\up10(△))________MnCl2＋________Cl2↑＋________H2O
(4)________FeO＋________HNO3===__________Fe(NO3)3＋________NO↑＋________H2O
(5)________ClO－＋________Fe(OH)3＋________OH－===________Cl－＋________FeOeq \\al(2－,4)＋________H2O
(6)________SO2＋________MnOeq \\al(－,4)＋________H2O===________SOeq \\al(2－,4)＋________Mn2＋＋________H＋
[答案] (1)4 5 4 6
(2)3 6 5 1 3
(3)1 4 1 1 2
(4)3 10 3 1 5
(5)3 2 4 3 2 5
(6)5 2 2 5 2 4
2．(1)在酸性条件下，K2Cr2O7与FeSO4反应的离子方程式为
eq \x( )Cr2Oeq \\al(2－,7)＋eq \x( )Fe2＋＋eq \x( )____________===eq \x( )Cr3＋＋eq \x( )Fe3＋＋eq \x( )H2O
请配平上述离子方程式。
(2)在酸性条件下，SO2通入FeCl3溶液中反应离子方程式为________Fe3＋＋________SO2＋________===________Fe2＋＋________SOeq \\al(2－,4)＋________请配平上述离子方程式。
[答案] (1)1 6 14 H＋ 2 6 7
(2)2 1 2H2O 2 1 4H＋
缺项配平的补项原则
(1)补项原则
(2)组合方式
某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如图所示(部分产品未标出)。
(1)Ⅰ、Ⅱ中发生反应的氧化剂分别是______、________。
(2)Ⅰ中反应的还原产物是________。
(3)流程中气体a是________。
(4)ClO2是一种高效水处理剂。Ⅰ中的化学方程式为____________________
________________________________________________________________。
(5)Ⅱ中生成NaClO2的离子方程式为_________________________________
________________________________________________________________。
(6)研究表明：在上述过程中会发生副反应NaClO2＋4HCl===NaCl＋2Cl2↑＋2H2O，若反应开始时盐酸浓度越大，则气体产物中Cl2的含量越大。请推测其原因：_____________________。
[解析] Ⅰ中反应为2NaClO3＋Na2SO3＋H2SO4===2ClO2＋2Na2SO4＋H2O，Ⅱ中反应为：H2O2＋2ClO2＋2NaOH===2NaClO2＋O2↑＋2H2O
[答案] (1)NaClO3 ClO2 (2)ClO2 (3)O2
(4)2NaClO3＋Na2SO3＋H2SO4===2ClO2＋2Na2SO4＋H2O
(5)2ClO2＋H2O2＋2OH－===2ClOeq \\al(－,2)＋O2↑＋2H2O
(6)盐酸浓度越大，酸性越强，Cl－还原性和ClOeq \\al(－,2)的氧化性均增强，所以气体产物中Cl2的含量越大
通过对素材中涉及的NaClO2的制备流程，了解氧化还原反应在物质制备过程中的应用，同时加深了学生对氧化还原反应有关知识的理解。培养了学生“科学探究与创新意识，科学精神与社会责任”的核心素养。
1．汽车剧烈碰撞时，安全气囊中发生反应10NaN3＋2KNO3===K2O＋5Na2O＋16N2↑。对于该反应，下列判断正确的是( )
A．氧化产物与还原产物分子个数之比为15∶1
B．氧化剂和还原剂是同一物质
C．反应过程中转移10个电子，则产生10个N2分子
D．NaN3中氮元素的化合价为－3价
A [NaN3中氮元素的平均化合价为－eq \f(1,3)价，反应后全都被氧化成0价；KNO3中氮元素的化合价为＋5价，反应后全都被还原成0价。A项，氧化产物、还原产物都是N2，根据得失电子守恒，氧化产物、还原产物分子个数之比为15∶1，正确；B项，氧化剂为KNO3，还原剂为NaN3，错误；C项，反应过程中转移10个电子，则生成16个N2分子，错误；D项，NaN3中氮元素的平均化合价为－eq \f(1,3)价，错误。]
2．下列粒子中，只有氧化性的是( )
①S2－ ②Fe2＋ ③Fe3＋ ④S ⑤H＋ ⑥Na＋ ⑦Mg
A．①⑦ B．②④ C．③⑤⑥ D．②④⑤⑥
C [元素在最高价时只有氧化性。S2－为最低价，Fe2＋是中间价态，Fe3＋是最高价，S为中间价态，H＋为最高价，Na＋是最高价，Mg为最低价，符合题意的有③⑤⑥，C项正确。]
3．(素养题)某同学做实验时不小心沾了一些KMnO4使皮肤上形成黑斑，这些黑斑很久才能消失，如果用草酸的稀溶液洗涤马上可以消失，涉及的反应的离子方程式为MnOeq \\al(－,4)＋H2C2O4＋H＋―→CO2↑＋Mn2＋＋________(未配平)。下列关于此反应的叙述正确的是( )
A．该反应的氧化产物是Mn2＋
B．1个MnOeq \\al(－,4)在反应中失去5个电子
C．横线上应是OH－
D．配平该离子方程式后，H＋的化学计量数是6
D [离子方程式左边有H＋，则右边不能出现OH－，横线上应是H2O，C项错误；
标变价⇒eq \(M,\s\up8(＋7))nOeq \\al(－,4)＋H2eq \(C,\s\up8(＋3))2O4＋H＋―→eq \(C,\s\up8(＋4))O2↑＋eq \(M,\s\up8(＋2))n2＋＋H2O
列变化⇒eq \(M,\s\up8(＋7))nOeq \\al(－,4)eq \(――――――→,\s\up10(化合价降低5))eq \(M,\s\up8(＋2))n2＋；H2eq \(C,\s\up8(＋3))2O4eq \(――――――→,\s\up10(化合价升高1))eq \(C,\s\up8(＋4))O2
配系数⇒2MnOeq \\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O，A、B项错误，D项正确。]
4．在一个氧化还原反应体系中，反应物、生成物共有六种粒子：Fe3＋、NOeq \\al(－,3)、Fe2＋、NHeq \\al(＋,4)、H＋、H2O。已知氧化性NOeq \\al(－,3)(H＋)>Fe3＋。下列叙述不正确的是( )
A．该反应说明Fe(NO3)2溶液不宜加酸酸化
B．该反应中氧化剂与还原剂的个数之比为8∶1
C．若有1个NOeq \\al(－,3)发生氧化反应，则转移8个电子
D．该反应中Fe2＋是还原剂，NHeq \\al(＋,4)是还原产物
B [在所给的六种粒子中，元素化合价高的为Fe3＋、NOeq \\al(－,3)，元素化合价低的为Fe2＋、NHeq \\al(＋,4)，因为氧化性NOeq \\al(－,3)(H＋)>Fe3＋，还原性Fe2＋>NHeq \\al(＋,4)，所以该反应的主体反应物及产物为NOeq \\al(－,3)＋Fe2＋―→NHeq \\al(＋,4)＋Fe3＋，由得失电子守恒可得NOeq \\al(－,3)＋8Fe2＋―→NHeq \\al(＋,4)＋8Fe3＋，再根据原子守恒及电荷守恒配平可得NOeq \\al(－,3)＋8Fe2＋＋10H＋===3H2O＋NHeq \\al(＋,4)＋8Fe3＋。A、D正确；该反应的氧化剂为NOeq \\al(－,3)，还原剂为Fe2＋，所以氧化剂与还原剂的个数之比为1∶8，B不正确；由化合价变化可知1个NOeq \\al(－,3)发生还原反应时转移8个电子，C正确。]
5．请配平下列反应方程式：
________K2Cr2O7＋________HCleq \(=====,\s\up10(△))__________KCl＋________CrCl3＋________Cl2↑＋________H2O，若反应中发生氧化反应的HCl个数为12，则反应中转移的电子数为________。
[解析] eq \(=====,\s\up10(△))2KCl＋2CrCl3＋3Cl2＋7H2O。
[答案] 1 14 2 2 3 7 12探 究
任 务
1．理解氧化还原反应的规律及应用。
2．会配平氧化还原反应方程式。
氧化还原反应主要规律
氧化还原方程式配平
条件
补项原则
酸性条件
缺H或多O补H＋，少O补H2O
碱性条件
缺H或多O补H2O，少O补OH－
反应物
生成物
使用条件
组合一
H＋
H2O
酸性溶液
组合二
H2O
H＋
酸性溶液或酸碱性未知
组合三
OH－
H2O
碱性溶液
组合四
H2O
OH－
碱性溶液或酸碱性未知