新高考化学二轮复习精品讲义专题04 氧化还原反应及其应用（含解析）

            专题04  氧化还原反应及其应用

高频考点一  氧化还原反应的概念

一、氧化还原反应

1.氧化还原反应本质和特征

2.基本概念及相互关系

概括为“升失氧、降得还，剂性一致、其他相反”

例如，反应Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O中，氧化剂是浓H2SO4，还原剂是Cu，氧化产物是CuSO4。生成1 mol SO2时转移电子数目为2NA，被还原的H2SO4的物质的量是1mol，浓硫酸表现的性质是酸性和强氧化性。

【特别提醒】

(1)元素由化合态变为游离态，该元素不一定被还原。

(2)在氧化还原反应中，一种元素被氧化，不一定有另一种元素被还原，也可能是同一元素既被氧化又被还原。

3.氧化还原反应电子转移的表示方法

(1)双线桥法：①标变价，②画箭头，③算数目，④说变化。

实例：用双线桥法标出铜和浓硝酸反应电子转移的方向和数目

。

(2)单线桥法：箭头由失电子原子指向得电子原子，线桥上只标电子转移的数目，不标“得到”、“失去”字样。

实例：用单线桥法标出铜和稀硝酸反应电子转移的方向和数目

。

4.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系

二、常见的氧化剂和还原剂

1.常见氧化剂

常见氧化剂包括某些非金属单质、含有高价态元素的化合物、过氧化物等。如：

2.常见还原剂

常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属离子及低价态化合物、低价金属阳离子、非金属单质及其氢化物等。如：

3.具有中间价态的物质既有氧化性，又有还原性

例1.（2022·浙江卷）关于反应4CO2+SiH44CO+2H2O+SiO2，下列说法正确的是

A.CO是氧化产物 B.SiH4发生还原反应

C.氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4 D.生成1molSiO2时，转移8mol电子

【答案】D

【解析】根据反应方程式，碳元素的化合价由+4价降为+2价，故CO为还原产物，A错误；硅元素化合价由-4价升为+4价，故SiH4发生氧化反应，B错误；反应中氧化剂为二氧化碳，还原剂为SiH4，，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为4:1，C错误；根据反应方程式可知，Si元素的化合价由-4价升高至+4价，因此生成1molSiO2时，转移8mol电子，D正确；故选D。

【变式探究】（2020·山东卷）下列叙述不涉及氧化还原反应的是（   ）

A. 谷物发酵酿造食醋 B. 小苏打用作食品膨松剂

C. 含氯消毒剂用于环境消毒 D. 大气中NO2参与酸雨形成

【答案】B

【解析】涉及淀粉水解成葡萄糖，葡萄糖氧化成乙醇，乙醇氧化成乙酸，涉及氧化还原反应，A不符合题意；小苏打即NaHCO3，NaHCO3受热分解产生无毒的CO2，因此可用小苏打作食品膨松剂，不涉及氧化还原反应，B符合题意；利用含氯消毒剂的强氧化性消毒杀菌，涉及氧化还原反应，C不符合题意；NO2与水反应有HNO3产生，因此NO2参与了硝酸型酸雨的形成，涉及氧化还原反应，D不符合题意。答案选B。

【变式探究】（2020·浙江卷）反应中，氧化产物与还原产物的物质的量之比是(    )

A. 1:2 B. 1:1 C. 2:1 D. 4:1

【答案】B

【解析】由反应方程式可知，反应物MnO2中的Mn元素的化合价为+4价，生成物MnCl2中Mn元素的化合价为+2价，反应物HCl中Cl元素的化合价为-1价，生成物Cl2中Cl元素的化合价为0价，故MnCl2是还原产物，Cl2是氧化产物，由氧化还原反应中得失电子守恒可知，n(Cl2)：n(MnCl2)=1：1，B符合题意；答案选B。

高频考点二  氧化还原反应的规律及应用

1.守恒规律

氧化剂得电子总数＝还原剂失电子总数。

2.价态规律：

(1)元素处于最高价，只有氧化性  ，如Fe3＋、Ag＋等；元素处于最低价，只有还原性，如S2－、I－等；元素处于中间价态，既有氧化性又有还原性，如Fe2＋、Cl2等。

(2)归中反应规律

不同价态的同种元素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”。

如在反应KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O中，氧化产物是Cl2，还原产物是Cl2，1 mol KClO3反应时转移电子数是5NA。

(3)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。1 mol Cl2反应时转移电子数为NA。

3.强弱规律

自发进行的氧化还原反应，一般遵循强氧化剂制弱氧化剂，强还原剂制弱还原剂，即“强制弱”。

氧化剂＋还原剂―→还原产物＋氧化产物

氧化性：氧化剂＞氧化产物；

还原性：还原剂＞还原产物。

4.先后规律

在浓度相差不大的溶液中：

(1)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，然后再与Cu2＋反应，最后与H＋反应。

例2．（2021·浙江卷）关于反应8NH3+6NO2=7N2+12H2O，下列说法正确的是

A.NH3中H元素被氧化

B.NO2在反应过程中失去电子

C.还原剂与氧化剂的物质的量之比为3：4

D.氧化产物与还原产物的质量之比为4：3

【答案】D

【解析】由反应8NH3+6NO2==7N2+12H2O可知，其中NH3的N元素的化合价由-3升高到0、NO2中的N元素的化合价由-+4降低到0，因此，NH3是还原剂， NO2是氧化剂。NH3中H元素的化合价没有发生变化，故其未被氧化，被氧化的是N元素，A不正确；NO2在反应过程中得到电子，B不正确；该反应中，NH3是还原剂，NO2是氧化剂。由化学方程式可知，还原剂与氧化剂的物质的量之比为4：3，C说法不正确；该反应中氧化产物和还原产物均为N2。还原剂被氧化后得到氧化产物，氧化剂被还原后得到还原产物，还原剂与氧化剂的物质的量之比为4：3，因此，氧化产物与还原产物的质量之比为4：3 ，D说法正确。综上所述，本题选D。

【变式探究】（2021·山东卷）实验室中利用固体KMnO4进行如图实验，下列说法错误的是

A.G与H均为氧化产物 B.实验中KMnO4只作氧化剂

C.Mn元素至少参与了3个氧化还原反应 D.G与H的物质的量之和可能为0.25mol

【答案】BD

【解析】KMnO4固体受热分解生成K2MnO4、MnO2、O2，K2MnO4、MnO2均具有氧化性，在加热条件下能与浓盐酸发生氧化还原反应，反应过程中Cl-被氧化为Cl2，K2MnO4、MnO2被还原为MnCl2，因此气体单质G为O2，气体单质H为Cl2。加热KMnO4固体的反应中，O元素化合价由-2升高至0被氧化，加热K2MnO4、MnO2与浓盐酸的反应中，Cl元素化合价由-1升高至0被氧化，因此O2和Cl2均为氧化产物，故A正确；KMnO4固体受热分解过程中，Mn元素化合价降低被还原，部分O元素化合价升高被氧化，因此KMnO4既是氧化剂也是还原剂，故B错误；Mn元素在反应过程中物质及化合价变化为，Mn元素至少参加了3个氧化还原反应，故C正确；每生成1mol O2转移4mol电子，每生成1mol Cl2转移2mol电子，若KMnO4转化为MnCl2过程中得到的电子全部是Cl-生成Cl2所失去的，则气体的物质的量最大，由2KMnO4～5Cl2可知，n(气体)max=0.25mol，但该气体中一定含有O2，因此最终所得气体的物质的量小于0.25mol，故D错误；综上所述，故选BD。

【举一反三】将过量H2O2溶液加入含(NH4)2CrO4 的氨水中，加热后冷却，生成暗棕红色晶体M[化学式为Cr(NH3)3O4]，其离子方程式为：CrO＋3NH3＋3H2O2===M＋2H2O＋2OH－＋O2↑，测得M中有2个过氧键。下列叙述正确的是(　　)

A．M中Cr的化合价为＋3

B．参与反应的H2O2全部被氧化

C．向FeSO4溶液中滴加几滴M的溶液，没有明显现象

D．转移0.2 mol电子时，生成M的质量为16.7 g

【答案】D

【解析】本题考查氧化还原反应。由化学方程式可知，反应生成1 mol O2，H2O2失去2 mol电子，因反应生成1 mol M，CrO得(6－a)mol电子，由得失电子数目守恒可知，6－a＝2，a＝4，故A错；由化学方程式可知，3 mol H2O2参与反应，只有1 mol O2生成说明H2O2有一部分没有被氧化，故B错；由题意M中有2个过氧键，则向FeSO4溶液中滴加几滴M的溶液，亚铁离子会被M氧化为铁离子，溶液由浅绿色变为黄色，故C错；由离子方程式可知，反应转移2 mol电子，生成1 mol M，所以转移0.2 mol电子时，生成M的质量为0.1 mol×167 g·

mol－1＝16.7 g，故D正确。

高频考点三   氧化还原反应方程式的书写与配平

1.氧化还原方程式配平的基本原则

2.氧化还原方程式配平的一般步骤

3.缺项型氧化还原反应方程式的配平方法

①配平方法

先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数，然后由原子守恒确定未知物，再根据原子守恒进行配平。

②补项原则

例3.（2022·浙江卷）关于反应，下列说法正确的是

A.发生还原反应

B.既是氧化剂又是还原剂

C.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1

D.发生反应，转移电子

【答案】B

【解析】Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O，该反应的本质是硫代硫酸根离子在酸性条件下发上歧化反应生成硫和二氧化硫，化合价发生变化的只有S元素一种，硫酸的作用是提供酸性环境。H2SO4转化为硫酸钠和水，其中所含元素的化合价均未发生变化，故其没有发生还原反应，A说法不正确；Na2S2O3中的S的化合价为+2，其发生歧化反应生成S(0价)和SO2(+4价)，故其既是氧化剂又是还原剂，B说法正确；该反应的氧化产物是SO2，还原产物为S，氧化产物与还原产物的物质的量之比为1:1，C说法不正确；根据其中S元素的化合价变化情况可知，1molNa2S2O3发生反应，要转移2mol电子，D说法不正确。故选B。

【变式探究】完成下列各小题。

(1)将NaBiO3固体(黄色，微溶)加入MnSO4和H2SO4的混合溶液里，加热，溶液显紫色(Bi3＋无色)。配平该反应的离子方程式：

NaBiO3＋Mn2＋＋________→Na＋＋Bi3＋＋________＋________。

(2)高铁酸钾(K2FeO4)作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质，配平该反应的离子方程式：

FeO＋H2O===Fe(OH)3(胶体)＋O2↑＋OH－。

(3)以亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备ClO2，反应原理为5NaClO2＋4HCl===5NaCl＋4ClO2↑＋2H2O。该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。

(4)在含VO2＋的溶液中加入KClO3，可使VO2＋转化为VO，则欲使3 mol VO2＋变成VO，需要氧化剂KClO3至少为________mol。

(5)已知M2O可与R2－作用，R2－被氧化为R单质，M2O的还原产物中M为＋3价；又知c(M2O)＝0.3 mol·L－1的溶液100 mL可与c(R2－)＝0.6 mol·L－1的溶液150 mL恰好完全反应，则n值为________。

【解析】(1)由题意知生成紫色离子MnO。

(3)根据化合价变化规律知，NaClO2既作氧化剂又作还原剂，n(氧化剂)×4＝n(还原剂)×1，可知答案。

(4)3 mol VO2＋转变成VO，共失去了3 mol电子，而1 mol ClO变为Cl－得到6 mol 电子，所以需要0.5 mol KClO3。

(5)n(M2O)＝0.3 mol·L－1×0.1 L＝0.03 mol，n(R2－)＝0.6 mol·L－1×0.15 L＝0.09 mol，反应中M化合价降低到＋3，R元素化合价升高到0。设M2O中M的化合价为x，则2x＋2＝2n，x＝n－1，氧化还原反应中得、失电子数目相等，则有(n－1－3)×0.03 mol×2＝(2－0)×0.09 mol，n＝7。

【答案】(1)5　2　14 H＋　5　5　2 MnO　7 H2O

(2)4　10　4　3　8

(3)1∶4

(4)0.5

(5)7

高频考点四   氧化还原反应方程式的计算

1．对于氧化还原反应的计算，要根据氧化还原反应的实质——反应中氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等，即得失电子守恒。利用守恒思想，可以抛开繁琐的反应过程，可不写化学方程式，不追究中间反应过程，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。

2．守恒法解题的思维流程

(1)找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。

(2)找准一个原子或离子得失电子数(注意化学式中粒子的个数)。

(3)根据题中物质的物质的量和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)。

3．氧化还原反应计算的常用方法——得失电子守恒法

得失电子守恒是指在发生氧化还原反应时，氧化剂得到的电子总数一定等于还原剂失去的电子总数。得失电子守恒法常用于氧化还原反应中氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的有关计算及电解过程中电极产物的有关计算等。

(1)应用电子守恒解题的一般步骤——“一、二、三”。

①“一找各物质”：找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。

②“二定得失数”：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“三列关系式”：根据题中物质的物质的量和电子守恒列出等式。

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，删去中间产物，建立二者之间的电子守恒关系，快速求解。应用以上方法解答有关氧化还原反应的计算题时，可化难为易，化繁为简。

4.利用电子守恒关系解题的思维模板

例4.（2021·浙江卷）关于反应8NH3+6NO2=7N2+12H2O，下列说法正确的是

A.NH3中H元素被氧化

B.NO2在反应过程中失去电子

C.还原剂与氧化剂的物质的量之比为3：4

D.氧化产物与还原产物的质量之比为4：3

【答案】D

【解析】由反应8NH3+6NO2==7N2+12H2O可知，其中NH3的N元素的化合价由-3升高到0、NO2中的N元素的化合价由-+4降低到0，因此，NH3是还原剂， NO2是氧化剂。NH3中H元素的化合价没有发生变化，故其未被氧化，被氧化的是N元素，A不正确；NO2在反应过程中得到电子，B不正确；该反应中，NH3是还原剂，NO2是氧化剂。由化学方程式可知，还原剂与氧化剂的物质的量之比为4：3，C说法不正确；该反应中氧化产物和还原产物均为N2。还原剂被氧化后得到氧化产物，氧化剂被还原后得到还原产物，还原剂与氧化剂的物质的量之比为4：3，因此，氧化产物与还原产物的质量之比为4：3 ，D说法正确。综上所述，本题选D。

【变式探究】（2021·浙江卷）关于反应K2H3IO6+9HI=2KI+4I2+6H2O，下列说法正确的是

A. K2H3IO6发生氧化反应 B.KI是还原产物

C.生成12.7g I2时，转移0.1mol电子 D.还原剂与氧化剂的物质的量之比为7：1

【答案】D

【解析】反应中I元素的化合价降低，发生得电子的反应，发生还原反应，A错误；KI中的I-由HI变化而来，化合价没有发生变化，KI既不是氧化产物也不是还原产物，B错误；12.7g I2的物质的量为0.05mol，根据反应方程式，每生成4mol I2转移7mol电子，则生成0.05mol I2时转移电子的物质的量为0.0875mol，C错误；反应中HI为还原剂，K2H3IO6为氧化剂，在反应中每消耗1mol K2H3IO6就有7mol HI失电子，则还原剂与氧化剂的物质的量的比为7:1，D正确；故故选D。

【变式探究】（2021·湖南卷）KClO3常用作食盐中的补碘剂，可用“氯酸钾氧化法”制备，该方法的第一步反应为。下列说法错误的是（  ）

A.产生22.4L(标准状况) Cl2时，反应中转移10 mol e-

B.反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为11：6

C.可用石灰乳吸收反应产生的 Cl2制备漂白粉

D.可用酸化的淀粉碘化钾溶液检验食盐中IO3-的存在

【答案】A

【解析】该反应中只有碘元素价态升高，由0价升高至KH(IO3)2中+5价，每个碘原子升高5价，即6I260e-，又因方程式中6I23Cl2，故3Cl260e-，即Cl220e-，所以产生22.4L (标准状况) Cl2即1mol Cl2时，反应中应转移20 mol e-，A错误；该反应中KClO3中氯元素价态降低，KClO3作氧化剂，I2中碘元素价态升高，I2作还原剂，由该方程式的计量系数可知，11KClO36I2，故该反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为11:6，B正确；漂白粉的有效成分是次氯酸钙，工业制漂白粉可用石灰乳与氯气反应，C正确；食盐中IO3-可先与酸化的淀粉碘化钾溶液中的H+、I-发生，生成I2，I2再与淀粉发生特征反应变为蓝色，故可用酸化的淀粉碘化钾溶液检验食盐中IO3-的存在，D正确。故选A。