2020届二轮复习 氧化还原反应 学案（全国通用）

专题四 氧化还原反应
命题热点1　氧化还原反应的概念、规律及应用
■知识储备——核心要点填充
1．氧化还原反应的概念及联系
对于3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(1)反应中的还原剂是________，发生______反应，生成的产物称________产物。
(2)反应中的氧化剂是________，发生________反应，生成的产物称________产物。
(3)HNO3在反应中表现______性、______性。
(4)反应中被还原的物质是________。
(5)反应中当生成3.36 L NO(标准状况)时，转移的电子数为________，被还原的HNO3为________mol。
(6)用双线桥法和单线桥法分别标出该反应中电子转移的方向和数目________________________________、_________________________。
【答案】　(1)Cu　氧化　氧化　(2)HNO3　还原　还原　(3)酸　氧化　(4)HNO3　(5)0.45NA　0.15

2．氧化还原反应的规律及应用
(1)已知MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，
Cl2＋2FeCl2===2FeCl3,2FeCl3＋2KI===I2＋2FeCl2＋2KCl。
则MnO2、Cl2、FeCl3、I2的氧化性强弱顺序为________________________，
Cl－、Mn2＋、Fe2＋、I－的还原性强弱顺序为__________________________。
(2)KClO3＋6HCl===KCl＋3Cl2↑＋3H2O反应中，氧化产物为________，还原产物为________，二者的物质的量之比为________。
(3)证明还原性Fe2＋比Br－强的离子方程式为_______________________
__________________________________________________________。
(4)向含有2 mol FeBr2的溶液中通入1.5 mol Cl2充分反应，写出离子方程式：___________________________________________________________。
(5)在酸性条件下，可发生如下反应：ClO＋2M3＋＋4H2O===M2O＋Cl－＋8H＋，M2O中M的化合价是________。
【答案】　(1)MnO2＞Cl2＞FeCl3＞I2，I－＞Fe2＋＞Cl－＞Mn2＋
(2)Cl2　Cl2　5∶1
(3)Br2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Br－
(4)4Fe2＋＋2Br－＋3Cl2===4Fe3＋＋Br2＋6Cl－
(5)＋6
3．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)同一元素价态越高氧化性一定越强。 (　　)
(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。
(　　)
(3)得电子难的物质，失电子一定越容易。 (　　)
(4)元素由化合态变为游离态不一定被氧化，也可能被还原。 (　　)
(5)在反应中，得电子越多的物质氧化性越强。 (　　)
(6)浓H2SO4具有强氧化性，SO2具有还原性，二者能反应。 (　　)
【答案】　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×
■真题再做——感悟考法考向
1．1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5。该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为________。
【解析】　氯气与硝酸银反应生成N2O5，氯气作氧化剂，还原产物为氯化银，又硝酸银中氮元素、银元素已经是最高化合价，则只能是氧元素化合价升高，所以气体氧化产物为O2。
【答案】　O2
2．(1)联氨是一种常用的还原剂。向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液，观察到的现象是_____________________________。
(2)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加MnO2和H2SO4，即可得到I2，该反应的还原产物为________。
(3)用ClO2处理过的饮用水会含有一定量的亚氯酸盐。若要除去超标的亚氯酸盐，下列物质最适宜的是________(填标号)。
a．明矾　 b．碘化钾　　
c．盐酸　　 d．硫酸亚铁
【解析】　(1)Ag＋具有强氧化性，N2H4具有还原性，二者反应生成Ag和N2。
(2)还原产物是氧化剂被还原的产物，即MnO2→MnSO4。
(3)亚氯酸盐具有氧化性，要除去亚氯酸盐需加入还原剂且无毒，故应加FeSO4。加入KI生成I2，有毒性。
【答案】　(1)固体逐渐变黑，并有气泡产生　(2)MnSO4　(3)d
3．H3PO2及NaH2PO2均可将溶液中的Ag＋还原为银，从而可用于化学镀银。
(1)H3PO2中，P元素的化合价为________。
(2)利用H3PO2进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1，则氧化产物为________(填化学式)。
【解析】　(1)H3PO2中P元素化合价为＋1。
(2)根据H3PO2与Ag＋反应中两者物质的量之比为1∶4,4 mol Ag＋在反应中得到4 mol e－，1 mol H3PO2则失去4 mol e－，所以磷元素将显＋5价，产物为H3PO4，即氧化产物为H3PO4。
【答案】　(1)＋1　(2)H3PO4

(1)两主线

(2)五规律


■模拟尝鲜——高考类题集训
1．O2F2可以发生反应：H2S＋4O2F2===SF6＋2HF＋4O2，下列说法正确的是(　　)
A．氧气是氧化产物
B．O2F2既是氧化剂又是还原剂
C．若生成4.48 L HF，则转移0.8 mol 电子
D．还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶4
D　[H2S中硫元素为－2价，生成的SF6中硫元素为＋6价，O2F2中氧元素为＋1价，生成的O2中氧元素为0价。所以H2S是还原剂，O2F2是氧化剂，氧气是还原产物，A项、B项错误；没有指明外界条件，所以生成4.48 L HF，转移电子数无法计算，C项错误；还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶4，D项正确。]
2．CsICl2常用于化学上的分子筛技术，它既有氧化性又有还原性，下列有关说法正确的是(　　)
A．CsICl2有氧化性，是因为Cs显＋3价
B．CsICl2有还原性，是因为含有较强还原性的I－
C．酸性高锰酸钾溶液中滴加CsICl2溶液，溶液褪色
D．在CsICl2溶液中滴加HNO3，可生成Cl2
C　[CsICl2中Cs为＋1价，I为＋1价，Cl为－1价，CsICl2具有氧化性，是因为I显＋1价，A项错误；CsICl2具有还原性，是因为含有较强还原性的Cl－，B项错误；酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，滴加CsICl2溶液，Cl－与MnO在酸性条件下发生氧化还原反应，MnO被还原为Mn2＋，溶液褪色，C项正确；硝酸不能将Cl－氧化为Cl2，故在CsICl2溶液中滴加HNO3，无Cl2生成，D项错误。]
3．已知H2SO3＋I2＋H2O===H2SO4＋2HI，将0.1 mol Cl2通入100 mL含等物质的量的HI与H2SO3的混合溶液中，有一半的HI被氧化，则下列说法正确的是(　　)
A．物质的还原性：HI＞H2SO3＞HCl
B．H2SO3的物质的量浓度为0.6 mol·L－1
C．若再通入0.05 mol Cl2，则恰好能将HI和H2SO3完全氧化
D．通入0.1 mol Cl2发生反应的离子方程式为5Cl2＋4H2SO3＋2I－＋4H2O===4SO＋I2＋10Cl－＋16H＋
D　[由已知反应可知，还原性：H2SO3＞HI，故向混合溶液中通入Cl2后先发生反应：Cl2＋H2SO3＋H2O===2HCl＋H2SO4，H2SO3反应完全后发生反应：Cl2＋2HI===I2＋2HCl，则还原性：HI＞HCl，故还原性：H2SO3＞HI＞HCl，A项错误；设HI和H2SO3的物质的量浓度均为x mol·L－1，根据二者分别与Cl2反应的化学方程式并结合有一半的HI被氧化可知Cl2完全反应，则0.1x＋＝0.1，解得x＝0.8，B项错误；混合溶液中还剩余0.04 mol HI未被氧化，故只需再通入0.02 mol Cl2，即可恰好将HI和H2SO3完全氧化，C项错误；通入0.1 mol Cl2后，0.08 mol H2SO3和0.04 mol HI完全反应，即参与反应的n(Cl2)∶n(H2SO3)∶n(HI)＝5∶4∶2，反应的离子方程式为5Cl2＋4H2SO3＋2I－＋4H2O===4SO＋I2＋10Cl－＋16H＋，D项正确。]
4．ClO2是一种橙黄色到黄绿色的气体，极易溶于水，可用于水的消毒杀菌、水体中Mn2＋等重金属的除去及烟气的脱硫脱硝等。回答下列问题：
(1)将过硫酸钠(Na2S2O8)溶液加入亚氯酸钠(NaClO2)中可制备ClO2，NaClO2中Cl元素的化合价是________，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。
(2)将ClO2通入MnSO4溶液，溶液中可检测到Cl－，同时有黑色MnO2沉淀生成。
①ClO2和MnO2均属于氧化物，理由是____________________________
___________________________________________________________。
②该反应的离子方程式为____________________________________。
【解析】　(1)将过硫酸钠(Na2S2O8)溶液加入亚氯酸钠(NaClO2)中可制备ClO2，NaClO2中Cl元素的化合价为＋3价，该反应中过硫酸钠(Na2S2O8)中有两个氧原子的化合价为－1价，反应后降低为－2价，过硫酸钠为氧化剂，亚氯酸钠(NaClO2)中Cl元素的化合价由＋3价升高为＋4价，亚氯酸钠为还原剂，根据得失电子守恒，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。
(2)①ClO2和MnO2均含两种元素，且其中一种为氧元素，属于氧化物。②将ClO2通入MnSO4溶液中可检测到Cl－， 同时有黑色MnO2沉淀生成，反应的离子方程式为2ClO2＋5Mn2＋＋6H2O===5MnO2↓＋12H＋＋2Cl－。
【答案】　(1)＋3　1∶2
(2)①均含两种元素，且其中一种为氧元素
②2ClO2＋5Mn2＋＋6H2O===5MnO2↓＋12H＋＋2Cl－
命题热点2　氧化还原反应的书写、配平与计算
■真题再做——感悟考法考向
1．闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)焙烧过程中主要反应的化学方程式为___________________________。
【答案】　2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2
2．砷(As)是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。
工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式_____________________
_________________________________________________________。
【解析】　书写氧化还原反应方程式步骤为：
①定“两剂”和“两物”
As2S3＋O2―→H3AsO4＋S；
②升降法定“两剂”和“两物”的化学计量数
　10　　4
　↑　　↓
2As2S3＋5O2―→4H3AsO4＋6S；
③观察配平或补加其他物质
2As2S3＋5O2＋6H2O===4H3AsO4＋6S；
④查守恒定答案。根据分析，易写出化学方程式。
【答案】　2As2S3＋5O2＋6H2O===4H3AsO4＋6S
3．(1)已知：FePO4LiFePO4，请写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式______________________________________________________________。
(2)将水样(含O2)与Mn(OH)2碱性悬浊液(含KI)混合，反应生成MnO(OH)2，实现氧的固定，写出“氧的固定”中发生反应的化学方程式
___________________________________________________________。
【解析】　(1)煅烧过程中，FePO4中的＋3价Fe降为LiFePO4中的＋2价Fe，则知H2C2O4作还原剂，化合价由＋3价C变为＋4价C(CO2)，可写出方程式。
(2)由题意可知Mn(OH)2被O2氧化为MnO(OH)2。
【答案】　(1)2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O42LiFePO4＋3CO2↑＋H2O
(2)2Mn(OH)2＋O2===2MnO(OH)2
4．NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：

回答下列问题：
(1)NaClO2中Cl的化合价为________。
(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式：
___________________________________________________________。
(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2＋和Ca2＋，要加入的试剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产物是________。
(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________，该反应中氧化产物是________。
(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为________。(计算结果保留两位小数)
【解析】　(1)由化合价规则知，NaClO2中Cl的化合价为＋3。
(2)由工艺流程图可以看出SO2、H2SO4、NaClO3为反应物，ClO2、NaHSO4为生成物，再根据化合价升降法配平得出化学方程式为SO2＋H2SO4＋2NaClO3===2ClO2＋2NaHSO4。
(3)粗盐水精制时除去Mg2＋通常用NaOH溶液，生成氢氧化镁沉淀，过滤除去；除去Ca2＋通常用Na2CO3溶液，生成碳酸钙沉淀，过滤除去。电解时阴极为得电子极，因此产物的化合价应降低，即生成NaClO2。
(4)由信息“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2知，反应物之一为ClO2，再由生产工艺流程图知，用的吸收试剂是NaOH、H2O2，由生产工艺流程图知产物之一为NaClO2，由ClO2生成NaClO2，Cl的化合价由＋4变为＋3，化合价降低，ClO2为氧化剂，则H2O2为还原剂，化合价升高，生成氧气，再由电子守恒得，此吸收反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1，该反应中氧化产物是O2。
(5)由信息知，要求出每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力，先求得1 g NaClO2变为Cl－转移的电子数为×4NA，再设有x g Cl2变为Cl－的氧化能力与1 g NaClO2的氧化能力相当，列方程得×4NA＝×2NA，解得x≈1.57，即为有效氯含量。
【答案】　(1)＋3　(2)2NaClO3＋SO2＋H2SO4===2ClO2＋2NaHSO4　(3)NaOH溶液　Na2CO3溶液　ClO(或NaClO2)　(4)2∶1　O2　(5)1.57

(1)一定背景下氧化还原方程式的书写步骤
①书写步骤

②补项原则
条件
补项原则
酸性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补H＋，少O(氧)补H2O(水)
碱性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水)，少O(氧)补OH－
(2)利用电子守恒关系解题的思维流程
一找各物质
找出反应中的氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物，并标出变价元素的化合价
二定得失数
找准一个原子(或离子)得失电子数目(注意化学式中粒子的个数)
三列守恒式
根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式关系：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
■模拟尝鲜——高考类题集训
1．(1)某地污水中的有机污染物主要成分是三氯乙烯(C2HCl3)，向此污水中加入KMnO4(高锰酸钾的还原产物为MnO2)溶液可将其中的三氯乙烯除去，氧化产物只有CO2，写出该反应的化学方程式：__________________
____________________________________________________________。
(2)SO2通入FeCl3溶液中，反应的化学方程式：_______________________
_____________________________________________________________。
(3)向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸性KMnO4溶液(H2SO4酸化)，溶液的紫色褪去，写出化学反应方程式：____________________________。
(4)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＋＋________＋________。
(5)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－。
【解析】　(1)由题给条件知，KMnO4溶液与三氯乙烯反应产物有MnO2、CO2，根据原子守恒，产物中也有KCl、HCl，该反应中化合价的变化为KMnO4→MnO2，Mn元素由＋7价→＋4价，1 mol KMnO4得3 mol电子；C2HCl3→CO2，C元素由＋1价→＋4价，1 mol C2HCl3失去6 mol电子，由得失电子守恒得，KMnO4的计量数为2，C2HCl3的计量数为1，结合原子守恒配平方程式得：2KMnO4＋C2HCl3===2KCl＋2CO2↑＋2MnO2＋HCl。
(2)SO2在H2O的作用下被FeCl3氧化为SO。
(3)H2O2被MnO氧化为O2。
(4)①由溶液显紫色可推知有MnO生成，确定变价元素物质的化学计量数：
②利用原子守恒确定缺项物质及其他物质的化学计量数。
5NaBiO3＋2Mn2＋＋________―→5Na＋＋5Bi3＋＋2MnO＋________。
③据补项原则，在酸性条件下，方程式左边多O，故应补H＋，而方程式右边少O，故应补H2O，再根据原子守恒配平H＋和H2O之前的化学计量数分别是14和7。
(5)可利用(逆向配平)法。
【答案】　(1)2KMnO4＋C2HCl3===2KCl＋2CO2↑＋2MnO2＋HCl
(2)SO2＋2H2O＋2FeCl3===2FeCl2＋H2SO4＋2HCl
(3)5H2O2＋2KMnO4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋8H2O
(4)5　2　14 H＋　5　5　2 MnO　7 H2O
(5)4　10　4　3　8
2．(1)羟胺(NH2OH)是一种还原剂，能将某些氧化剂还原。现用25.00 mL 0.049 mol·L－1的羟胺的酸性溶液跟足量的硫酸铁溶液在煮沸条件下反应，生成的Fe2＋恰好与24.50 mL 0.020 mol·L－1的酸性KMnO4溶液完全作用。已知(未配平)：FeSO4＋KMnO4＋H2SO4―→Fe2(SO4)3＋K2SO4＋MnSO4＋H2O，则在上述反应中，羟胺的氧化产物是________。
(2)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。
(3)多硫化钠Na2Sx(x＞2)在碱性溶液中可被NaClO氧化为SO，而NaClO被还原为NaCl，反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶10，则x值为________。
(4)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，KMnO4得到的电子数等于NH2OH失去的电子数。设产物中N的化合价为n价。则24.50 mL×0.020 mol·L－1×5＝25.00 mL×0.049 mol·L－1×(n＋1)，解得n＝1。故氧化产物为N2O。
(2)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。
(3)反应中氯元素的化合价由＋1→－1，变化值是2，故1 mol NaClO在反应中得到2 mol电子，根据得失电子守恒原理知，1 mol Na2Sx在反应中失去20 mol电子。Na2Sx中S元素显－价，因此可得关系式：(6＋)x＝20，解得x＝3。
(4)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)N2O　(2)0.5　(3)3　(4)7
3．二氧化硒(SeO2)是一种氧化剂，其被还原后的单质硒可能成为环境污染物，常通过与浓硝酸或浓硫酸反应生成SeO2以回收Se。完成下列填空。
(1)Se和浓硝酸反应的还原产物为NO和NO2，且NO和NO2的物质的量之比为1∶1，写出Se和浓硝酸反应的化学方程式：______________________。
(2)回收得到的SeO2的含量，可以通过下面的方法测定：
①SeO2＋KI＋HNO3―→Se＋I2＋KNO3＋H2O
②I2＋2Na2S2O3===Na2S4O6＋2NaI
配平方程式①并用单线桥标出电子转移的方向和数目___________
___________________________________________________________。
实验中，准确称量SeO2样品0.150 0 g，消耗了0.200 0 mol·L－1的Na2S2O3溶液25.00 mL，所测定的样品中SeO2的质量分数为________________。
【解析】　(1)Se→SeO2化合价升高4价，HNO3转化为NO和NO2的物质的量比为1∶1时，化合价降低总价为4价，故反应的化学方程式可写为Se＋2HNO3(浓)===SeO2＋NO↑＋NO2↑＋H2O。
(2)SeO2→Se，化合价降低4价，2KI→I2，化合价升高2价，根据化合价升降总数相等和元素守恒，可配平反应方程式：SeO2＋4KI4e－＋4HNO3===Se＋2I2＋4KNO3＋2H2O。
根据反应①、②可知，物质转化存在如下关系：
SeO2～2I2～4Na2S2O3
111 g　　　4 mol
m(SeO2)　0.200 0 mol·L－1×0.025 L
解得：m(SeO2)＝ g，样品中SeO2的质量分数为×100%＝92.5%。
【答案】　(1)Se＋2HNO3(浓)===SeO2＋NO↑＋NO2↑＋H2O
(2)SeO2＋4KI4e－＋4HNO3===Se＋2I2＋4KNO3＋2H2O
92.5%