2020版高考化学一轮复习通用版讲义：第二章第6课时　追根知反应（2）——氧化还原反应的规律与应用

第6课时　追根知反应(2)——氧化还原反应的规律与应用
考点一　物质氧化性、还原性强弱的判断
物质氧化性(得电子的能力)、还原性(失电子的能力)的强弱取决于物质得失电子的难易，与得失电子的数目无关，但也与外界因素(如反应条件、反应物浓度、酸碱性等)有关，具体判断方法如下：
1．依据氧化还原反应原理来判断

(1)氧化性强弱：氧化剂>氧化产物。
(2)还原性强弱：还原剂>还原产物。
2．依据“二表、一律”判断
(1)依据元素周期表判断
①同主族元素对应单质的氧化性从上到下逐渐减弱，对应阴离子的还原性逐渐增强。

②同周期元素对应单质的还原性从左到右逐渐减弱，氧化性逐渐增强。

(2)依据金属活动性顺序表判断

(3)依据元素周期律判断
①非金属元素的最高价氧化物对应水化物的酸性越强，其对应单质的氧化性越强。
如酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4>H2CO3>H2SiO3，则氧化性：Cl2>S>P>C>Si。
②金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性越强，其对应单质的还原性越强。
如碱性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3，则还原性：Na>Mg>Al。
3．依据产物中元素价态的高低判断
(1)相同条件下，不同氧化剂作用于同一种还原剂，氧化产物价态高的其氧化性强。例如：

(2)相同条件下，不同还原剂作用于同一种氧化剂，还原产物价态低的其还原性强。例如：

4．依据反应条件判断
浓度
同一种物质，浓度越大，氧化性(或还原性)越强。如氧化性：浓H2SO4>稀H2SO4，浓HNO3>稀HNO3；还原性：浓HCl>稀HCl
温度
同一种物质，温度越高其氧化性越强。如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强
[考法精析]
考法一　判断物质氧化性、还原性的强弱
[典例1]　根据下列反应，可以判断有关物质的氧化性由强到弱的顺序正确的是(　　)
①Cl2＋2KI===2KCl＋I2
②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
③2FeCl3＋2HI===2FeCl2＋2HCl＋I2
④H2S＋I2===S↓＋2HI
A．H2S＞I2＞Fe3＋＞Cl2　　 B．Cl2＞Fe3＋＞I2＞S
C．Fe3＋＞Cl2＞H2S＞I2 D．Cl2＞I2＞Fe3＋＞H2
[解析]　由反应①可知氧化性：Cl2＞I2，由反应②可知氧化性：Cl2＞Fe3＋，由反应③可知氧化性：Fe3＋＞I2；由反应④可知氧化性：I2＞S，则氧化性：Cl2＞Fe3＋＞I2＞S。
[答案]　B

[归纳总结]　常见物质氧化性、还原性强弱顺序
①氧化性：KMnO4>Cl2>Br2>Fe3＋>I2>稀H2SO4>S
②氧化性：>Fe3＋
③还原性：Cl－ [对点练1]　(2019·深圳三校联考)已知下列反应：
反应Ⅰ：Co2O3＋6HCl(浓)===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O
反应Ⅱ：5Cl2＋I2＋6H2O===10HCl＋2HIO3
下列说法正确的是(　　)
A．反应Ⅰ中HCl是氧化剂
B．反应Ⅱ中Cl2发生氧化反应
C．氧化性：Co2O3>Cl2>HIO3
D．还原性：CoCl2>HCl>I2
解析：选C　反应Ⅰ中Cl元素的化合价升高，则HCl为还原剂，故A错误；反应Ⅱ中Cl元素的化合价降低，则Cl2发生还原反应，故B错误；由氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知，反应Ⅰ中氧化性：Co2O3>Cl2，反应Ⅱ中氧化性：Cl2>HIO3，则氧化性：Co2O3>Cl2>HIO3，故C正确；由还原剂的还原性强于还原产物的还原性，反应Ⅰ中还原性：HCl>CoCl2，反应Ⅱ中还原性：I2>HCl，故还原性：I2>HCl>CoCl2，D错误。
考法二　判断氧化还原反应能否进行
[典例2]　已知I－、Fe2＋、SO2、Cl－、H2O2均有还原性，它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为SO2>I－>H2O2>Fe2＋>Cl－，则下列反应不能发生的是(　　)
A．2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋
B．I2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HI
C．H2O2＋H2SO4===SO2↑＋O2↑＋2H2O
D．2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
[解析]　根据氧化还原反应的规律可知，氧化性：氧化剂>氧化产物；还原性：还原剂>还原产物。强氧化剂与强还原剂发生反应产生具有弱氧化性和弱还原性的物质。若A反应可以发生，则还原性：SO2>Fe2＋，正确；若B反应可以发生，则还原性：SO2>I－，正确；若C反应可以发生，则还原性：H2O2>SO2，错误；若D反应可以发生，则还原性：I－>Fe2＋，正确。
[答案]　C
[备考方略]　假设法判断氧化还原反应能否进行
已知物质的氧化性或者还原性的强弱关系，判断某一氧化还原反应能否发生时可采用假设法。

[对点练2]　(2019·延安质检)已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2＋，Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是(　　)
A．3Cl2＋6FeI2===2FeCl3＋4FeI3
B．Cl2＋FeI2===FeCl2＋I2
C．Co2O3＋6HCl(浓)===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O
D．2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
解析：选A　根据氧化还原反应中，氧化性：氧化剂＞氧化产物，可判断B中氧化性：Cl2＞I2；C中氧化性：Co2O3＞Cl2；D中氧化性：Cl2＞Fe3＋，这些结论与题给信息一致。对于A，由于I－的还原性强于Fe2＋，所以Cl2应先氧化I－，而不是先氧化Fe2＋。
考法三　物质氧化性、还原性及其强弱的实验探究
[典例3]　按要求回答下列问题：

(1)某小组同学探究H2O2、H2SO3、Br2氧化性强弱，设计如图实验(夹持仪器已略去，装置的气密性已检验)。
①打开活塞a，逐滴加入H2SO3溶液至过量，烧瓶内溶液颜色变为无色，该反应的离子方程式为__________________，得出的结论是H2SO3的氧化性比Br2的氧化性__________(填“强”或“弱”)。
②再打开活塞b，向所得溶液中逐滴加入H2O2溶液，刚开始溶液颜色无明显变化，继续滴加，溶液变为橙黄色，变橙黄色反应的离子方程式为____________________________，得出的结论是H2O2的氧化性比Br2的氧化性____________(填“强”或“弱”)。
(2)为探究SO2使品红溶液褪色的原因，该小组同学将干燥的SO2气体通入品红的四氯化碳溶液中，发现品红溶液不褪色，由此所得出的结论正确的是________(填编号)。
a．使品红溶液褪色的粒子一定不是SO2分子
b．使品红溶液褪色的粒子一定是H2SO3分子
c．此实验无法确定使品红溶液褪色的粒子
d．将干燥的SO2气体通入品红的酒精溶液中，能使品红溶液褪色
由此可猜想使品红溶液褪色的粒子可能是____________。
[解析]　(1)①打开活塞a，逐滴加入H2SO3溶液至过量，烧瓶内溶液颜色变为无色，说明溴与亚硫酸发生反应生成硫酸和氢溴酸，反应的离子方程式为H2SO3＋Br2＋H2O===4H＋＋SO＋2Br－，说明亚硫酸的氧化性比溴的弱；②再打开活塞b，向所得溶液中逐滴加入H2O2溶液，刚开始溶液颜色无明显变化，继续滴加，溶液变为橙黄色，溴离子被氧化成溴单质，变橙黄色反应的离子方程式为2H＋＋2Br－＋H2O2===Br2＋2H2O，说明H2O2的氧化性比Br2的氧化性强。(2)SO2与四氯化碳不反应，能够与水反应生成H2SO3，H2SO3能够电离出HSO、SO，将干燥的SO2气体通入品红的四氯化碳溶液中，发现品红不褪色，而将SO2通入品红溶液，溶液会褪色，证明使品红溶液褪色的不是SO2，可能为H2SO3或HSO或SO，该实验不能确定使品红溶液褪色的粒子，故a、c正确。
[答案]　(1)①H2SO3＋Br2＋H2O===4H＋＋SO＋2Br－　弱　②2H＋＋2Br－＋H2O2===Br2＋2H2O　强
(2)ac　H2SO3或HSO或SO

[备考方略]　探究物质氧化性、还原性的实验方法
(1)证明物质具有氧化性或还原性

(2)证明物质氧化性或还原性的强弱

[对点练3]　为验证氧化性Cl2>Fe3＋>SO2，某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器和A中加热装置已略，气密性已检验)。

实验过程：
Ⅰ.打开弹簧夹K1～K4，通入一段时间N2，再将T形导管插入B中，继续通入N2，然后关闭K1、K3、K4。
Ⅱ.打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，给A加热。
Ⅲ.当B中溶液变黄时，停止加热，关闭K2。
Ⅳ.打开活塞b，使约2 mL的溶液流入D试管中，检验其中的离子。
Ⅴ.打开K3和活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后关闭K3。
Ⅵ.更新试管D，重复过程Ⅳ，检验B溶液中的离子。
(1)过程Ⅰ的目的是______________________________________________________。
(2)棉花中浸润的溶液为________。
(3)A中发生反应的化学方程式：___________________________________________。
(4)若将制取的SO2通入酸性高锰酸钾溶液可使溶液褪色，其离子方程式为___________。
(5)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，结论如下表所示，他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl2>Fe3＋>SO2的是________(填“甲”“乙”或“丙”)。

过程Ⅳ B溶液中含有的离子
过程Ⅵ B溶液中含有的离子
甲
有Fe3＋无Fe2＋
有SO
乙
既有Fe3＋又有Fe2＋
有SO
丙
有Fe3＋无Fe2＋
有Fe2＋

解析：(5)甲、乙、丙在过程Ⅳ B溶液中都可确定含有Fe3＋，则可证明氧化性Cl2>Fe3＋；甲在过程Ⅳ B溶液中如果含有Cl2，可把SO2氧化成SO，无法证明氧化性Fe3＋>SO2，故甲不合理；由乙在过程Ⅳ B溶液中含有的离子可知溶液中无Cl2，通过Ⅵ B溶液中含有SO可证明Fe3＋>SO2，故乙合理；在丙中Ⅵ B溶液中含有Fe2＋可知在此过程发生还原反应，由Fe3＋―→Fe2＋可推SO2―→SO，氧化性Fe3＋>SO2，故丙合理。
答案：(1)排出装置中的空气，防止干扰
(2)NaOH溶液
(3)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
(4)2MnO＋5SO2＋2H2O===2Mn2＋＋5SO＋4H＋
(5)乙、丙
考点二　氧化还原反应的规律与应用
1．守恒规律
在氧化还原反应中，氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。
2．转化规律
(1)价态归中规律
含有不同价态的同种元素物质间发生氧化还原反应时，该元素的价态变化一定遵循“高价＋低价―→中间价”，即“价态相邻能共存，价态相间能归中，归中价态不交叉，价升价降只靠拢。”如：

不会出现⑤中H2S和H2SO4反应，H2S转化为SO2而H2SO4转化为S的情况。
(2)歧化反应规律
同一元素发生氧化还原反应生成不同价态的物质时，该元素的价态变化一定遵循“中间价态→高价态＋低价态”，不会出现“一边倒”的现象，即生成物中该元素的价态不能都比反应物中该元素价态高，或都比反应物中该元素价态低。

3．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＋，所以铁粉先与Fe3＋反应，然后再与Cu2＋反应。
[考法精析]
考法一　守恒规律的应用
[典例1]　(2015·海南高考)已知在碱性溶液中可发生如下反应：2R(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2RO＋3Cl－＋5H2O。则RO中R的化合价是(　　)
A．＋3　　　　　　　　 B．＋4
C．＋5 D．＋6
[解析]　该氧化还原反应中，Cl元素由＋1价降至－1价，设RO中R为x价，R(OH)3中R为＋3价，根据氧化还原反应中化合价升降总数相同，有2×(x－3)＝3×[＋1－(－1)]，解得x＝＋6。
[答案]　D
[备考方略]　电子守恒法解题“三步流程”

[提醒]　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，可直接找出起始反应物和最终产物，略去中间产物，建立二者之间的得失电子守恒关系，快速求解。
[对点练1]　(2017·海南高考)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(　　)
A．＋4 B．＋5
C．＋6 D．＋7
解析：选C　根据得失电子守恒，设M2O中M的化合价为x，化学方程式中只有氯元素的化合价下降6，M的化合价升高，则6＝2×(x－3)，解得x＝6，故C项正确。
考法二　转化规律的应用
[典例2]　已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物，在一定条件下有下列转化关系(未配平)：
①G―→Q＋NaCl　②Q＋H2OX＋H2
③Y＋NaOH―→G＋Q＋H2O
④Z＋NaOH―→Q＋X＋H2O
这五种化合物中Cl元素化合价由低到高的顺序是(　　)
A．G、Y、Q、Z、X B．X、Z、Q、G、Y
C．X、Z、Q、Y、G D．G、Q、Y、Z、X
[解析]　由①得出Q中价态高于G，因为G必介于Q和－1价的Cl之间，－1价为氯元素的最低价；将该结论引用到③，Y介于Q与G之间，故有Q价态高于Y，Y价态高于G；分析②：H2O中的H化合价降低，则Q中的氯元素转变为X中的氯元素，化合价必升高，则得出X价态高于Q；最后分析④：Z介于Q、X之间，则X价态高于Z，Z价态高于Q。
[答案]　A
[备考方略]
(1)判断同种元素不同价态物质间发生氧化还原反应的可能性，如浓H2SO4与SO2不发生反应。
(2)根据化合价判断反应体系中的氧化剂、还原剂及氧化产物、还原产物。如对于反应6HCl＋NaClO3===NaCl＋3Cl2↑＋3H2O，氧化剂为NaClO3，还原剂为HCl，氧化产物和还原产物都为Cl2。
[对点练2]　氯气与氢氧化钾溶液在一定条件下发生反应：Cl2＋KOH―→KX＋KY＋H2O(未配平)，KX在一定条件下发生反应：KX―→KY＋KZ(未配平，KY与KZ的化学计量数之比为1∶3)，以上KX、KY、KZ均是一元酸的钾盐，由以上条件推知在KX中氯元素的化合价是(　　)
A．＋1 B．＋3
C．＋5 D．＋7
解析：选C　根据题意可知，KX、KY中的氯元素分别显正价和－1价；根据反应KX―→KY＋KZ，可断定KY为KCl，KZ中Cl元素化合价＞KX中Cl元素化合价(均为正价)。假设KX中Cl元素为＋a价，KZ中Cl元素的化合价为＋b价，依据化合价升降总数相等及KX―→KY＋3KZ，有a＋1＝3(b－a)，把a＝1、a＝3、a＝5分别代入上式讨论，可知a＝5，b＝7符合题意。则KX中Cl的化合价为＋5价。
考法三　先后规律的应用
[典例3]　已知酸性K2Cr2O7溶液可与FeSO4反应生成Fe3＋和Cr3＋。现将硫酸酸化的K2Cr2O7溶液与FeSO4溶液混合，充分反应后再向所得溶液中加入KI溶液，混合溶液中Fe3＋的物质的量随加入的KI的物质的量的变化关系如图所示，下列说法中不正确的是(　　)
A．图中AB段的氧化剂为K2Cr2O7
B．图中BC段发生的反应为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
C．开始加入的K2Cr2O7为0.25 mol
D．K2Cr2O7与FeSO4的物质的量之比为1∶3
[解析]　根据图像，AB阶段Fe3＋的物质的量不变，说明Fe3＋没有参加反应，则AB段应为K2Cr2O7和KI的反应，K2Cr2O7为氧化剂，A正确；在BC段Fe3＋的物质的量逐渐减小，说明Fe3＋和I－反应，反应的离子方程式为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，B正确；根据得失电子守恒可得反应的关系式
为K2Cr2O7～6Fe3＋～6I－，共消耗的n(I－)＝1.5 mol，则开始加入的K2Cr2O7的物质的量为1.5 mol×＝0.25 mol，C正确；在BC段反应消耗KI的物质的量是0.9 mol，则n(Fe2＋)＝n(I－)＝0.9 mol，K2Cr2O7与FeSO4的物质的量之比为0.25 mol∶0.9 mol＝5∶18，D错误。
[答案]　D
[备考方略]
同一氧化剂与含多种还原剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时，首先被氧化的是还原性最强的物质；同一还原剂与含多种氧化剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时，首先被还原的是氧化性最强的物质。
[对点练3]　向含有FeBr2、FeI2的溶液中缓缓通入一定量的氯气后，再向溶液中滴加KSCN溶液，溶液变为红色，若只从反应顺序角度考虑反应情况，则下列叙述不正确的是(　　)
A．通入氯气后的溶液中一定不存在I－
B．通入氯气之后原溶液中的Fe2＋全部被氧化
C．原溶液中的Br－可能被氧化
D．若取少量所得溶液，再加入CCl4溶液充分振荡、静置、分液，下层溶液呈紫红色
解析：选B　溶液中离子的还原性强弱顺序为I－>Fe2＋>Br－。A项，溶液变为红色说明Fe2＋被氧化成Fe3＋，则I－全部被氧化，故溶液中一定不存在I－，正确；B项，Fe2＋可能全部被氧化，也可能是部分氧化，错误；C项，溶液变为红色只能说明Fe2＋被氧化成Fe3＋，而Br－可能被氧化，正确；D项，根据题意知有I2生成，I2易溶于有机溶剂，则下层溶液呈紫红色，正确。