苏教版高考化学一轮复习专题2化学反应第4讲氧化还原反应的基本概念学案

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第4讲　氧化还原反应的基本概念

【课标要求】　1.理解氧化还原反应的本质是电子的转移。2.了解常见的氧化还原反应。

考点1　氧化还原反应的相关概念及表示方法




1．本质和特征

2．相关概念及其关系

概括为“升失氧、降得还，剂性一致、其他相反”。
实例：在Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2的反应中Fe2O3是氧化剂，CO是还原剂；C元素被氧化，Fe元素被还原；Fe2O3具有氧化性，CO具有还原性；CO2是氧化产物，Fe是还原产物。
3．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。

用双线桥法标出铜和稀硝酸反应电子转移的方向和数目：

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

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．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、非金属阴离子及含低价态元素的化合物、低价金属阳离子、某些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：

其中Fe2＋、SO(H2SO3)主要表现还原性，H2O2主要表现氧化性。

　(1)含最高价元素的化合物，一定具有强氧化性。(　　)
(2)金属阳离子一定只具有氧化性。(　　)
(3)氧化还原反应中有一种元素被氧化时，一定有另一种元素被还原。(　　)
(4)氧化还原反应中的反应物，不是氧化剂就是还原剂。(　　)
(5)反应2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑与反应Cl2＋H2O⇌HCl＋HClO均为水作还原剂的氧化还原反应。(　　)
(6)电子转移的方向和数目：
(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√

　下列反应属于氧化还原反应的是________(填序号，下同)，属于化合反应的是________，属于分解反应的是________，属于置换反应的是____________，属于复分解反应的是________。
①Cu2S＋O22Cu＋SO2
②3O22O3
③Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
④2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
⑤CaCO3CaO＋CO2↑
⑥2H2O22H2O＋O2↑
⑦SO3＋H2O===H2SO4
⑧2Fe＋3Cl22FeCl3
⑨H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O
⑩NaH＋H2O===NaOH＋H2↑
⑪IBr＋H2O===HIO＋HBr
答案：①③④⑥⑧⑩　⑦⑧　⑤⑥　①④　⑨⑪
[归纳提升]
四种基本反应类型和氧化还原反应的关系可用图示表示：


题组一　电子转移的表示方法及其应用
1．用双线桥法标出下列反应电子转移的方向及数目
(1)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
(2)KClO3＋6HCl===KCl＋3Cl2↑＋3H2O
(3)H2S＋H2SO4(浓)===SO2↑＋S↓＋2H2O
答案：(1) 2．用单线桥法标出下列反应电子转移的方向及数目
4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2
答案：

[归纳提升]
正确标出元素化合价
(1)常见元素的化合价可以借助化合价口诀来记忆：
一价氢、氯、钾、钠、银；二价氧、钙、镁、钡、锌；三铝、四硅、五价磷；说变价也不难，二三铁、二四碳、二四六硫都齐全；铜汞二价最常见。
(2)近几年高考中一些特殊物质中元素化合价判定
CuFeS2　Cu＋2　Fe＋2　S－2　K2FeO4　Fe＋6
Li2NH　N－3　LiNH2　N－3　AlN　N－3
Na2S2O3　S＋2　MO　M＋5　C2O　C＋3
HCN　C＋2　N－3　CuH　Cu＋1　H－1
FeO　Fe＋(8－n)　Si3N4　Si＋4　N－3
题组二　氧化还原反应的概念辨析
3．(2021·陕西省延安检测)下列说法正确的是(　　)
A．有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应
B．金属阳离子一定只具有氧化性
C．氧化还原反应中，有一种元素被氧化，一定有另一种元素被还原
D．某元素从游离态变为化合态，该元素可能被氧化也可能被还原
解析：A.有单质参加或有单质生成的化学反应不一定是氧化还原反应，如：3O2===2O3，故A错误；B.金属阳离子不一定只具有氧化性，如：Fe2＋既有氧化性又有还原性，故B错误；C.氧化还原反应中，可能是同种元素既被氧化又被还原，如：氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，氯元素既被氧化又被还原，故C错误；D.某元素从游离态变为化合态，该元素可能被氧化也可能被还原，如氢气、氧气反应生成水，氢元素被氧化、氧元素被还原，故D正确。
答案：D
4．下列变化中，水作氧化剂的是(　　)
A．Na2O2和水的反应　　　　　 B．氯气和水的反应
C．钠和水的反应 D．F2和水的反应
解析：A.Na2O2和水反应生成氢氧化钠和氧气，Na2O2中氧元素化合价既升高又降低，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，水中元素化合价不变，水既不是氧化剂也不是还原剂，故不选A；B.氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，氯气中氯元素化合价既升高又降低，氯气既是氧化剂又是还原剂，水中元素化合价不变，水既不是氧化剂也不是还原剂，故不选B；C.钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，钠元素化合价升高，钠是还原剂，水中氢元素化合价降低，水是氧化剂，故选C；D.F2和水反应生成HF和O2，F元素化合价降低，F2是氧化剂，水中氧元素化合价升高，水是还原剂，故不选D。
答案：C
题组三　依据反应事实判断氧化还原反应
5．下列应用不涉及氧化还原反应的是(　　)
A. Na2O2用作呼吸面具的供氧剂
B．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al
C．工业上利用合成氨实现人工固氮
D．实验室用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3
解析：Na2O2与水、二氧化碳反应生成氧气，反应过程中有元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故A错误；电解熔融状态Al2O3得到单质铝和氧气，反应过程中有元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故B错误；工业合成氨利用氮气和氢气反应生成氨气，反应过程中有元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故C错误；实验室用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3，反应过程中没有元素化合价发生变化，发生的反应属于复分解反应，不属于氧化还原反应，故D正确。
答案：D
题组四　基于双线桥理解氧化还原反应
6．(双选)已知NaBiO3为浅黄色或褐色沉淀。NaBiO3与硝酸酸化的MnSO4溶液发生反应：5NaBiO3＋2Mn2＋＋14H＋===2MnO＋5Bi3＋＋5Na＋＋7H2O。下列推断正确的是(　　)
A.上述反应中的MnSO4溶液也可以用盐酸或硫酸酸化
B．可用BiO检验Na＋的存在
C．由上述反应可知氧化性：NaBiO3>HNO3>KMnO4
D．NaBiO3与浓盐酸反应的离子方程式为NaBiO3＋2Cl－＋6H＋===Bi3＋＋Na＋＋3H2O＋Cl2↑
解析：A.盐酸中的Cl－具有还原性，用盐酸酸化时Cl－会被NaBiO3氧化生成Cl2，A选项错误；B.BiO能与Na＋结合生成NaBiO3浅黄色或褐色沉淀，因此可用BiO检验Na＋的存在，B选项正确；C.根据题中反应可知，NaBiO3作氧化剂，KMnO4为氧化产物，因此氧化性：NaBiO3>KMnO4，但是根据反应产物来看，硝酸未参与氧化还原反应，所以不能确定硝酸的氧化性强弱，C选项错误；D.NaBiO3与浓盐酸反应，Cl－被NaBiO3氧化生成Cl2，反应的离子方程式为NaBiO3＋2Cl－＋6H＋===Bi3＋＋Na＋＋3H2O＋Cl2↑，D选项正确。
答案：BD
考点2　氧化性、还原性强弱的比较


1．氧化性、还原性
(1)氧化性是指得电子的性质(或能力)；还原性是指失电子的性质(或能力)。
(2)元素价态与氧化性、还原性的关系
最高价态——只有氧化性，如：Fe3＋、H2SO4、KMnO4等；最低价态——只有还原性，如：金属单质、Cl－、S2－等；中间价态——既有氧化性又有还原性，如：Fe2＋、S、Cl2等。
(3)氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的难易程度，与得、失电子数目的多少无关。
2．氧化性、还原性强弱的比较方法
(1)根据化学方程式判断
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。
示例：有以下反应：
①H2SO3＋I2＋H2O===2HI＋H2SO4；
②2FeCl3＋2HI===2FeCl2＋I2＋2HCl；
③3FeCl2＋4HNO3===2FeCl3＋NO↑＋2H2O＋Fe(NO3)3。

还原性
氧化性
从反应①可知
H2SO3>I－
I2>H2SO4
从反应②可知
I－>Fe2＋
Fe3＋>I2

还原性
氧化性
从反应③可知
Fe2＋>NO
HNO3>Fe3＋
总的强
弱顺序
还原性：H2SO3>I－>Fe2＋>NO
氧化性：HNO3>Fe3＋>I2>H2SO4
(2)依据反应条件及反应的剧烈程度判断
当不同的氧化剂(或还原剂)与同一还原剂(或氧化
剂)反应时，反应越易进行，则对应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强，反之越弱。如：
MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O
氧化性：KMnO4>MnO2。
(3)依据相同条件下氧化还原反应的程度判断
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：
→

　(1)强氧化剂与强还原剂混合不一定能发生氧化还原反应。(　　)
(2)阳离子只有氧化性，阴离子只有还原性。(　　)
(3)元素的非金属性越强，其氧化性越强，相应单质越活泼。(　　)
(4)难失电子的物质一定易得电子。(　　)
(5)NO2和NH3之间可能发生反应产生N2。(　　)
(6)含硫化合物X、Y的转化关系S＋NaOH―→X＋Y＋H2O(未配平)中，硫单质的化合价最低。(　　)
(7)锌粉加入硝酸铁、硝酸铜的混合溶液中，锌首先与硝酸铁反应置换出铁。(　　)
(8)硝酸铜分解的产物可能是CuO、NO2、NO。(　　)
答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×　(8)×

　物质氧化性、还原性的强弱，不仅与物质的结构有关，还与物质的浓度和反应温度等有关。下列各组物质：
①Cu与HNO3溶液　②Cu与FeCl3溶液　③Zn与H2SO4溶液　④Fe与FeCl3溶液　⑤Cl2和NaOH溶液　⑥Fe和HNO3溶液　⑦Fe和H2SO4溶液　⑧Na和O2
(1)由于浓度不同而发生不同氧化还原反应的是________(填序号，下同)。
(2)由于温度不同而发生不同氧化还原反应的是________。
(3)氧化还原反应不受浓度、温度影响的是________。
答案：(1)①③⑥⑦　(2)⑤⑥⑦⑧　(3)②④

题组一　依据方程式判断氧化性、还原性强弱
1．已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应：
Ce4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ce3＋
Sn2＋＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Sn4＋
由此可以确定Fe2＋、Ce3＋、Sn2＋三种离子的还原性由强到弱的顺序是(　　)
A．Sn2＋、Fe2＋、Ce3＋
B．Sn2＋、Ce3＋、Fe2＋
C．Ce3＋、Fe2＋、Sn2＋
D．Fe2＋、Sn2＋、Ce3＋
答案：A
2．根据反应①→④，可以判断下列4种物质的氧化性由强到弱的正确顺序是(　　)
①Cl2＋2KI===2KCl＋I2；
②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3；
③2FeCl3＋2HI===2FeCl2＋2HCl＋I2；
④H2S＋I2===S＋2HI
A．S＞I2＞Fe3＋＞Cl2
B．Cl2＞Fe3＋＞I2＞S
C．Fe3＋＞Cl2＞S＞I2
D．Cl2＞I2＞Fe3＋＞S
解析：根据同一反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，判断各物质的氧化性强弱。①中氧化剂是Cl2，氧化产物是I2，Cl2的氧化性强于I2的氧化性；②中氧化剂是Cl2，氧化产物是FeCl3，所以Cl2的氧化性强于FeCl3的氧化性；③中氧化剂是FeCl3，氧化产物是I2，FeCl3的氧化性强于I2的氧化性；④中氧化剂是I2，氧化产物是S，I2的氧化性强于S的氧化性。各物质的氧化性由强到弱的顺序为Cl2＞Fe3＋＞I2＞S。
答案：B
题组二　依据氧化性、还原性强弱判断氧化还原反应能否发生
3．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．2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
解析：氧化还原反应发生的条件是强氧化剂＋强还原剂―→弱还原剂＋弱氧化剂。由于Fe3＋氧化性强于I2，所以FeI3不存在，A中反应不可能发生；B、C、D中反应符合氧化还原反应规律，所以可以发生。当n(Cl2)∶n(FeI2)＝1∶1时即发生B项的反应。
答案：A
4．现有下列三个氧化还原反应：
①2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2
②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
③2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O
若某溶液中含有Fe2＋、Cl－和I－，要除去I－而不氧化Fe2＋和Cl－，可以加入的试剂是(　　)
A．Cl2　　　　　　　 B．KMnO4
C．FeCl3 D．HCl
解析：根据所给方程式判断氧化性顺序为KMnO4＞Cl2＞FeCl3＞I2，HCl不具备氧化I－的能力，而Cl2除能氧化I－外，还能氧化Fe2＋，KMnO4能氧化I－、Cl－、Fe2＋，不符合题意，故选C。
答案：C
归纳提升

假设法判断氧化还原反应能否发生




　氧化还原反应的规律及应用

　规律一　“价态归中，互不交叉”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如图。

　规律二　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。
　规律三　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Fe粉，因为氧化性：Fe3＋>Cu2＋>H＋，所以Fe粉先与Fe3＋反应，然后依次为Cu2＋、H＋。
[考能突破练]
1．在KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O的反应中，被氧化的氯与被还原的氯的原子个数比为(　　)
A．1∶6　　　　　　　　　 B．6∶1
C．1∶5 D．5∶1
解析：KClO3中的Cl元素和HCl中的Cl元素发生归中反应，生成零价态的Cl2，用双线桥法标出电子得失情况如下：
可知，HCl(浓)中的Cl元素化合价升高被氧化，KClO3中的Cl元素化合价降低被还原，且原子个数之比为5∶1。
答案：D
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
3．已知在热的碱性溶液中，NaClO发生反应：3NaClO===2NaCl＋NaClO3。在相同条件下NaClO2也能发生类似的反应，其最终产物是(　　)
A．NaCl、NaClO B．NaCl、NaClO3
C．NaClO、NaClO3 D．NaClO3、NaClO4
答案：B
4．L、M、R、P、Q分别代表五种含不同化合价的氮元素的物质。A、B分别代表两种含不同化合价的氯元素的物质(每种物质中氮或氯元素的化合价只有一种)。又知物质M中的氮元素化合价要比物质Q中氮元素的化合价低。在一定条件下，它们会发生如下的转化(关系式未配平)：
①P＋A―→Q＋B　②L＋O2―→M＋H2O　③L＋M―→R＋H2O　④B＋H2O―→A＋O2
(1)若五种含氮元素的物质中，有一种是硝酸，则硝酸是________，理由是_____________________________________________________________________。
(2)反应②必须在催化剂(铂、氧化铁等)作用下，加热到一定温度时方能发生，此反应在化工生产上有重要用途，据此推断在同温同压下，若物质R密度比空气的密度小，则R的化学式为________。
(3)某同学写出下面三个含氮的物质相互转换的关系式：
Ⅰ.M＋P―→N2O3＋H2O　Ⅱ.N2O4＋H2O―→P＋Q
Ⅲ.M＋L―→Q＋H2O
其中一定不可能实现的是________，理由是_______________________________
___________________________________________________________________。
答案：(1)P　P中氮元素的化合价最高　(2)N2
(3)Ⅲ　氮元素价态：Q＞M＞L，根据氧化还原反应规律，M与L反应，不可能生成氮元素价态比M、L都高的物质Q
5．按要求书写离子方程式：
(1)向FeBr2溶液中通入少量Cl2
___________________________________________________________________。
(2)向FeBr2溶液中通入等量Cl2
___________________________________________________________________。
(3)向FeBr2溶液中通入过量Cl2
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
答案：(1)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(2)2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2===2Fe3＋＋Br2＋4Cl－
(3)2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2===2Fe3＋＋2Br2＋6Cl－
[归纳提升]
常用的氧化性、还原性强弱顺序
1．氧化性：KMnO4>MnO2>Cl2>Br2>Fe3＋>I2。
2．还原性：S2－>SO(SO2)>I－>Fe2＋>Br－>Cl－。


1．(2020·新高考山东卷)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
解析：谷物发酵的过程中包含淀粉水解、葡萄糖转化为乙醇、乙醇氧化为乙酸的过程；小苏打分解的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，不是氧化还原反应；含氯消毒剂有强氧化性，可用于环境消毒；NO2与水发生反应3NO2＋H2O===NO＋2HNO3，是氧化还原反应。
答案：B
2．(2020·浙江7月选考)反应MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O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
3．(2019·高考浙江卷)反应8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl，被氧化的NH3与被还原的Cl2的物质的量之比为(　　)
A．2∶3 B．8∶3
C．6∶3 D．3∶2
解析：反应中NH3并没有全部被氧化，根据生成N2的量可知被氧化的NH3的量占NH3总量的，被氧化的NH3与被还原的Cl2的物质的量之比为2∶3，故选A。
答案：A
4．(2019·高考北京卷)下列除杂试剂选用正确且除杂过程不涉及氧化还原反应的是(　　)


物质(括号内为杂质)
除杂试剂
A
FeCl2溶液(FeCl3)
Fe粉
B
NaCl溶液(MgCl2)
NaOH溶液、稀HCl
C
Cl2(HCl)
H2O、浓H2SO4
D
NO(NO2)
H2O、无水CaCl2
解析：A错：除杂时发生的反应为Fe＋2FeCl3===3FeCl2，该反应属于氧化还原反应。B对：除杂时发生的反应为MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl、NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，上述两个反应均不属于氧化还原反应。C错：Cl2能溶于水且发生反应Cl2＋H2O⇌HCl＋HClO，除杂试剂选用错误。D错：除杂时发生的反应为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，该反应为氧化还原反应。
答案：B
5．(2019·高考全国卷Ⅲ)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为＋2、＋3、＋4。当x＝y＝时，z＝________。
解析：根据化合物中各元素化合价代数和为0的原则，求得z＝。
答案：