化学必修 第一册第三节 氧化还原反应学案及答案

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第08讲氧化还原反应的分类及其配平

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知识精讲

思考与交流：观察下列方程式，从变价元素/物质的角度思考，这些方程式有何区别？
①Fe+ CuSO4===FeSO4 + Cu
②Fe2O3 +3CO 2Fe+ 3CO2
③NH4NO32H2O+N2O↑
④Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
⑤3S+ 6NaOH2Na2S+ Na2SO3+3H2O
⑥SO2+2H2S===2H2O+ 3S↓
⑦H2S+H2SO4===S↓+SO2↑+2H2O
⑧3Cu+ 8HNO3(稀)=== 3Cu(NO3)2+ 2NO↑+ 4H2O
⑨MnO2+ 4HCl(浓)MnCl2+ 2H2O+ Cl2↑

一、氧化还原反应的分类
1. 一般氧化还原反应：指氧化剂和还原剂为不同物质的氧化还原反应，如①②
2.自身氧化还原反应：指氧化剂和还原剂是同一物质的氧化还原反应，如③④⑤
其中，④⑤又称为歧化反应，它指的是同一物质的分子中同一价态的同一元素间发生的氧化还原反应，即统一物质中同一价态的元素在发生氧化还原反应过程中发生了“化合价变化上的分歧”
3. 归中反应：指同种元素组成的不同物质之间发生反应，元素的两种化合价向中间靠拢但不允许交叉，最多归中为同一化合价的氧化还原反应。如⑥⑦
4. 部分氧化还原反应：指还原剂只有部分被氧化、或氧化剂只有部分被还原的氧化还原反应，如⑧⑨
注意
对于部分氧化还原反应，氧化剂(还原剂)中被还原(氧化)与未被还原(氧化)的比例，要依据化学方程式或得失电子数来确定，只有被还原(氧化)的那部分才作氧化剂(还原剂)
如：3Cu+ 8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+ 2NO↑+ 4H2O，8个HNO3中只有2个作氧化剂
MnO2+ 4HCl(浓) MnCl2+ 2H2O+ Cl2↑，4个HCl中只有2个作还原剂


二、氧化还原反应的配平
1. 氧化还原反应的配平原则
（1）电子守恒：氧化剂和还原剂得失电子总数相等，化合价升高总数= 化合价降低总数。
（2）质量守恒：反应前后原子的种类和个数不变。
（3）电荷守恒：离子反应前后，所带电荷总数相等。

2. 氧化还原反应配平的基本步骤

补充说明
（1）查守恒时，只有离子方程式需要检查电荷是否守恒。
（2）离子方程式中，若电荷不守恒，需根据溶液的酸碱性，利用H+ / OH-配平电荷。


及时小练——氧化还原反应方程式的配平
一般氧化还原反应
_____FeCl3+ _____ H2S——_____ FeCl2+ _____HCl + _____S↓
_____C +_____H2SO4(浓) —— _____CO2↑+ _____H2O + _____SO2↑
自身氧化还原反应
_____HNO3 —— _____NO2↑+ _____O2↑+ _____H2O
_____NO2+ _____H2O—— _____HNO3+ _____NO
_____S + _____NaOH—— _____Na2S + _____Na2SO3 + _____H2O
归中反应
_____NH3 + _____NO—— _____N2 + _____H2O
_____KI + _____KIO3+ _____H2SO4——_____K2SO4+ _____I2+ _____H2O
部分氧化还原反应
_____ Cu + _____H2SO4(浓)——_____ CuSO4+ _____SO2↑+ _____H2O
_____Fe + _____HNO3(稀)—— _____Fe(NO3)3 + _____NO↑+ _____H2O
离子反应
_____MnO+_____Fe2++ _____——_____Mn2+ + _____Fe3+ + _____
_____MnO2+ ____ClO3-+ _____OH-——____MnO42-+ ____Cl-+ ____H2O



易错提醒——注意下标
若变价元素在物质中有下标，配平时需要额外注意该元素的化合价变化数目。如：
_____Cr2O72-+ _____S2-+ _____H+——_____Cr3++ _____S↓+ _____H2O


总结归纳——配平的一些小技巧
1. 一般从左配：对于一般氧化还原反应，一般从左边氧化剂、还原剂着手配平。
2. 自变从右配：对于自身氧化还原反应，一般从右边氧化产物、还原产物配平。
3. 归中从左配：对于一般氧化还原反应，一般从左边氧化剂、还原剂着手配平。
4. 部分别忘加：对于部分氧化还原反应，一般先配平得失电子，再加上没有变价的部分。



对点训练

题型一：判断元素化合价（得失电子守恒）
【例1】有一种用实际参加化学反应的离子符号来表示化学反应的式子叫离子方程式，在离子方程式中，反应前后电荷是守恒的，如下离子方程式：2RO+5C2O+16H+=2R2++10CO2↑+8H2O，由此可知在RO中，元素R的化合价是
A．+4 B．+5 C．+6 D．+7

【变1-1】2Mn2++ 5R2O8X—+8H2O=16H++10RO42—+2MnO4—在酸性溶液中(加热并有Ag催化)可发生如下反应根据上述反应，则R2O8x-中x的值是
A．4 B．3 C．2 D．1

【变1-2】已知2MO+5S2-+16H+=2M2++5S↓+8H2O，则MO中x的值为
A．1 B．2 C．3 D．4

【变1-3】已知 aM2++bO2 + 4H+=cM3++dH2O，则化学计量数 c 的值为
A．1 B．2 C．3 D．4

题型二：氧化还原方程式的配平
【例2】配平下列化学反应。
(1)_______HCl(浓)＋______MnO2______Cl2↑＋______MnCl2＋______H2O
(2)_______Cu＋______HNO3(稀)=_______Cu(NO3)2＋______NO↑＋_____H2O
(3)______ S＋______KOH=______K2S＋_______K2SO3＋_______H2O
(4)_______ ClO-＋______Fe(OH)3＋_______=______Cl-＋_____＋______H2O

【变2-1】配平下列氧化还原反应方程式：
(1)Mn2++O2+OH-→MnO(OH)2↓___
(2)MnO(OH)2+I-+H+→Mn2++I2+H2O___

【变2-2】配平下列化学方程式。
（1）_____Fe2+ +_____O2 +_____H+——_____Fe3+ +_____H2O
（2）_____Cu+_____NO3-+_____H+——______NO↑+_____Cu2+ +_____H2O


题型三：氧化还原方程式的书写
【例3】按要求完成下列问题：
（1）NO被H2O2氧化为NO的离子方程式为_____________________________________。
（2）NOx（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx，吸收过程中存在HNO2与(NH2)2CO生成N2和CO2的反应。写出该反应的化学方程式：_____________________________________。
（3）水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。将水样与Mn(OH)2碱性悬浊液混合，反应生成MnO(OH)2，实现氧的固定。“氧的固定”中发生反应的化学方程式为______________________________。
（4）工业上常将含砷废渣（主要成分为As2O3）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_____________________________________。
（5）联氨（又称肼，N2H4，无色液体）是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。回答下列问题：
①实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，反应的化学方程式为______________________。
②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__________。

【变3】按要求书写方程式：
(1)已知将浓盐酸滴入高锰酸钾溶液中，产生黄绿色气体(Cl2)，而溶液的紫红色褪去。在一氧化还原反应的体系中，共有KCl、Cl2、浓H2SO4、H2O、KMnO4、MnSO4、K2SO4七种物质
①写出一个包含上述七种物质的氧化还原反应方程式，并配平_______________________________
②在反应后的溶液中加入NaBiO3(不溶于冷水)，溶液又变为紫红色，BiO反应后变为无色的Bi3＋。写出该实验中涉及反应的离子方程式_____________________________________________________
(2)＋6价铬的毒性很强，制取红矾钠后的废水中含有的Cr2O，可以用绿矾除去。测得反应后的溶液中含Cr3＋、Fe2＋、Fe3＋、H＋等阳离子。写出该反应的离子方程式____________________________________
(3)KMnO4的氧化性随pH的减小而增大，在酸性介质中还原产物是Mn2＋；在中性或碱性介质中还原产物主要是MnO2。三氯乙烯(C2HCl3)是地下水有机污染物的主要成分，研究显示在地下水中加入KMnO4溶液可将其中的三氯乙烯除去，氧化产物只有CO2，写出反应的化学方程式_________________________________
(4)某高温还原法制备新型陶瓷氮化铝(AlN)的反应体系中的物质有：Al2O3、C、N2、AlN、CO。请将AlN之外的反应物与生成物分别填入以下空格内，并配平。＋＋―→＋

题型四：氧化还原基础概念与方程式书写综合考查
【例4】元素铬(Cr)的几种化合物存在下列转化关系，下列判断不正确的是
Cr2O3固体绿色KCrO2溶液黄色K2CrO4溶液橙红色K2Cr2O7溶液
A．反应①表明Cr2O3有酸性氧化物的性质
B．反应②利用了H2O2的氧化性
C．反应②的离子方程式为2CrO+3H2O2+2OHˉ=2CrO+4H2O
D．反应①②③中铬元素的化合价均发生了变化

【变4】用草酸的稀溶液或草酸钠的酸性溶液可以洗涤粘在皮肤上的高锰酸钾，其离子方程式为(未配平)MnO+C2O+H+ →CO2 ↑+Mn2++□。关于此反应的叙述中正确的是
A．该反应右边方框内的产物是OH-
B．配平该反应后，H+的化学计量数是8
C．该反应中氧化产物是CO2
D．配平该反应后，该反应电子转移总数是5e-

【例5】储氢碳纳米管的成功研制体现了科技的进步。用电弧法合成的碳纳米管常伴有大量的杂质碳纳米颗粒。这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯。其反应中的反应物和生成物有C、CO2、H2SO4、K2Cr2O7、K2SO4、Cr2(SO4)3和H2O七种。
(1)请用上述物质填空，并配平化学方程式□C+□( )+□H2SO4=□( )+□( )+□Cr2(SO4)3+□H2O：_______________。
(2)上述反应中氧化剂是______(填化学式)，被氧化的元素是______(填元素符号)。
(3) H2SO4在上述反应中表现的性质是______(填字母)。
A．氧化性 B．氧化性和酸性 C．酸性 D．还原性和酸性

【变5-1】氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还能形成光化学烟雾。因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。
(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下①NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O，②2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O。
在反应①中，氧化剂是___，还原剂是___。
(2)汽车尾气中含有一氧化氮和一氧化碳，消除这两种大气污染物的方法是安装催化转化器使它们发生反应生成氮气和二氧化碳，该反应的化学方程式为___。
(3)在一定条件下氨气亦可将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式：___。

【变5-2】有反应①2H2O+Cl2+SO2=H2SO4+2HCl，②____NaClO3+____HCl(浓)—____NaCl+___Cl2↑+____H2O;针对上述两个反应回答下列问题：
(1)先配平方程式②___________(填写系数即可)再用双线桥法标出反应②的电子转移___________
(2)指出反应②的氧化剂___________，氧化产物___________，该反应中被氧化与被还原的原子个数比为___________
(3)两反应中的氧化剂的氧化性强弱顺序为___________，还原剂的还原性强弱顺序为___________。

【变5-3】HNO2是一种弱酸，且不稳定，易分解生成NO和NO2；它是一种还原剂，能被常见的强氧化剂氧化，但在酸性溶液中它也是一种氧化剂，如能把Fe2+氧化成Fe3+。AgNO2是一种难溶于水、易溶于酸的化合物。试回答下列问题：
(1)人体正常的血红蛋白含有Fe2+。若误食亚硝酸盐(如NaNO2)，则导致血红蛋白中的Fe2+转化为Fe3+而中毒，可以服用维生素C可解毒。下列叙述不正确的是___________(填序号)。
A．亚硝酸盐被还原 B．维生素C是还原剂
C．维生素C将Fe3+还原为Fe2+ D．亚硝酸盐是还原剂
(2)下列方法中，不能用来区分NaNO2和NaCl的是___________(填序号)。
A．加入稀盐酸，观察是否有气泡产生 B．加入AgNO3，观察是否有沉淀产生 C．在酸性条件下加入KI-淀粉溶液，观察溶液颜色(I2遇淀粉呈蓝色)
(3)某同学把氯气通入到NaNO2溶液中，生成NaNO3和HCl，请写出反应的离子方程式：___________。
(4)高铁酸钠(Na2FeO4)具有强氧化性，可对自来水进行消毒、净化。高铁酸钠可用氢氧化铁和次氯酸钠在碱性介质中反应得到，请补充并配平下面离子方程式。
______Fe(OH)3 +______ClO-+______OH- =______FeO+_______Cl-+____ ________
(5)在反应11P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4中，氧化剂是___________。


【例6】稀土是一种重要的战略资源，我国稀土出口量世界第一。铈(Ce)是一种典型的稀土元素，其在自然界中主要以氟碳铈矿(主要成分为CeCO3F)形式存在。工业上利用氟碳铈矿制取CeO2的一种工艺流程如图：

资料：①铈(Ce)常见的化合价为+3和+4；
②在O2作用下，氟碳铈矿焙烧后的产物中有CeO2和CeF4；
③在硫酸体系中，Ce4+在[(HA)2]中的溶解度大于其在水中的溶解度，Ce3+与之相反。
回答下列问题：
（1）步骤Ⅰ“焙烧”过程中CeCO3F发生反应的化学方程式为____。
（2）步骤Ⅱ充分反应后经过滤，得到的水溶液中阳离子有____。
（3）步骤Ⅲ的操作名称是____。
（4）步骤Ⅳ中加入H2O2的目的是____。
（5）步骤Ⅴ中发生反应的离子方程式是____。

【例7】为探索稳定性溶液对氮氧化物()的处理效果，实验过程如下：

已知：具有强氧化性，且氧化性随着溶液的酸性增强而增强。和NaOH反应的化学方程式为：。对氮氧化物具有强吸收效果。
(1)“制气”阶段生成、NO和。“制气”反应的化学方程式为___________。
(2)可以将NO氧化为，并进一步将氧化为，则被还原为。吸收时，溶液从吸收器顶部喷淋，氮氧化物从吸收器底部通入(如图-1所示)。的吸收率与吸收器内碎瓷片填料的高度关系如图-2所示。

①和反应的离子方程式为___________。
②随着吸收器内填料高度增加，去除率增高的原因是___________。
(3)通过加入盐酸或NaOH调节溶液的pH，测得不同pH的溶液对吸收率的影响如图-3所示。

①当pH小于7时，吸收率随pH增大而减小的原因是___________。
②当pH大于7时，吸收率随pH增大而增大的原因是___________。

提分特训

【题1】已知在碱性溶液中可发生如下反应：2R(OH)3+3C1O-+4OH-=2RO+3Cl-+5H2O。则RO中n的数值是
A．1 B．2 C．3 D．4

【题2】（1）配平化学方程式：P＋FeO＋CaOCa3(PO4)2＋Fe
（2）配平离子方程式：Mn2＋＋ClO＋H2O===MnO2↓＋Cl2↑＋______
（3）KClO3可用于实验室制O2，若不加催化剂，400℃时分解只生成两种盐，其中一种是无氧酸盐，另一种盐的阴阳离子个数比为1∶1。写出该反应的化学方程式：_____________________________
（4）Na2S2O3还原性较强，在溶液中易被Cl2氧化成SO，常用作脱氯剂，该反应的离子方程式为
_______________________________________________________
（5）硫化氢具有还原性，可以和许多氧化剂反应。在酸性条件下，H2S和KMnO4反应生成S、MnSO4、K2SO4和H2O，写出该反应的化学方程式_________________________________________
（6）S2O具有强氧化性，其还原产物为SO，硫酸锰(MnSO4)和过硫酸钾(K2S2O8)两种盐溶液在银离子催化下可发生反应，得到紫红色溶液。请写出此反应的化学方程式：__________________________________
（7）在热的稀硫酸溶液中溶解一定量的FeSO4后，再加入足量的KNO3溶液，可使其中的Fe2＋全部转化成Fe3＋，并有气体逸出，请配平该化学方程式：
FeSO4＋____KNO3＋____H2SO4——____K2SO4＋____Fe2(SO4)3＋____NO↑＋____H2O

【题3】根据所学知识，回答下列问题。
(1)汽车尾气中常含有NO、CO等气体，在催化剂的作用下NO和CO可反应生成和，请写出该反应的化学方程式：___________________________________。
(2)生活中若将“84”消毒液(有效成分是NaClO)和洁厕精(主要成分是HCl)混合，易产生黄绿色有毒气体，请写出该反应的离子方程式：___________________________。
(3)胶体和溶液的本质区别是_______(填标号)。
A．能否发生电泳 B．分散质粒子的直径大小不同　　C．能否产生丁达尔效应
(4)下列状态的物质既属于电解质又能导电的是________(填标号)。
A．熔融的NaCl B．纯净的矿泉水
C．某品牌的饮料 D．熟石灰固体

【题4】某反应中反应物与生成物有：AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O和一种未知物质X。
（1）已知KBrO3在反应中得到电子，则该反应的还原剂是___________。
（2）已知2个KBrO3在反应中得到10个电子生成X，则X的化学式为___________。
（3）根据上述反应可推知___________。
A．氧化性：KBrO3＞H3AsO4 B．氧化性：H3AsO4＞KBrO3
C．还原性：AsH3＞X D．还原性：X＞AsH3
（4）将氧化剂和还原剂的化学式及其配平后的系数填入下列方框中，并用单线桥法标出电子转移的方向和数目：。___________

【题5】化学实验中，如使某步反应中的有害产物作为另一步反应的反应物，形成一个循环，就可不再向环境排放该种有害物质。如图所示。

(1)配平反应方程式并回答问题，用单线桥标出两个反应的电子转移的方向和数目。
反应①：，__________，氧化剂为__________(填化学式，后同)，氧化产物为__________。
反应⑥：，__________，还原剂为__________，还原产物为__________。
(2)在上述有编号的步骤中，除了①⑥外，还需用到氧化剂的步骤是__________（填编号）。

【题7】工业盐中含有NaNO2，外观和食盐相似，有咸味，人若误食会引起中毒，致死量为0.3～0.5 g。已知NaNO2能发生如下反应(离子方程式已配平)：2＋xI－＋yH＋===2NO↑＋I2＋zH2O，请回答下列问题：
(1)上述反应中，x的数值是____，根据是____________；y的数值是_____，根据是____
(2)根据上述反应，可用化学试纸及生活中常见物质进行实验来鉴别工业盐和食盐，现有淀粉碘化钾试纸，则还需选用的生活中常见物质的名称为____________。
(3)某工厂废弃液中含有2%～5%的NaNO2，直接排放会造成水污染，但加入下列物质中的某一种就能使NaNO2转化为不引起污染的N2，该物质是___（填字母）。
a．NaCl b．H2O2 c．NH4Cl d．浓硫酸
所发生反应的化学方程式为_________。

提分作业

【练1】已知2MO+5S2-+16H+═2M2++5S↓+8H2O，则MO中的x的值为（）
A．1 B．2 C．3 D．4

【练2】向含有Mn2+的酸性溶液中滴加过二硫酸钾(K2S2O8)溶液，会发生如下反应(未配平)：Mn2++S2+H2O→Mn+S+H+。下列说法正确的是
A．该反应中起氧化作用的是Mn2+
B．反应后溶液的酸性增强
C．反应中有1个还原剂参加反应，则转移4个电子
D．该反应常用于检验溶液中Mn2+的存在，现象是溶液紫红色消失

【练3】配平下列方程式：
（1）____HCl(浓)＋____MnO2____Cl2↑＋____MnCl2＋____H2O
（2）____Cu＋____HNO3(稀)===____Cu(NO3)2＋____NO↑＋____H2O
（3）____S＋____KOH===____K2S＋____K2SO3＋____H2O
（4）____MnO＋____H＋＋____Cl－===____Mn2＋＋____Cl2↑＋____H2O

【练4】某反应体系有反应物和生成物共7种：O2、KMnO4、MnSO4、H2SO4、H2O、H2O2、K2SO4。已知该反应中H2O2只发生如下过程：H2O2→O2，试回答下列问题：
（1）该反应中的氧化剂是__________________________________________。
（2）该反应中，发生还原反应的过程是_____________________________________。
（3）该反应的化学方程式为_______________________________________________。

【练5】（1）工业上常将含砷废渣(主要成分为)制成浆状，通入氧化，生成和单质硫。写出发生反应的化学方程式_________________________________________。
（2）当用CaSO3水悬浮液吸收经O3预处理的烟气时，清液(pH约为8)中SO将NO2转化为NO，其离子方程式：____________________________________。

【练6】按要求完成下列问题：
(1)在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成和，其离子方程式为_________。
(2)制备NaClO溶液时，若温度超过40℃，与NaOH溶液反应生成和NaCl，其离子方程式为_______。
(3)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和，该反应的化学方程式为________。

【练7】已知实验室制取氯气的反应原理为：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O，据此回答下列问题：
(1)氧化剂是___________(填写化学式)；还原剂是___________(填写化学式)；氧化剂和还原剂个数比是___________。
(2)该实验室制取氯气反应的离子方程式为___________。
II．用双线桥法表示电子转移的方向和数目：KClO3+6HCl(浓)KCl+3Cl2↑+3H2O ___________
III．医学上常用酸性高锰酸钾溶液与草酸溶液的反应来测定血钙的含量，配平以下离子方程式，并填上合适的微粒：_________ ____H++____MnO+____H2C2O4 =____CO2↑+____Mn2++____

【练8】已知HNO2是一种弱酸，向NaNO2中加入强酸可生成HNO2，HNO2不稳定，易分解成NO和NO2气体；HNO2是一种还原剂，能被常见的强氧化剂氧化，但在酸性溶液中它也是一种氧化剂，如能把Fe2+氧化成Fe3+。AgNO2是一种难溶于水、易溶于酸的化合物。试回答下列问题：
(1)人体正常的血红蛋白含有Fe2+。若误食亚硝酸盐如NaNO2，则导致血红蛋白中的Fe2+转化为Fe3+而中毒，可以服用维生素C解毒，维生素C在解毒的过程中表现出___(填“氧化”或“还原”)性。
(2)下列方法中，不能用来区分NaNO2和NaCl的是___(填字母代号)。
A．加入盐酸，观察是否有气泡产生
B．加入AgNO3溶液观察是否有沉淀生成
C．分别在它们的酸性溶液中加FeCl2溶液，观察溶液颜色变化
(3)可以与Fe2+反应制备Fe2O3纳米颗粒。
①若与Fe2+的系数之比为1：2，配平该反应的离子方程式：
__Fe2++__+__H2O2+__OH-=__Fe2O3+__+__H2O
②下列关于该反应的说法正确的是__(填字母代号)。
A．反应中表现了氧化性
B．已知生成的Fe2O3纳米颗粒直径为10纳米，则该分散系为胶体
C．该反应中H2O2做氧化剂