氧化还原反应核心规律总结与运用大盘点-标准化文件发布号:(9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII氧化还原反应核心规律总结与运用大盘点《考试大纲》明确指出了氧化还原反应的考试范围,其主要内容包括:⑴氧化剂、还原剂,氧化产物、还原产物的判断;⑵氧化剂的氧化性或还原剂的还原性的相对强弱的判断;⑶氧化还原反应方面的种种计算;等等。
为此,在复习中必须熟练地掌握好这些知识,同时,还要善于从这些知识中去挖掘隐含着的重要核心规律,学会运用这些规律去解决涉及氧化还原反应知识方面的各种问题,最终达到真正掌握知识的目的。
一、重要核心规律总结规律之一:性质规律1. 某元素处于最高价态时,则该元素只具有氧化性。
这是因为在氧化还原反应中,该元素的化合价只能降低,不可再升高。
例如,K Mn +7O 4、H 2S +6O 4、H+、N +5O 3-、F 02(无正价)等。
2. 某元素处于最低价态时,则该元素只具有还原性。
这是因为在氧化还原反应中,该元素的化合价只能升高,不可能再降低。
例如,K C -1l 、N 0a(无负价)、Na 2S -2等。
3. 某元素处于中间价态时,则该元素既具有氧化性又具有还原性。
这是因为在一定条件下,该元素的化合价可能升高或降低。
例如,C 0、S 0、Fe +2、S +4O 2等。
4. 金属单质只具有还原性,非金属单质多数既具有氧化性又具有还原性,少数只具有氧化性。
5. 含同种元素相邻价态的两物质之间不发生氧化还原反应。
例如,C 与CO ,CO 与CO 2,Cl 2与HCl ,浓H 2SO 4与SO 2等均不能发生氧化还原反应。
根据这个规律,可以帮助我们准确判断物质(微粒)可否作为氧化剂(或还原剂),可否发生氧化还原反应。
规律之二:强弱规律在一个氧化还原反应中,各物质(微粒)的氧化性、还原性强弱分别为:氧化性:氧化剂>氧化产物还原性:还原剂>还原产物根据这个规律,可以帮助我们判断出氧化还原反应中各物质(微粒)的氧化性或还原性的相对强弱;帮助我们选择合适的氧化剂或还原剂;帮助我们帮助判断一个氧化还原反应能否发生。
规律之三:价态变化规律1. 中间变两头——歧化反应。
例如,3C 0l 2+6KOH=5KC -1l+KCl +5O 3+3H 2O 。
2. 两头变中间——归中反应(不同价态的同种元素之间的反应)。
例如,H 2S +6O 4(浓)+H 2S -2=S +4O 2↑+S 0↓+2H 2O 、6HC -1l+KC +5lO 3=KCl+3C 0l 2↑+3H 2O 。
说明:当氧化剂为强的氧化剂或者氧化剂过量时,还原剂可转化成比其邻位价态更高的产物(不可出现交叉现象);反之亦然。
例如,⑴H 2S+3H 2SO 4(浓,过量)=4SO 2↑+4H 2O (H 2S -2……→(S 0)……→S +4O 2);⑵3H 2S(过量)+H 2SO 4(浓)=4S ↓+4H 2O (H 2S +6O 4 ……→(S +4O 2) ……→S 0)。
根据这个规律,可以准确判断氧化还原反应中的氧化产物和还原产物,标明电子转移的关系。
规律之四:次序规律在氧化还原反应中,一种氧化剂(或还原剂)与多种还原剂(或氧化剂)相遇时,总是依据还原性(或氧化性)强弱顺序先后被氧化(或被还原)。
根据这个规律,可判断氧化还原反应发生的先后次序,写出对应的正确的化学方程式。
例如,把Cl 2通入FeBr 2溶液中,Cl 2的强氧化性可将Fe 2+、Br -氧化;由于还原性Fe 2+>Br -,所以,当通入少量Cl 2时,根据次序规律:Cl 2首先将Fe 2+氧化,当Cl 2足量时,方可把Fe 2+、Br -一并氧化。
其离子反应方程式可分别表示为:2Fe 2++Cl 2=2Fe 3++2Cl -、2Fe 2++4Br -+3Cl 2=2Fe 3++2Br 2+6Cl -。
规律之五:守恒规律在一个氧化还原反应中,氧化剂得到电子的数目等于还原剂失去电子的数目,或者说氧化剂化合价降低总数等于还原剂化合价升高总数。
根据这个规律,可以进行氧化反应方程式的配平以及涉及氧化还原反应的各种计算。
二、运用例1.某溶液中含有Cl-和I-的物质的量浓度相同,为了氧化I-而不能使Cl-氧化,依据下列3个反应,除Cl2以外,还可选用的氧化剂是__________。
①2Fe3++2I-=2Fe2++I2;②2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-;③2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2+8H2O。
分析与解答:根据题意可知,由于Cl-和I-都有还原性,氧化产物分别为Cl2和I2,具有一定的氧化性。
然而,要使I-氧化而Cl-不被氧化,所选氧化剂其氧化性强于I2而弱于Cl2。
综合分析题给3个反应可推知,氧化性强弱为:①Fe3+>I2;②Cl2>Fe3+;③MnO4->Cl2,即MnO4->Cl2>Fe3+>I2。
故可选用的氧化剂只能是Fe3+。
例2. 已知I-、Fe2+、SO2、Cl-和H2O2均有还原性,它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为:Cl-<Fe2+<H2O2<I-<SO2。
则下列反应不能发生的是()A.2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+ B.I2+SO2+2H2O=H 2SO4+2HIC.H2O2+H2SO4=SO2+O2↑+2H2O D.2Fe2++I2=2Fe3++2I-分析与解答:根据“次序规律”可知,A选项中还原性强弱顺序为:SO2>Fe2+,符合题给顺序,反应可以发生;B选项中还原性强弱顺序为:SO2>HI(I-)可以发生;C 选项中还原性强弱顺序为:H 2O 2>SO 2,不符合题意;D 选项中还原性强弱顺序为:Fe 2+>I -,不符合题意。
故正确选项为C 、D 。
例3. 从矿物学资料查得,一定条件下自然界存在如下反应:14CuSO 4+5FeS 2+12H 2O=7Cu 2S+5FeSO 4+12H 2SO 4。
下列说法正确的是( )A .Cu 2S 既是氧化产物又是还原产物B .5molFeS 2发生反应,有10mol电子转移 C .产物中的SO 42-有一部分是氧化产物 D .FeS 2只作还原剂分析与解答:根据题给反应方程式和所学相关知识,发生化合价变化的元素只有硫和铜,其中:14C u+214Cu +1……① 7S -17S -2 ……②3S -1 3S +6 ……③ 由①、②可知,Cu 2S 只是还原产物,A 选项错;由②③可知,FeS 2既作氧化剂又作还原剂,D 选项错,由③可知,有3molSO 42-是氧化产物,C 选项正确。
例4. 己知 : ①2Fe 3++ 2I - = 2Fe 2++ I 2 ;② 2Fe 2+ + Br 2 = 2Br- + 2Fe 3+ ; ③ 2Br - + Cl 2 = 2Cl - + Br 2 。
现向含有a molFeI 2和bmolFeBr 2的混合溶液中逐渐通入c molCl 2 , 反应随Cl 2的通入明显分为几个阶段进行。
(1)分别填写在c 值增大的过程中,不同c 值范围内,被氧化的离子的物质的量。
反应物的量之间的关系 被氧化的离子 被氧化离子物质的量/mol (用含c 的表达式表示)Ⅰ. a < c ≤ aⅡ. a < c ≤ (3a +b)/2Ⅲ. (3a +b)/2 < c ≤ 3(a +b)/2⑵写出Ⅲ情景时的计算推理过程 。
分析与解答:本题是一道涉及氧化还原反应知识的计算题,有一定难度。
然而,只要认真分析题意,就会发现其解答关键就是不能忽视氧化还原反应的次序规律,抓住次序规律与“量”的关系,这样题中的问题便可迎刃而解。
根据题给反应方程式及次序规律可知,+14e - +7e - -21e-氧化性强弱次序为:Cl2>Fe3+>Br2>I2;还原性强弱次序为:I->Fe2+>Br->Cl-。
又知a mol FeI2和b mol FeBr2的混合溶液中含有(a+b)molFe2+、2amol I-和2b molBr-。
⑴当逐渐通入c molCl2时,首先Cl2与I-反应,I-消耗完时,c 的取值范围是:0 < c ≤a. 。
此时,被氧化的是I-,故n (I-)=2c mol;其次Cl2与Fe2+反应,Fe2+消耗完时,c 的取值范围是:a<c≤(3a+b)/2。
此时,被氧化的是Fe2+,故n(Fe2+)=(2c-2a)mol;最后是Cl2与Br-反应,Br-消耗完时,c的取值范围是:(3a+b)/2 < c ≤3(a+b)/2。
此时,被氧化的是Br-,故n (Br-)=(2c-3a -b)mol。
⑵依据题中条件知:n (Fe2+)=(a+b)mol,n (I-)=2amol。
当氧化I-、Fe2+时,共消耗Cl2的物质的量为:(3a+b)/2mol;当氧化Br-时,消耗Cl2的物质的量为:2 [c- (3a+b)/2 ]mol,即为(2c-3a-b)mol。
答:(略)例5. 将铜、铁、锌3种金属粉未以等质量混合,取其混合物Wg加入FeCl3和盐酸的混合溶液中,充分反应后。
试回答:⑴若无固体粉未剩余,则溶液中的阳离子一定有____________,可能有_____________。
⑵若剩余固体粉未为1/3Wg,则溶液中的阳离子一定有___________,可能还有__________,一定没有____________。
⑶若剩余固体粉未为3/4Wg,则在溶液中的阳离子一定有___________,一定没有___________。
分析与解答:根据题意知,Cu、Fe、Zn3种金属加入到FeCl3和盐酸的混合溶液后,其中Cu、Fe、Zn都能与FeCl3溶液反应,而Cu不能与盐酸反应。
涉及的离子反应方程式为:Zn+2H+=Zn2++H2↑、Fe+2H+=Fe2++H2↑、Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+、Fe+2Fe3+=3Fe2+、Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+,若金属过量,还会有如下反应发生:Zn+Cu2+=Zn2++Cu、Fe+Cu2+=Fe2++Cu。
依据次序规律及上述反应可知:氧化性强弱次序为:Fe3+>H+,还原性强弱次序为:Zn>Fe>Cu。
据此,在混合物中,某一反应物均剩余,它所对应的另一反应物就不可能存在。
下面按题意与“量”的关系进行如下分析推断:⑴若无固体粉未剩余,以上5个反应都会发生,故推知溶液中阳离子一定有Fe2+、Zn2+、Cu2+,可能还有Fe3+、H+。
⑵若剩余固体粉未为1/3wg,则消耗的2/3Wg是Fe和Zn,而这剩余固体只能是Cu。
因为Cu的还原性在3种金属中最弱,所以有Cu存在,溶液中就一定没有Fe3+;又因1/3Wg未参加反应,溶液中也无Cu2+。