第六讲氧化还原反应的规律及应用1、了解氧化还原反应的基本规律并运用其解题。
2、利用氧化还原反应的基本原理判断氧化还原产物,正确书写出氧化还原反应化学方程式。
3、会利用化合价升价法对氧化还原反应进行配平。
4、能利用得失电子守恒原理进行相关计算。
一、氧化还原反应基本规律及应用1、价态律当元素具有可变化合价时,一般处于最高价态时只具有氧化性,处于最低价态时只具有还原性,处于中间价态时既具有氧化性又具有还原性。
如:浓H2SO4的S只具有氧化性,H2S 中的S只具有还原性,单质S既具有氧化性又具有还原性。
2、强弱律在氧化还原反应中,强氧化剂+强还原剂=弱氧化剂(氧化产物) +弱还原剂(还原产物),即氧化剂的氧化性比氧化产物强,还原剂的还原性比还原产物强。
如由反应2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2可知,FeCl3的氧化性比I2强,KI的还原性比FeCl2强。
一般来说,含有同种元素不同价态的物质,价态越高氧化性越强(氯的含氧酸除外),价态越低还原性越强。
如氧化性:浓H2S04 >SO2(H2SO3)> S;还原性:H2S>S>SO2。
在金属活动性顺序表中,从左到右单质的还原性逐渐减弱,阳离子(铁指Fe2+)的氧化性逐渐增强。
3、优先律在浓度相差不大的溶液中:(1)同时含有几种还原剂时―――――→加入氧化剂将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。
如向FeBr 2溶液中通入少量Cl 2时,因为还原性Fe 2+>Br -,所以Fe 2+先与Cl 2反应。
(2)同时含有几种氧化剂时―――――→加入还原剂将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。
如在含有Fe 3+、Cu 2+的溶液中加入铁粉,因为氧化性Fe 3+>Cu 2+,所以铁粉先与Fe 3+反应,然后再与Cu 2+反应。
4、价态归中规律含不同价态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“高价十低价→中间价”而不会出现交错现象。
同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时可总结为: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。
5、歧化反应规律发生在同一物质分子内、同一价态的同一元素之间的氧化还原反应,叫做歧化反应。
其反应规律是:所得产物中,该元素一部分价态升高,一部分价态降低,即“中间价→高价十低价”。
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。
【典型例题1】【百强校·2020届固原一中12月月考】向含SO 32-、Fe 2+、Br -、I -各0.1 mol的溶液中通入标准状况下的Cl 2,通入Cl 2的体积和溶液中相关离子的物质的量的关系图正确的是 ( )【点评】确定离子反应发生的先后顺序是解题的关键,因此需要熟练掌握常见离子的氧化性、还原性强弱,依据氧化剂首先氧化还原性最强的离子,还原剂优先还原氧化性最强的离子结合题干和图像分析解答即可。
【迁移训练1】【湖南常德一中2020届第三次月考】FeCl 3,CuCl 2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是 ( )A .溶液中一定不含Cu 2+B .加入KSCN 溶液一定不变红色C .溶液中一定含Fe 2+D .剩余固体中一定含Cu二、氧化还原方程式的书写及配平1、推断反应物和产物根据氧化还原反应的原理,即氧化反应和还原反应同时发生,以及归中原理判断氧化剂和还原剂,氧化产物和还原产物。
2、配平(1)配平原则①电子得失守恒:反应中还原剂失去电子总数(化合价升高总值)与氧化剂得到的电子总数(化合价降低总值)①质量守恒:反应前后元素的种类相同,各元素的原子个数相等。
①电荷守恒:若为离子反应,反应前后离子所带正负电荷总数相等。
(2)配平步骤(以高锰酸钾和浓盐酸反应制氯气为例):①标出化合价变化了的元素的化合价。
如:+7 -1 +4 0KMnO 4+HCl==KCl+MnCl 2+Cl 2↑+H 2O①根据元素存在的实际形式调整发生了氧化还原反应的物质的系数,使之成1:1的关系。
如:+7 -1 +4 0KMnO 4+2HCl==KCl+MnCl 2+Cl 2↑+H 2O①2+Cl 2↑+H 2O↑2×①①根据化合价升降总数相等确定发生氧化还原反应的物质的化学计量数。
如:2KMnO 4+10HCl==KCl+2MnCl 2+5Cl 2↑+H 2O①利用元素守恒,用观察方法配平没有参加氧化还原反应的其他物质的系数。
如:2KMnO 4+16HCl==2KCl+2MnCl 2+5Cl 2↑+8H 2O①检查方程式两边各原子的个数是否相等,离子方程式还要检查方程式两边的离子所带的电荷数是否相等。
3、缺项补项在配平中缺项,一般通过质量守恒可以判断,更多时候考查H和O的缺项,如左边O 多,可以采用O+2H+→H2O或O+H2O→2OH-;左边少O,可以H2O→2H++O或2OH-→H2O+O。
【配平四技巧】(1)正向配平法适合反应物分别是氧化剂、还原剂的反应,配平按以下五步进行。
标明反应前后化合价有变化的元素的化合价通过求最小公倍数使化合价升降总数相等确定氧化剂与还原剂的化学计量数用观察法配平其他物质的化学计量数检查质量、电荷、电子是否分别守恒(2)逆向配平法适用于一种元素的化合价既升高又降低的反应和分解反应中的氧化还原反应。
先确定生成物的化学计量数,然后再确定反应物的化学计量数。
如:由于S的化合价既升高又降低,而且升降总数相等,所以K2S的化学计量数为2,K2SO3的化学计量数为1,然后确定S 的化学计量数为3,即3S +6KOH(浓)=====①2K 2S +K 2SO 3+3H 2O 。
(3)奇数配偶法适用于物质种类少且分子组成简单的氧化还原反应。
如S +C +KNO 3——CO 2↑+N 2↑+K 2S ,反应物KNO 3中三种元素原子数均为奇数,而生成物中三种元素的原子数均为偶数,故可将KNO 3乘以2,然后用观察法配平得: S +3C +2KNO 3===3CO 2↑+N 2↑+K 2S(4)缺项配平对于反应的化学方程式,所缺物质往往是酸、碱或水;如果是离子方程式,所缺物质往往是H +、OH -或水。
可以根据质量守恒先写出所缺物质,再用其他守恒法配平。
如果无法确定所缺物质,可先依据元素化合价的升降相等原则将已知的物质配平,然后再根据质量守恒确定所缺物质的化学式及化学计量数。
【典型例题2】【辽宁师大附中2020届10月月考】已知氧化性Br 2>Fe 3+。
FeBr 2溶液中通入一定量的Cl 2,发生反应的离子方程式为:a Fe 2++b Br -+c Cl 2→d Fe 3++ e Br 2+f Cl -下列选项中的数字与离子方程式中的a 、b 、c 、d 、e 、f 一一对应,其中不符合反应实际的是 ( )A 、2 4 3 2 2 6B 、0 2 1 0 1 2C 、2 0 1 2 0 2D 、2 2 2 2 1 4【点评】化学方程式的配平,首先判断该反应是否为氧化还原反应,若为氧化还原反应,则先根据得失电子守恒配平氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的系数,再根据电荷守恒,配平方程式中离子的系数,最后根据质量守恒定律配平其余物质的系数。
【迁移训练2】NaNO 2因外观和食盐相似,又有咸味,容易使人误食中毒.已知NaNO 2能发生如下反应:2NaNO 2+4HI═2NO↑+I 2+2NaI+2H 2O .(1)上述反应中氧化剂是.(2)根据上述反应,鉴别NaNO2和NaCl.可选用的物质有:①水①碘化钾淀粉试纸①淀粉①白酒①食醋,你认为必须选用的物质有(填序号).(3)某厂废液中,含有2%~5%的NaNO2,直接排放会造成污染,下列试剂能使NaNO2转化为不引起二次污染的N2的是.A.NaCl B.NH4Cl C.HNO3D.浓H2SO4(4)请配平以下化学方程式Al+ NaNO3+ NaOH═ NaAlO2+ N2↑+ H2O若反应过程中转移5mol 电子,则生成标准状况下N2的体积为L.考点一:氧化还原反应规律的应用1.反应先后规律的应用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。
2.价态归中规律思维模型含不同价态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。
例如,不同价态硫之间可以发生的氧化还原反应是如反应KClO3+6HCl===KCl+3Cl2↑+3H2O中,转移的电子数为5,而非6。
3.歧化反应规律思维模型“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。
【典型例题3】已知:2Fe + 3Br2 = 2FeBr3,Fe2+的还原性大于Br-。
现有16.8 g铁和0.3 mol Br2反应后加入水得到澄清溶液后,通入a mol Cl2。
下列叙述不正确的是()A.当a = 0.1时,发生的反应为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-B.当a = 0.45时,发生的反应为2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl-C.若溶液中Br-有一半被氧化时,c(Fe3+): c(Br-):c(Cl-) =1:1:3D.当0<a<0.15时,溶液中始终满足2c(Fe2+)+3c(Fe3+)+c(H+)=c(Cl-)+c(Br-)+ c(OH-)【点评】根据题中信息分析,要善于利用氧化还原反应中的守恒规律、价态变化规律、强弱规律、难易规律去分析特征元素的化合价变化,得出合理答案。
【迁移训练3】下列说法正确的是()A.HClO中氯元素化合价比HClO4中氯元素化合价低,所以HClO4的氧化性强B.已知①Fe + Cu2+= Fe2++ Cu ① 2Fe3++ Cu = 2Fe2+ + Cu2+,则氧化性强弱顺序为:Fe3+>Cu2+>Fe2+C.已知还原性:B->C->D-,反应2C-+ D2 = 2D-+ C2和反应2C-+ B2 = 2B-+C2都能发生D.具有强氧化性和强还原性的物质放在一起就能发生氧化还原反应考点二:氧化还原方程的书写及配平1、未知氧化还原反应方程式的书写技巧(第1步:根据氧化还原顺序规律确定氧化性最强的为氧化剂,还原性最强的为还原剂;根据化合价规律及题给信息和已知元素化合物性质确定相应的还原产物、氧化产物;根据氧化还原反应的守恒规律确定氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物的相应化学计量数。
第2步:根据溶液的酸碱性,通过在反应方程式的两端添加H+或OH-的形式使方程式两端的电荷守恒。