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2021高考化学一轮复习 第一章 化学物质及其变化 第4讲 氧化还原反应学案

2021高考化学一轮复习 第一章 化学物质及其变化 第4讲 氧化还原反应学案

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第4讲　氧化还原反应

1．氧化还原反应本质和特征

2．相关概念及其关系

3．氧化还原反应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。

实例：用双线桥法标出铜和浓硝酸反应电子转移的方向和数目：

(2)单线桥法：===氧化产物＋还原产物
实例：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．氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系图示

(1)置换反应、有单质参加的化合反应，有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应。
(2)复分解反应一定是非氧化还原反应。
(3)注意：有单质参加或有单质生成的反应不一定是氧化还原反应，如2O3===3O2。
5．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：Cl2、浓硫酸、HNO3、H2O2、HClO、Fe3＋、KMnO4(H＋)、Cr2O(H＋)等。
(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：H2、CO、Fe2＋、H2S、I－等。
(3)元素化合价处于中间价态的物质既有氧化性，又有还原性。如Fe2＋、SO2(H2SO3、HSO、SO)、H2O2等。

1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，并指明错因。
(1)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。(×)
错因：同素异形体的转化不是氧化还原反应。
(2)金属阳离子一定只具有氧化性。(×)
错因：Fe2＋有还原性。
(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。(×)
错因：Cl2与H2O反应，NO2与H2O反应等是同一元素既被氧化又被还原。
(4)在氧化还原反应中H2O2只能是氧化剂不可能作还原剂。(×)
错因：H2O2与KMnO4(H＋)反应生成O2，作还原剂。
(5)某元素从游离态变为化合态，该元素一定被氧化。(×)
错因：可能被氧化也可能被还原。
(6)Na2O2与水的反应中，水是还原剂。(×)
错因：Na2O2与H2O反应，H2O既不是氧化剂，又不是还原剂。
2．教材改编题
(据人教必修一P39T8)在Fe＋H2SO4===H2↑＋FeSO4的反应中，Fe(　　)
A．是氧化剂 B．被氧化
C．得电子 D．被还原
答案　B
3．按要求填空。
(1)在Fe、Fe2＋、Fe3＋、H＋中，
①只有氧化性的是________，
②只有还原性的是________，
③既有氧化性又有还原性的是________。
(2)某同学写出以下三个化学方程式(未配平)
①NO＋HNO3―→N2O3＋H2O
②NH3＋NO―→HNO2＋H2O
③N2O4＋H2O―→HNO3＋HNO2
在②、③反应中一定不可能实现的是________；在反应①中氧化剂是________，还原性最强的是________。
答案　(1)①Fe3＋、H＋　②Fe　③Fe2＋　
(2)②　HNO3　NO

考点　氧化还原反应的基本概念

[解析]　该反应的反应物中无单质，不属于置换反应；该反应实际上是不同价态的氮元素之间发生的归中反应，N2H4是还原剂，N2O4是氧化剂，N2既是氧化产物又是还原产物。
[答案]　D

1．解决氧化还原反应概念的一般思路
找变价、判类型、分升降、定其他。其中“找变价”是非常关键的一步，特别是不同反应物中含有同种元素的氧化还原反应，必须弄清元素化合价的变化情况，熟记8个字“升、失、氧、还，降、得、还、氧”。
2．确定元素化合价
(1)常见元素的化合价口诀：
一价氢、氯、钾、钠、银；二价氧、钙、镁、钡、锌；三铝、四硅、五氮磷；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：
Li2NH：N －3
VO： V ＋5
C2O：C ＋3
FeO：Fe ＋(8－n)

1．(2019·北京东城高三期末)下列过程与氧化还原反应无关的是(　　)

答案　A
解析　工业上原油的分馏原理是利用了各组分的沸点差异，实现了物质的分离，不涉及化学变化，A符合题意；暖宝宝的工作原理是利用还原性铁粉、炭、食盐水形成无数微小的原电池，最终放出大量的热，该过程涉及了氧化还原反应，B不符合题意；拉瓦锡测定空气中O2的含量，主要利用了两个反应：2Hg＋O22HgO,2HgO2Hg＋O2↑，均涉及了氧化还原反应，C不符合题意；普利斯特利的光合作用实验，涉及了多个氧化还原反应，比如老鼠的呼吸作用、植物的光合作用、蜡烛的燃烧等，D不符合题意。
2．新型纳米材料氧缺位铁酸盐(MFe2Ox)(3＜x＜4；M表示Mn、Co、Zn或Ni的二价离子)，常温下，它能使工业废气中的SO2、NO2等氧化物转化为单质，转化流程如图所示：

有关上述转化过程的下列叙述正确的是(　　)
A．MFe2O4表现了还原性
B．MFe2Ox表现还原性
C．SO2和NO2表现了还原性
D．SO2和NO2发生了分解反应
答案　B
解析　A项，由信息可知，MFe2O4与氢气的反应中，MFe2O4被H2还原，则MFe2O4为氧化剂，具有氧化性；B项，MFe2Ox在常温下能使工业废气中的SO2、NO2等氧化物转化为单质，则氧化物为氧化剂，MFe2Ox为还原剂，体现其还原性；C项，由B可知，SO2和NO2表现了氧化性；D项，SO2/NO2＋MFe2Ox―→S/N2＋MFe2O4不是分解反应。
考点　电子转移的方向和数目

[解析]　(1)NaCN中，Na是＋1价，N是－3价，根据正负化合价代数和为0知，C是＋2价。也可以由HCN的结构式确定，H—C≡N中非金属性强的N是－3价，H是＋1价，故C是＋2价，NaCN是HCN的钠盐，二者碳元素化合价相同。依据HCN的结构式可以写出NaCN的电子式：Na＋[C⋮⋮N]－。
(2)由NaCN、Au和Na[Au(CN)2]可知，只有Au的化合价由0升高到＋1，其他元素化合价没有变化，这时应考虑空气中的氧气参与了反应，故“浸取”反应的氧化剂是空气中的氧气。抓住“置换”理解：锌元素的化合价由0升高到＋2、金元素的化合价由＋1降低到0，根据得失电子守恒知，消耗的锌与生成的金的物质的量之比为1∶2。
[答案]　(1)＋2　Na＋[C⋮⋮N]－　(2)增大接触面积，加快反应速率　O2　1∶2　(3)

1．双线桥法
(1)箭头必须由反应物指向生成物，且两端对准同种元素；(2)得失电子总数必须相等。
2．单线桥法
(1)箭头必须由还原剂中失电子的元素指向氧化剂中得电子的元素；(2)箭头方向表示电子转移的方向；(3)在“桥”上标明转移的电子总数，不标“得”“失”。

3．(2019·北京海淀高三期中)处理含氰(CN－)废水涉及以下反应，其中无毒的OCN－中碳元素为＋4价。
CN－＋OH－＋Cl2―→OCN－＋Cl－＋H2O(未配平)反应Ⅰ
2OCN－＋4OH－＋3Cl2===2CO2＋N2＋6Cl－＋2H2O反应Ⅱ
下列说法中正确的是(　　)
A．反应Ⅰ中碳元素被还原
B．反应Ⅱ中CO2为氧化产物
C．处理过程中，每产生1 mol N2，消耗3 mol Cl2
D．处理Ⅰ中CN－与Cl2按物质的量比例1∶1进行反应
答案　D
解析　在反应Ⅰ中碳元素的化合价由CN－中的＋2变为OCN－中的＋4，化合价升高，被氧化，故A错误；在反应Ⅱ中，OCN－中碳元素的化合价为＋4，生成物中二氧化碳的化合价也是＋4，碳元素化合价反应前后没有发生变化，二氧化碳既不是氧化产物，也不是还原产物，故B错误；将反应Ⅰ配平后的方程式为：CN－＋2OH－＋Cl2===OCN－＋2Cl－＋H2O，根据方程式可知CN－与Cl2按物质的量比例1∶1进行反应，故D正确；由上述分析可得处理过程的总反应为：2CN－＋8OH－＋5Cl2===10Cl－＋4H2O＋2CO2＋N2，根据反应方程式可知：每产生1 mol N2，消耗5 mol Cl2，故C错误。
4．(1)氯酸是一种强酸，氯酸的浓度超过40%就会迅速分解，反应的化学方程式为：8HClO3===3O2↑＋2Cl2↑＋4HClO4＋2H2O。根据题意完成下列小题：
①在上述变化过程中，发生还原反应的过程是________→________。(填化学式)
②该反应的氧化产物是____________(填化学式)；所得混合气体的平均相对分子质量为________。
(2)已知测定锰的一种方法是：锰离子转化为高锰酸根离子，反应体系中有H＋、Mn2＋、H2O、IO、MnO、IO。
写出反应的离子方程式并用单线桥法标明电子转移的方向和数目：
_________________________________________________________。
答案　(1)①HClO3　Cl2　②O2和HClO4　47.6
(2)