2022届高考化学一轮复习-第二单元-化学物质及其变化-第3节-氧化还原反应学案-鲁科版.docx

2022届高考化学一轮复习 第二单元 化学物质及其变化 第3节 氧化还原反应学案 鲁科版

2022届高考化学一轮复习 第二单元 化学物质及其变化 第3节 氧化还原反应学案 鲁科版

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- 28 -

第3节　氧化还原反应
备考要点
素养要求
1.了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。
3.掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。
1.证据推理与模型认知:建立氧化还原的观点,通过分析、推理等方法认识氧化还原反应的特征和实质,建立氧化还原反应计算、配平的思维模型。
2.科学探究与创新意识:认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动;能从氧化还原反应的角度,设计探究方案,进行实验探究,加深对物质氧化性、还原性的理解。
考点一　氧化还原反应的基本概念
必备知识自主预诊　
知识梳理
1.氧化还原反应的基本概念
(1)氧化还原反应的特征是　　　　　　　　　　。 
(2)氧化还原反应的实质是　　　　　　　　。 
(3)有关概念:

微点拨氧化还原反应的相关概念可以通过“升失氧,降得还”记忆:反应物所含元素化合价升高,失去电子,发生氧化反应,对应氧化产物;反应物所含元素化合价降低,得到电子,发生还原反应,对应还原产物。
2.相关概念之间的关系
(1)氧化还原反应相关概念之间的关系。

微点拨理解氧化还原反应相关概念的“三大误区”
误区1.某元素由化合态变为游离态时,该元素一定被还原。如Cl2+2Br-Br2+2Cl-反应中溴元素被氧化。
误区2.在氧化还原反应中,非金属单质一定是氧化剂。如H2+CuOCu+H2O反应中H2是还原剂。
误区3.在氧化还原反应中,若有一种元素被氧化,则一定有另一种元素被还原。如3NO2+H2O2HNO3+NO反应中,氮元素既被氧化又被还原。
(2)氧化还原反应与基本反应类型之间的关系。

3.氧化还原反应中电子转移的表示方法。
(1)双线桥法。

请用双线桥法标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:

(2)单线桥法。

请用单线桥法标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:

4.常见的氧化剂和还原剂
(1)常见的氧化剂。
常见的氧化剂包括某些活泼的非金属单质、元素处于高价时的某些物质等。下面是常见的氧化剂和对应的还原产物。

(2)常见的还原剂。
常见的还原剂包括活泼的金属单质、某些非金属单质、元素处于低价态时的某些物质等。下面是常见的还原剂和对应的氧化产物。

(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。

其中,Fe2+、SO2主要表现　　　　　　性,H2O2主要表现　　　　　　性。 
自我诊断
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)在氧化还原反应中,非金属单质不一定是氧化剂。(　　)
(2)氧化还原反应中的反应物,不是氧化剂就是还原剂。(　　)
(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)Na2O2与水的反应中,水是还原剂。(　　)
(5)某元素从游离态变为化合态,则该元素一定被还原。(　　)
(6)工业上利用合成氨实现人工固氮不涉及氧化还原反应。(　　)
(7)置换反应、化合反应都是氧化还原反应。(　　)
2.O2F2可用于制取氧正离子盐,还曾经被用来当作液体火箭发动机的氧化剂。已知反应:H2S+4O2F2SF6+2HF+4O2,回答下列问题:
(1)该反应的氧化剂为　　　　　,还原剂为　　　　,氧化产物为　　　　　还原产物为　　　　　。 
(2)用双线桥标出反应中转移电子的方向和数目:
　。 
关键能力考向突破　
考向1　氧化还原反应相关概念的辨析
【典例1】(2020山东化学,2)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
方法技巧分析氧化还原反应的方法思路
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。基本方法是先标出熟悉元素的化合价,再根据化合物中各元素正负化合价代数和为零的原则求解其他元素的化合价。
对点演练1(2020山东潍坊线上检测)含元素碲(Te)的几种物质存在如图所示的转化关系。下列说法错误的是(　　)

A.反应①利用了H2Te的还原性
B.反应②中H2O是氧化剂
C.反应③利用了H2O2的氧化性
D.H2Te2O5转化为H2Te4O9发生了氧化还原反应
考向2　电子转移的表示及计算
【典例2】KClO3和浓盐酸在一定温度下反应会生成黄绿色的易爆物二氧化氯,该变化涉及反应的化学方程式为2KClO3+4HCl(浓)2KCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O。
(1)请分析该反应中电子转移的情况(用单线桥法表示):　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)上述反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比是　　　　　　。 
(3)若产生标准状况下22.4 L Cl2,则转移电子的物质的量为　　　　　 mol。 
(4)ClO2对污水中Fe2+、Mn2+、S2-和CN-等有明显的去除效果。某工厂污水中含CN-a mg·L-1,用ClO2将CN-氧化只生成两种气体,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　,处理100 m3这种污水,至少需要　　　　 mol ClO2。 
方法技巧1.电子转移数目的判断方法
关键是明确反应中元素化合价的变化,找出氧化剂或还原剂的物质的量,以及1mol氧化剂得电子的物质的量或者1mol还原剂失电子的物质的量。
2.双线桥法与单线桥法的区别
用双线桥法表示时箭头由反应物中变价元素指向生成物中同一元素;用单线桥法表示时箭头是在反应物中由失电子的元素指向得电子的元素。双线桥表示时要标出“得到ne-,化合价降低,被还原”和“失去ne-,化合价升高,被氧化”;单线桥表示时只标转移的电子数目。
对点演练2(2020辽宁大连旅顺口区期中)根据如图的转化关系判断,下列说法正确的是(反应条件已略去)(　　)

A.反应①②③④⑤均属于氧化还原反应,反应③还属于置换反应
B.反应⑤说明该条件下铝可用于制备熔点较高的金属
C.相同条件下生成等量的O2,反应③和④转移的电子数之比为1∶1
D.反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4

考点二　氧化性、还原性强弱判断及氧化还原反应规律
必备知识自主预诊　
知识梳理
1.氧化性、还原性的判断
(1)含义:氧化性是指　　　　　的性质(或能力);还原性是指　　　的性质(或能力)。 
(2)判断:氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的　　　　程度,与得、失电子数目的　　　　无关。如Na-e-Na+,Al-3e-Al3+,但Na比Al活泼,Na的还原性更强。 
2.氧化性、还原性强弱的比较
(1)依据氧化还原反应方程式比较。
氧化性:氧化剂>氧化产物;
还原性:还原剂>还原产物。
(2)依据金属性、非金属性比较。
一般情况下,元素金属性越强,对应单质的还原性越强,元素非金属性越强,对应单质的氧化性越强。
(3)依据与同一物质反应的情况(反应条件、剧烈程度等)比较。
当不同的氧化剂与同一还原剂反应时,若被氧化元素在产物中价态不同,则价态越高,对应氧化剂的氧化性越强。如:2Fe+3Cl22FeCl3,Fe+SFeS,说明氧化性:Cl2>S。若被氧化元素在产物中价态相同,可根据反应条件进行判断。例如2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O、MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,由上述两反应条件的不同,可判断氧化性:KMnO4>MnO2。
(4)浓度和酸、碱性也可以影响物质的氧化性、还原性强弱。
①如氧化性:浓硝酸>稀硝酸;②酸性环境下,KMnO4和K2CrO7氧化性较强。
此外,还可以根据元素周期律、电化学原理等判断相关物质氧化性、还原性的强弱。
微点拨(1)常见物质的氧化性、还原性强弱顺序。
氧化性:MnO4->Cl2>Br2>Fe3+>I2;
还原性:S2->SO32-(或H2SO3)>I->Fe2+>Br->Cl-。
(2)H2O2中氧元素尽管处于中间价态,但H2O2主要表现氧化性,其还原产物是H2O,故H2O2又被称为绿色氧化剂。
3.氧化还原反应的规律
(1)价态规律。
①升降规律。氧化还原反应中,化合价有升必有降,升降总值相等。
②价态归中规律。
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。
例如H2S与浓硫酸的反应:

③歧化反应规律。
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,遵循“中间价高价+低价”。如Cl2与NaOH溶液反应的化学方程式为　　　　　　　　　　。 
(2)强弱规律。
自发进行的氧化还原反应,一般遵循强氧化剂生成弱氧化性产物、强还原剂生成弱还原性产物,即“由强制弱”。
(3)先后规律。
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+的溶液中加入足量铁粉,因为氧化性Fe3+>Cu2+>H+,所以铁粉先与Fe3+反应,然后依次与Cu2+、H+反应。
(4)电子守恒规律。
氧化还原反应中,氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。守恒规律常用于氧化还原反应中的计算问题以及方程式的配平。
微点拨氧化还原反应先后规律的思维模型
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。
自我诊断
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(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+NaOHX+Y+H2O中,硫单质中的硫元素化合价最低。(　　)
(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。(　　)
2.向盛有KI溶液的试管中加入少许CCl4后滴加氯水,CCl4层变成紫色。如果继续向试管中滴加氯水,振荡,CCl4层的颜色会逐渐变浅,最后变成无色。完成下列填空:
(1)已知碘元素最终变为无色的HIO3。上述反应过程中的还原剂是　　　。写出CCl4层变成紫色的离子方程式:　。 
(2)若把KI换成KBr,则开始滴加氯水后CCl4层变为　　色,继续滴加氯水,CCl4层的颜色没有变化。则Cl2、HIO3、HBrO3氧化性由强到弱的顺序是　　　　　　　　　　　　　。 
关键能力考向突破　
考向1　常见的氧化剂和还原剂
【典例1】(2020四川绵阳调研)根据下表中的信息判断,下列说法错误的是(　　)

序号
反应物
产物
①
Cl2、H2O2
Cl-、……
②
Cl2、FeBr2
FeCl3、FeBr3
③
KClO3、HCl
Cl2、KCl、H2O

A.第①组反应的氧化产物为O2
B.第②组反应中Cl2与FeBr2的物质的量之比小于或等于1∶2
C.第③组反应中生成3 mol Cl2,转移6 mol电子
D.氧化性由强到弱的顺序为ClO3->Cl2>Fe3+
易错警示①在氧化还原反应中,氧化剂和还原剂可以是不同反应物,也可以是同一反应物,氧化产物、还原产物可以是不同产物,也可以是同一种产物。
②由于有些氧化还原反应中,氧化剂或还原剂并没有全部发生氧化还原反应,因此在求氧化剂或还原剂的质量或两者的比例时易发生错误。
对点演练1(2020河南周口中英文学校月考)已知常温下二氯化二硫(S2Cl2)为红棕色液体,其结构式为Cl—S—S—Cl。其制备反应及与水反应的化学方程式如下:①CS2+3Cl2CCl4+S2Cl2;②2S2Cl2+2H2O4HCl+SO2↑+3S↓。则下列说法正确的是(　　)
A.反应①中CS2是氧化剂
B.反应②中S2Cl2既是氧化剂又是还原剂
C.反应①中每生成1 mol S2Cl2转移4 mol电子
D.反应②中氧化产物与还原产物的物质的量之比为3∶1
考向2　氧化性、还原性强弱的比较及应用
【典例2】(2020山东烟台期末)已知Ⅰ:Bi(OH)3+3OH-+Cl2+Na+NaBiO3+2Cl-+3H2O;
Ⅱ:5NaBiO3+2Mn2++14H+2MnO4-+5Bi3++5Na++7H2O。下列推断不正确的是(　　)
A.反应Ⅱ中,当有104.5 g Bi3+生成时转移电子数为NA
B.任何条件下,都存在氧化性:Cl2>NaBiO3>MnO4-
C.NaBiO3可与盐酸发生反应:NaBiO3+6H++2Cl-Bi3++Na++Cl2↑+3H2O
D.已知BiCl3可由Bi2O3与王水(浓硝酸和浓盐酸的混合物)反应制取,说明Bi3+不能被硝酸氧化
对点演练2某电镀厂酸性废水中含有重铬酸钾(K2Cr2O7),已知Cr(Ⅵ)毒性是Cr(Ⅲ)的100倍,现用硫酸亚铁溶液(恰好完全反应)还原该废水,然后再调节pH为6~8,使Cr(Ⅲ)转化为沉淀除去。下列说法正确的是(　　)
A.K2Cr2O7溶液中Cr2O72-部分转化为铬酸根,铬元素价态发生变化
B.还原性:Cr3+>Fe2+
C.上述除铬过程中,溶液中pH先减小后增大
D.除污完成后生成42.4 kg沉淀,则还原过程中转移电子的物质的量为300 mol
考向3　氧化还原反应的规律
【典例3】(2020宁夏回族自治区青铜峡高级中学月考)已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2+,且Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列叙述正确的是(　　)
A.Cl2通入FeI2溶液中,可发生反应3Cl2+6FeI22FeCl3+4FeI3
B.每1 mol Co2O3在酸性溶液中被氧化生成Co2+时转移2 mol 电子
C.FeCl3溶液能使淀粉KI试纸变蓝
D.I2是ⅦA族元素的单质,具有较强的氧化性,可以将Co2+氧化成Co2O3
方法技巧假设法判断氧化还原反应能否进行
已知物质的氧化性或者还原性的强弱关系,判断某一氧化还原反应能否发生时可采用假设法。先假设反应成立,然后根据氧化剂的氧化性>氧化产物的氧化性,还原剂的还原性>还原产物的还原性的规律,列出假设反应中的上述关系。再结合题干信息判断该结论是否符合事实,若符合事实,则反应成立;若不符合事实,则反应不成立。
对点演练3稀土元素铈(Ce)主要存在于独居石中,金属铈在空气中易氧化变暗,受热时能燃烧,遇水很快反应。已知铈元素常见的化合价为+3价和+4价,Ce4+的氧化性强于Fe3+。下列说法不正确的是(　　)
A.单质铈的冶炼步骤:用稀土串级萃取法对矿石进行筛选富集,然后电解熔融的CeO2
B.CeO2溶于氢碘酸的化学方程式可表示为CeO2+4HICeI4+2H2O
C.用Ce(SO4)2溶液滴定硫酸亚铁溶液,反应的离子方程式为Ce4++Fe2+Ce3++Fe3+
D.有四种稳定的核素 　58136Ce、　58138Ce、　58140Ce、　58142Ce,它们互称为同位素

考点三　氧化还原反应方程式的配平与计算
必备知识自主预诊　
知识梳理
1.氧化还原方程式配平的一般步骤——化合价升降法

2.氧化还原反应方程式的配平方法
(1)正向配平法:氧化剂、还原剂中某元素化合价全部变化,一般从反应物着手配平。
(2)逆向配平法:自身氧化还原反应(包括分解、歧化)一般从生成物着手配平。
(3)缺项配平法: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,再根据化合价升降守恒配平。如果无法确定所缺项,可先依据化合价的升降守恒将现有的某些物质配平,然后再根据质量守恒确定所缺物质的化学式及其化学计量数(系数)。
微点拨“缺项”配平原则

条件
补项原则
酸性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补H+,少O(氧)补H2O(水)
碱性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水),少O(氧)补OH-

3.氧化还原反应计算的流程

自我诊断
1.已知:　　　RxO42-+　　MnO4-+　　H+→　　RO2+　　　Mn2++　　　H2O变化过程中,0.2 mol RxO42-参加反应,共转移0.4 mol电子。 
(1)将配平后的计量数写在化学式前的横线上。
(2)反应的氧化产物为　　　。 
(3)x=　　　。 
(4)0.2 mol RxO42-发生反应时,参加反应的氢离子的物质的量为　　　。 
2.已知:I2+2S2O32-2I-+S4O62-。某学生测定食用精制盐的含碘量,其步骤如下:
a.准确称取w g食盐,加适量蒸馏水使其完全溶解;
b.用稀硫酸酸化所得溶液,加入足量KI溶液,使KIO3与KI反应完全;
c.以淀粉为指示剂,逐滴加入物质的量浓度为2.0×10-3 mol·L-1的Na2S2O3溶液10.0 mL,恰好反应完全。
(1)判断c中恰好反应完全依据的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)b中反应所产生的I2的物质的量是　　　 mol。 
(3)根据以上实验计算该精制盐的碘含量是　　　　　mg·kg-1(以含w的代数式表示)。 
关键能力考向突破　
考向1　氧化还原反应方程式的配平
【典例1】(1)(2020北京通州摸底)K2S接触潮湿银器的表面,会出现黑色斑点(Ag2S),其反应原理如下,写出配平后的化学方程式中各物质前的化学计量数:　　　K2S+　　　Ag+　　　O2+　　　H2O　　　　Ag2S+　　　KOH。每消耗标准状况下224 mL O2,转移电子数目为　　　　　　。 
(2)(2020湖南岳阳一中摸底)实验室可由软锰矿(主要成分为MnO2)制备KMnO4。方法如下:软锰矿和过量的固体KOH和KClO3在高温下反应生成锰酸钾(K2MnO4)和KCl,然后用水溶解,然后过滤除去残渣,将滤液酸化后,K2MnO4转变为MnO2和KMnO4,再过滤除去MnO2沉淀,然后浓缩溶液,结晶得到深紫色的针状KMnO4。试回答:
①软锰矿制备K2MnO4的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
K2MnO4制备KMnO4的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②KMnO4能与热的稀硫酸酸化的Na2C2O4反应生成Mn2+和CO2,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
③检验Na2SO3样品部分被氧化的实验操作及现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
④在强碱溶液中NaClO与Fe(OH)3反应生成Na2FeO4的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
对点演练1(2020江苏苏州模拟)氢化铝锂(LiAlH4)是化工生产中广泛应用于药物合成的常用试剂。
(1)LiAlH4可将乙醛转化为乙醇,LiAlH4是该反应的　　　(填“氧化”“还原”或“催化”)剂,用　　　　　　　　　　　　　　　　　(填试剂名称)可检验乙醛是否完全转化。 
(2)配平下列化学反应方程式。
　LiAlH4+　　　H2SO4→　　　Li2SO4+　　Al2(SO4)3+　　　H2↑ 
该反应中H2SO4体现了　　　　　　。若上述反应中转移电子数目为0.2NA,则生成标准状况下氢气的体积为　　　　。 
考向2　氧化还原反应的有关计算
【典例2】(2020河南郑州中原联盟测试)向仅含Fe2+、I-、Br-的混合溶液中通入过量的氯气,溶液中四种粒子的物质的量变化如图所示,已知b-a=5,线段Ⅳ表示一种含氧酸,且线段Ⅰ和Ⅳ表示的物质中含有相同的元素。下列说法正确的是(　　)

A.线段Ⅱ表示Br-的变化情况
B.原溶液中n(FeI2)∶n(FeBr2)=3∶1
C.根据图像无法计算a的值
D.线段Ⅳ表示HIO3的变化情况

对点演练2(2020河北衡水中学期中)实验室将NaClO3和Na2SO3按物质的量之比2∶1加入烧瓶中,加水溶解,用水浴加热,同时滴入H2SO4溶液,产生棕黄色的气体X,反应后测得NaClO3和Na2SO3恰好完全反应,则X为(　　)
A.ClO2 B.Cl2O C.Cl2 D.Cl2O3

网络构建
核心速记

1.氧化还原反应的1个口诀:升失氧、降得还
2.氧化还原反应电子转移的2种表示方法
(1)双线桥法　(2)单线桥法
3.氧化还原反应的4个规律
(1)得失电子守恒规律　(2)价态规律
(3)强弱规律　(4)先后规律
4.氧化性、还原性强弱的8种判断依据
(1)化学反应方程式　(2)金属性、非金属性强弱
(3)元素周期表中的相对位置
(4)反应条件及反应剧烈程度　(5)氧化或还原的程度
(6)电化学信息　(7)外界条件
(8)元素最高价氧化物对应水化物的酸碱性

02
学科素养提升

信息型氧化还原反应和离子反应综合题
素养解读
氧化还原反应最能体现出学科核心素养:电子得失→变化观念与平衡思想;方程式配平→模型认知;氧化性(还原性)→宏观辨识与微观探析。氧化还原反应方程式的书写与有关计算是高考的常考内容,但一般不单独命题,而是分散在选择题或非选择题中,选择题往往与阿伏加德罗常数的简单计算相结合考查,非选择题则可能与元素及其化合物、化学实验及工艺流程题相结合考查。
离子方程式的书写一般在填空题中出现较多,主要考查变化观念与平衡思想,常结合化工生产流程进行考查。除考查教材所涉及的常见重要的反应外,越来越注重结合新信息书写陌生反应的离子方程式。
案例探究
情境:天然的分子筛是一类含有结晶水的铝硅酸盐,是一种新型的高效选择性吸附剂,可用于分离气体或液体。可由硅酸钠、偏铝酸钠和氢氧化钠以一定比例混合,脱水干燥即得分子筛成品,广泛应用于废气净化。
【典例】(2020全国1,26)钒具有广泛用途。黏土钒矿中,钒以+3、+4、+5价的化合物存在,还包括钾、镁的铝硅酸盐,以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。

该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
金属离子
Fe3+
Fe2+
Al3+
Mn2+
开始沉淀pH
1.9
7.0
3.0
8.1
完全沉淀pH
3.2
9.0
4.7
10.1

回答下列问题:
(1)“酸浸氧化”需要加热,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)“酸浸氧化”中,VO+和VO2+被氧化成VO2+,同时还有　　　　离子被氧化。写出VO+转化为VO2+反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)“中和沉淀”中,钒水解并沉淀为V2O5·xH2O,随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、　　　　,以及部分的　　　　。 
(4)“沉淀转溶”中,V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是　　　　。 
(5)“调pH”中有沉淀生成,生成沉淀反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时,需要加入过量NH4Cl,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
解析依据信息,该黏土钒矿中主要含有钒(+3、+4、+5价)的化合物,钾、镁的铝硅酸盐,以及SiO2和Fe3O4,分析每一步流程所加试剂和操作,确定涉及的主要反应及产物(包含滤液、滤渣)。同时,保证整个流程中所制备物质(钒元素)不能损失。
(1)“酸浸氧化”需要加热,是为了加快酸浸和氧化反应速率,同时也促进了VO+、VO2+氧化完全。
(2)MnO2具有氧化性,原料经过“酸浸氧化”过程,除VO+、VO2+被氧化成VO2+外,Fe2+也将被氧化。
本小题考查氧化还原反应离子方程式的书写及配平,反应物为VO+和MnO2,酸性环境下产物是VO2+和Mn2+,故正确的离子方程式为VO++MnO2+2H+VO2++Mn2++H2O。
(3)在“中和沉淀”过程中,依据调节溶液的pH为3.0~3.1,结合表格中离子开始沉淀及完全沉淀的pH范围可知,此时进入滤液②的主要是Mn2+,以及部分Al3+、Fe3+。
(4)在“沉淀转溶”过程中,V2O5·xH2O转化为VO3-,此时溶液pH>13,则溶液中的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而被除去。
(5)在“调pH”过程中有氢氧化铝沉淀生成,反应的化学方程式为Na[Al(OH)4]+HClAl(OH)3↓+NaCl+H2O。
(6)在“沉钒”过程中析出NH4VO3晶体时,由于NH4VO3在氯化铵溶液中溶解度降低(或回答由于同离子效应),促使NH4VO3尽可能析出完全。
答案(1)加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全)
(2)Fe2+　VO++MnO2+2H+VO2++Mn2++H2O
(3)Mn2+　Al3+和Fe3+
(4)Fe(OH)3
(5)Na[Al(OH)4]+HClAl(OH)3↓+NaCl+H2O
(6)利用同离子效应,促进NH4VO3尽可能析出完全
方法规律
新情境下氧化还原反应方程式的书写步骤

素养提升
1.(2020山东青岛二中模块考试)自然界中的许多金属元素都能以硫化物的形式存在,黄铁矿(FeS2)就是其中一种,在矿区开采出的黄铁矿石暴露在空气和水中,会发生下图所示的转化。回答下列问题:
FeS2(固)+O2SO42-+Fe2+

　　　　　　　　　Fe3+FeO(OH)(固)
(1)FeS2的氧化产物Fe2(SO4)3易　　　　　　,会使地下水和土壤呈　　　　　　性。如果矿区中的水流或降雨不断淋洗黄铁矿,FeS2最终转化为　　　　　　　　　。 
(2)写出FeS2的电子式:　　　　　　　　　　　　。 
(3)写出图中①③两个反应的离子方程式:
①　, 
③　。 
2.(2020河北张家口阶段测试)硫代硫酸钠(Na2S2O3)俗称海波、大苏打,是无色透明晶体,易溶于水,遇强酸反应产生硫单质和二氧化硫气体;具有强还原性,与强氧化剂反应的产物为SO42-。
(1)Na2S2O3中硫元素的化合价为　　　　　　。 
(2)向Na2S2O3溶液中滴加稀硫酸,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)Na2S2O3溶液与Cl2反应,Na2S2O3可作为棉织物漂白后的脱氯剂,该反应的离子方程式为　　　　　　　。要脱去22.4 L Cl2(标准状况下),需要Na2S2O3　　　　　mol。 
(4)工业上常用硫化碱法制备海波。其原理是向碳酸钠和硫化钠物质的量之比为1∶2的混合溶液中通入过量的二氧化硫,经蒸发、结晶,即得硫代硫酸钠。该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　,其氧化剂为　　　　　　。 
3.(2020安徽“皖南八校”第一次联考)工业上常用水钴矿(主要成分为Co2O3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO等杂质)制备钴的氧化物,其制备工艺流程如下(已知Na2SO3能还原Fe3+和Co3+):

回答下列问题:
(1)在加入盐酸进行“酸浸”时,能提高“酸浸”速率的方法有　　　　　　　　　　　　　　(任写2种)。 
(2)“酸浸”后加入Na2SO3,反应后溶液中钴的存在形式为Co2+,产生Co2+的离子方程式为　。 
(3)溶液a中加入NaClO的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)沉淀a的成分是　　　　　　　　　　(写化学式),操作2的名称是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)溶液d中的金属离子只有Co2+和Na+两种,则溶液c中加入NaF溶液的作用是　。 
(6)在空气中煅烧CoC2O4生成钴的某种氧化物和CO2,测得充分煅烧后固体质量为12.05 g,CO2的体积为6.72 L(标准状况),则此反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

第3节　氧化还原反应
考点一　氧化还原反应的基本概念
必备知识·自主预诊
1.(1)元素的化合价发生变化　(2)电子的转移　(3)还原剂　氧化反应　氧化产物　氧化剂　还原反应　还原产物
4.(1)Cl-　H2O(OH-)　SO2　NO(或NO2)　Mn2+　Fe2+
(2)Mn+　H2O(H+)　CO2　SO3(H2SO4)　I2　S　(3)还原性　氧化性
自我诊断1.答案(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×
2.答案(1)O2F2　H2S　SF6　O2
(2)
关键能力·考向突破
典例1B　A项,谷物发酵酿造食醋的过程是:谷物葡萄糖乙醇乙酸;B项,小苏打做膨松剂是因为小苏打受热分解及能与酸反应放出CO2,发生的是非氧化还原反应;C项,含氯消毒剂给环境消毒是利用了消毒剂的强氧化性,使蛋白质变性;D项,NO2形成酸雨过程中,NO2发生的反应为3NO2+H2O2HNO3+NO,该反应属于氧化还原反应。
对点演练1 D　反应①中H2Te被O2氧化生成Te,体现了H2Te具有还原性,故A正确;反应②中Te与H2O反应生成H2TeO3,碲元素化合价升高,是还原剂,则H2O是氧化剂,故B正确;反应③中H2TeO3→H6TeO6,碲元素化合价升高,发生氧化反应,则H2O2是氧化剂,体现氧化性,故C正确;H2Te2O5转化为H2Te4O9时不存在元素化合价的变化,因此未发生氧化还原反应,故D错误。
典例2答案(1)

(2)1∶1　(3)2
(4)2ClO2+2CN-N2+2CO2+2Cl-　50a13(或3.85 a)
解析(1)根据氧化还原反应的规律,KClO3中+5价Cl得电子转化成ClO2中+4价Cl,HCl中部分-1价Cl失电子转化成Cl2,2molKClO3参加反应共转移2mole-,因此用单线桥表示电子转移的情况是:。
(2)KClO3中Cl的化合价降低,是氧化剂,一部分HCl是还原剂,一部分HCl显酸性,因此氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1。
(3)由反应的化学方程式可知产生标准状况下22.4LCl2转移2mol电子。
(4)根据题意可知两种气体是N2和CO2,根据化合价的升降法配平可知反应的离子方程式为2ClO2+2CN-N2+2CO2+2Cl-,根据离子方程式可知,n(ClO2)=n(CN-)=100×103×a×10-326mol=50a13mol。
对点演练2 B　反应①为二氧化锰与浓盐酸反应生成氯气、氯化锰和水,反应②为氯气与石灰乳反应生成氯化钙、次氯酸钙和水,反应③为过氧化氢分解生成水和氧气,反应④为氯酸钾分解生成氯化钾和氧气,反应⑤为铝和二氧化锰发生铝热反应生成Mn和氧化铝,均存在元素的化合价的升降,均属于氧化还原反应,但反应③不属于置换反应,故A错误;反应⑤为铝热反应,放出大量的热,可用于制备熔点较高的金属,故B正确;反应③中氧元素的化合价由-1价升高为0价,反应④中氧元素的化合价由-2价升高为0价,则相同条件下生成等量的O2,反应③与④转移的电子数之比为1∶2,故C错误;反应①4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O中,Mn元素的化合价由+4价降低为+2价,HCl中氯元素的化合价由-1价升高为0价,由电子守恒可知,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,故D错误。
考点二　氧化性、还原性强弱判断及氧化还原反应规律
必备知识·自主预诊
1.(1)得电子　失电子　(2)难易　多少
3.(1)③Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O
自我诊断1.答案(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×
(8)×
2.答案(1)KI、I2　Cl2+2I-I2+2Cl-　(2)橙　HBrO3>Cl2>HIO3
关键能力·考向突破
典例1C　①中H2O2中氧元素的化合价升高,失去电子被氧化,则H2O2对应的氧化产物为O2,A正确;②中溴元素的化合价没有变化,Cl2只将Fe2+氧化为Fe3+,发生的反应为3Cl2+6FeBr22FeCl3+4FeBr3,则Cl2与FeBr2的物质的量之比小于或等于1∶2,B正确;在反应KClO3+6HClKCl+3Cl2↑+3H2O中,每生成3mol氯气转移5mol电子,C错误;由反应KClO3+6HClKCl+3Cl2↑+3H2O可知,物质的氧化性:ClO3->Cl2,Cl2氧化FeBr2生成FeBr3,则氧化性:Cl2>Fe3+,因此物质的氧化性由强到弱的顺序为ClO3->Cl2>Fe3+,D正确。
对点演练1 B　反应①,CS2中硫元素化合价由-2价升高到+1价,失电子,CS2是还原剂,故A错误;反应②,只有硫元素化合价变化,则S2Cl2既是氧化剂又是还原剂,故B正确;反应①,每生成1molS2Cl2转移6mol电子,故C错误;反应②氧化产物为SO2,还原产物为S,由反应可知二者的物质的量比为1∶3,故D错误。
典例2B　反应Ⅱ中,Bi元素的化合价由+5价降低为+3价,则当有104.5gBi3+生成时转移电子数为104.5g209g·mol-1×(5-3)×NA=NA,故A正确;氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,KMnO4可以与浓盐酸反应生成氯气,所以常温下MnO4-的氧化性强于Cl2,故B错误;高锰酸钾可与浓盐酸反应生成氯气,结合反应Ⅱ可知氧化性为NaBiO3>MnO4-,则NaBiO3可与盐酸发生NaBiO3+6H++2Cl-Bi3++Na++Cl2↑+3H2O,故C正确;BiCl3可由Bi2O3与王水反应制取,Bi元素的化合价不变,则Bi3+不能被硝酸氧化,故D正确。
对点演练2 D　K2Cr2O7溶液中Cr2O72-部分转化为铬酸根(CrO42-),铬元素价态均为+6,未发生变化,A说法错误;反应中,Cr3+为还原产物,Fe2+为还原剂,还原剂Fe2+的还原性强于还原产物Cr3+的还原性,B说法错误;上述除铬过程中,消耗溶液中的氢离子,则溶液中pH一直增大,C说法错误;调节pH为6~8后,恰好完全反应生成的Fe3+和Cr3+全部转化为Fe(OH)3沉淀和Cr(OH)3沉淀,且n[Fe(OH)3]∶n[Cr(OH)3]=3∶1,除污完成后生成42.4kg沉淀,计算可得生成100mol的Cr(OH)3和300mol的Fe(OH)3,则还原过程中转移电子的物质的量为300mol,D说法正确。
典例3C　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,则Co2+、Cl-、Fe2+、I-的还原性依次增强。由于I-的还原性强于Fe2+,Cl2通入FeI2溶液中先与I-反应,然后与Fe2+反应,A项错误;