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2010高一化学竞赛辅导--氧化还原反应

时间:2011-04-04


2010级高一化学竞赛培训 2010级高一化学竞赛培训

氧化还原反应
谢雪甜

竞赛解读:
1.辨清概念关系 2.学会配平方法 3.掌握计算技能

氧化还原反应热点一: 氧化还原反应热点一

辨清基本概念
氧化剂 氧化性 还原性 还原剂 失电子 价升高 被氧化 氧化

反应 氧化产物 得电子 价降低 被还原 还原反应 还原产物 氧化还原反应

口诀:升失氧( ),降得还( 口诀 升失氧(还),降得还(氧) 升失氧 降得还

氧化还原反应热点一: 氧化还原反应热点一

辨清基本概念
氧化反应 :- ne-

氧化剂+还原剂 = 还原产物+氧化产物 还原产物+ 氧化剂+
还原反应: 还原反应:+ ne(弱氧化性) 弱氧化性)

(弱还原性) 弱还原性

口诀:升失氧( ),降得还( 口诀 升失氧(还),降得还(氧) 升失氧 降得还

【错题反思 错题反思】 错题反思
判断下列哪些反应是氧化还原反应?理由? 判断下列哪些反应是氧化还原反应?理由? 1. Na2O + H2O △ 2NaOH = . 2. 2Fe + Al2O3 = 2Al + Fe2O3 . 3. IBr + H2O = HBr + HIO . 4. CH4 + Cl2 光 CH3Cl + HCl → .
+1 -1 -3 +1 +1 -3 +1 0

5.

NaH + NH3 = NaNH2 + H2↑ 还原剂 氧化剂 氧化产物 还原产物

为例判断氧化剂、 以5为例判断氧化剂、还原剂、氧化 为例判断氧化剂 还原剂、 产物、还原产物。 产物、还原产物。

变式训练.下列反应中,不属于氧化还原反应的是( 变式训练.下列反应中,不属于氧化还原反应的是( ①3Cl2+6KOH = 5KCl+KClO3+3H2O? ②2NO2+2NaOH = NaNO3+NaNO2+H2O? +4HCl? ③SnCl4+2H2O =SnO2+4HCl? ④3CCl4+K2Cr2O7 = 2CrO2Cl2+3COCl2+2KCl A.①② B.①③ C.③④ D.②④

C



变式.三聚氰酸[ 变式 三聚氰酸[C3N3(OH)3]可用于消除汽车尾 气 三聚氰酸 中的NO2。其反应原理为: 其反应原理为: 中的


C3N3(OH)3 8HNCO+6NO2



3HNCO; ; 7N2+8CO2+4H2O (C)

下列说法正确的是 为同一物质? A.C3N3(OH)3与HNCO为同一物质? 为同一物质 B.HNCO是一种很强的氧化剂? 是一种很强的氧化剂? 是一种很强的氧化剂

C.1个 NO2在反应中转移的电子为4 个? 个 在反应中转移的电子为 D.反应中 2是还原剂? 反应中NO 是还原剂? 反应中

一、辨清基本概念 辨清基本概念

常见的氧化剂
(1)活泼的非金属单质:F2、Cl2、Br2、I2、O2、O3等 活泼的非金属单质: 活泼的非金属单质 (2)某些高价氧化物:MnO2、N2O5、SO3、PbO2等 某些高价氧化物 某些高价氧化物: (3)某些高价含氧酸:浓H2SO4、HNO3、HClO等 某些高价含氧酸: 某些高价含氧酸 等 (4)元素处于高价的盐:KClO3、Ca(ClO)2、KMnO4(H+)、 元素处于高价的盐: 元素处于高价的盐 、 K2Cr2O7(H+)、Fe3+、Ag+、Cu2+、 [Ag(NH3)2]+等 、 (5)具有-O-O-结构的过氧化物:Na2O2、H2O2 具有- - -结构的过氧化物 过氧化物: 具有

一、辨清基本概念 辨清基本概念

常见的还原剂
(1)金属单质:Na、K、Fe、Zn、Al、Cu等 金属单质: 、 、 、 、 、 等 金属单质 (2)某些非金属单质:C、H2、S 、Si等 某些非金属单质: 、 某些非金属单质 等 (3)元素低价态氧化物、氢化物:CO 、SO2、NO 、NH3、PH3 元素低价态氧化物、氢化物: 元素低价态氧化物 (4)元素低价态酸:HCl、H2S、HI、HBr、H2SO3、H2C2O4 元素低价态 、 、 、 、 元素低价态酸 (5)元素低价态盐:S2-、I-、Br-、Cl-、SO32-、Fe2+、等 元素低价态盐 元素低价态 (6)含醛基的有机物:甲醛、乙醛、葡萄糖、甲酸、甲酸某酯等 含醛基的有机物:甲醛、乙醛、葡萄糖、甲酸、 的有机物

注意:氧化剂和还原剂具有相对性, 注意:氧化剂和还原剂具有相对性,不是一 成不变的,要具体分析。 成不变的,要具体分析。

【错题反思 错题反思】 错题反思
【例】在下列条件下能大量共存的离子组是 B A.pH=1的溶液中 :NH4+、Fe2+、Cl-、NO3. 的溶液中 B.强碱性溶液中:K+、 CO32- 、Cl-、SO42.强碱性溶液中: C.能使酚酞变红的溶液中:S2-、K+、ClO-、CO32.能使酚酞变红的溶液中: D.无色溶液中:Na+、MnO4-、I-、Fe3+ .无色溶液中: E.加入过氧化钠的溶液:Na+、Cl-、CO32-、SO32.加入过氧化钠的溶液:

讨论:当溶液中有( ) ,(2) 讨论:当溶液中有(1) NO3-时,( ) MnO4-、 ClO-时,你会注意哪些问题? 你会注意哪些问题?

氧化性、 一、辨清概念关系 辨清概念关系——氧化性、还原性强弱的判断 概念关系
依据条件
① 元素周期律 ② 金属活动性顺序 ③ 氧化还原反应方程式 ④ 浓度大小 ⑤ 化合价高低 ⑥ 原电池原理 ⑦ 电解时离子放电情况 ⑧ 反应条件 ⑨ 溶液的酸碱性

相关规律
同主族元素从上到下金属性逐渐减弱, 同主族元素从上到下金属性逐渐减弱,非金属性增强 …… 金属原子的还原性越强, 金属原子的还原性越强,其阳离子的氧化性越弱 氧化剂是反应所涉及的物质中氧化性最强的物质 如:浓硝酸氧化性强于稀硝酸,浓硫酸氧化性强于稀硫酸 浓硝酸氧化性强于稀硝酸, 浓硝酸氧化性强于稀硝酸 最高价态的元素只有还原性; 最高价态的元素只有还原性;最低价态的元素只有氧化性 在原电池的两极放电的物质, 在原电池的两极放电的物质,负极放电的物质还原性强 如:氧化性强的阳离子优先在阴极放电等 不同物质与同一种物质反应时,条件越低, 不同物质与同一种物质反应时,条件越低,其性质越强 如:在酸性条件下,NO3-才有强的氧化性 在酸性条件下,

【错题反思 错题反思】 错题反思
常温下, 例.常温下,发生如下反应:? 常温下 发生如下反应: ①16H++10Z-+2XO ②2A2++B2 ③2B-+Z2 A.反应 2+2A2+ 反应Z 反应
? 4

2X2++5Z2+8H2O? ?

2A3++2B-? B2+2Z-? (

由此判断下列说法错误的是

B? ?

)?

2A3++2Z-可以进行? 可以进行?

B.Z元素在①、③反应中均被还原? 元素在① 元素在 反应中均被还原?
? C.氧化性由强到弱的顺序是 氧化性由强到弱的顺序是XO4 、Z2、B2、A3+ 氧化性由强到弱的顺序是

D.还原性由强到弱的顺序是 2+、B-、Z-、X2+? 还原性由强到弱的顺序是A 还原性由强到弱的顺序是

二、学会配平方法
配平方法——化合价升降法? 配平方法——化合价升降法? ——化合价升降法 步骤如下: 步骤如下: 标 等 定 平 查 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值相等 确定氧化剂与还原剂的化学计量数 观察法配平其他物质的化学计量数 检查质量、电荷、 检查质量、电荷、电子是否分别守恒

【错题反思 错题反思】 错题反思
工业上制备单质碘的方法之一是从碘酸盐开始的。 工业上制备单质碘的方法之一是从碘酸盐开始的。第一 步先用适量的亚硫酸氢盐将碘酸盐还原成碘化物, 步先用适量的亚硫酸氢盐将碘酸盐还原成碘化物,离子 方程式为: 方程式为:IO3-+3HSO3-=I-+3SO42-+3H+。第二步将第一步 得到的酸性碘化物溶液再跟适量的碘酸盐溶液混合, 得到的酸性碘化物溶液再跟适量的碘酸盐溶液混合,发 生反应析出碘。 生反应析出碘。 (1)第二步发生反应的离子方程式是: 第二步发生反应的离子方程式是: 第二步发生反应的离子方程式是 (1)IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O (2)配平下列离子方程式: 配平下列离子方程式: 配平下列离子方程式 Fe(OH)3+ C1O-+ OH-=== FeO4n-+ C1-+ H2O 。

(2)①2 5-n 2n 2 5-n n+3 ①

变式训练: 变式训练:单质铁溶于一定浓度的硝酸中反应的化 学方程式如下: 学方程式如下: a Fe+bNO3-+cH+==d Fe2++f Fe3++g NO↑+h N2O↑ +kH2O (化学计量数均为正整数) 化学计量数均为正整数) 请你用已掌握的知识研究出下列规律。 请你用已掌握的知识研究出下列规律。
原子守恒得出: 的关系式是____________________ 。 (1)c、g、h 的关系式是由H、O原子守恒得出:c = 4g+10h )
电荷守恒得出 得出: ______________ 。 (2)b、c、d、f 的关系式是 由电荷守恒得出:c-b=2d+3f ) 电子守恒得出 得出: ________________ 。 (3)d、f、g、h 的关系式是由电子守恒得出:2d+3f=3g+8h )

方法技巧:离子- 方法技巧:离子-电子法 KMnO4+FeSO4+H2SO4-=MnSO4+Fe2(SO4)3+K2SO4+H2O 解析: 写出反应的离子表达式: 解析:①写出反应的离子表达式: MnO4—+Fe2++H+=Mn2++Fe3++H2O 分别写出氧化和还原半反应: ②分别写出氧化和还原半反应: Fe2+-e-→Fe3+×5 MnO4—+8H++5e-→Mn2++4H2O×1 × 根据反应中得失电子相等原则,配平氧化剂和还原剂系数: ③根据反应中得失电子相等原则,配平氧化剂和还原剂系数: MnO4 — +5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O 作介质时,化学方程式可写为: ④H2SO4作介质时,化学方程式可写为: 2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5Fe2(SO4)3+ 8H2O 离子- 注:离子-电子法配平的关键是把氧化还原反应方程式拆为两 个半反应式,再利用电子得失守恒即可消去电子,得方程式。 个半反应式,再利用电子得失守恒即可消去电子,得方程式。

例:

MnO4- +SO3- +H+ → Mn2+ + SO42-+H2O

还原: 还原: MnO4- +8H++5e = Mn2+ +4H2O × 2 氧化: 氧化: SO32- + H2O - 2e = SO42- +2H+ ×5 2MnO4- +16H+ + 5SO32-+5H2O =2Mn2+ + 8H2O + 5SO42- +10H+ 2MnO4- +5SO32-+6H+ = 2Mn2++ 5SO42-+ 3H2O
17

例:ClO- +OH-+Cr(OH)4-→Cl-+ CrO42-+H2O
还原: 还原: ClO- +H2O+2e= Cl-+ 2OH×3

氧化: 氧化:Cr(OH)4-+4OH-= CrO42-+4H2O+3e ×2 2Cr(OH)4-+2OH-+ 3ClO- = 2CrO42-+5H2O+ 3Cl-

18

特殊配平问题: 特殊配平问题:缺项配平 缺项方程式: 缺项方程式:某些反应物或生成物的分子式未 写出( ),它们一般为 它们一般为水 写出(缺项),它们一般为水、酸、碱。 方法: (1)配平含变价元素物质系数, 方法: )配平含变价元素物质系数, (2)观察确定未知物, )观察确定未知物, (3)再配平。 )再配平。

化学镀镍的溶液中含有Ni 【例】 化学镀镍的溶液中含有 2+和H2PO2-, 在酸性等条件下发生下述反应,请完成配平: 在酸性等条件下发生下述反应,请完成配平:
Ni2+ + H2PO2-+ → Ni++ H2PO3-+
(2、1、1H2O、2、1、2H+) 、 、 、 、 、
19

一般规律: 一般规律: 介质 多1个氧原子 个氧原子 酸性 中性 碱性 2H+ →H2O H2O → 2OH - H2O → 2OH -

少1个氧原子 个氧原子 H2O → 2H+ H2O → 2H+ 2OH - → H2O

【例】
(1)Mn2++S2O82-+H2O—SO42-+MnO4-+□( ) ) □ □ (2)Zn+H++NO3-—Zn2++NH4++□( ) ) (3) H2O2+Cr2(SO4)3+□——K2SO4+K2CrO4+H2O ) □ (1) ) (2) ) (3) ) 2、5、8、10、2、16H+ 、 、 、 、 、 4、10、1、4、1、3H2O 、 、 、 、 、 3、1、10KOH、3、2、8 、 、 、 、 、
20

方法技巧:平均化合价法 方法技巧:平均化合价法 配平反应: 例:配平反应:S2Ox2-+Mn2++H2O → SO42- + MnO4- +H+ 配平后的离子方程式为: 配平后的离子方程式为: 5S2Ox2-+(2x-14)Mn2++(3x-16)H2O= 10SO42-+(2x-14)MnO4-+(6x-32)H+

已知多硫化钠(Na 和次氯酸钠反应如下: 已知多硫化钠 2Sx)和次氯酸钠反应如下: 和次氯酸钠反应如下 □Na2Sx +□NaClO +□NaOH = □ □ □Na2SO4 + □NaCl + □H2O

方法技巧: 方法技巧:零价配平法 Fe3C + HNO3 == Fe(NO3)3 + CO2 + NO2 + H2O Cu2S+ HNO3—— Cu(NO3)2+ H2SO4+ NO + H2O
方法: 无法用常规法确定化合价的物质中各元素 方法:令无法用常规法确定化合价的物质中各元素 常规法确定化合价的物质中 均为零价,然后利用整体法计算出化合价总升 整体法计算出化合价总升、 均为零价,然后利用整体法计算出化合价总升、降 进行配平, 观察配平其他物质的系数 其他物质的系数。 值,进行配平,在观察配平其他物质的系数。

方法技巧:待定系数法: 配平) 方法技巧:待定系数法:(设“1”配平) 配平 对于较复杂的氧化还原反应, 对于较复杂的氧化还原反应,在电子转移较 难弄清的情况下, 难弄清的情况下,可用待定化学计量数法解 决配平问题。 决配平问题。

P4O + Cl2 — POCl3 + P2Cl5

三、掌握计算技能
计算原则---守恒 计算原则--原子守恒 电荷守恒 电子守恒

【错题反思 错题反思】 错题反思
在3BrF3+5H2O=HBrO3+Br2+9HF+O2↑反应中 = + 如果有30个 反应, 如果有 个H2O反应,则被水还原的 3为 C 反应 则被水还原的BrF A.12 B.18 C.8 D.24 . . . . 注意:被水还原的 注意:被水还原的BrF3的 BrF3 + H2O----- Br2 + O2 30×2/5 H2O----- O2 升 12×2 × BrF3----- Br2 x 降 x ×3

【错题反思 错题反思】 错题反思
请根据反应 15CuSO4+11P+24H2O = 5Cu3P +6H3PO4+15H2SO4 判断1 个CuSO4能氧化P的个数为( 能氧化P的个数为( 判断1 ? A. 2 B.

C



5
C.

11 5

1 5

D.

1 3

恰好还原2.4个 例.用48 个的 用 个的FeSO4,恰好还原 个[RO(OH)2]+,则 恰好还原 R元素的最终价态为 ( B )? 元素的最终价态为 A.+2 C.+4 B.+3 D.+5? ?

铁元素在反应中升高1价 解析 铁元素在反应中升高 价,设R元素的最 元素的最 终价态为x,由化合价升降相等得关系式 终价态为 由化合价升降相等得关系式 48× 10-3 L×0.1 mol/L×1=2.4×10-3 mol×(5-x) × × × × × 解得x=3,B项正确。 , 项正确 项正确。 解得

投入到V 例:a mol FeS与b mol FeO投入到 L、c 与 投入到 、 mol·L-1的硝酸溶液中充分反应,产生 的硝酸溶液中充分反应,产生NO 气体, 气体,所得澄清溶液成分可看作是 Fe(NO3)3、H2SO4的混合液,则反应中未 的混合液, (D ) 被还原的硝酸可能为 ①(a+b)×63 g ②(a+b)×189 g × × 9a + b )mol ③(a+b)mol ④(Vc3 A.①④ B.②③ ①④ ②③ C.①③ D.②④ ①③ ②④

例:(2008·上海,24)某反应体系中的物质有:NaOH、 :(2008·上海,24)某反应体系中的物质有:NaOH、 2008 :NaOH Au2O3、Na2S4O6、Na2S2O3 、 Au2O、H2O。? (1)请将Au2O3之外的反应物与生成物分别填入 请将Au 以下空格内: 以下空格内: Na2S2O3 H2O Na2S4O6 Au2O NaOH? ?

(2)反应中, (2)反应中,被还原的元素是 反应中

Au

,还原剂是

Na2S。 3? 2O

(3)请将反应物的化学式配平后的系数填入下列 相应的位置中,并标出电子转移的方向和数目。 相应的位置中,并标出电子转移的方向和数目。

复习指导
? (1)在复习过程中,要进一步强化氧化还原反应有关知识规 (1)在复习过程中, 在复习过程中 律的理解和掌握:要理清五对概念(氧化剂与还原剂、 律的理解和掌握:要理清五对概念(氧化剂与还原剂、氧化 性与还原性、被氧化与被还原、还原反应与氧化反应、 性与还原性、被氧化与被还原、还原反应与氧化反应、还 原产物与氧化产物,其关键是从元素化合价变化入手) 原产物与氧化产物,其关键是从元素化合价变化入手);熟 记四条规律(价态规律即高价氧化低价还中间价态两边转、 记四条规律(价态规律即高价氧化低价还中间价态两边转、 性质强弱规律及判断依据、反应先后规律、价态归中规律) 性质强弱规律及判断依据、反应先后规律、价态归中规律); 明确一条原理(电子守恒原理) 掌握两种技能( 明确一条原理(电子守恒原理);掌握两种技能(氧化还原反 应方程式配平方法、典型计算技巧) 应方程式配平方法、典型计算技巧)。 ? (2) 对基本知识的复习并不要单纯地去背一些条条框框, 对基本知识的复习并不要单纯地去背一些条条框框 不要单纯地去背一些条条框框, 而是通过对例题的讲解真正心领神会地理解有关的知识规 律,特别理解考题的用意,体会出题目的解法与知识的联 特别理解考题的用意, 理解考题的用意 并通过一些对应性练习加以巩固, 系,并通过一些对应性练习加以巩固,从而形成解题的能 力。千万不能一味追求“巧解、特解”等,而忽视基本的 千万不能一味追求“巧解、特解” 能力培养。 能力培养。

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