高考化学大数据建模: 氧化还原反应规律

【高考化学·考试大纲】了解常见的氧化还原反应。能运用价态规律、歧化规律、归中规律、强弱规律。

【课程标准·学业要求】建立氧化还原反应的认识模型。

1.下列判断不正确的是(　)

A.[17 全国Ⅱ,13]向2mL0.1mol·L-1的FeCl3溶液中加足量铁粉,振荡,黄色逐渐消失;加1滴KSCN溶液,颜色不变,说明还原性:Fe>Fe2+

B.[17 全国Ⅱ,13]将金属钠在燃烧匙中点燃,迅速伸入集满CO2的集气瓶,集气瓶中产生大量白烟,瓶内有黑色颗粒产生,说明CO2具还原性

C.[18 全国Ⅱ,13]探究维生素C的还原性:可通过向盛有2mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液,观察颜色变化,达到实验目的

2.[16 全国Ⅰ,27]+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2O72-还原成Cr3+,反应的离子方程式为____________________________________。

3.[14 全国Ⅱ,28]以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料,在活性炭催化下,合成了橙黄色晶体X。经测定,样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3,钴的化合价为______,制备X的化学方程式为_____________________________________________。

4.[15 全国Ⅱ,28]将ClO2通入到由稀硫酸酸化的碘化钾溶液中,反应的离子方程式为。

5.[14 全国Ⅱ,27](1)PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体,反应的化学方程式为__________________________。

(2)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为________________________。

一、氧化还原反应发生的条件

氧化性强弱:氧化剂、氧化产物；

还原性强弱:还原剂还原产物。

常简记为:“两强生两弱,或以强制弱”。

该规律在解题上互为前提,即:(1)根据已知物质氧化还原性的强弱判断一个氧化还原反应能否进行;(2)根据一个已知的氧化还原反应比较其中物质氧化性或还原性的强弱。

二、重要的氧化还原顺序

1.根据金属活动性顺序表判断

2.根据非金属活动性顺序表判断。

三、氧化还原性的强弱对反应的影响(单一变量)

【考型1】对氧化还原性的理解

1.[双选]下列说法正确的是(　)

A.金属单质只有还原性没有氧化性

B.难失电子的物质,得电子一定容易

C.化合价越高,氧化性一定越强

D.一种元素由化合态变成游离态时,既可能被氧化,也可能被还原,则该元素一定是非金属元素

E.某一原子在反应中失去电子越多,其还原性一定越强

F.元素的非金属性越强,其单质的氧化性一定越强

G.物质的氧化性越强,其自身可能被还原的价态就越低

【考型2】氧化还原反应中的先后顺序

2.已知:氧化性Cl2>Br2>Fe3+,完成下列反应的化学方程式。

(1)FeBr2+Cl2(不足)—

(2)FeBr2+Cl2(过量)—

【考型3】氧化还原反应中的转价规律

3.分析同种元素化合价的特点,完成下列反应的化学方程式：

(1)FeCl3+Fe——

(2)KClO3+HCl(浓)——

(3)SO2+H2S——

(4)NH3+

(5)CO2+

【考型4】外界条件对氧化性、还原性的影响

4.[18 北京,28]实验制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。

①制备K2FeO4的反应为:

3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH==2K2FeO4+6KCl+8H2O(www.xing528.com)

由此得出:氧化性Cl2____FeO42-;(填“>”或“<”)。

②K2FeO4的性质探究:用KOH溶液将紫色K2FeO4固体溶出,得到紫色K2FeO4溶液。取少量该溶液,滴加盐酸,有Cl2产生。

该实验表示Cl2和FeO42-的氧化性强弱关系与①反相反,原因是________________。

一、对氧化还原性的理解

1.金属活动性顺序表中性质的强弱关系

金属单质(还原态)金属阳离子(氧化态)

还原性:K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag(金属活动顺序)

氧化性:K+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+<Zn2+<Fe2+<Sn2+<Pb2+<(H+)<Cu2+<Hg+<Ag+

规律表明:越易失电子的物质(还原态),失电子后就越难得电子(氧化态);所以,氧化剂的氧化性越强,得电子后生成的还原产物的还原性就越弱,反应生成的物质就越稳定。

2.氧化、还原剂与元素价态的关系

从元素的价态考虑:元素处于最高价态只有氧化性,如Fe3+、H2SO4、KMnO4等;元素处于最低价态只有还原性,如金属单质、Cl-、S2-等;元素处于中间价态既有氧化性又有还原性,如Fe2+(被氧化为Fe3+,被还原为Fe)、SO32-(被氧化为SO42-,被还原为S)、H2O2(被氧化为O2,被还原为H2O)等。

简记为:“最高价氧(化性),最低价还(原性),中间价态两性”。由此可知:

(1)金属单质在反应中只能作还原剂,金属元素只有正价没有负价。

(2)非金属单质(除氧、氟外)在反应中既可以作氧化剂,也可以作还原剂。单质氟的非金属性最强,氟元素没有正价;氧只有与氟结合成OF2,氧才显正价(特殊性)。

(3)多数化合物既能作氧化剂也能作还原剂。如H2O、HCl、FeCl3。但如果物质本身比较稳定,一般既不作氧化剂也不作还原剂:KF、K2SO4。

有关氧化还原性的注意(见本专题【考型1】)

二、用氧化还原顺序分析反应的发生

1.★溶液中常见稳定物质氧化态与还原态的强弱顺序

表中:(1)HClO～Cl2～HNO3的氧化性与浓度有关,相互间没有比较。(2)该位置的*SO2-4表示氧化产物,不表示还原性。(3)由于受浓度、温度、酸碱度、生成难溶物等因素的影响,上述氧化还原顺序可能变化。

根据氧化还原规则:该表中左上物质(作氧化剂)与右下物质(作还原剂)相遇,一般能反应生成右上物质(还原产物)与左下物质(氧化产物)。例如:Br2(左上方)能氧化Fe2+、I-、H2SO3(右下方)等。

由于强氧化态物质还原生成弱还原态物质的依存关系,在考试中,常根据一组熟悉物质(如还原态)的强弱顺序,来分析对应的另一组物质(如氧化态)的强弱顺序。

2.氧化还原反应的先后规律

当有多种氧化剂或多种还原剂在反应中同时存在时,氧化性越强的氧化剂或还原性越强的还原剂越优先反应,例如:向FeI2溶液中加入Br2,I-先被氧化,Fe2+后被氧化。常简记为:“两强先反应”。

三、氧化还原反应中的转价规律

1.归中反应规则

(1)同种元素不同价态之间发生反应,元素的化合价只靠近而不交叉,即：

高价态+低价态——→中间价态

常简记为:归中反应化合价“只靠拢,不交叉”。

如:NaClO3+6HCl==3Cl2↑+NaCl+3H2O,归中分析为:而不是

(2)同种元素,相邻价态的离子不反应可以共存;相间价态的离子可能发生归中反应。例如：

①Fe与Fe2+,Fe2+与Fe3+不反应可以共存,而Fe与Fe3+不能共存,能发生反应:Fe+2Fe3+==3Fe2+。②浓硫酸虽有强化氧性，却不能氧化还原性较强的SO2（能干燥SO2），这是由于硫的两种价态之间不存在中间价态，不能发生归中反应。

2.氧化还原反应产物的确定方法

(1)题目中由信息给出反应后的价态及其存在形式。

(2)一般来说元素以相邻价态间的转化较为容易:如S2-→S,H2SO4(浓)→SO2。

(3)生成最稳定价态:

如ClO－2、ClO-→Cl-;NH3→N2;H-、H2→H+。

四、物质氧化性、还原性的强弱与外界条件的关系

1.浓度:氧化剂的浓度越大,其氧化性越强。如浓硝酸的氧化性强于稀硝酸,浓硫酸有强氧化性(指SO2－4)而稀硫酸只有弱氧化性(H+)。浓硝酸和浓硫酸与铁、铝产生钝化。

2.酸碱度:具有氧化性的氧化物、含氧酸、含氧酸盐的氧化性随溶液酸度的增大而增强。常见的KMnO4、MnO2、Cr2O72-、ClO-、ClO－3、NO－

3等在酸性条件下具有更强氧化性。所以,反应常用硫酸酸化的KMnO4。用MnO2氧化浓盐酸制取Cl2。NO－3在酸性条件下具有强氧化性,而在中性或碱性条件下不具有氧化性。

3.温度:升高温度可增强氧化剂的氧化性、还原剂的还原性。

如氧化性:热浓H2SO4>冷浓H2SO4。

再如:与2KMnO4+16HCl(浓)==2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,可以比较得出氧化性:KMnO4>MnO2。