第6講氧化還原反應(yīng)規(guī)律及應(yīng)用(能力課)1.理解氧化還原反應(yīng)中的價態(tài)轉(zhuǎn)化規(guī)律和反應(yīng)先后規(guī)律及其這些規(guī)律的應(yīng)用。2．理解氧化還原反應(yīng)中的電子守恒規(guī)律及其有關(guān)計算。eq\a\vs4\al(價態(tài)轉(zhuǎn)化規(guī)律與反應(yīng)先后規(guī)律)1．價態(tài)規(guī)律(1)價態(tài)歸中規(guī)律含有不同價態(tài)的同種元素物質(zhì)間發(fā)生氧化還原反應(yīng)時，該元素的價態(tài)變化一定遵循“高價＋低價→中間價”，即“價態(tài)相間能歸中，歸中價態(tài)不交叉，價升價降只靠攏。”如：(2)歧化反應(yīng)規(guī)律同一元素發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成不同價態(tài)的物質(zhì)時，該元素的價態(tài)變化一定遵循“中間價態(tài)→高價態(tài)＋低價態(tài)”，不會出現(xiàn)“一邊倒”的現(xiàn)象，即生成物中該元素的價態(tài)不能都比反應(yīng)物中該元素價態(tài)高，或都比反應(yīng)物中該元素價態(tài)低。(3)同種元素相鄰價態(tài)不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。如濃硫酸可以干燥SO2。2．先后規(guī)律(1)同時含有幾種還原劑時eq\o(→,\s\up9(加入氧化劑))將按照還原性由強到弱的順序依次反應(yīng)。如：在FeBr2溶液中通入少量Cl2時，因為還原性：Fe2＋>Br－，所以Cl2先與Fe2＋反應(yīng)。(2)同時含有幾種氧化劑時eq\o(→,\s\up9(加入還原劑))將按照氧化性由強到弱的順序依次反應(yīng)。如在含有Fe3＋、Cu2＋、H＋的溶液中加入鐵粉，因為氧化性：Fe3＋>Cu2＋>H＋，所以鐵粉先與Fe3＋反應(yīng)，然后依次與Cu2＋、H＋反應(yīng)。(3)熟記常見的強弱順序氧化性：MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))(H＋)>Cl2>Br2>Fe3＋>I2>S，還原性：Cl－<Br－<Fe2＋<I－<SO2(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))<S2－。價態(tài)轉(zhuǎn)化規(guī)律及應(yīng)用1．氯氣跟氫氧化鉀溶液在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng)：Cl2＋KOH→KX＋KY(未配平)，KX在一定條件下能自身反應(yīng)：KX→KY＋KZ(未配平，KY與KZ化學(xué)計量數(shù)之比為1∶3)，以上KX、KY、KZ均是一元酸的鉀鹽，由以上條件推知在KX中氯元素的化合價是()A．＋1 B．＋3C．＋5 D．＋7C[根據(jù)題意，可知KY為KCl，根據(jù)KX→KY＋KZ中KY與KZ的化學(xué)計量數(shù)之比為1∶3，可知KX為KClO3。]2．L、M、R、P、Q分別代表五種含不同化合價的氮元素的物質(zhì)。A、B分別代表兩種含不同化合價的氯元素的物質(zhì)(每種物質(zhì)中氮或氯元素的化合價只有一種)。又知物質(zhì)M中的氮元素化合價要比物質(zhì)Q中氮元素的化合價低。在一定條件下，它們會發(fā)生如下的轉(zhuǎn)化(關(guān)系式未配平)：①P＋A→Q＋B②L＋O2→M＋H2O③L＋M→R＋H2O④B＋H2O→A＋O2(1)若五種含氮元素的物質(zhì)中，有一種是硝酸，則硝酸是，理由是。(2)某同學(xué)寫出下面三個含氮的物質(zhì)相互轉(zhuǎn)換的關(guān)系式：Ⅰ.M＋P→N2O3＋H2OⅡ.N2O4＋H2O→P＋QⅢ.M＋L→Q＋H2O其中一定不可能實現(xiàn)的是，理由是。[答案](1)PP中氮元素的化合價最高(2)Ⅲ根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律，M、L這兩種物質(zhì)反應(yīng)，不可能生成氮元素價態(tài)比M、L都高的物質(zhì)3．(1)根據(jù)反應(yīng)KClO3＋6HCl(濃)=3Cl2↑＋KCl＋3H2O可知，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為。(2)H2S＋H2SO4(濃)=S↓＋SO2＋2H2O中氧化產(chǎn)物為。[答案](1)5∶1(2)S反應(yīng)先后規(guī)律及應(yīng)用4．向含F(xiàn)e2＋、I－、Br－的溶液中通入過量的氯氣，溶液中四種粒子的物質(zhì)的量變化如圖所示，已知：b－a＝5，線段Ⅳ表示一種含氧酸，且Ⅰ和Ⅳ表示的物質(zhì)中含有相同的元素。下列說法不正確的是()A.線段Ⅱ表示Fe2＋的變化情況B．線段Ⅳ發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為I2＋5Cl2＋12OH－=2IOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋10Cl－＋6H2OC．根據(jù)圖像可計算a＝6D．原溶液中c(Fe2＋)∶c(I－)∶c(Br－)＝2∶1∶3B[根據(jù)還原性：I－>Fe2＋>Br－，可知圖中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別代表I－、Fe2＋、Br－，可求得：n(I－)＝2mol，n(Fe2＋)＝4mol，根據(jù)Ⅳ代表含氧酸和圖示可知，再根據(jù)b－a＝5，Ⅳ代表HIO3，根據(jù)電荷守恒n(Br－)＝6mol，故a＝6，C項正確；Ⅳ對應(yīng)的反應(yīng)條件不為堿性，離子方程式中OH－不能作反應(yīng)物，B項錯誤。]5．(2021·遼寧實驗中學(xué)模擬)已知：還原性HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))>I－，氧化性IOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))>I2，在含3molNaHSO3的溶液中逐滴加入KIO3溶液，加入KIO3和析出I2的物質(zhì)的量的關(guān)系曲線如圖所示。下列說法不正確的是()A．0～a間發(fā)生反應(yīng)：3HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋I(xiàn)Oeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋I(xiàn)－＋3H＋B．a(chǎn)～b間共消耗NaHSO3的物質(zhì)的量為1.8molC．b～c間發(fā)生的反應(yīng)中I2僅是氧化產(chǎn)物D．當(dāng)溶液中I－與I2的物質(zhì)的量之比為5∶2時，加入的KIO3為1.08molC[還原性HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))>I－，所以首先發(fā)生的反應(yīng)為IOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋3HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=I－＋3SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋3H＋，繼續(xù)加入KIO3，氧化性IOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))>I2，所以IOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))可以結(jié)合H＋氧化I－生成I2，反應(yīng)為IOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋6H＋＋5I－=3H2O＋3I2，根據(jù)發(fā)生的反應(yīng)來判斷各個點的產(chǎn)物。]eq\a\vs4\al(電子守恒規(guī)律在計算中的應(yīng)用)【典例】Na2Sx在堿性溶液中可被NaClO氧化為Na2SO4，而NaClO被還原為NaCl，若反應(yīng)中Na2Sx與NaClO的物質(zhì)的量之比為1∶16，則x的值為。[思路點撥][答案]51．對于氧化還原反應(yīng)的計算，要根據(jù)氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)——反應(yīng)中氧化劑得到的電子總數(shù)與還原劑失去的電子總數(shù)相等，即得失電子守恒。利用守恒思想，可以拋開繁瑣的反應(yīng)過程，可不寫化學(xué)方程式，不追究中間反應(yīng)過程，只要把物質(zhì)分為始態(tài)和終態(tài)，從得電子與失電子兩個方面進(jìn)行整體思維，便可迅速獲得正確結(jié)果。2．守恒法解題的思維流程(1)找出氧化劑、還原劑及相應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。(2)找準(zhǔn)一個原子或離子得失電子數(shù)(注意化學(xué)式中粒子的個數(shù))。(3)根據(jù)題中物質(zhì)的物質(zhì)的量和得失電子守恒列出等式。n(氧化劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值(高價－低價)＝n(還原劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值(高價－低價)。電子守恒法的基本應(yīng)用1．(2021·莆田模擬)將0.195g鋅粉加入20.0mL的0.1mol·L－1MOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))溶液中，恰好完全反應(yīng)，則還原產(chǎn)物可能是()A．M B．M2＋C．M3＋ D．MO2＋B[設(shè)反應(yīng)后M元素的化合價為x，參加反應(yīng)的MOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))的物質(zhì)的量為0.1mol·L－1×0.02L＝0.002mol，參加反應(yīng)的鋅的物質(zhì)的量為0.195g÷65g·mol－1＝0.003mol，故存在：(5－x)×0.002mol＝0.003mol×2，解得x＝2，故選B。]2．在反應(yīng)3BrF3＋5H2O=9HF＋Br2＋HBrO3＋O2↑中，若有5molH2O參加反應(yīng)，被水還原的溴為()A．1mol B．eq\f(2,3)molC．eq\f(4,3)mol D．2molC[5molH2O參加反應(yīng)，根據(jù)方程式知有2molH2O作還原劑，失去4mole－，根據(jù)得失電子守恒可知2molH2O還原的溴為eq\f(4,3)mol，C項正確。]3．某離子反應(yīng)中涉及H2O、ClO－、NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、H＋、N2、Cl－六種粒子。其中N2、ClO－的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示。下列判斷不正確的是()A．該反應(yīng)的氧化劑是ClO－B．消耗1mol還原劑，轉(zhuǎn)移3mol電子C．氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶3D．當(dāng)生成14gN2時，消耗的ClO－為1.5molC[根據(jù)題意圖示可知氧化劑為ClO－，還原劑為NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，根據(jù)得失電子守恒知n(ClO－)×2＝n(NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)))×3，n(ClO－)∶n(NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)))＝3∶2，C項錯誤。]得失電子守恒在多步反應(yīng)中的應(yīng)用4．足量銅與一定量濃硝酸反應(yīng)，得到硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體，將這些氣體與1.68LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)混合后通入水中，所有氣體完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸銅溶液中加入5mol·L－1NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，則消耗NaOH溶液的體積是()A．60mL B．45mLC．30mL D．15mLA[根據(jù)得失電子守恒可知n(Cu)＝2n(O2)＝2×eq\f(1.68,22.4)mol＝0.15mol，故n(NaOH)＝2n(Cu)＝0.30mol，V(NaOH)＝eq\f(0.30,5)L＝60mL。]1．(2021·山東等級考，T13改編)實驗室中利用固體KMnO4進(jìn)行如圖實驗，下列說法錯誤的是()A.G與H均為氧化產(chǎn)物B.實驗中KMnO4既是氧化劑也是還原劑C.Mn元素至少參與了3個氧化還原反應(yīng)D.G與H的物質(zhì)的量之和可能為0.25molD[KMnO4固體受熱分解生成K2MnO4、MnO2、O2，K2MnO4、MnO2均具有氧化性，在加熱條件下能與濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)過程中Cl－被氧化為Cl2，K2MnO4、MnO2被還原為MnCl2，因此氣體單質(zhì)G為O2，氣體單質(zhì)H為Cl2。加熱KMnO4固體的反應(yīng)中，氧元素化合價由－2升高至0被氧化，加熱K2MnO4、MnO2與濃鹽酸的反應(yīng)中，氯元素化合價由－1升高至0被氧化，因此O2和Cl2均為氧化產(chǎn)物，故A正確；KMnO4固體受熱分解過程中，錳元素化合價降低被還原，部分氧元素化合價升高被氧化，因此KMnO4既是氧化劑也是還原劑，故B正確；錳元素在反應(yīng)過程中物質(zhì)及化合價變化為，Mn元素至少參加了3個氧化還原反應(yīng)，故C正確；根據(jù)發(fā)生的反應(yīng)：2KMnO4eq\o(=,\s\up9(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑，MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up9(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，K2MnO4＋8HCl(濃)eq\o(=,\s\up9(△))MnCl2＋2KCl＋2Cl2↑＋4H2O，0.1molKMnO4最多產(chǎn)生0.05molO2、0.15molCl2，所以G與H的物質(zhì)的量之和不可能為0.25mol，故D錯誤。][教師備選](雙選)(2020·海南等級考，T9)含有下列有害組分的尾氣，常用NaOH溶液吸收以保護(hù)環(huán)境。吸收過程中發(fā)生歧化反應(yīng)的是()A．SO3 B．Cl2C．NO2 D．HBrBC[Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O，2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O，B、C正確。]2．(2019·浙江4月選考)反應(yīng)8NH3＋3Cl2=N2＋6NH4Cl，被氧化的NH3與被還原的Cl2的物質(zhì)的量之比為()A．2∶3 B．8∶3C．2∶1 D．3∶2[答案]A3．(2021·廣東選擇性考試，T18節(jié)選)高純AlAs(砷化鋁)可用于芯片制造。芯片制造中的一種刻蝕過程如圖所示，圖中所示致密保護(hù)膜為一種氧化物，可阻止H2O2刻蝕液與下層GaAs(砷化鎵)反應(yīng)。(1)該氧化物為。(2)已知：Ga和Al同族，As和N同族。在H2O2與上層GaAs的反應(yīng)中，As元素的化合價變?yōu)椋?價，則該反應(yīng)的氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為。[解析](1)由題給芯片制造的刻蝕過程示意圖可知，加入H2O2刻蝕液，GaAs逐漸溶解，當(dāng)H2O2刻蝕液接觸AlAs時，反應(yīng)生成一種致密的氧化膜，由此可知，Ga、As均可溶于H2O2刻蝕液，形成的致密氧化膜是AlAs中的鋁被氧化為致密的Al2O3膜。(2)GaAs與H2O2反應(yīng)時，As由－3價變?yōu)椋?價，O由－1價變?yōu)椋?價，由氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒規(guī)律可知，氧化劑(H2O2)與還原劑(GaAs)的物質(zhì)的量之比為4∶1。[答案](1)Al2O3(2)4∶11．高鐵酸鉀是一種新型、高效、多功能水處理劑，工業(yè)上采用向KOH溶液中通入氯氣，然后再加入Fe(NO3)3溶液的方法制備K2FeO4，發(fā)生反應(yīng)：①Cl2＋KOH→KCl＋KClO＋KClO3＋H2O(未配平)；②2Fe(NO3)3＋3KClO＋10KOH=2K2FeO4＋6KNO3＋3KCl＋5H2O。下列說法正確的是()A．反應(yīng)①中每消耗4molKOH，吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LCl2B．氧化性：K2FeO4>KClOC.若反應(yīng)①中n(ClO－)∶n(ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))＝5∶1，則氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶1D．若反應(yīng)①的氧化產(chǎn)物只有KClO，則得到0.2molK2FeO4時消耗0.3molCl2D[反應(yīng)①的生成物有KCl、KClO、KClO3，其中K、Cl的物質(zhì)的量之比為1∶1，所以每消耗4molKOH，吸收2mol氯氣，標(biāo)準(zhǔn)狀況下2mol氯氣的體積為22.4L·mol－1×2mol＝44.8L，A錯誤；反應(yīng)②K2FeO4為氧化產(chǎn)物，KClO為氧化劑，則氧化性：K2FeO4<KClO，B錯誤；設(shè)ClO－為5mol，ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))為1mol，氯氣轉(zhuǎn)化成ClO－、ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))被氧化，轉(zhuǎn)化成KCl被還原，