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答案:
| 氧化剂
| 还原产物
| 还原剂
| 氧化产物
| O2
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| 活泼金属
| 金属离子
| Cl2,Br2,I2
| Cl-,Br-,I-
| H2
| H2O,
| 浓H2SO4
| SO2,S,H2S
| C
| CO,CO2
| HNO3
| NO,NO2,NH4
| Si
| SiO2,SiCl4
| MnO4-
| Mn2 ,MnO2、MnO42-
| CO
| CO2
| Fe3
| Fe2 ,Fe
| Fe2
| Fe3
| Na2O2,H2O2
| O2-,H2O
| SO2,SO32-
| SO3,SO42- |
(三)判定氧化剂或还原剂强弱的依据
1. 根据方程式判定
氧化性:氧化剂>氧化产物
还原性:还原剂>还原产物
2. 根据反应条件判定
当不同氧化剂作用于同一还原剂时,如氧化产物价态相同,可根据反应条件的难易来进行判定,如:
4HCl(浓) MnO2 MnCl2 2H2O Cl2↑
16HCl(浓) 2KMnO4=2KCl 2MnCl2 8H2O 5Cl2↑
易知氧化性:KMnO4>MnO2。
3. 由氧化产物的价态高价来判定
当含变价元素的还原剂在相似的条件下作用于不同的氧化剂时,可由氧化产物相关元素价态的高低来判定氧化剂氧化性的强弱。如:
2Fe 3Cl2 2FeCl3
Fe S FeS
可知氧化性:Cl2>S。
4. 根据元素周期表判定
(1)同主族元素(从上到下):非金属原子(或单质)氧化性逐渐减弱,对应阴离子还原性逐渐增强;金属原子(或单质)还原性逐渐增强,对应阳离子氧化性逐渐减弱。
(2)同周期元素(从左到右):原子或单质还原性逐渐减弱,氧化性逐渐增强。阳离子的氧化性逐渐增强,阴离子的还原性逐渐减弱。
【典型例题】
1. 氧化还原反应中电子转移的方向和数目
[例1] 标出反应11P 15CuSO4 24H2O==5Cu3P 6H3PO4 15H2SO4的电子转移方向和数目,该反应中氧化剂有_______,还原剂为_______,1mol CuSO4中能氧化P原子的物质的量是________。
答案:
解析:可以先标出有变价的元素的化合价,发现P元素的化合价有升有降,则其既作了氧化剂又作了还原剂,CuSO4中的Cu元素化合价降低,故CuSO4也是氧化剂,因为1mol CuSO4在反应中只有Cu能获得1mol e-,而1mol P被氧化会能出5mol e-,故1mol CuSO4反应氧化0.2mol P。
2. 氧化剂、还原剂的确定
[例2] 氢阴离子(H-)能和NH3反应:H- NH3==NH2- H2↑。根据上述反应事实可以得到的正确结论是( )
A. NH3具有还原性 B. H-是很强的还原剂
C. 该反应的还原产物是H2 D. 该反应属于置换反应
答案:B
解析:液氨中NH3分子能发生如下的电离NH3= H ,H-与NH3分子的反应实质上就是H-和NH3分子电离出来的H 发生反应生成H2,由于H-失电子能力强,所以H-是很强的还原剂。NH3分子中的H得到电子,它是氧化剂。H2是H-失电子的氧化产物,也是H 得电子的还原产物,因此H2既是氧化产物又是还原产物。由于该反应中无单质参加,该反应不符合置换反应的定义。
3. 判定氧化剂、还原剂的相对强弱
[例3] 根据下列反应,判定M、N、P、Q的还原性由强到弱的顺序是( )
① NCl2 P=N PCl2 ② 2MCl3 3N=2M 3NCl2 ③3QCl2 2M=2MCl3 3Q
A. M>N>P>Q B. P>N>M>Q C. Q>P>N>M D. N>M>P>Q
答案:B
解析:根据氧化还原剂反应的规律可知,当一个氧化还原反应按正反应方向进行时,一般情况下,氧化性是:氧化剂>氧化产物;还原性是:还原剂>还原产物。对于反应①,还原剂是P,还原产物N,因此还原性是P>N;对于反应②,还原剂是N,还原产物是M,还原性是N>M,以此类推反应③中还原性M>Q。根据以上关系可得:还原性是P>N>M>Q。
[例4] 现有下列三个氧化还原反应存在:
① 2FeCl3 2KI=2FeCl2 2KCl I2;
② 2FeCl2 Cl2=2FeCl3;
③ 2KMnO4 16HCl=2KCl 2MnCl2 8H2O 5Cl2↑。
若某溶液中有Fe2 和I-共存,要氧化除去I-而又不影响Fe2 和Cl-。下列试剂中,可加入的试剂是( )
A. Cl2 B. KMnO4 C. FeCl3 D. HCl
答案:C
解析:可由三个反应方程式得出如下结论:氧化性:MnO4- >Cl2>Fe3 >I2;还原性:Mn2 <Cl-<Fe2 <I-。所以MnO4- 可氧化Cl-、Fe2 、I-,Cl2能氧化Fe2 、I-,只有Fe3 只能氧化I-,因而符合题意的氧化剂只能为C。
4. 氧化还原反应的分析
[例5] 在新生代的海水里有一种铁细菌,它们摄取海水中的Fe2 ,把它转变为它们的皮鞘(可以用Fe2O3来表示其中的铁),后来便沉积下来形成铁矿,这个用酶为催化剂的反应的另一反应物是CO2,它在反应后转变成有机物(用甲醛表示),写出该反应的离子方程式并标出电子转移的方向和数目。
答案:
解析:题意可得,该反应的反应物有Fe2 、CO2等,氧化产物为Fe2O3,还原产物为HCHO,有无其他反应物或生成物呢?我们可以先初步写出一个不完整的方程式:Fe2 CO2——Fe2O3 HCHO,不难看出,由原子守恒可知缺少含H的反应物,那是H 呢还是H2O呢?根据新生代海水中不可能有强酸存在,猜测H2O更合理,于是将上反应进一步写成:Fe2 CO2 H2O——Fe2O3 HCHO,然后进行配平,根据氧化还原方程式配平的一般步骤:① 先考虑电子守恒,配平发生氧化还原反应的氧化剂、还原剂的化学计量数为:4Fe2 1CO2 H2O——2Fe2O3 1HCHO;② 再考虑电荷守恒,使左右两边净电荷相等,易知右边尚缺阳离子,显然为H 。③ 最后考虑原子守恒以观察法配平修正所有物质的化学计量数。
5. 有关氧化还原反应的计算
[例6] 在3BrF3 5H2O=HBrO3 Br2 9HF O2↑反应中,若有5mol水作还原剂时,则由水还原的BrF3的物质的量为多少?
答案:见解析
解析:对于本题的回答,很多同学会稍加思考后回答为3 mol,该答案是错误的。因为仔细分析本反应就可发现反应物BrF3既作氧化剂,又作还原剂,而H2O只有一部分作还原剂,还有一部分仅作反应物而没有发生化合价的变化。在该反应中3mol BrF3,其中1 mol作还原剂,2 mol作氧化剂,5 mol H2O中只有2 mol H2O作还原剂,也就是在反应中是2 mol H2O、1 mol BrF3共同还原2mol BrF3。因此要回答5 mol H2O还原多少BrF3可从得失电子数目来计算。5 mol H2O共失去电子2e-×5 mol=10 mol e-,而1 mol →
得电子3e-×1 mol=3 mol e-,根据电子守恒则由水还原的BrF3的物质的量为
mol。
a. 判定反应是否属于氧化还原反应,并判定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物,配平氧化还原反应的方程式,计算电子转移的数目,比较氧化剂的氧化性或还原剂的还原性的强弱,这些常规考点的题型以选择题和填空题为主。
[例7](2002·上海)在氯氧化法处理含CN-的废水过程中,液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一),氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。
(1)某厂废水中含KCN,其浓度为650mg·L-1,现用氯氧化法处理,发生如下反应(其中N均为-3价):KCN 2KOH Cl2→KOCN 2KCl H2O,被氧化的元素是_______。
(2)投入过量液氯,可将氰酸盐进一步氧化为氮气,请配平下列化学方程式,并标出电子转移方向和数目:____KOCN ___KOH ___Cl2→____CO2 ____N2 ____KCl ____H2O
(3)若处理上述废水20L,使KCN完全转化为无毒物质,至少需液氯_____g。
答案:(1)碳 (2)2,4,3,2,1,6,2 (3)35.5
解析:
(1)在反应KCN 2KOH Cl2→____KOCN 2KCl H2O中,碳元素的化合价从 2价上升到 4,失电子,被氧化。
(2)从KOCN KOH Cl2→CO2 N2 KCl H2O可知,N元素的化合价从-3升至0,而Cl元素的化合价从0降至-1,根据氧化还原反应中元素化合价升降数相等的规律,即可配得:
2KOCN 4KOH 3Cl2→2CO2 N2 2H2O 6KCl。
(3)从KCN 2KOH Cl2→KOCN 2KCl H2O和2KOCN 4KOH 3Cl2→2CO2 N2 6KCl 2H2O可知2KCN 8KOH 5Cl2→2CO2 N2 10KCl 4H2O即2KCN→5Cl2。
处理上述20L废水,使得KCN完全转化为无毒物质、至少需液氯质量为 =35.5g
b. 依据质量守恒、电子守恒、电荷守恒等解决一些计算型问题
[例8](2000·全国)在一定条件下,NO跟NH3可以发生反应生成N2和H2O。现在NO与NH3的混合物1 mol,充分反应后得产物中经还原得到的N2比经氧化得到的N2多1.4g。
(1)写出反应的化学方程式并标出电子转移的方向和数目。
(2)若以上反应进行完全,试计算原反应混合物中NO与NH3的物质的量可能各是多少?
答案:
(2)0.3mol NO和0.7mol NH3或0.2mol NH3和0.8mol NO
解析:
(1)略。
(2)6 mol NO还原得到3 mol N2,4 mol NH3氧化得到2 mol N2,两者相差1 mol N2,现相差N2 1.4g,即0.05mol,相当于0.3mol NO和0.2NH3反应。依题意NO和NH3的总质量的量为1 mol, 其中必有一种为过量,所以有两种情况:0.3mol NO和0.7mol NH3;0.2mol NH3和0.8mol NO。
【模拟试题】
1. 下列说法中,正确的是( )
A. 氧化剂具有氧化性
B. 氧化剂发生氧化反应
C. 氧化剂发生反应后生成氧化产物
D. 氧化还原反应的任何一种反应物不是氧化剂就必定是还原剂
2. 盐酸与氯气均可以和铁反应,从产物中比较可得出氯气比盐酸强的性质是( )
A. 氧化性 B. 还原性 C. 酸性 D. 金属性
3. 下列说法中完全正确的是( )
A. 失电子难的原子,其获得电子的能力一定强
B. 在反应中,金属单质只表现还原性,非金属单质只表现氧化性
C. L层比M层多一个电子的元素,其单质一定具有较强的氧化性
D. 有单质参加的化学反应不一定都是氧化还原反应
4. 下列各组物质中,通常作氧化剂的是( )
A. SO2、H2O、N2 B. HNO3、F2、KMnO4
C. CO、Br2、CO2 D. HNO3、FeSO4、NaClO
5. 下列叙述中,正确的是( )
A. 含金属元素的离子不一定是阳离子
B. 在氧化—还原反应中,非金属单质一定是氧化剂
C. 某元素从化合态变化游离态时,该元素一定被还原
D. 金属阳离子被还原一定得到金属单质
6. 下列各组中的离子因发生氧化还原反应而不能大量共存的是( )
A. H 、Na 、SO32-、Cl- B. Ca2 、K 、S2-、CO32-
C. Fe2 、H 、Cl-、NO3- D. HCO3-、Br-、OH-、SO42-
7. 根据下列三个反应的化学方程式,下列关系式正确的是( )
① I2 SO2 2H2O=H2SO4 2HI
② 2FeCl3 2HI=2FeCl2 2HCl I2
③ 2FeCl2 Cl2=2FeCl3
A. 氧化性:Fe3 >Cl2>H2SO4>I2 B. 还原性:SO2>I- Fe2 >Cl-
C. 2Fe 3I2 水2FeI3 D. FeI2 Cl2=FeCl2 I2
8. Zn NH4NO3 2HNO3=Zn(NO3)2 N2↑ 3H2O的反应中,参加反应的锌和被还原的硝酸根的物质的量之比是( )
A. 1:3 B. 1:1 C. 1:2 D. 3:1
9. 锌和某浓度的HNO3反应时,若参加反应的锌与HNO3的物质的量之比为2:5,则HNO3的还原产物可能是( )
A. NH4NO3 B. N2O C. NO D. NO2
10. 硫酸铵在强热条件下分解生成NH3、SO2、N2和水的反应中氧化产物和还原产物的物质的量之比是( )
A. 2:3 B. 4:3 C. 1:1 D. 1:3
11. 有X、Y、Z三种金属,把Y投入XCl2溶液中一段时间后,溶液质量增大,把Z投入YSO4溶液中一段时间后,溶液的质量减小,则这三种金属的还原性由强到弱的顺序正确的是( )
A. X>Y>Z B. Y>X>Z C. Z>Y>X D. Z>X>Y
12. 为消除碘缺乏病,卫生部规定食盐必须加碘,其中的碘以碘酸钾(KIO3)形式存在。已知在溶液中IO3-可和I-发生反应:IO3- 5I- 6H =3I2 3H2O根据此反应,可用试纸和日常生活中常见的物质进行实验,证实在食盐中存在IO3-。可供选用的物质有:① 自来水,② 蓝色石蕊试纸,③ 碘化钾淀粉试纸,④ 淀粉,⑤ 食糖,⑥ 食醋,⑦ 白酒。进行上述实验时必须使用的物质是( )
A. ①③ B. ③⑥ C. ②④⑥ D. ①②④⑤⑦
13. 24mL浓度为0.05mol/LNa2SO3溶液,恰好与20mL浓度为0.02mol/LK2Cr2O7溶液完全反应,则元素Cr在被还原的产物中的化合价是( )
A. 6 B. 3 C. 2 D. 0
14. 氯气通入含有下列离子的溶液中不会与下列反应的离子是( )
A. OH- B. S2- C. SO32- D. H
15. 制备氰氨基化钙的化学方程式 CaCO3 2HCN=CaCN2 CO H2 CO2 在反应中( )
A. 氢元素被氧化,碳元素被还原 B. HCN既是氧化剂,又是还原剂
C. CaCN2是氧化产物,H2是还原产物 D. CO为氧化产物,H2为还原产物
16. 酸化的KMnO4溶液中加入H2O2,MnO4-被还原成Mn2 ,并有O2放出,写出反应的离子方程式_______。
17. 在KClO3 6HCl=KCl 3Cl2↑ 3H2O的反应中,氧化剂是______,还原剂是_____,被氧化的元素是_________。被还原的元素是_________,氧化产物_______,还原产物__________。
18. NaBH4是一种强还原剂
(1)NaBH4极易溶于水,并与水剧烈反应放出H2,反应后硼以 存在,写出反应的离子方程式_______。实验表明溶液酸性越强,生成H2的速度越快,其原因是______。
(2)在碱性条件下,NaBH4不是与水反应,而可使许多金属离子还原为原子,硼仍以 存在。例如冶金工业中,用NaBH4可使Au3 的废液中的Au3 还原,其离子反应方程式是________。
(3)在20世纪60年代,德国的拜尔药厂用下面的反应把NaBH4的生产发展成工业规模:Na2B4O7 Na H2 SiO2→NaBH4 Na2SiO3试配平上述化学反应方程式。
19. 配平下列氧化还原反应,指出氧化剂,还原剂,氧化产物,还原产物,标出电子转移的方向和数目
(1) CuSO4 KI —— CuI↓ I2
(2) NO2 H2O —— HNO3 NO
20. 高锰酸钾和氢溴酸溶液可以发生下列反应:KMnO4 HBr ® Br2 MnBr2 KBr H2O
其中还原剂是 。若消耗0.1mol氧化剂,则被氧化的还原剂的物质的量是 mol。
21. 化学实验中,如使某步中的有害产物作为另一步的反应物,形成一个循环,就可不再向环境排放该种有害物质。例如:
(1)在上述有编号的步骤中,需用还原剂的是 ,需用氧化剂的是 (填编号)。
(2)在上述循环中,既能与强酸反应又能与强碱反应的两性物质是 (填化学式)
(3)完成并配平步骤①的化学方程式,标出电子转移的方向和数目:
Na2Cr2O7 + KI+ HCl —— CrCl3 + NaCl + KCl+ I2+
22. 在氯氧化法处理含CN-的废水过程中,液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一),氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。
(1)某厂废水中含KCN,其浓度为650mg / L。现用氯氧化法处理,发生如下反应(其中N均为-3价):KCN+2KOH+Cl2→KOCN+2KCl+H2O
被氧化的元素是 。
(2)投入过量液氯,可将氰酸盐进一步氧化为氮气。请配平下列化学方程式,并标出电子转移方向和数目:
KOCN+ KOH+ Cl2 CO2 + N2 + KCl + H2O
23. 已知硫酸锰(MnSO4)和过硫酸钾(K2S2O8)两种盐溶液在银离子催化下可发生氧化还原反应,生成高锰酸钾、硫酸钾和硫酸。
(1)请写出并配平上述反应的化学方程式。
(2)此反应的还原剂是 ,它的氧化产物是 。
(3)此反应的离子反应方程式可表示为: 。
(4)若该反应所用的硫酸锰改为氯化锰,当它跟过量的过硫酸钾反应时,除有高锰酸钾、硫酸钾、硫酸生成外,其他的生成物还有 。
【试题答案】
1. A 2. A 3. CD 4. B 5. A
6. C 7. B 8. B 9. AB 10. D
11. C 12. B 13. B 14. D 15. BC
16. 2MnO4- 5H2O2 6H ====2Mn2 8H2O 5O2↑
17. KClO3;HCl;Cl;Cl;Cl2;Cl2
18.
(1)BH4- 2H2O====4H2↑ BO2-;BH4-中H显负价,c(H )大有利于H 与-1价氢发生反应生成H2
(2)
(3)
19.
(1)
CuSO4是氧化剂,KI是还原剂,CuI是还原产物,I2是氧化产物
(2)
NO2氧化剂,NO2是还原剂,NO是还原产物, HNO3是氧化产物
20. HBr 0.5
21.
(1)①,④
(2)
(3)
22.
(1)碳(或C)
(2)
(3)35.5
23.
(1)2MnSO4+5K2S2O8+8H2O 2KMnO4+4K2SO4+8H2SO4
(2)MnSO4 KMnO4
(3)2Mn2++5S2O82-+8H2O 2MnO4-+10SO42-+16H+
(4)Cl2(答HClO或HClO3也给分)
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