高中化学反应类热点问题--氧化还原反应（附解析）

 
 
氧化还原反应类问题
1．理解氧化还原反应中的基本概念——陌生情景下氧化剂、还原剂的判断
（1）用双线桥理解氧化还原反应的概念之间的关系
 
 
概括为升失氧、降得还，剂性一致、其他相反。
（2）对于陌生反应方程式或反应情景，需寻找明显的有用信息，判断出元素的化合价升降情况，进而进行准确判断。
2．氧化性和还原性的强弱比较，通常有下列方法：
（1）根据氧化还原反应判断。氧化还原反应总是遵循以下规律(简称强弱律)：
 
氧化性：氧化剂>氧化产物，氧化剂>还原剂；还原性：还原剂>还原产物，还原剂>氧化剂。
（2）根据元素在周期表中的相对位置判断。
 
（3）依据金属、非金属活动性顺序判断。
①依据金属活动性顺序
 
②依据非金属活动性顺序
 
（4）依据与同一物质反应的情况(反应条件、剧烈程度等)判断。
当不同的氧化剂作用于同一还原剂时，若氧化产物价态相同，可根据反应条件高、低来进行判断，反应条件越低，性质越强；若氧化产物价态不同，则价态越高，氧化剂的氧化性越强。
（5）依据电化学原理判断。
①两种不同的金属构成原电池的两极。负极金属是电子流出的极，正极金属是电子流入的极。其还原性：负极>正极。
②用惰性电极电解混合溶液时，在阴极先放电的阳离子的氧化性较强，在阳极先放电的阴离子的还原性较强。在阳极阴离子放电顺序：S2−>I−>Br−>Cl−>OH−，即是还原性强弱顺序。在阴极阳离子放电顺序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+，即是氧化性强弱顺序。
（6）根据物质中元素的化合价判断。
①一般来讲，同一种元素的化合价越高，氧化性越强，价态越低，还原性越强。如：氧化性：浓H2SO4> H2SO3；还原性：H2S> SO2。又如氧化性：Fe3+> Fe2+> Fe，还原性反之。
②在和同一种氧化剂(或还原剂)反应时，氧化剂(或还原剂)被还原(或氧化)的程度越大，即是化合价降低(或升高)越多，还原剂(或氧化剂)的还原性(或氧化性)就越强。如Fe和 Cl2反应生成FeCl3，而Fe和S反应只生成FeS，则氧化性：Cl2>S。
（7）某些物质的氧化性、还原性与温度、浓度、酸碱性有关。
①一般浓度越大，氧化性(或还原性)越强。如氧化性：浓H2SO4>稀H2SO4，浓HNO3>稀HNO3。
②一般温度越高，氧化性(或还原性)越强。如常温下浓H2SO4和Cu反应放出缓慢，而加热条件下浓H2SO4氧化性增强，两者反应速率加快。
③一般是溶液的酸性越强，氧化性(或还原性)越强。如KMnO4是一种强氧化剂，而在酸、中、碱性溶液中，其氧化性强弱顺序是：酸性>中性>碱性。又如 的氧化性也随着H+浓度的增大而增强。
3．氧化还原反应方程式配平的依据
（1）化合价升高总数=化合价降低总数。
（2）氧化剂得电子总数=还原剂失电子总数。
（3）反应前后各元素种类和原子数目不变(质量守恒)。
（4）对于离子反应，反应前后电荷守恒。
4．氧化还原反应计算中守恒思想应用。
得失电子守恒是指发生氧化还原反应时，氧化剂得到的电子总数一定等于还原剂失去的电子总数。无论是自发进行的氧化还原反应(原电池)，还是电解池中的氧化还原反应，无论是无机物之间的氧化还原反应还是有机物参与的氧化还原反应，该规律均适用。得失电子守恒常用于氧化还原反应中氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的有关计算及电解过程中电极产物的有关计算等。
 
题型一  氧化还原反应的基本概念——陌生情景下氧化剂、还原剂的判断
 
氰氨基化钙(CaCN2)是一种重要的化工原料，制备CaCN2的化学方程式为：CaCO3+2HCN CaCN2+CO↑+H2↑+CO2↑则在该反应中
A．氢元素被氧化，碳元素被还原
B．CaCN2是氧化产物，H2为还原产物
C．HCN仅作氧化剂
D．CO为氧化产物，H2为还原产物
【答案】B
 
 
走出氧化还原反应概念的误区
误区一:某元素由化合态变为游离态时，该元素一定被还原。
某元素由化合态变为游离态时，该元素不一定被还原，也不一定被氧化。因为元素处于化合态时，其化合价可能为正，也可能为负。若元素由负价变为0价，则其被氧化，若元素由正价变为0价，则其被还原。
误区二:有单质参加或生成的反应一定是氧化还原反应。
有单质参加或生成的反应不一定是氧化还原反应，要看反应前后元素的化合价是否发生改变，如:同素异形体之间的转化就是非氧化还原反应。
误区三:在氧化还原反应中，非金属单质一定只作氧化剂。
在氧化还原反应中，非金属单质不一定只作氧化剂，大部分非金属单质往往既具有氧化性又具有还原性，只是以氧化性为主。
 
1．下列变化，需要加入适当的氧化剂才能完成的是
A．Fe→FeCl2      B．CuO→Cu
C．H2SO4→CuSO4     D．HNO3→NO2
【答案】A
 
2．工业上将Na2CO3和Na2S配成溶液，再通入SO2可制取Na2S2O3，同时放出CO2。已知：
S(s)+Na2SO3(aq) Na2S2O3(aq)。下列说法不正确的是
A．上述反应中氧化剂和还原剂的物质的量比是2∶l
B．上述反应中的Na2CO3和Na2S的物质的量比最佳是1∶2
C．每生成l mol Na2S2O3转移4 mol电子
D．通入的SO2过量很多，将会产生浑浊现象
【答案】C
【解析】将Na2CO3和Na2S配成溶液，再通入SO2可制取Na2S2O3，同时放出CO2，并结合S 
题型二  氧化还原反应的基本规律——氧化性、还原性强弱比较
 
今有下列三个氧化还原反应:
2FeCl3+2KI 2FeCl2+2KCl+I2
2FeCl2+Cl2 2FeCl3
2KMnO4+16HCl 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
若某溶液中含有Fe2+、Cl-和I-，要除去I-而不氧化Fe2+和Cl-，可以加入的试剂是
A.Cl2  B.KMnO4  C.FeCl3  D.HCl
【思路分析】
 
【答案】C
【解析】要寻找一种氧化剂，其氧化性应比I2的强，比Cl2和Fe3+的弱(也可和Fe3+的氧化性相当)。由题给三个氧化还原反应可推知，氧化性:KMnO4>Cl2>FeCl3>I2，还原性:I->Fe2+>Cl->Mn2+。加入氧化剂反应，反应过程分别为: 
Cl2 氧化I-生成I2 Cl2过量将氧化Fe3+;
KMnO4 氧化I-生成I2 KMnO4过量将氧化Fe2+、Cl-;
Fe3+ 氧化I-生成I2 Fe3+只氧化I-不能氧化Fe2+。
 
 
根据强者优先规律，判断物质氧化性(或还原性)的强弱关系后可以快速搞清楚溶液中发生氧化还原反应的先后顺序。在溶液中常见离子的氧化性、还原性有以下规律:还原性S2->I->Fe2+>Br->Cl- ;氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+。
 
1．已知常温下，溶液中能发生如下反应：①2R−＋Z2 R2＋2Z−，②16H＋＋10Z−＋2  2X2＋＋5Z2＋8H2O，③2M2＋＋R2 2M3＋＋2R−。由此判断，下列说法中正确的是
A．Z2＋2M2＋ 2M3＋＋2Z−不可以进行
B．Z元素在①②反应中发生还原反应
C．各粒子还原性由强到弱的顺序是X2＋＞Z−＞R−＞M2＋
D．各粒子氧化性由强到弱的顺序是 ＞Z2＞R2＞M3＋
【答案】D
 
2．已知：①向KMnO4晶体滴加浓盐酸，产生黄绿色气体；②向FeCl2溶液中通入少量实验①产生的气体，溶液变黄色；③取实验②生成的溶液滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝色。下列判断不正确的是
A．上述实验证明氧化性：MnO4－＞Cl2＞Fe3+＞I2
B．实验①中，用160 mL 10 mol/L的高锰酸钾溶液与足量KMnO4充分反应，标准状况下可制得11.2 L的Cl2
C．实验①生成的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝
D．实验①中要收集纯净干燥的黄绿色气体，应将气体依次通过饱和食盐水和浓硫酸
【答案】B
 
题型三  氧化还原反应计算中的守恒思想应用
 
全矾液流电池是一种新型电能储存和高效转化装置。某溶液中含有 和 ，现向此溶液中滴入29.00 mL 0.1 mol/L的FeSO4溶液，恰好使 →VO2+、 →Cr3+。再滴入2.00 mL 0.020 mol/L KMnO4溶液，又恰好使VO2+→ ，而Cr3+不变，此时 →Mn2+，则原溶液中Cr的质量为
A．156 mg   B．234 mg   C．31.2 mg   D．46.8mg
【答案】D
【解析】本题考查氧化还原反应中电子守恒的巧妙运用。根据题意Fe2+失去的电子数等于 、 得到的电子数之和，而 得到的电子数等于 得到的电子数，设原溶液中Cr的质量为m，则29.00×10−3 L×0.1 mol/L×1= 3+2.00×10−3 L×0.020 mol/L×5，m=0.0468 g=46.8 mg。答案选D。
 
解决这类试题的关键是先找出氧化剂(或还原剂)的物质的量以及每摩尔氧化剂(或还原剂)得(或失)电子的量(或化合价降低与升高的总价数)，然后根据得失电子守恒列出等式，求解等式中的未知量。
其解题步骤示意图为
 
 
1．物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应，若HNO3被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的HNO3与未被还原的HNO3的物质的量之比是
A．1∶4    B．1∶5   C．2∶3   D．2∶5
【答案】A
 
2．取一定质量的均匀固体混合物Cu、CuO和Cu2O，将其分成两等份，取其中一份用足量的氢气还原，测得反应后固体质量减少3.20 g，另一份中加入500 mL稀硝酸（其还原产物为NO），固体恰好完全溶解，且同时收集到标准状况下NO气体4.48 L，则所用硝酸的物质的量浓度为
A．2.0 mol/L    B．2.4 mol/L    C．1.2 mol/L    D．1.0 mol/L
【答案】B
【解析】将Cu2O拆分为Cu、CuO，原混合物看做Cu、CuO的混合物，其中一份用足量的氢气还原，反应后固体质量减少3.20g，减少的为O原子，所以n(O)=3.20 g/16 g/mol=0.2 mol，据Cu元素守恒可知n（CuO）=n（O）=0.2 mol；另一份中加入500 mL稀硝酸，固体恰好完全溶解，溶液中溶质为Cu(NO3)2，且同时收集到标准状况下NO气体4.48 L，n(NO)=4.48 L/22.4 L/mol =0.2 mol，根据电子转移守恒可知拆分后Cu、CuO的混合物中2n（Cu）=3n（NO）=3×0.2 mol，n（Cu）=0.3 mol，由铜元素守恒可知n[Cu(NO3)2]=n（CuO）+n（Cu）=0.2 mol+0.3 mol=0.5 mol，根据氮元素守恒可知n（HNO3）=n（NO）+2n[Cu(NO3)2]=0.2 mol+2×0.5 mol=1.2 mol，硝酸的浓度为1.2 mol/0.5 L=2.4 mol/L。答案选B。  学