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“氧化还原反应”是高中教材核心知识之一,贯穿中学化学学习的全过程,是中学化学的主线和关键之一。那么我们在学习中如何把握这部分知识的重难点呢?下面我们就这部分知识所要考查的点做一全面的透视。
考点一:对四种基本反应类型与氧化还原反应的关系的考查
强调:有单质参加的化合反应以及有单质生成的分解反应,所有的置换反应都是氧化还原反应;所有的复分解反应都是非氧化还原反应。
例1 下列类型的反应,一定发生电子转移的是( )。
A.化合反应 B.分解反应
C.置换反应D.复分解反应
解析:置换反应中肯定有单质参加,一定属于氧化还原反应,即一定有电子转移。选C。
考点二:对氧化性和还原性强弱比较的考查
强调:在氧化还原反应中,氧化性:氧化剂>氧化产物,还原性:还原剂>还原产物。
例2 根据下列化学反应式:①KMnO4+16HCl2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O,②2FeCl2+Cl22FeCl3,③2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,④Fe+CuCl2FeCl2+Cu。
可推知KMnO4、FeCl2、CuCl2、FeCl3、Cl2的氧化性由强到弱的顺序是( )。
A.KMnO4>Cl2>FeCl3>CuCl2>FeCl2
B.FeCl3>KMnO4>Cl2>CuCl2>FeCl2
C.Cl2>KMnO4>FeCl3>CuCl2>FeCl2
D.CuCl2>Cl2>KMnO4>FeCl3>FeCl2
解析:根据氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物的规律,由反应①得氧化性:KMnO4>Cl2;由反应②得氧化性:Cl2>FeCl3;由反应③得氧化性:FeCl3>CuCl2;由反应④得氧化性:CuCl2>FeCl2,綜合上述情况可得氧化性:KMnO4>Cl2>FeCl3>CuCl2>FeCl2。选A。
考点三:对氧化还原反应有关计算的考查
强调:氧化还原反应计算的基础是守恒规律:在氧化还原反应中,氧化剂(无论几种)得到电子的总数等于还原剂(无论几种)失去的电子总数。
例3 物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应,若硝酸被还原的产物为N2O,反应结束后锌没有剩余,则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是( )。
A.1∶4 B.1∶5
C.2∶3 D.2∶5
解析:设2molZn参与反应,因Zn无剩余,则最终生成了2molZn(NO3)2,显然含有4mol,这部分是没有参与氧化还原反应的HNO3,根据得失电子守恒有2×n(Zn)=n(HNO3)×4,则n(HNO3)=1mol,即有1molHNO3被还原。选A。
考点四:对化学与生活中氧化还原知识的考查
强调:氧化还原反应在工农业生产中发挥着重要的作用,我们要趋利避害,合理利用氧化还原反应为人类造福。
例4 生活中许多富脂糕点的包装盒内都装有一小包黑色的还原铁粉,长时间放置的糕点,包装盒内的还原铁粉往往会变成红棕色(主要成分是Fe2O3)。下列说法中正确是( )。
A.还原铁粉变成红棕色.发生了氧化反应
B.富脂食品常时间放置易被还原
C.Fe2O3是还原产物
D.如果放入Fe2(SO4)3也可起到与铁粉同样的作用
解析:根据题干所述,长时间放置的铁粉变成Fe2O3,铁元素的化合价升高,可知铁粉发生了氧化反应。生成的Fe2O3是氧化产物;也可推出富脂食品易被空气中的氧气氧化。故A项说法正确,选项B、C说法错误;Fe2(SO4)3铁元素已是最高价态,不能再失电子,也就不能再与氧元素结合,D项说法错误。选A。
考点五:对氧化还原相关概念的辨析的考查
强调:氧化还原反应相关概念在中学化学教学中具有举足轻重的地位,因此我们在学习中应该重视这部分知识的学习。
例5 从矿物学资料查得,一定条件下自然界存在如下反应:14CuSO4+5FeS2+12H2O7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4。下列说法正确的是( )。
A.Cu2S既是氧化产物又是还原产物
B.5molFeS2发生反应,有10mol电子转移
C.产物中有一部分是氧化产物
D.FeS2只作还原剂
解析:分析反应可知,FeS2中S的化合价降低生成Cu2S,升高生成FeSO4,故FeS2既是氧化剂又是还原剂,D错误;CuSO4中Cu的化合价降低生成Cu2S,FeS2中S的化合价也降低生成Cu2S,故Cu2S只是还原产物,非氧化产物,A错误;5molFeS2发生反应,有21mol电子转移,B错误;产物中有一部分是氧化产物,另一部分由CuSO4提供,C正确。选C。
考点六:对氧化还原反应的配平的考查
强调:氧化还原反应方程式的配平作为高中学生的一个基本功,虽有法,但无定法。
需要大家在平时的学习中强化训练,多归纳,多总结才能有所提高。
例6 配平反应:Cu+HNO3(稀)Cu(NO3)2+NO↑+H2O。
解析:由于本题中HNO3既显氧化性,又显酸性,如果正向配平,则显得很繁,而如果灵活应变,采用逆向配平,则能化繁为简,化难为易。分析反应中各元素化合价,可找出化合价发生变化的元素,再根据反应中化合价升降总数相等的原则,可得它们的如下变化:3Cu+2(NO3)2化合价降2×33Cu0,2N+2O化合价升3×22HN+5O3,然后再通过观察就可配平化学方程式,为3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
考点七:对氧化还原反应综合应用的考查
强调:这是一类全面考查我们对氧化还原反应知识掌握情况的试题,它主要考差了大家分析问题、解决问题的能力。
例7 黄铜矿(CuFeS2)是制取铜及其化合物的主要原料之一,还可以制备硫及铁的化合物。
(1)冶炼铜的反应为8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2,若CuFeS2中Fe的化合价为+2,反应中被还原的元素是(填元素符号)。
(2)过二硫酸钾(K2S2O8)具有强氧化性,可将I-氧化为I2:S2O2-8+2I-2SO2-4+I2。通过改变反应途径,Fe3+、Fe2+均可催化上述反应。试用离子方程式表示Fe3+对上述反应的催化过程。(不必配平)。
解析:(1)若CuFeS2中Fe的化合价为+2,则Cu化合价为+2,S化合价为-2,分析化学方程式两边元素化合价的变化可知,化合价降低的元素被还原,有Cu和O元素。关于SO2的吸收问题,一是不能高空排放,因为这样做,没有从根本上解决污染问题;二是不能用浓硫酸吸收,因SO2难溶于浓硫酸。只有变废为宝,才能符合“绿色化学”的概念。
(2)此题要从催化剂的本质出发,作为催化剂的物质要参与有关反应,但后来的反应必须又生成了催化剂。本题要求写出表示Fe3+作催化剂的反应,因此,首先Fe3+要参与反应,即有反应2Fe3++2I-2Fe2++I2,生成的Fe2+又被S2O2-8氧化生成了Fe3+。此题若要求写出Fe2+对上述反应的作催化剂的话,就应写成如下方程式:S2O2-8+Fe2+2SO2-4+2Fe3+,2Fe3++2I-2Fe2++I2,虽是两个相同反应方程式,由于两者的前后顺序的颠倒,却产生了本质的区别。
答案:(1)Cu、O (2)S2O2-8+Fe2+2SO2-4+2Fe3+,2Fe3++2I-2Fe2++I2。
总而言之,我们在学习氧化还原反应时,一定不要被一些概念的表象所迷惑,要弄清楚氧化还原反应的本质。真正的实实在在的把基础打扎实,这样才能够做到明辨是非,从而走出解题误区。
作者单位:甘肃天水市第十中学
考点一:对四种基本反应类型与氧化还原反应的关系的考查
强调:有单质参加的化合反应以及有单质生成的分解反应,所有的置换反应都是氧化还原反应;所有的复分解反应都是非氧化还原反应。
例1 下列类型的反应,一定发生电子转移的是( )。
A.化合反应 B.分解反应
C.置换反应D.复分解反应
解析:置换反应中肯定有单质参加,一定属于氧化还原反应,即一定有电子转移。选C。
考点二:对氧化性和还原性强弱比较的考查
强调:在氧化还原反应中,氧化性:氧化剂>氧化产物,还原性:还原剂>还原产物。
例2 根据下列化学反应式:①KMnO4+16HCl2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O,②2FeCl2+Cl22FeCl3,③2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,④Fe+CuCl2FeCl2+Cu。
可推知KMnO4、FeCl2、CuCl2、FeCl3、Cl2的氧化性由强到弱的顺序是( )。
A.KMnO4>Cl2>FeCl3>CuCl2>FeCl2
B.FeCl3>KMnO4>Cl2>CuCl2>FeCl2
C.Cl2>KMnO4>FeCl3>CuCl2>FeCl2
D.CuCl2>Cl2>KMnO4>FeCl3>FeCl2
解析:根据氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物的规律,由反应①得氧化性:KMnO4>Cl2;由反应②得氧化性:Cl2>FeCl3;由反应③得氧化性:FeCl3>CuCl2;由反应④得氧化性:CuCl2>FeCl2,綜合上述情况可得氧化性:KMnO4>Cl2>FeCl3>CuCl2>FeCl2。选A。
考点三:对氧化还原反应有关计算的考查
强调:氧化还原反应计算的基础是守恒规律:在氧化还原反应中,氧化剂(无论几种)得到电子的总数等于还原剂(无论几种)失去的电子总数。
例3 物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应,若硝酸被还原的产物为N2O,反应结束后锌没有剩余,则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是( )。
A.1∶4 B.1∶5
C.2∶3 D.2∶5
解析:设2molZn参与反应,因Zn无剩余,则最终生成了2molZn(NO3)2,显然含有4mol,这部分是没有参与氧化还原反应的HNO3,根据得失电子守恒有2×n(Zn)=n(HNO3)×4,则n(HNO3)=1mol,即有1molHNO3被还原。选A。
考点四:对化学与生活中氧化还原知识的考查
强调:氧化还原反应在工农业生产中发挥着重要的作用,我们要趋利避害,合理利用氧化还原反应为人类造福。
例4 生活中许多富脂糕点的包装盒内都装有一小包黑色的还原铁粉,长时间放置的糕点,包装盒内的还原铁粉往往会变成红棕色(主要成分是Fe2O3)。下列说法中正确是( )。
A.还原铁粉变成红棕色.发生了氧化反应
B.富脂食品常时间放置易被还原
C.Fe2O3是还原产物
D.如果放入Fe2(SO4)3也可起到与铁粉同样的作用
解析:根据题干所述,长时间放置的铁粉变成Fe2O3,铁元素的化合价升高,可知铁粉发生了氧化反应。生成的Fe2O3是氧化产物;也可推出富脂食品易被空气中的氧气氧化。故A项说法正确,选项B、C说法错误;Fe2(SO4)3铁元素已是最高价态,不能再失电子,也就不能再与氧元素结合,D项说法错误。选A。
考点五:对氧化还原相关概念的辨析的考查
强调:氧化还原反应相关概念在中学化学教学中具有举足轻重的地位,因此我们在学习中应该重视这部分知识的学习。
例5 从矿物学资料查得,一定条件下自然界存在如下反应:14CuSO4+5FeS2+12H2O7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4。下列说法正确的是( )。
A.Cu2S既是氧化产物又是还原产物
B.5molFeS2发生反应,有10mol电子转移
C.产物中有一部分是氧化产物
D.FeS2只作还原剂
解析:分析反应可知,FeS2中S的化合价降低生成Cu2S,升高生成FeSO4,故FeS2既是氧化剂又是还原剂,D错误;CuSO4中Cu的化合价降低生成Cu2S,FeS2中S的化合价也降低生成Cu2S,故Cu2S只是还原产物,非氧化产物,A错误;5molFeS2发生反应,有21mol电子转移,B错误;产物中有一部分是氧化产物,另一部分由CuSO4提供,C正确。选C。
考点六:对氧化还原反应的配平的考查
强调:氧化还原反应方程式的配平作为高中学生的一个基本功,虽有法,但无定法。
需要大家在平时的学习中强化训练,多归纳,多总结才能有所提高。
例6 配平反应:Cu+HNO3(稀)Cu(NO3)2+NO↑+H2O。
解析:由于本题中HNO3既显氧化性,又显酸性,如果正向配平,则显得很繁,而如果灵活应变,采用逆向配平,则能化繁为简,化难为易。分析反应中各元素化合价,可找出化合价发生变化的元素,再根据反应中化合价升降总数相等的原则,可得它们的如下变化:3Cu+2(NO3)2化合价降2×33Cu0,2N+2O化合价升3×22HN+5O3,然后再通过观察就可配平化学方程式,为3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
考点七:对氧化还原反应综合应用的考查
强调:这是一类全面考查我们对氧化还原反应知识掌握情况的试题,它主要考差了大家分析问题、解决问题的能力。
例7 黄铜矿(CuFeS2)是制取铜及其化合物的主要原料之一,还可以制备硫及铁的化合物。
(1)冶炼铜的反应为8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2,若CuFeS2中Fe的化合价为+2,反应中被还原的元素是(填元素符号)。
(2)过二硫酸钾(K2S2O8)具有强氧化性,可将I-氧化为I2:S2O2-8+2I-2SO2-4+I2。通过改变反应途径,Fe3+、Fe2+均可催化上述反应。试用离子方程式表示Fe3+对上述反应的催化过程。(不必配平)。
解析:(1)若CuFeS2中Fe的化合价为+2,则Cu化合价为+2,S化合价为-2,分析化学方程式两边元素化合价的变化可知,化合价降低的元素被还原,有Cu和O元素。关于SO2的吸收问题,一是不能高空排放,因为这样做,没有从根本上解决污染问题;二是不能用浓硫酸吸收,因SO2难溶于浓硫酸。只有变废为宝,才能符合“绿色化学”的概念。
(2)此题要从催化剂的本质出发,作为催化剂的物质要参与有关反应,但后来的反应必须又生成了催化剂。本题要求写出表示Fe3+作催化剂的反应,因此,首先Fe3+要参与反应,即有反应2Fe3++2I-2Fe2++I2,生成的Fe2+又被S2O2-8氧化生成了Fe3+。此题若要求写出Fe2+对上述反应的作催化剂的话,就应写成如下方程式:S2O2-8+Fe2+2SO2-4+2Fe3+,2Fe3++2I-2Fe2++I2,虽是两个相同反应方程式,由于两者的前后顺序的颠倒,却产生了本质的区别。
答案:(1)Cu、O (2)S2O2-8+Fe2+2SO2-4+2Fe3+,2Fe3++2I-2Fe2++I2。
总而言之,我们在学习氧化还原反应时,一定不要被一些概念的表象所迷惑,要弄清楚氧化还原反应的本质。真正的实实在在的把基础打扎实,这样才能够做到明辨是非,从而走出解题误区。
作者单位:甘肃天水市第十中学