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一、物质的氧化性与还原性强弱判断方法
1. 根据化学反应方程式进行判断(最常用的方法)
根据氧化还原反应化学方程式:在同一氧化还原反应中,氧化剂被还原得到还原产物,还原剂被氧化得到氧化产物。
[氧化剂 + 还原剂 = 还原产物 + 氧化产物]
对于一个能自发进行的氧化还原反应来说,一定能满足:
氧化性:氧化剂>氧化产物;
还原性:还原剂>还原产物。
同理可知,某氧化还原反应只有满足了氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,以及还原剂的还原性强于还原产物的还原性这一特征,该反应才能自发进行。
注意 上述规律是建立在一个能自发进行的氧化还原反应基础上的,对非自发进行的氧化还原反应并不适用。例如,电解锰酸钾溶液:2K2MnO4+2H2O[电解]2KMnO4+H2↑+2KOH,该反应并不能说明氧化性强弱:H2O>KMnO4。
思考 熔融状态下,金属Na可以与KCl反应置换出K,该过程能说明还原性:Na>K?
2. 根据金属活动性顺序进行判断
对应单质的还原性逐渐减弱
对应阳离子的氧化性逐渐增强
(1)通常失去电子能力强的物质(即还原性强的物质)失去电子后所得物质的得电子能力(即物质的氧化性)越弱。例如K为活泼金属,失电子能力强,而K+氧化性很弱。
(2)Fe元素常见化合价为+2和+3价,但Fe3+的氧化性在Ag+和Cu2+之间。
3. 根据非金属活动性顺序进行判断
对应单质的氧化性逐渐减弱
对应阳离子的还原性逐渐增强
4. 根据还原剂被氧化的程度来判断氧化剂的氧化性的强弱
例如:Cu+Cl2[点燃]C+2uCl2,2Cu+S[△]C+1u2S,即氧化性Cl2 >S。同理,可根据氧化剂被还原的程度来判断还原剂的还原性的强弱。
5. 根据氧化还原反应进行的难易程度(反应条件)的不同进行判断
根据反应条件来判断,条件越苛刻,反应越难发生,其性质便越弱。例如KMnO4与HCl(浓)常温下就能制得Cl2,而MnO2与HCl(浓)需加热条件下才能制得Cl2,故KMnO4的氧化性大于MnO2的氧化性。
6. 根据电化学原理判断
(1)根据原电池的正、负极来判断:在原电池中,作负极的金属的还原性一般比作正极金属的还原性强。
(2)根据电解池中溶液里阴、阳离子在两极放电顺序来判断。例如Cl-失去电子的能力强于OH-,还原性:Cl- >OH-。
7. 特别提醒
(1)不能根据物质得到或失去电子的数目来判断物质的氧化性和还原性强弱
例如,等物质的量的金属Na和金属Al失去电子数目比为1∶3,但不能因此来确定Al的还原性强于Na。
(2)一般,同种元素的化合价越高,氧化性越强;化合价越低,还原性越强。但是该判断方法是有局限性的。
例如:在HClO、HClO3、HClO4三个含氯化合物中,虽然三者之中HClO4氯元素化合价最高,但是HClO的氧化性却是最强的。
(3)一些外界因素也会影响物质的氧化性和还原性强弱。如浓度、温度、酸度等。例如:氧化性:HNO3(浓)>HNO3(稀);Cu与浓H2SO4常温下不反应,加热条件下反应;KMnO4在酸性条件下的氧化性比在中性、碱性条件下强。
(4)熟悉常见的4个还原性离子:Fe2+、I-、S2-、SO32-和6个常见的氧化性离子:Fe3+、MnO4-、ClO-、NO3-(H+)、CrO42-、Cr2O72-。
(5)熟悉几个常见的氧化:还原反应可以帮助我们理解常见离子的还原性强弱
① X2+S2-=2X-+S↓(X:Cl、Br、I);
② X2+SO32-+H2O=2X-+SO42-+2H+(X:Cl、Br、I);
③ X2+2Fe2+=2X-+2Fe3+(X:Cl、Br);
④ 2Fe3++2I-=2Fe2++I2。
二、典型例题
例1 常温下,在溶液中可发生以下反应:①16H++10Z-+2XO4-=2X2++5Z2+8H2O,②2M2++R2=2M3++2R-,③2R-+Z2=R2+2Z-。下列说法错误的是( )
A.常温下反应2M2++Z2=2M3++2Z-可以自发进行
B.Z元素在反应①中被氧化,在③中被还原
C.氧化性强弱顺序为: M3+>R2>Z2>XO4-
D.还原性强弱顺序为: M2+>R->Z->X2+
解析 根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性以及还原剂的还原性强于还原产物的还原性可知,氧化性的强弱顺序为:XO4- >Z2 >R2 >M3+,还原性的强弱顺序为:M2+>R->Z->X2+。对于A项,由于氧化性强弱顺序:Z2 >M3+,故该反应可以自发进行。
答案 C
例2 印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”,发生的反应为:2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉,反应结束后,下列结果不可能出现的是( )
A.烧杯中有铜无铁 B.烧杯中有铁无铜
C.烧杯中铁、铜都有 D.烧杯中铁、铜都无
解析 因还原性Fe>Cu,Fe3+优先氧化Fe,只有Fe反应完后,剩余Fe3+才能再氧化Cu,先后发生反应的离子方程式为:2Fe3++Fe=3Fe2+、2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+。FeCl3的量不足时可能有铜无铁,或铁、铜都有;FeCl3足量时无铁无铜,有铁无铜是不可能出现的。
答案 B
例3 在含有[n]mol FeBr2溶液中,通入[x]mol Cl2。
(1)当[x≤0.5n]mol时,离子方程式是:______;
(2)当[x≥1.5n]mol时,离子方程式是:______;
(3)当[x=n]mol时,离子方程式是:______。
解析 为便于分析,取[n=2]mol。2 mol FeBr2可电离2 mol Fe2+和4 mol Br-,由于还原性Fe2+﹥Br-,根据优先规律,Fe2+先受Cl2的氧化,再由Cl2的多少去决定Br-能否被氧化,以及Br-是全部被氧化还是部分被氧化。(1)中,[n](Cl2)≤1 mol,Cl2最多只能得到2 mol e-,最大限度是把2 mol Fe2+全部氧化为Fe3+,而Br-不可能被Cl2氧化(Cl2已耗尽);(2)中,2 mol Fe2+和4 mol Br-共失去6 mol e-,因为[n](Cl2)≥3 mol,Cl2至少能得到6 mol e-,故2 mol Fe2+和4 mol Br-全部被氧化(Cl2可能剩余);(3)中,[n](Cl2)=2 mol,Cl2只能得到4 mol e-,除2 mol Fe2+被氧化外,4 mol Br-只有一半被氧化(Br-剩余2 mol)。
答案 (1)2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-;
(2)2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl-;
(3)2Fe2++2Br-+2Cl2=2Fe3++Br2+4Cl-。
【练习】
1. 将铁粉投入到盛有Cu2+、Ag+、Fe3+的溶液中,反应完毕时,若烧杯底部有铁粉剩余,则溶液中一定不含的金属离子是______;若烧杯中没有铁粉剩余,则溶液中一定含有的金属离子是______;若溶液中不含有Cu2+时,则一定不含有的金属离子是______。
2. 已知2Fe3++2I-=2Fe2++I2,当把Cl2通入FeI2溶液中时,下列离子方程式一定不正确的是( )
A.Cl2+2I-=I2+2Cl-
B.4Cl2+6I-+2Fe2+=2Fe3++3I2+8Cl-
C.3Cl2+2Fe2++4I-=2Fe3++2I2+6Cl-
D.2Cl2+2Fe2++2I-=2Fe3++I2+4Cl-
3. 有一混合溶液,其中只含有Fe2+、Cl-、Br-、I-(忽略水的电离),其中Cl-、Br-、I -的个数比为2∶3∶4,向该溶液中通入氯气,使溶液中Cl-和Br-的个数比为3∶1,则通入氯气的物质的量与溶液中剩余的Fe2+物质的量之比为(还原性I- >Fe2+>Br- >Cl-)( )
A. 7∶1 B. 7∶2 C. 7∶3 D. 7∶4
【参考答案】1. Cu2+、Ag+、Fe3+;Fe2+;Ag+、Fe3+ 2. D 3. C
1. 根据化学反应方程式进行判断(最常用的方法)
根据氧化还原反应化学方程式:在同一氧化还原反应中,氧化剂被还原得到还原产物,还原剂被氧化得到氧化产物。
[氧化剂 + 还原剂 = 还原产物 + 氧化产物]
对于一个能自发进行的氧化还原反应来说,一定能满足:
氧化性:氧化剂>氧化产物;
还原性:还原剂>还原产物。
同理可知,某氧化还原反应只有满足了氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,以及还原剂的还原性强于还原产物的还原性这一特征,该反应才能自发进行。
注意 上述规律是建立在一个能自发进行的氧化还原反应基础上的,对非自发进行的氧化还原反应并不适用。例如,电解锰酸钾溶液:2K2MnO4+2H2O[电解]2KMnO4+H2↑+2KOH,该反应并不能说明氧化性强弱:H2O>KMnO4。
思考 熔融状态下,金属Na可以与KCl反应置换出K,该过程能说明还原性:Na>K?
2. 根据金属活动性顺序进行判断
对应单质的还原性逐渐减弱
对应阳离子的氧化性逐渐增强
(1)通常失去电子能力强的物质(即还原性强的物质)失去电子后所得物质的得电子能力(即物质的氧化性)越弱。例如K为活泼金属,失电子能力强,而K+氧化性很弱。
(2)Fe元素常见化合价为+2和+3价,但Fe3+的氧化性在Ag+和Cu2+之间。
3. 根据非金属活动性顺序进行判断
对应单质的氧化性逐渐减弱
对应阳离子的还原性逐渐增强
4. 根据还原剂被氧化的程度来判断氧化剂的氧化性的强弱
例如:Cu+Cl2[点燃]C+2uCl2,2Cu+S[△]C+1u2S,即氧化性Cl2 >S。同理,可根据氧化剂被还原的程度来判断还原剂的还原性的强弱。
5. 根据氧化还原反应进行的难易程度(反应条件)的不同进行判断
根据反应条件来判断,条件越苛刻,反应越难发生,其性质便越弱。例如KMnO4与HCl(浓)常温下就能制得Cl2,而MnO2与HCl(浓)需加热条件下才能制得Cl2,故KMnO4的氧化性大于MnO2的氧化性。
6. 根据电化学原理判断
(1)根据原电池的正、负极来判断:在原电池中,作负极的金属的还原性一般比作正极金属的还原性强。
(2)根据电解池中溶液里阴、阳离子在两极放电顺序来判断。例如Cl-失去电子的能力强于OH-,还原性:Cl- >OH-。
7. 特别提醒
(1)不能根据物质得到或失去电子的数目来判断物质的氧化性和还原性强弱
例如,等物质的量的金属Na和金属Al失去电子数目比为1∶3,但不能因此来确定Al的还原性强于Na。
(2)一般,同种元素的化合价越高,氧化性越强;化合价越低,还原性越强。但是该判断方法是有局限性的。
例如:在HClO、HClO3、HClO4三个含氯化合物中,虽然三者之中HClO4氯元素化合价最高,但是HClO的氧化性却是最强的。
(3)一些外界因素也会影响物质的氧化性和还原性强弱。如浓度、温度、酸度等。例如:氧化性:HNO3(浓)>HNO3(稀);Cu与浓H2SO4常温下不反应,加热条件下反应;KMnO4在酸性条件下的氧化性比在中性、碱性条件下强。
(4)熟悉常见的4个还原性离子:Fe2+、I-、S2-、SO32-和6个常见的氧化性离子:Fe3+、MnO4-、ClO-、NO3-(H+)、CrO42-、Cr2O72-。
(5)熟悉几个常见的氧化:还原反应可以帮助我们理解常见离子的还原性强弱
① X2+S2-=2X-+S↓(X:Cl、Br、I);
② X2+SO32-+H2O=2X-+SO42-+2H+(X:Cl、Br、I);
③ X2+2Fe2+=2X-+2Fe3+(X:Cl、Br);
④ 2Fe3++2I-=2Fe2++I2。
二、典型例题
例1 常温下,在溶液中可发生以下反应:①16H++10Z-+2XO4-=2X2++5Z2+8H2O,②2M2++R2=2M3++2R-,③2R-+Z2=R2+2Z-。下列说法错误的是( )
A.常温下反应2M2++Z2=2M3++2Z-可以自发进行
B.Z元素在反应①中被氧化,在③中被还原
C.氧化性强弱顺序为: M3+>R2>Z2>XO4-
D.还原性强弱顺序为: M2+>R->Z->X2+
解析 根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性以及还原剂的还原性强于还原产物的还原性可知,氧化性的强弱顺序为:XO4- >Z2 >R2 >M3+,还原性的强弱顺序为:M2+>R->Z->X2+。对于A项,由于氧化性强弱顺序:Z2 >M3+,故该反应可以自发进行。
答案 C
例2 印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”,发生的反应为:2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉,反应结束后,下列结果不可能出现的是( )
A.烧杯中有铜无铁 B.烧杯中有铁无铜
C.烧杯中铁、铜都有 D.烧杯中铁、铜都无
解析 因还原性Fe>Cu,Fe3+优先氧化Fe,只有Fe反应完后,剩余Fe3+才能再氧化Cu,先后发生反应的离子方程式为:2Fe3++Fe=3Fe2+、2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+。FeCl3的量不足时可能有铜无铁,或铁、铜都有;FeCl3足量时无铁无铜,有铁无铜是不可能出现的。
答案 B
例3 在含有[n]mol FeBr2溶液中,通入[x]mol Cl2。
(1)当[x≤0.5n]mol时,离子方程式是:______;
(2)当[x≥1.5n]mol时,离子方程式是:______;
(3)当[x=n]mol时,离子方程式是:______。
解析 为便于分析,取[n=2]mol。2 mol FeBr2可电离2 mol Fe2+和4 mol Br-,由于还原性Fe2+﹥Br-,根据优先规律,Fe2+先受Cl2的氧化,再由Cl2的多少去决定Br-能否被氧化,以及Br-是全部被氧化还是部分被氧化。(1)中,[n](Cl2)≤1 mol,Cl2最多只能得到2 mol e-,最大限度是把2 mol Fe2+全部氧化为Fe3+,而Br-不可能被Cl2氧化(Cl2已耗尽);(2)中,2 mol Fe2+和4 mol Br-共失去6 mol e-,因为[n](Cl2)≥3 mol,Cl2至少能得到6 mol e-,故2 mol Fe2+和4 mol Br-全部被氧化(Cl2可能剩余);(3)中,[n](Cl2)=2 mol,Cl2只能得到4 mol e-,除2 mol Fe2+被氧化外,4 mol Br-只有一半被氧化(Br-剩余2 mol)。
答案 (1)2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-;
(2)2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl-;
(3)2Fe2++2Br-+2Cl2=2Fe3++Br2+4Cl-。
【练习】
1. 将铁粉投入到盛有Cu2+、Ag+、Fe3+的溶液中,反应完毕时,若烧杯底部有铁粉剩余,则溶液中一定不含的金属离子是______;若烧杯中没有铁粉剩余,则溶液中一定含有的金属离子是______;若溶液中不含有Cu2+时,则一定不含有的金属离子是______。
2. 已知2Fe3++2I-=2Fe2++I2,当把Cl2通入FeI2溶液中时,下列离子方程式一定不正确的是( )
A.Cl2+2I-=I2+2Cl-
B.4Cl2+6I-+2Fe2+=2Fe3++3I2+8Cl-
C.3Cl2+2Fe2++4I-=2Fe3++2I2+6Cl-
D.2Cl2+2Fe2++2I-=2Fe3++I2+4Cl-
3. 有一混合溶液,其中只含有Fe2+、Cl-、Br-、I-(忽略水的电离),其中Cl-、Br-、I -的个数比为2∶3∶4,向该溶液中通入氯气,使溶液中Cl-和Br-的个数比为3∶1,则通入氯气的物质的量与溶液中剩余的Fe2+物质的量之比为(还原性I- >Fe2+>Br- >Cl-)( )
A. 7∶1 B. 7∶2 C. 7∶3 D. 7∶4
【参考答案】1. Cu2+、Ag+、Fe3+;Fe2+;Ag+、Fe3+ 2. D 3. C