氧化還原反應是高考的高頻知識點,2019年應關注社會熱點,特别關注工業生産、環境保護和能源的開發和利用與氧化還原反應的結合點。試題的考查形式主要有兩種,一種是通過氧化還原反應規律确定産物,另一種是通過氧化還原反應确定某物質含量。
另外也可能會推出新的設問方式、新的題型,特别是與工農業生産、科學研究、日常生活等緊密結合的試題要引起注意。本講内容與能量變化、電化學基礎有很強的關聯性,和它們一起進行綜合考查的可能性較大。利用氧化還原反應滴定原理測定物質的組成及有限定條件的氧化還原反應方程式的書寫的命題趨勢較強。
一、氧化還原反應基本概念的相互聯系
1、理清知識線索:
化合價升高→失電子→還原劑→氧化反應→氧化産物,化合價降低→得電子→氧化劑→還原反應→還原産物。
2、明确解題方法和思路、理解概念抓實質,解題應用靠特征,即從氧化還原反應的實質——電子轉移,去分析理解有關的概念,而在實際解題過程中,應從分析元素化合價變化這一氧化還原反應的特征入手。
3、注意三點:
①氧化還原反應的有關概念較多,因此應注意加深對概念内涵的理解和外延的掌握。
②在氧化還原反應中,氧化劑和還原劑可以是不同反應物,也可以是同一反應物,氧化産物、還原産物可以是不同産物,也可以是同一種産物。
③由于有些氧化還原反應中,氧化劑或還原劑并沒有全部發生氧化還原反應,因此在求氧化劑或還原 劑的質量或兩者的比例時易發生錯誤。
二、物質氧化性和還原性強弱的比較
1、氧化性:是指得電子的性質(或能力);
2、還原性:是指失電子的性質(或能力)。
氧化性和還原性的強弱隻取決于電子得失的難易,而與電子得失的多少無關,利用比較的思想,結合物質在化學反應中的性質表現,比較物質氧化性和還原性的相對強弱,通常有以下一些方法:
1、根據元素在周期表中的位置判斷
(1)同主族元素(從上到下)非金屬單質的氧化性逐漸減弱,對應陰離子的還原性逐漸增強;金屬單質的還原性逐漸增強,對應陽離子的氧化性逐漸減弱。
(2)同周期主族元素(從左到右)單質的還原性逐漸減弱,氧化性逐漸增強;對應陽離子的氧化性逐漸增強,陰離子的還原性逐漸減弱。
2、根據金屬活動性順序判斷
3、根據氧化還原反應方程式進行判斷:
在“氧化劑+還原劑===還原産物+氧化産物”反應中
氧化性:氧化劑>氧化産物;氧化劑>還原劑
還原性:還原劑>還原産物;還原劑>氧化劑
4、根據與同一物質反應的情況(反應條件、劇烈程度等)判斷:
當不同的氧化劑作用于同一還原劑時,若氧化産物價态相同,則反應條件要求越低,氧化劑的氧化性越強;若氧化産物的價态不同,則其價态越高,氧化劑的氧化性越強。
5、根據原電池或電解池的電極反應判斷
(1)以非氧化性酸或鹽溶液做電解質溶液,兩種不同的金屬構成原電池的兩極,負極是電子流出的極,正極是電子流入的極。一般情況下,其還原性:負極金屬>正極金屬。
(2)用惰性電極電解混合溶液時,在陰極先放電的陽離子的氧化性較強,在陽極先放電的陰離子的還原性較強。
6、根據物質濃度或溶液酸堿性比較
(1)具有氧化性(或還原性)的物質的濃度越大,其氧化性(或還原性)越強;反之,其氧化性(或還原性)越弱。。
(2)某些物質的氧化性、還原性還與溶液的酸堿性有關。KMnO4的氧化性按堿性、中性、酸性條件逐漸增強;ClO3-、NO3-中性條件下氧化性不明顯,但酸性條件下具有強氧化性。
7、溫度:同一種物質,溫度越高其氧化性越強
①氧化性、還原性強弱取決于元素的原子得失電子的難易,與得失電子數目無關,如Na原子能失1個電子,Al原子可失3個電子,但還原性Na>Al。
②不能依據氧化劑或還原劑自身化合價變化值的大小說明氧化性或還原性的強弱。如3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O和Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O中氧化性:濃HNO3>稀HNO3。
③某些物質的氧化性、還原性還與溶液的酸堿度有關。KMnO4的氧化性按堿性、中性、酸性條件逐漸增強;ClO3-、NO3-中性條件下無氧化性,但酸性條件下具有強氧化性。
三、氧化還原反應基本規律及應用
(1)守恒規律:
化合價有升必有降,電子有得必有失。對于一個完整的氧化還原反應,化合價升降總數相等,電子得失總數相等。
(2)強弱規律:
具有較強氧化性的氧化劑跟具有較強還原性的還原劑反應,生成具有較弱還原性的還原産物和具有較弱氧化性的氧化産物。
(3)轉化規律:
氧化還原反應中,以元素相鄰價态間的轉化最易;同種元素不同價态之間若發生反應,元素的化合價隻靠近而不交叉;同種元素相鄰價态間不發生氧化還原反應。
(4)先後規律:
越易失電子的物質,失電子後就越難得電子,越易得電子的物質,得電子後就越難失去電子;一種氧化劑同時和幾種還原劑相遇時,優先與還原性最強的還原劑發生反應;同理,一種還原劑遇到多種氧化劑時,優先與氧化性最強的氧化劑反應。
氧化還原反應規律的應用
四、氧化還原反應的綜合應用——配平與計算:
氧化還原反應的實質是反應過程中發生了電子轉移,而氧化劑得電子的總數(或元素化合價降低總數)必然等于還原劑失電子總數(或元素化合價升高總數),根據這一原則可以對氧化還原反應的化學方程式進行配平。
配平的步驟:
(1)标好價:
正确标出反應前後化合價有變化的元素的化合價。
(2)列變化:
列出元素化合價升高和降低的數值。
(3)求總數:
求元素化合價升高數和降低數的總數,确定氧化劑、還原劑、氧化産物、還原産物的化學計量數。
(4)配系數:
用觀察法配平其他各物質的化學計量數。
(5)細檢查:
利用“守恒”三原則(即質量守恒、得失電子守恒、電荷守恒),逐項檢查配平的方程式是否正确。
①氧化還原反應的有關概念較多,因此應注意加深對概念内涵的理解和外延的掌握。
②在氧化還原反應中,氧化劑和還原劑可以是不同反應物,也可以是同一反應物,氧化産物、還原産物可以是不同産物,也可以是同一種産物。
③由于有些氧化還原反應中,氧化劑或還原劑并沒有全部發生氧化還原反應,因此在求氧化劑或還原劑的質量或兩者的比例時易發生錯誤。
氧化還原反應計算的核心思想:得失電子守恒是指在發生氧化還原反應時,氧化劑得到的電子數一定等于還原劑失去的電子數。得失電子守恒法常用于氧化還原反應中氧化劑、還原劑、氧化産物、還原産物的有關計算及電解過程中電極産物的有關計算等。電子守恒法解題的步驟是:首先找出氧化劑、還原劑及其物質的量以及每摩爾氧化劑、還原劑得失電子的量,然後根據電子守恒列出等式。計算公式如下:n(氧化劑)×得電子原子數×原子降價數=n(還原劑)×失電子原子數×原子升價數。利用這一等式,解氧化還原反應計算題,可化難為易,化繁為簡。
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