氧化还原反应的实质是,氧化还原反应的应用

氧化还原反应是高考的高频知识点,2019年应关注社会热点,特别关注工业生产、环境保护和能源的开发和利用与氧化还原反应的结合点。试题的考查形式主要有两种,一种是通…

氧化还原反应是高考的高频知识点,2019年应关注社会热点,特别关注工业生产、环境保护和能源的开发和利用与氧化还原反应的结合点。试题的考查形式主要有两种,一种是通过氧化还原反应规律确定产物,另一种是通过氧化还原反应确定某物质含量。另外也可能会推出新的设问方式、新的题型,特别是与工农业生产、科学研究、日常生活等紧密结合的试题要引起注意。本讲内容与能量变化、电化学基础有很强的关联性,和它们一起进行综合考查的可能性较大。利用氧化还原反应滴定原理测定物质的组成及有限定条件的氧化还原反应方程式的书写的命题趋势较强。

一、氧化还原反应基本概念的相互联系

理清知识线索:

化合价升高→失电子→还原剂→氧化反应→氧化产物,化合价降低→得电子→氧化剂→还原反应→还原产物。

明确解题方法和思路、理解概念抓实质,解题应用靠特征,即从氧化还原反应的实质——电子转移,去分析理解有关的概念,而在实际解题过程中,应从分析元素化合价变化这一氧化还原反应的特征入手。

注意三点:

①氧化还原反应的有关概念较多,因此应注意加深对概念内涵的理解和外延的掌握。

②在氧化还原反应中,氧化剂和还原剂可以是不同反应物,也可以是同一反应物,氧化产物、还原产物可以是不同产物,也可以是同一种产物。

③由于有些氧化还原反应中,氧化剂或还原剂并没有全部发生氧化还原反应,因此在求氧化剂或还原 剂的质量或两者的比例时易发生错误。

二、物质氧化性和还原性强弱的比较

氧化性:是指得电子的性质(或能力);

还原性:是指失电子的性质(或能力)。

氧化性和还原性的强弱只取决于电子得失的难易,而与电子得失的多少无关,利用比较的思想,结合物质在化学反应中的性质表现,比较物质氧化性和还原性的相对强弱,通常有以下一些方法:

根据元素在周期表中的位置判断

(1)同主族元素(从上到下)非金属单质的氧化性逐渐减弱,对应阴离子的还原性逐渐增强;金属单质的还原性逐渐增强,对应阳离子的氧化性逐渐减弱。

(2)同周期主族元素(从左到右)单质的还原性逐渐减弱,氧化性逐渐增强;对应阳离子的氧化性逐渐增强,阴离子的还原性逐渐减弱。

根据金属活动性顺序判断

根据氧化还原反应方程式进行判断:

在“氧化剂+还原剂===还原产物+氧化产物”反应中

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

根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,则反应条件要求越低,氧化剂的氧化性越强;若氧化产物的价态不同,则其价态越高,氧化剂的氧化性越强。

根据原电池或电解池的电极反应判断

(1)以非氧化性酸或盐溶液做电解质溶液,两种不同的金属构成原电池的两极,负极是电子流出的极,正极是电子流入的极。一般情况下,其还原性:负极金属>正极金属。

(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。

根据物质浓度或溶液酸碱性比较

(1)具有氧化性(或还原性)的物质的浓度越大,其氧化性(或还原性)越强;反之,其氧化性(或还原性)越弱。。

(2)某些物质的氧化性、还原性还与溶液的酸碱性有关。KMnO4的氧化性按碱性、中性、酸性条件逐渐增强;ClO3-、NO3-中性条件下氧化性不明显,但酸性条件下具有强氧化性。

温度:同一种物质,温度越高其氧化性越强

①氧化性、还原性强弱取决于元素的原子得失电子的难易,与得失电子数目无关,如Na原子能失1个电子,Al原子可失3个电子,但还原性Na>Al。

②不能依据氧化剂或还原剂自身化合价变化值的大小说明氧化性或还原性的强弱。如3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O和Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O中氧化性:浓HNO3>稀HNO3。

③某些物质的氧化性、还原性还与溶液的酸碱度有关。KMnO4的氧化性按碱性、中性、酸性条件逐渐增强;ClO3-、NO3-中性条件下无氧化性,但酸性条件下具有强氧化性。

三、氧化还原反应基本规律及应用

(1)守恒规律:

化合价有升必有降,电子有得必有失。对于一个完整的氧化还原反应,化合价升降总数相等,电子得失总数相等。

(2)强弱规律:

具有较强氧化性的氧化剂跟具有较强还原性的还原剂反应,生成具有较弱还原性的还原产物和具有较弱氧化性的氧化产物。

(3)转化规律:

氧化还原反应中,以元素相邻价态间的转化最易;同种元素不同价态之间若发生反应,元素的化合价只靠近而不交叉;同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应。

(4)先后规律:

越易失电子的物质,失电子后就越难得电子,越易得电子的物质,得电子后就越难失去电子;一种氧化剂同时和几种还原剂相遇时,优先与还原性最强的还原剂发生反应;同理,一种还原剂遇到多种氧化剂时,优先与氧化性最强的氧化剂反应。

氧化还原反应规律的应用

四、氧化还原反应的综合应用——配平与计算:

氧化还原反应的实质是反应过程中发生了电子转移,而氧化剂得电子的总数(或元素化合价降低总数)必然等于还原剂失电子总数(或元素化合价升高总数),根据这一原则可以对氧化还原反应的化学方程式进行配平。

配平的步骤:

(1)标好价:

正确标出反应前后化合价有变化的元素的化合价。

(2)列变化:

列出元素化合价升高和降低的数值。

(3)求总数:

求元素化合价升高数和降低数的总数,确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数。

(4)配系数:

用观察法配平其他各物质的化学计量数。

(5)细检查:

利用“守恒”三原则(即质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒),逐项检查配平的方程式是否正确。

①氧化还原反应的有关概念较多,因此应注意加深对概念内涵的理解和外延的掌握。

②在氧化还原反应中,氧化剂和还原剂可以是不同反应物,也可以是同一反应物,氧化产物、还原产物可以是不同产物,也可以是同一种产物。

③由于有些氧化还原反应中,氧化剂或还原剂并没有全部发生氧化还原反应,因此在求氧化剂或还原剂的质量或两者的比例时易发生错误。

氧化还原反应计算的核心思想:得失电子守恒是指在发生氧化还原反应时,氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数。得失电子守恒法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。电子守恒法解题的步骤是:首先找出氧化剂、还原剂及其物质的量以及每摩尔氧化剂、还原剂得失电子的量,然后根据电子守恒列出等式。计算公式如下:n(氧化剂)×得电子原子数×原子降价数=n(还原剂)×失电子原子数×原子升价数。利用这一等式,解氧化还原反应计算题,可化难为易,化繁为简。

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