第4讲 氧化还原反应的基本性质

第4讲氧化还原反应的基本性质【考点1】氧化还原反应的相关概念及表示方法1．氧化还原反应本质和特征2．相关概念及其关系3．氧化还原反应电子转移的表示方法(1)双线桥法：①标变价，②画箭头，③算数目，④说变化。

实例：用双线桥法标出铜和浓硝酸反应电子转移的方向和数目。

(2)单线桥法：箭头由失电子原子指向得电子原子，线桥上只标电子转移的数目，不标“得到”、“失去”字样。

实例：用单线桥法标出铜和稀硝酸反应电子转移的方向和数目。

4．氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系图示总结：①一定属于氧化还原反应的基本反应类型是置换反应。

②一定不属于氧化还原反应的基本反应类型是复分解反应。

【小思提示】①有单质参与（生成）的化合（分解）反应一定是氧化还原反应，无单质参与（生成）的化合（分解）反应也有可能是氧化还原反应。

②有单质参与或生成的化学反应，不一定是氧化还原反应。

如同素异形体之间的转化。

【例1】下列说法正确的是()A．金属在反应中只能作还原剂，非金属在反应中只能作氧化剂B．氧化剂在反应中失去电子，还原剂在反应中得到电子C．氧化剂具有氧化性，还原剂具有还原性D．阳离子只有氧化性，阴离子只有还原性【小思点评】非金属单质在反应中可以作氧化剂也可以作还原剂，如氢气和氧气反应，氢气作还原剂，氧气作氧化剂，A错误；氧化剂得到电子，还原剂失去电子，B错误；氧化剂具有氧化性，还原剂具有还原性，C正确；阳离子可能有还原性，如亚铁离子，D错误。

故答案为C。

【例2】下列物质直接参与的过程与氧化还原反应有关的是()A．用乙醚从黄花蒿中萃取青蒿素B．用浸有酸性高锰酸钾的硅藻土作水果保鲜剂C．生石灰用作煤炭燃烧的固硫剂D．服用小苏打治疗胃酸过多【小思点评】用乙醚从黄花蒿中提取青蒿素，利用了物质的溶解性，属于物理过程，A错误；酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能氧化乙烯，作水果保鲜剂，与氧化还原反应有关，B正确；生石灰是氧化钙，与二氧化硫反应生成亚硫酸钙，是非氧化还原反应，C错误；发生复分解反应生成二氧化碳，是非氧化还原反应，D错误。

故答案为B。

【例3】白磷有剧毒，白磷中毒可用硫酸铜溶液解毒，白磷与硫酸铜可以发生如下两个反应：(1)P4＋10CuSO4＋16H2O===10Cu＋4H3PO4＋10H2SO4(2)11P4＋60CuSO4＋96H2O===20Cu3P＋24H3PO4＋60H2SO4下列有关说法中错误的是()A．在上述两个反应中，水既不是氧化剂也不是还原剂B．在上述两个反应中，氧化产物都是H3PO4C．在反应(2)中，当有5 mol CuSO4发生反应时，共转移10 mol电子D．在上述两个反应中，氧化剂都只有硫酸铜【小思点评】两个反应中，反应物水中H、O元素的化合价均没有变化，故水既不是氧化剂也不是还原剂，A项正确；两个反应中，H3PO4中的磷元素均来自单质磷，且两个反应中化合价升高的元素均只有磷元素，故B项正确；反应(2)中部分磷元素的化合价升高，部分磷元素的化合价降低，铜元素的化合价降低，故氧化剂不只有硫酸铜，反应(2)中当有60 mol CuSO4参加反应时，转移120 mol电子，C项正确，D项错误。

答案为D。

【例4】NaCN是重要的基本化工原料，常用于基本化学合成、冶金等，回答下列问题：(1)NaCN中C的化合价为________，写出NaCN的电子式：________。

(2)现代开采金矿：先以NaCN溶液浸取粉碎的含金(Au)矿石，得到Na[Au(CN)2] (二氰合金酸钠)溶液；再用锌与Na[Au(CN)2]溶液发生置换反应生成金。

“粉碎”的目的是____________；“浸取”的氧化剂是________；消耗的锌与生成的金的物质的量之比为_______。

(3)工业上常用纯碱、焦炭、氨气反应制备NaCN，写出反应的化学方程式，并用单线桥标明电子转移的方向和数目：____________________________。

【小思点评】(1)NaCN中，Na是＋1价，N是－3价，根据正负化合价代数和为0知，C是＋2价。

也可以由HCN的结构式确定，中非金属性强的N是－3价，H是＋1价，故C是＋2价，NaCN是HCN的钠盐，二者碳元素化合价相同。

依据HCN的结构式可以写出NaCN的电子式：Na＋[∶C⋮⋮N∶]－。

(2)“粉碎”含金矿石可以“增大接触面积，加快反应速率”。

由NaCN、Au和Na[Au(CN)2]可知，只有Au的化合价由0升高到＋1，其他元素化合价没有变化，这时应考虑空气中的氧气参与了反应，故“浸取”反应的氧化剂是空气中的氧气。

抓住“置换”理解：锌元素的化合价由0升高到＋2、金元素的化合价由＋1降低到0，根据得失电子守恒知，消耗的锌与生成的金的物质的量之比为1∶2。

(3)Na2CO3中的C(＋4价)与焦炭(0价)发生归中反应生成NaCN(C为＋2价)，即焦炭是还原剂、Na2CO3是氧化剂，电子转移方向和数目为。

故答案为(1)＋2Na＋[∶C⋮⋮N∶]－(2)增大接触面积，加快反应速率O21∶2(3)【考点二】氧化剂的氧化性与还原剂的还原性判断1．常见的氧化剂、还原剂(1)常见氧化剂常见氧化剂包括某些非金属单质、含有高价态元素的化合物、过氧化物等。

如：(2)常见还原剂常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属离子及低价态化合物、低价金属阳离子、非金属单质及其氢化物等。

如：(3)具有中间价态的物质既有氧化性，又有还原性2.氧化性、还原性及其强弱比较(1)氧化性、还原性的判断(2)氧化性、还原性的强弱比较①通过氧化还原反应方程式判断。

自发进行的氧化还原反应中的氧化剂的氧化性强于强化产物，还原剂的还原性强于还原产物，例如：MnO 2＋4HCl(浓)=====△MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O 氧化性：MnO 2>Cl 2②根据与同一物质反应情况(反应条件、剧烈程度)判断 F 2＋H 2=====冷暗处2HFCl 2＋H 2=====光照2HCl 氧化性F 2>Cl 2③根据原电池电极反应判断，负极的氧化性强，正极还原性强。

还原性Zn>Fe④根据物质浓度、溶液酸碱性或温度判断氧化性：浓HNO 3>稀HNO 3 还原性：浓盐酸>稀盐酸 ⑤根据元素周期表的位置判断。

同一周期元素的单质，左边还原性强，右边氧化性强。

同一主族元素的单质，上边氧化性强，下边还原性强。

【小思提示】①常用的物质氧化性、还原性强弱顺序为氧化性：MnO －4>Cl 2>Br 2>Fe 3＋>I 2>S ，还原性：S 2－>SO 2－3(或H 2SO 3)>I －>Fe 2＋>Br －>Cl －。

②H 2O 2中氧元素尽管处于中间价态，但H 2O 2主要表现为氧化性，其还原产物是H 2O ，故H 2O 2又被称为绿色氧化剂。

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。

④并非价态越高氧化性越强，在HClO 中氯元素的化合价为＋1价，在HClO 4中氯元素的化合价为＋7价，事实上HClO 的氧化性比HClO 4强，HClO 有强氧化性；再如浓硫酸和Na 2SO 4溶液中，硫元素均为＋6价，但浓硫酸具有强氧化性，而Na 2SO 4溶液无氧化性；再如HNO 3、KNO 3溶液中，氮元素均为＋5价，但HNO 3溶液有强氧化性，而KNO 3溶液无氧化性。

【例1】在下列变化：①大气固氮，②硝酸银分解，③实验室制取氨气。

按氮元素被氧化、被还原、既不被氧化又不被还原的顺序排列正确的是( ) A ．①②③ B ．②①③ C ．③②① D ．③①②【小思点评】大气固氮发生的反应为N 2＋O 2=====闪电2NO ，氮元素被氧化；硝酸银分解的化学方程式为2AgNO 3=====△2Ag ＋2NO 2↑＋O 2↑，氮元素被还原；实验室制取氨气的化学方程式为2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△CaCl 2＋2NH 3↑＋2H 2O ，该反应属于非氧化还原反应，氮元素既不被氧化也不被还原，故正确答案是A【例2】含氟的卤素互化物通常作氟化剂，使金属氧化物转化为氟化物，如2Co 3O 4＋6ClF 3===6CoF 3＋3Cl 2＋4X 。

下列有关该反应的说法，正确的是( ) A ．X 与O 3互为同位素 B ．ClF 3中氯元素为－3价 C ．Co 3O 4在反应中作氧化剂D ．1 mol Co 3O 4参加反应转移9 mol 电子【小思点评】根据质量守恒定律，X 为O 2，与O 3互为同素异形体，故A 错误；ClF 3中F 元素为－1价，则氯元素为＋3价，故B 错误；Co 3O 4在反应中O 元素的化合价由－2价升高为0价，被氧化，Co 3O 4作还原剂，故C 错误；Co 3O 4在反应中O 元素的化合价由－2价升高为0价，Co 的化合价由＋83升高到＋3价，1 mol Co 3O 4参加反应转移的电子为[2×4＋3×(3－83)] mol ＝9 mol 电子，故D 正确；故答案为D 。

【例3】已知下列氧化还原反应：2BrO －3＋Cl 2===Br 2＋2ClO －3，5Cl 2＋I 2＋6H 2O===2HIO 3＋10HCl ，ClO －3＋5Cl －＋6H ＋===3Cl 2↑＋3H 2O ，则下列物质氧化能力强弱顺序正确的是( ) A ．ClO －3＞BrO －3＞IO －3＞Cl 2 B ．ClO －3＞BrO －3＞Cl 2＞IO －3 C ．BrO －3＞ClO －3＞Cl 2＞IO －3 D ．Cl 2＞BrO －3＞ClO －3＞IO －3【小思点评】根据氧化还原反应的规律，氧化性：氧化剂＞氧化产物可知，在反应2BrO －3＋Cl 2===Br 2＋2ClO －3中，物质的氧化性：BrO －3＞ClO －3，在反应5Cl 2＋I 2＋6H 2O===2HIO 3＋10HCl 中，物质的氧化性：Cl 2＞IO －3，在反应ClO －3＋5Cl －＋6H ＋===3Cl 2↑＋3H 2O 中，物质的氧化性：ClO －3＞Cl 2，则相应物质的氧化性由强到弱的顺序是BrO －3＞ClO －3＞Cl 2＞IO －3，选项C 正确。

本题答案为C 。

【例4】已知：2KMnO 4＋16HCl===2KCl ＋2MnCl 2＋5Cl 2↑＋8H 2O K 2Cr 2O 7＋14HCl===2KCl ＋2CrCl 3＋3Cl 2↑＋7H 2O MnO 2＋4HCl=====△MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O其中，KMnO 4和一般浓度的盐酸即可反应，K 2Cr 2O 7需和较浓的盐酸(＞6 mol·L －1)反应，MnO 2需和浓盐酸(＞8 mol·L －1)反应。