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氧化还原反应知识是中学化学中的重要理论知识之一,氧化还原反应涉及到生活、生产、技术等方方面面,因此成为每年高考的必考点。现就近几年高考常见题型及解法总结如下,并就二轮复习策略谈谈个人观点,以供参考。
一、高考常见题型分类例析
1.考查氧化还原反应的概念
例1 (2017 北京卷)下列变化中,气体被还原的是()。
A.二氧化碳使Na2O2固体变白
B.氯气使KBr溶液变黄
C.乙烯使Br,的四氯化碳溶液褪色
D.氨使AlCl;溶液产生白色沉淀
解析 二氧化碳使Na2O2固体变白的反应中Na2O2的-1价氧元素发生歧化反应,CO2中元素的化合价没有变化。氯气使KBr溶液变黄的反应为
Cl2+2Br=2CI-+Br,
反应中氯元素的化合价降低,氯气被还原。乙烯使Br,的四氯化碳溶液褪色,发生加成反应,反应中Br的化合价降低,乙烯中碳的化合价升高,乙烯被氧化。氨使AICI,溶液产生白色沉淀的反应中,元素的化合价没有变化,是非氧化还原反应。答案:B。
2.考查氧化还原反应的计算
(1)求转移电子数
例2 (高考题组编)N、表示阿伏加德罗常数,下列叙述正确的是()。
A.(2017全国卷I.8.B)2.4gMg与H2SO,完全反应,转移的电子数为0.1N、
B.(2016全国卷I.8.C)1 molFe溶于过量硝酸,电子转移数为2N、
C.(2015全国卷I.8.C)过氧化钠与水反应时,生成0.1 mol氧气转移的电子数为0.2N、
D.(2014全国卷.7.A)1 mol Fel,与足量氯气反应时转移的电子数为2N、
解析 Mg与H2SO,反应中,Mg从0价升高到+2价,则2.4gMg与H,SO2完全反应,转移的电子数为0.2N,错。Fe与过量的硝酸反应生成Fe(NO3);,故1 mol Fe溶于过量硝酸,电子转移数为3N,错误。过氧化钠与水反应中,每生成1 mol氧气,转移2 mol电子,则生成0.1 mol氧气转移的电子数为0.2N,正确。Fel2与足量氯气反应时,Fe2+被氧化为Fe+I被氧化为I2,则1 molFel,与足量氯气反应时转移的电子数为3N.,错误。
答案:C。
(2)求反应中氧化剂与还原剂物质的量(质量)之比
例3 (2016 全国卷I)ClO2用NaOH和H2O,溶液吸收可制得NaClO2,此吸收反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为_______。
解析 从化合价变化来看,反应中CI由+4价变为+3价,故ClO2为氧化剂,则H2O2为还原剂,其氧化产物为O2。
ClO,~NaClO,~e’
H2O2~O2~2e-
根据电子守恒得,氧化剂ClO2与还原剂H2O2物质的量之比为2:1。
(3)求氧化(或还原)所得产物的化学式(即求产物中变价元素的化合价)
例4 (2014 全国卷I)H,PO2及NaH,PO2均可将溶液中的银离子还原为银单质,从而可用于化学镀银。利用(H,PO2)进行化学镀银反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为4:1,则氧化产物为:_______(填化学式)。
解析 由题述可知,氧化剂为银离子,还原剂为H,PO2,H,PO2中P为+1价,设氧化产物中P的化合价为+x,根据电子守恒得:
4x1=1x(x-1),x=5
則氧化产物为H,PO4。
(4)氧化还原滴定的计算
例5 (2018 全国卷II)测定三草酸合铁酸钾(K,【Fe(C204),】.3H20)中铁的含量。称量mg样品于锥形瓶中,溶解后加稀H,SO,酸化,用c mol·L-1KMnO.溶液滴定至终点。向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后,过滤、洗涤,将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀H2SO,酸化,用c mol·L-1KMnO,溶液滴定至终点,消耗KMnO.溶液VmL。该晶体中铁的质量分数的表达式为_______。
解析 当加入锌粉时,溶液中Fe被还原为Fe2,再用酸性高锰酸钾溶液滴定,又将Fe2+氧化为Fe+MnO2被还原为Mn2,根据电子守恒得:n(Fe2+)x1=cVx10-3x5
n(Fe2+)=5cVx10-mol
m(Fe2)=5cVx10~’x56g
晶体中铁的质量分数:
3.考查陌生氧化还原反应化学方程式的书写(1)根据描述直接写化学方程式
例6 ①(2018 天津卷)为实现燃煤脱硫,向煤中加入浆状Mg(OH)2,使燃烧产生的SO2转化为稳定的Mg化合物,写出该反应的化学方程式:_______。
②(2017全国卷II)某课外小组欲测定水中溶解氧的含量。用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与Mn(OH)2碱性悬浊液(含有KI)混合,反应生成MnO(OH)2,实现氧的固定。“氧的固定”中发生反应的化学方程式为_______。
解析 ①根据题意,当加入浆状Mg(OH)2时,发生的反应有
Mg(OH)2二=MgO+H20
MgO+SO2==MgSO3
2MgSO3+O2==2MgSO,
则总反应为
2Mg(OH)2+2SO2+O2==2MgSO4+2H2O
②”氧的固定”反应中Mn(OH)2被氧气氧化为MnO(OH)2,化学方程式为
2Mn(OH)+O2=2MnO(OH)。 (2)根据流程图写出相关反应的化学方程式例7 (2016 全国卷I)NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如图1所示。写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式_______
解析 从流程图可以看出,生成ClO2反应的反应物为NaCl0g、H2504、5O2,土成仍月C1O2、NaHSO,则反应的化学方程式为
2NaClO+H2SO2+SO2=2ClO2+2NaHSO。
(3)根据题意先写出化学方程式再回答有关反应现象
例8 (2016 全国卷II)联氨(N2H,)是一种常用的还原剂。向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液,观察到的现象是_______
解析 题中所述N,H有还原性,则反应中可将AgBr还原为Ag,N2H,被氧化为N2,所以反应的化学方程式为
N2H4+4AgBr==4Ag+N2↑+4HBr
因AgBr是淡黄色固体,反应中还原出的银附着在AgBr固体表面,应为黑色,则观察到的现象是:固体逐渐变黑,并有无色气体产生。
二、二轮复习策略
1.抓住核心知识,建立概念模型
氧化还原反应的核心知识就是以元素的化合价为线索,了解氧化还原反应的实质,建立氧化剂、还原剂、氧化性、还原性、被氧化(氧化反应)、被还原(还原反应)、氧化产物、还原产物的概念之间的相互关系模型,运用这些基本工具,分析解决氧化还原反应问题。复习时引导学生以图2所示思维导图为模板,建立起概念模型。
2.抓住核心规律,建立思维模型
氧化还原反应的五大规律中最为核心的规律是“守恒规律”,也是全国卷高考必考的内容,“守恒规律”主要应用于解答氧化还原反应化学方程式的配平和氧化还原反应的计算问题。“元素化合价升降总数相等”是“守恒规律”的具体体现,因此运用守恒规律解决氧化还原问题的思维模型就是利用求最小公倍数法使元素化合价升降总数相等,让学生能够熟练的列出关系式:n(氧化剂)【或n(还原产物)】x降价原子个数x1个原子降价数=n(还原剂)【n(氧化产物)】x升价原子数x1个原子升价数,并灵活地用于方程式的配平和计算。
3.以真題为依托,训练解题技能
二轮复习中,将近五年高考真题中的氧化还原反应考题进行分类筛选和组合,让学生进行限时训练,以提高学生的解题速度和技能,确保能够把氧化还原反应题能拿下来。
一、高考常见题型分类例析
1.考查氧化还原反应的概念
例1 (2017 北京卷)下列变化中,气体被还原的是()。
A.二氧化碳使Na2O2固体变白
B.氯气使KBr溶液变黄
C.乙烯使Br,的四氯化碳溶液褪色
D.氨使AlCl;溶液产生白色沉淀
解析 二氧化碳使Na2O2固体变白的反应中Na2O2的-1价氧元素发生歧化反应,CO2中元素的化合价没有变化。氯气使KBr溶液变黄的反应为
Cl2+2Br=2CI-+Br,
反应中氯元素的化合价降低,氯气被还原。乙烯使Br,的四氯化碳溶液褪色,发生加成反应,反应中Br的化合价降低,乙烯中碳的化合价升高,乙烯被氧化。氨使AICI,溶液产生白色沉淀的反应中,元素的化合价没有变化,是非氧化还原反应。答案:B。
2.考查氧化还原反应的计算
(1)求转移电子数
例2 (高考题组编)N、表示阿伏加德罗常数,下列叙述正确的是()。
A.(2017全国卷I.8.B)2.4gMg与H2SO,完全反应,转移的电子数为0.1N、
B.(2016全国卷I.8.C)1 molFe溶于过量硝酸,电子转移数为2N、
C.(2015全国卷I.8.C)过氧化钠与水反应时,生成0.1 mol氧气转移的电子数为0.2N、
D.(2014全国卷.7.A)1 mol Fel,与足量氯气反应时转移的电子数为2N、
解析 Mg与H2SO,反应中,Mg从0价升高到+2价,则2.4gMg与H,SO2完全反应,转移的电子数为0.2N,错。Fe与过量的硝酸反应生成Fe(NO3);,故1 mol Fe溶于过量硝酸,电子转移数为3N,错误。过氧化钠与水反应中,每生成1 mol氧气,转移2 mol电子,则生成0.1 mol氧气转移的电子数为0.2N,正确。Fel2与足量氯气反应时,Fe2+被氧化为Fe+I被氧化为I2,则1 molFel,与足量氯气反应时转移的电子数为3N.,错误。
答案:C。
(2)求反应中氧化剂与还原剂物质的量(质量)之比
例3 (2016 全国卷I)ClO2用NaOH和H2O,溶液吸收可制得NaClO2,此吸收反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为_______。
解析 从化合价变化来看,反应中CI由+4价变为+3价,故ClO2为氧化剂,则H2O2为还原剂,其氧化产物为O2。
ClO,~NaClO,~e’
H2O2~O2~2e-
根据电子守恒得,氧化剂ClO2与还原剂H2O2物质的量之比为2:1。
(3)求氧化(或还原)所得产物的化学式(即求产物中变价元素的化合价)
例4 (2014 全国卷I)H,PO2及NaH,PO2均可将溶液中的银离子还原为银单质,从而可用于化学镀银。利用(H,PO2)进行化学镀银反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为4:1,则氧化产物为:_______(填化学式)。
解析 由题述可知,氧化剂为银离子,还原剂为H,PO2,H,PO2中P为+1价,设氧化产物中P的化合价为+x,根据电子守恒得:
4x1=1x(x-1),x=5
則氧化产物为H,PO4。
(4)氧化还原滴定的计算
例5 (2018 全国卷II)测定三草酸合铁酸钾(K,【Fe(C204),】.3H20)中铁的含量。称量mg样品于锥形瓶中,溶解后加稀H,SO,酸化,用c mol·L-1KMnO.溶液滴定至终点。向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后,过滤、洗涤,将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀H2SO,酸化,用c mol·L-1KMnO,溶液滴定至终点,消耗KMnO.溶液VmL。该晶体中铁的质量分数的表达式为_______。
解析 当加入锌粉时,溶液中Fe被还原为Fe2,再用酸性高锰酸钾溶液滴定,又将Fe2+氧化为Fe+MnO2被还原为Mn2,根据电子守恒得:n(Fe2+)x1=cVx10-3x5
n(Fe2+)=5cVx10-mol
m(Fe2)=5cVx10~’x56g
晶体中铁的质量分数:
3.考查陌生氧化还原反应化学方程式的书写(1)根据描述直接写化学方程式
例6 ①(2018 天津卷)为实现燃煤脱硫,向煤中加入浆状Mg(OH)2,使燃烧产生的SO2转化为稳定的Mg化合物,写出该反应的化学方程式:_______。
②(2017全国卷II)某课外小组欲测定水中溶解氧的含量。用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与Mn(OH)2碱性悬浊液(含有KI)混合,反应生成MnO(OH)2,实现氧的固定。“氧的固定”中发生反应的化学方程式为_______。
解析 ①根据题意,当加入浆状Mg(OH)2时,发生的反应有
Mg(OH)2二=MgO+H20
MgO+SO2==MgSO3
2MgSO3+O2==2MgSO,
则总反应为
2Mg(OH)2+2SO2+O2==2MgSO4+2H2O
②”氧的固定”反应中Mn(OH)2被氧气氧化为MnO(OH)2,化学方程式为
2Mn(OH)+O2=2MnO(OH)。 (2)根据流程图写出相关反应的化学方程式例7 (2016 全国卷I)NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如图1所示。写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式_______
解析 从流程图可以看出,生成ClO2反应的反应物为NaCl0g、H2504、5O2,土成仍月C1O2、NaHSO,则反应的化学方程式为
2NaClO+H2SO2+SO2=2ClO2+2NaHSO。
(3)根据题意先写出化学方程式再回答有关反应现象
例8 (2016 全国卷II)联氨(N2H,)是一种常用的还原剂。向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液,观察到的现象是_______
解析 题中所述N,H有还原性,则反应中可将AgBr还原为Ag,N2H,被氧化为N2,所以反应的化学方程式为
N2H4+4AgBr==4Ag+N2↑+4HBr
因AgBr是淡黄色固体,反应中还原出的银附着在AgBr固体表面,应为黑色,则观察到的现象是:固体逐渐变黑,并有无色气体产生。
二、二轮复习策略
1.抓住核心知识,建立概念模型
氧化还原反应的核心知识就是以元素的化合价为线索,了解氧化还原反应的实质,建立氧化剂、还原剂、氧化性、还原性、被氧化(氧化反应)、被还原(还原反应)、氧化产物、还原产物的概念之间的相互关系模型,运用这些基本工具,分析解决氧化还原反应问题。复习时引导学生以图2所示思维导图为模板,建立起概念模型。
2.抓住核心规律,建立思维模型
氧化还原反应的五大规律中最为核心的规律是“守恒规律”,也是全国卷高考必考的内容,“守恒规律”主要应用于解答氧化还原反应化学方程式的配平和氧化还原反应的计算问题。“元素化合价升降总数相等”是“守恒规律”的具体体现,因此运用守恒规律解决氧化还原问题的思维模型就是利用求最小公倍数法使元素化合价升降总数相等,让学生能够熟练的列出关系式:n(氧化剂)【或n(还原产物)】x降价原子个数x1个原子降价数=n(还原剂)【n(氧化产物)】x升价原子数x1个原子升价数,并灵活地用于方程式的配平和计算。
3.以真題为依托,训练解题技能
二轮复习中,将近五年高考真题中的氧化还原反应考题进行分类筛选和组合,让学生进行限时训练,以提高学生的解题速度和技能,确保能够把氧化还原反应题能拿下来。