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第8讲氧化还原反应的应用（建议2课时完成）[考试目标]1.掌握氧化性和还原性强弱程度的判断。2.能运用氧化还原反应的基本规律进行简单的计算。3.掌握氧化还原反应方程式的配平方法。[要点精析]一、氧化性、还原性强弱的判断1.氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的难易程度，与得、失电子数目的多少无关。如：Na－ｅ＿-------Na+,Al－3ｅ――――Al3＋，但Na比Al活泼，失去电子的能力强，所以Na比Al的还原性强。从元素的价态考虑：最高价态———只有氧化性，如Fe3＋、H2SO4、KMnO4等；最低价态———只有还原性，如金属单质、Cl－、S2＿等；中间价态———既有氧化性又有还原性，如Fe2＋、S、Cl2等2.常用判断方法(1)依据元素在同期表的位置判断从左到右：金属单质的还原性依次减弱，非金属单质的氧化性逐渐加强。从上到下：金属单质的还原性依次增强，非金属单质的氧化性逐渐减弱。单质氧化性：F2＞Cl2＞Br2＞I2＞S离子还原性：S2＿＞I－＞Br－＞Cl－＞F－单质还原性：Na＞Mg＞Al离子氧化性：Al3+＞Mg2+＞Na+(2)根据金属的活动性顺序表来判断(3)通过氧化还原反应比较：氧化剂＋还原剂氧化产物＋还原产物氧化性：氧化剂＞氧化产物还原性：还原剂＞还原产物(4)通过与同一物质反应的产物比较：如：2Fe+3Cl2======2FeCl3，Fe+S======FeS，可得出氧化性Cl2＞S。(5)反应原理相似的不同反应中，反应条件要求越低，说明氧化剂或还原剂越强。如卤素单质与H2的反应，按F2、Cl2、Br2、I2的顺序反应越来越难，反应条件要求越来越高，则可得出氧化性F2＞Cl2＞Br2＞I2。(6)对同一元素而言，一般价态越高，氧化性越强，如Fe3＋＞Fe2＋＞Fe；价态越低，氧化性越弱，如S2―＜S＜SO2。（特例：氧化性HClO＞HClO2＞HClO3＞HClO4）(7)据原电池电极：负极金属比正极金属活泼（还原性强）；据电解池中放电顺序，先得（或失）电子者氧化性（或还原性）强，其规律为：阳离子得电子顺序（即氧化性强弱顺序）：参考②中规律。阴离子失电子顺序（即还原性强弱顺序）：S2-I-Br-Cl-OH-NO3-、SO42-等。说明：氧化性与还原性受外界因素的影响。温度：温度高时，氧化剂的氧化性和还原剂的还原性均增强。如浓H2SO4具有强氧化性，热的浓H2SO4比冷的浓H2SO4氧化性要强。浓度：浓度大时，氧化剂的氧化性和还原剂的还原性均增强。如浓H2SO4具有强氧化性，稀硫酸只有H+显示弱氧化性。酸碱性：如KMnO4的氧化性随溶液酸性的增强而增强。在酸性环境中，KMnO4的还原产物为Mn2＋；在中性环境中，KMnO4的还原产物为MnO2；在碱性环境中，KMnO4的还原产物为K2MnO4。在使用高锰酸钾作为氧化剂检验或除杂一些还原性物质时，为了现象明显，反应快速。往往使用酸性高锰酸钾溶液。例1.常温下，在下列溶液中发生如下反应：①16H+十10Z—十2XO4—=2x2+十5Z2十8H2O②2A2++B2=2A3+十2B—③2B—十Z2=B2十2Z—由此判断下列说法错误的是()A．反应Z2十2A2+=2A3+十2Z—可以进行B．Z元素在①③反应中均被还原C．氧化性由强到弱的顺序是XO4—、Z2、B2、A3+D．还原性由强到弱的顺序是A2+、B—、Z—、X2+解析：根据规律，在同一反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，得出：氧化性XO4—＞Z2＞B2＞A3+，还原性A2+＞B—＞Z—＞X2+。答案：B二、氧化还原反应的相关计算原理是：氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数。例2.硫酸铵在强热条件下分解,生成氨、二氧化硫、氮气和水.反应中生成的氧化产物和还原产物的物质的量之比是()A.1:3B.2:3C.1:1D.4:3解析：首先判断氧化产物是氮气，还原产物是二氧化硫。每生成1摩尔氮气需要失去6摩尔电子，每生成1摩尔二氧化硫需要得到2摩尔电子。根据得失电子相等的原理，氧化产物和还原产物的物质的之比应为1:3。答案：A说明：解这类题目不必都写出完整并配平的氧化还原反应方程式，关键是抓住本质，厘清得失相等的关系。三、氧化还原反应方程式的配平1.配平的原则(1)电子守恒：氧化还原反应过程中，氧化剂得电子总数目等于还原剂失电子总数目，即：“电子得失数相等”“化合价升降数相等”。(2)质量守恒：反应前后各元素的原子个数相等。(3)电荷守恒：对于离子方程式，等式两边“电荷总数相等”。2.配平的思路一般分两部分:第一部分是氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物之间的配平—化合价升降相等或电子得失数相等；第二部分是用观察法配平其他物质的化学计量数。3.常见配平方法(1)化合价升降法(即电子得失法或氧化数法)这类方法既可以配平分子反应式,也可以配平离子反应式,它是氧化还原反应的一般配平方法。化合价升降法的配平步骤是：①写出反应物和生成物的化学式，分别标出变价元素的化合价，得出升降数目。②使化合价升高与化合价降低的总数相等（求最小公倍数法）。③用观察的方法配平其它物质的化学计算数（包括部分未被氧化或还原的原子（原子团）数通过观察法增加到有关还原剂或氧化剂的化学计量数上），配平后把单线改成等号。该基本步骤可简记作：划好价、列变化、求总数、配化学计量数。例3.由硫可制得多硫化钠Na2Sx，x值一般为2—6，已知Na2Sx与NaClO反应的化学方程式如下：试配平上述方程式，若某多硫化钠在反应中消耗的NaClO和NaOH的物质的量之比为2：1，试以求得的x值写出该多硫化钠的分子式_____________。解析：本题解答的关键必须正确标出Na2Sx中硫的氧化数（化合价），由化合物中化合价的代数和等于零这一原则得硫的氧化数为。分析反应前后元素的化合价变化情况，硫元素由升高到十6价，每个硫原子净升高数为，x个硫原子共升高6x十2，NaClO中氯元素的化合价由十1价降到—1价，净降低数为2，根据最小公倍数可得Na2Sx前的系数为1，NaClO和NaCl前的系数为3x十1。其他物质前面的系数使用观察法配平。根据NaClO和NaOH的物质的量之比为2：1有：(3x十1)／(2x—2)＝2，算出x＝5。答案：多硫化钠的化学式为Na2S5。例4.在氯氧化法处理含CN-的废水过程中，液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一)，氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。(1)某厂废水中含KCN，其浓度为650mg·L-1现用氯氧化法处理，发现如下反应(其中N均为-3价)：KCN+2KOH+Cl2=KOCN+2KCl+H2O被氧化的元素是_________。(2)投入过量液氯，可将氰酸盐进一步氧化为氮气，请配平下列化学方程式，并标出电子转移方向和数目：KOCN+KOH+Cl2→C02+N2+______KCl+______H2O解析:(1)在反应KCN+2KOH+C12→KOCN+2KCl+H20中，碳元素的化合价从+2上升到+4，失电子被氧化。(2)从：KCN+KOH+C12→CO2+N2+KCl+H20可知，N、C两元素的化合价从-3、-2分别升至0、+4，而C1元素的化合价从0降至-1，根据氧化还原反应中元素化合价升降数相等的规律，即可配得2KCN+4KOH+3C12→2C02+N2+6KCl+2H20答案:(1)碳(或C)；(2)2；4、3、2、1、6、2(2)离子-电子法(半反应法)此方法是将反应式改写为氧化和还原两个半反应,先将半反应配平,然后将这些半反应加合起来,消去其中的电子,便完成了配平.此类方法比较适用于某些化合物中元素的氧化数比较难于确定的反应方程式,适用于溶液中的氧化还原反应的配平。例5.配平MnO4-+C3H7OH→Mn2++C2H5COOH(酸性介质)解析:任何一个氧化还原反应都是由两个半反应组成的。因此可以将这个方程式分成两个未配平的半反应式，一个代表氧化，一个代表还原。对于此反应可以写成：MnO4-→Mn2+（还原）C3H7OH→C2H5COOH（氧化）。由于反应在酸性介质中进行，加H+和H2O配平半反应式两端的氢原子数，并使两端电荷数相等：MnO4-+8H++5e--=Mn2++4H2O①C3H7OH+H2O=C2H5COOH+4H++4e-②根据得失电子数必须相等，将两边电子消去，加合成一个已配平的反应式。①×4+②×5得：4MnO4-+12H++5C3H7OH=4Mn2++5C2H5COOH+11H2O经检验：配平正确。(3)自身氧化还原反应方程式的逆向配平法自身氧化——还原反应是电子转移发生于同一种物质的同一种元素间或同一种物质分子内部不同种元素间的氧化——还原反应。从化学反应方程式的生成物一侧入手，从右向左进行配平。例如：配平Cl2+KOH——KCl+KClO3+H2OKCl和KClO3系数之和除2，就是Cl2的系数，其余系数再通过观察确定。即：3Cl2+6KOH5KCl+KClO3+3H2O说明：在化合价升降法的基础上采用逆向配平的方法。有助于培养辩证思维，是对传统方法的创新。[过关训练]一、单项选择题1.在含有Cu(NO3)3、Mg(NO3)2和AgNO3的溶液中加入适量锌粉，首先置换出的是()A．MgB．CuC．AgD．H22.某温度下，将氯气通入NaOH溶液中，反应得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合液，经测定ClO﹣与ClO3﹣的浓度之比为1︰3，则氯气与NaOH溶液反应时被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为()A.21︰5B.11︰3C.3︰1D.4︰13.向50mL18mol·L-1H2SO4溶液中加入足量的铜片并加热.充分反应后,被还原的H2SO4的物质的量()A.小于0.45molB.等于0.45molC.在0.45mol和0.90mol之间D.大于0.90mol4.已知KMnO4和H2O2在一定条件下恰好完全反应，则其离子方程式应为（）A．2MnO4-+H2O2+6H+=2Mn2++3O2↑+4H2OB．2MnO4-+3H2O2+6H+=2Mn2++4O2↑+6H2OC．2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2OD．2MnO4-+7H2O2+10H+=2Mn2++5O2↑+12H2O5.某金属硝酸盐受热分解的产物为金属氧化物、二氧化氮和氧气。若生成二氧化氮和氧气的物质的量之比为8:1，则金属元素在反应过程中化合价的变化是（）A升高B降低C不变D无法确定6.根据离子反应：N2H5+＋4Fe3+＝4Fe2+＋aY＋……（a是配平后的计量数），判断该反应的氧化产物是()A．H2B．NH3C．N2D．Fe2+7.将KCl和KBr混合物13.4克溶于水配成500mL溶液，通入过量的Cl2，反应后将溶液蒸干，得固体11.175g则原溶液中K+，Cl-，Br-的物质的量之比为（）A.3:2:1B.1:2:3C.1:3:2D.2:3:18.将纯铁丝5.21克溶于过量稀盐酸中，在加热条件下，用2.53克KNO3去氧化溶液中Fe2+，待反应后剩余的Fe2+离子尚需12毫升0.3摩/升KMnO4溶液才能完全氧化，则KNO3被还原后的产物为（）A.N2B.NOC.NO2D.NH4NO39.已知有如下反应：①2Fe3++2I—=2Fe2++I2②2Fe2++Br2=2Fe3++2Br—③2Fe(CN)64—+I2=2Fe(CN)63—+2I—，试判断氧化性强弱顺序正确的是（）A.Fe3+＞Br2＞I2＞Fe(CN)63—B.Br2＞I2＞Fe3+＞Fe(CN)63—C.Br2＞Fe3+＞I2＞Fe(CN)63—D.Fe(CN)63—＞Fe3+＞Br2＞I210.根据反应式：①2Fe3++2I-=2Fe2++I2，②Br2+2Fe2+=2Br-+2Fe3+，可判断出离子的还原性从强到弱的顺序是()A．Br-、Fe2+、I-B．I-、Fe2+、Br-C．Br-、I-、Fe2+D．Fe2+、I-、B