考點(diǎn)12氧化還原反應(yīng)

【核心考點(diǎn)梳理】

氧化和還原是認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)、分析化學(xué)變化的重要視角之一。氧化還原反應(yīng)從電子轉(zhuǎn)移

的視角揭示了化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)與化學(xué)反應(yīng)的分類，在生產(chǎn)、生活乃至生命活動(dòng)中有著十分重

要的作用。在本節(jié)中，我們將更進(jìn)一步認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)的原理及其規(guī)律。

一、氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)

在氧化還原反應(yīng)中，反應(yīng)物所含元素化合價(jià)升高的反應(yīng)是氧化反應(yīng)，而化合價(jià)降低的反

應(yīng)是還原反應(yīng)。氧化與還原這兩個(gè)對(duì)立的過(guò)程相互依存并統(tǒng)一于氧化還原反應(yīng)中。從反應(yīng)中

電子轉(zhuǎn)移的角度分析，把失去電子的物質(zhì)稱為還原劑，發(fā)生氧化反應(yīng)，其產(chǎn)物稱為氧化產(chǎn)物；

得到電子的物質(zhì)稱為氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，其產(chǎn)物稱為還原產(chǎn)物；整個(gè)反應(yīng)中還原劑失去

電子的總數(shù)和氧化劑得到電子的總數(shù)相等。

氧化還原反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向，總是由氧化性較強(qiáng)的氧化劑與還原性較強(qiáng)的還原劑反應(yīng),

生成還原性較弱的還原產(chǎn)物和氧化性較弱的氧化產(chǎn)物。

2.常見的氧化劑和還原劑

。3+

（1）氧化劑：02,3,X2.KMnO4,K2Cr2O7,H2so4,Na2O2,H2O2,HNO3,Fe,

HC10,H2so4（濃）

（2）還原劑：C,H2,H2S,FeSCU,Na2so3,CO,I

3.氧化性和還原性強(qiáng)弱的比較

（1）根據(jù)氧化還原反應(yīng)發(fā)生的規(guī)律來(lái)判斷：氧化還原反應(yīng)可用如下式子表示：

失電子,優(yōu)合價(jià)升高，械筑優(yōu)

還原劑+氧化劑一一氧一+還原產(chǎn)物

?____________1

有電干,化合開降低,被江原

（還原性強(qiáng)）（氧化性強(qiáng)）（氧化性較弱）還原性較弱）

（圖3）

規(guī)律：反應(yīng)物中氧化劑的氧化性強(qiáng)于生成物中氧化產(chǎn)物的氧化性，反應(yīng)物中還原劑的還原性

強(qiáng)于生成物中還原產(chǎn)物的還原性。

二、半反應(yīng)

氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是反應(yīng)物之間的電子轉(zhuǎn)移，任何氧化還原反應(yīng)都可以拆成一種物質(zhì)失去

電子而另一種物質(zhì)獲得電子的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。這兩個(gè)反應(yīng)分別是氧化還原反應(yīng)的一半,

稱為半反應(yīng)。例如，

Zn+CuS04=ZnS04+Cu可以拆成如下兩個(gè)半反應(yīng)：

Zn_2e=Zn2+（氧化反應(yīng)）

Cu2++2e=Cu（還原反應(yīng)）

半反應(yīng)是用電子把同一元素的兩種價(jià)態(tài)聯(lián)系起來(lái)的反應(yīng)，上述兩個(gè)式子為該氧化還原反應(yīng)的

半反應(yīng)式。氧化還原反應(yīng)本質(zhì)上是兩個(gè)半反應(yīng)之間競(jìng)爭(zhēng)電子的反應(yīng)。

書寫半反應(yīng)式時(shí)，除了應(yīng)該考慮在反應(yīng)中存在電子轉(zhuǎn)移的元素所在的物質(zhì)得失電子的情況外,

還必須考慮這些元素形成的物質(zhì)在溶液中的主要存在形式，應(yīng)該遵循離子方程式的書寫要求。

三、氧化還原反應(yīng)化學(xué)方程式的配平

氧化還原的配平

1.配平原則

簡(jiǎn)單的氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式可以用觀察的方法來(lái)配平。復(fù)雜的則要用電子轉(zhuǎn)移或化合

價(jià)升降來(lái)配平，原則是氧化劑和還原劑得失電子的總數(shù)相等，具體表現(xiàn)為元素的化合價(jià)升高

和降低的總數(shù)相等。

示例：配平以下離子方程式。

配平步驟：

①標(biāo)出化合價(jià)有變化的元素，以元素化合價(jià)升高和降低總數(shù)相等為原則，乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)。

2++2+3+2

MnO4+Fe+H-Mn+Fe+H0

2—7=—5xl

3—2=1x5

+7+2+2+3

②配平氧化劑、還原劑、還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。

2+2+3+

1MnO4+5Fe+H+-1Mn+5Fe+H20

③配平其他物質(zhì)。

2+2+3+

1MnO4+5Fe+8H+-1Mn+5Fe+4H2O

2.氧化還原反應(yīng)方程式配平的一般方法與步驟

（1）、一般方法：化合價(jià)升降法。

（2）、步驟：標(biāo)變價(jià)、找變化、求總數(shù)、配系數(shù)。即

①標(biāo)出變化元素化合價(jià)的始態(tài)和終態(tài)：

C+HN03（濃）=N02+C02+H2O

分析：標(biāo)變價(jià)

C+HNO3（濃）=NO2T+C02T+H20

②找變化：始態(tài)終態(tài)變化的總價(jià)數(shù)=變化X系數(shù)

0+5,+4+4

C+HN03(儂)=NCM+C02t+H2O

即:N元素化合價(jià)由+5至U+4,變化的價(jià)數(shù)為(54)=1,C元素化合價(jià)由0至U+4,變化的

價(jià)數(shù)為(40)=4[若為負(fù)價(jià)則用大數(shù)減小數(shù)(帶符號(hào)相加減)]

最小公倍數(shù)=4x1=4

注：假設(shè)以上變化均以正價(jià)表示，其中(ba)x(dc)為最小公倍數(shù)。

③將—上的系數(shù)，分別填在還原劑和氧化劑化學(xué)式的前面作為系數(shù)；

④配系數(shù):用觀察法配平其它元素

C的系數(shù)為J_HNO3的系數(shù)為_4_，用觀察法將其它系數(shù)配平

⑤檢查配平后的方程式是否符合質(zhì)量守恒定律(離子方程式還要看是否符合電荷守恒)

經(jīng)檢查滿足質(zhì)量守恒定律，配平后的化學(xué)方程式為：

C+4HNO3(濃)=4NO2?+CO2$+2H2O

3.氧化還原反應(yīng)配平的特殊技巧

(1)逆向配平法

適用范圍：此法最適用于某些物質(zhì)(如硝酸、濃硫酸的反應(yīng))部分參加氧化還原反應(yīng)的類

型。

【例1】P+CuSO4+H2O=CU3P+H3PO4+H2SO4

單質(zhì)磷與硫酸銅、反應(yīng)，通過(guò)觀察產(chǎn)物我們得知生成的磷化亞銅中銅元素的化合價(jià)為正一

價(jià)，磷元素為負(fù)三價(jià)；磷酸中磷的化合價(jià)為正五價(jià)，使用逆向配平法，從生成物一側(cè)配平；

答案：HP+15CUSO4+24H2O=5CU3P+6H3PO4+15H2SO4

(2)整體總價(jià)法

適用范圍：在氧化還原反應(yīng)中，一種反應(yīng)物中有兩種或兩種以上的元素化合價(jià)發(fā)生變化或幾

種不同物質(zhì)中的元素化合價(jià)經(jīng)變化后同存在于一種產(chǎn)物中。

【例2】Fe3c+HNO3=Fe(NO3)3+CO2+NO2+H2O

解析：在FeC3中Fe的化合價(jià)由+1變到+3,C的化合價(jià)由+3變到+4,即同一種物質(zhì)中有兩

種元素的化合價(jià)同時(shí)在改變，我們可以用整體總價(jià)法，把Fe3c當(dāng)成一個(gè)“整體”來(lái)考

慮。

答案：Fe3c+22HNO3(濃)=3Fe(NO3)3+CO2+13NO2+IIH2O

(3)歧化歸一法

適用范圍：同種元素之間的歧化反應(yīng)或歸一反應(yīng)。

技巧：同一物質(zhì)內(nèi)同一元素間發(fā)生氧化還原反應(yīng)稱為歧化反應(yīng)。配平時(shí)將該物質(zhì)分子式寫兩

遍，一份作氧化劑，一份作還原劑。接下來(lái)按配平一般氧化還原方程式配平原則配平，配平

后只需將該物質(zhì)前兩個(gè)系數(shù)相加就可以了。

【例3】答案：4S+8NaOH=3Na2S+Na2so4+4H2O

此種配平方法依舊按照從右向左的配平方式，可輕易配平；

(4)判斷未知物

適用范圍：在一個(gè)氧化還原反應(yīng)中缺少反應(yīng)物或生成物。

技巧：一般是把反應(yīng)物和生成物中的所有原子進(jìn)行比較，通過(guò)觀察增加或減少了哪種元

素：

①若增加的元素是除H、。以外的非金屬，未知物一般是相應(yīng)的酸；

②若增加的元素是金屬，未知物一般是相應(yīng)的堿；

③若反應(yīng)前后經(jīng)部分配平后發(fā)現(xiàn)兩邊氫、氧原子不平衡，則未知物是水。

【例4】KMnO4+KNO2+__=MnS04+K2SO4+KNO3+H20

解析：經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，生成物中增加了S元素，則未知物是H2so4,其它步驟同上略.

2KMnCU+5KNO2+3H2sO4=2MnSO4+K2SO4+5KNO3+3H2O

答案：2KMnO4+5KNO2+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+5KNO3+3H2O

[練4]P+HNO3+——>H3P04+NO,

答案：352H2。35

(5)單質(zhì)后配法

適用范圍：反應(yīng)物或生成物中有單質(zhì)參加或單質(zhì)生成，對(duì)于單質(zhì)在反應(yīng)后的化學(xué)和物中價(jià)態(tài)

不單一的情況更適用技巧：把游離態(tài)的那種元素放在最后來(lái)配。

【例5】FeS2+O2=Fe2O3+SO2

解析：反應(yīng)物中有單質(zhì)02,我們可以把0元素放在最后來(lái)配.

首先假定Fe2C>3的系數(shù)為1,則FeS2的系數(shù)為2,那么S02的系數(shù)為4,因此。2的

系數(shù)為11/2,然后把每種物質(zhì)前的系數(shù)都擴(kuò)大2倍，即可配平。

答案：4FeS2+1102=2Fe2O3+8SO2

[練5]P4+KOH+H2O=KH2PO4+PH3

答案：2P4+3KOH+9H2O=3KH2PO4+5PH3

(6)待定系數(shù)法(原子個(gè)數(shù)守恒法)

適用范圍：待定系數(shù)法對(duì)于某些反應(yīng)后元素去向比較唯一（比如Na元素只在一種生成物

NaOH中存在）的方程式比較得心應(yīng)手，但是如果元素的去向不唯一（比如Na元素在生成

物NaOH、Na2cO3中都存在），則用此法配平時(shí)就顯得比較麻煩。

技巧：即方程式中將某些物質(zhì)的系數(shù)設(shè)為未知數(shù)，然后由未知數(shù)暫時(shí)配平方程式，最后根據(jù)

某種原子在反應(yīng)前后數(shù)量守恒列方程或方程組,解出這些未知數(shù)的關(guān)系，通過(guò)未知數(shù)之間的

關(guān)系來(lái)配平方程式。

【例6】KMnO4+FeS+H2SO4=K2SO4+MnSO4+Fe2（SO4）3+S+H2O

解析：此方程式甚為復(fù)雜，不妨用原子個(gè)數(shù)守恒法。設(shè)方程式為：

aKMnO4+bFeS+cH2SO4=dK2s。4+eMnSO4+fFe2（SO4）3+gS+hH2O

根據(jù)各原子守恒，可列出方程組：

a=2d（鉀守恒）a=e（鎰守恒）b=2f（鐵守恒）b+c=d+e+3f+g（硫守

恒）

4a+4c=4d+4e+12f+h（氧守恒）c=h（氫守恒）

解方程組時(shí)，可設(shè)最小系數(shù)（此題中為d）為1,則便于計(jì)算：得a=6,b=10,d=3,

e=6,f=5,g=10,h=24o

答案：6KMl104+10FeS+24H2SO4=3K2SO4+6MnSO4+5Fe2（SO4）3+IOS+24H2O

[練6]Fe3c+HNO3=CO2T+Fe（NO3）3+NOf+H2O

答案：1、22、1、3、13、11

【核心歸納】

氧化還原反應(yīng)中的幾種守恒

1.守恒規(guī)律

（1）質(zhì)量守恒：即反應(yīng)前后各元素種類不變，各元素原子數(shù)目，種類，質(zhì)量不變。

（2）電荷守恒：有離子參加的氧化還原反應(yīng)中，反應(yīng)前后離子所帶電荷總數(shù)相等。

（3）化合價(jià)升降守恒：即化合價(jià)升高的總價(jià)數(shù)等于化合價(jià)降低的總價(jià)數(shù)。

（4）得失電子守恒：即氧化劑得到的電子總數(shù)等于還原劑失去的電子總數(shù)。

2.價(jià)態(tài)律

元素處于最高價(jià)態(tài)時(shí)，只有氧化性,但不一定具有強(qiáng)氧化性。

元素處于最低價(jià)態(tài)時(shí)，只有還原性,但不一定具有強(qiáng)還原性。

元素處于中間價(jià)態(tài)時(shí)，既有氧化性又有還原性，但主要呈現(xiàn)一種性質(zhì)，物質(zhì)含有多種元素，

其性質(zhì)是這些

元素性質(zhì)的綜合體現(xiàn)。

應(yīng)用：判斷元素或物質(zhì)有無(wú)氧化性、還原性。

3.強(qiáng)弱律

較強(qiáng)氧化性的氧化劑跟較強(qiáng)還原性的還原劑反應(yīng)，生成較弱的還原產(chǎn)物和較弱氧化性的氧化

產(chǎn)物。

應(yīng)用：(1)比較物質(zhì)問(wèn)氧化性或還原性的強(qiáng)弱；

(2)在適宜條件下，用氧化性強(qiáng)的物質(zhì)制備氧化性弱的物質(zhì)或用還原性強(qiáng)的物質(zhì)制備還原性

弱的物質(zhì)。

4.轉(zhuǎn)化律

(1)同種元素的相鄰價(jià)態(tài)之間不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。如：實(shí)驗(yàn)室中S02氣體可用濃H2s04干

燥。

(2)氧化還原反應(yīng)中，以元素相鄰價(jià)態(tài)間的轉(zhuǎn)化最容易，如H2s一般被氧化成單質(zhì)S,濃H2SO4

一般被還原成S02。

(3)同種元素不同價(jià)態(tài)之間的氧化還原反應(yīng)，高價(jià)態(tài)和低價(jià)態(tài)相互反應(yīng)，變成它們的相鄰價(jià)

態(tài)，此價(jià)態(tài)可相同也可不相同，應(yīng)遵循“高價(jià)+低價(jià)=中間價(jià)”的規(guī)律，且價(jià)態(tài)的變化是“只

靠攏，不相交”。最多剛好重合。

【必備知識(shí)基礎(chǔ)練】

1.維生素C又稱“抗壞血酸”，能幫助人體將食物中攝取的不易吸收的Fe3+轉(zhuǎn)變?yōu)橐孜?/p>

的Fe2+,這說(shuō)明維生素C()

A.具有氧化性B.具有還原性

C.既有氧化性，又有還原性D.具有酸性

2.氫化亞銅(CuH)是一種不穩(wěn)定的物質(zhì)，能在氯氣中燃燒，也能與酸反應(yīng).用C11SO4溶液和

“某物質(zhì)”在40?50。(：時(shí)反應(yīng)可生成CuH.下列敘述中錯(cuò)誤的是()

A.“某物質(zhì)“具有還原性

B.CuH與鹽酸反應(yīng)可能產(chǎn)生力

+2+

C.CuH與足量稀硝酸反應(yīng)：CuH+3H+NO3^CU+NO?+2H2O

D-CuH在氯氣中燃燒：CuH+Cb-CuCI+HCI

3.氯氣與氫氧化鉀溶液在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng)：C12+K0H=KX+KY+H20（未配平

）.KX在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：KX-KY+KZ（未配平，KY與KZ的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為1:3）.

以上KX、KY、KZ均是一元酸的鉀鹽，由以上條件推知在KX中氯元素的化合價(jià)是

A.+1B.+3C.+5D.+7

【關(guān)鍵能力提升練】

1.現(xiàn)有下列三個(gè)氧化還原反應(yīng)：

2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KC1+I2

2FeCl2+Cl2=2FeCl3

2KMnO4+16HC1=2KC1+2MnCl2+5C12?+8H2O

若某溶液中含有Fe?+、c「和「，要除去「而不氧化Fe?+和C「，可以加入的試劑是

A.c|2B.KMnO4C.FeC|3D.HC|

2.港珠澳大橋設(shè)計(jì)壽命120年，對(duì)橋體鋼構(gòu)件采用了多種防腐方法。下列分析錯(cuò)誤的是

（）

A.防腐原理主要是避免發(fā)生反應(yīng)：2Fe+O2+2H2。=2Fe（OH）2

B.鋼構(gòu)件表面噴涂環(huán)氧樹脂涂層，是為了隔絕空氣、水等防止形成原電池

C.采用外加電流的陰極保護(hù)時(shí)需外接鎂、鋅等活潑金屬做陽(yáng)極

D.鋼構(gòu)件可采用不銹鋼材料以減緩電化學(xué)腐蝕

3.深埋在潮濕土壤中的鐵管道，在硫酸鹽還原菌作用下，能被硫酸根腐蝕，其電化學(xué)腐蝕

原理如圖示，下列與此原理有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

豕HS-

而?鹽汪原菌、由

A.正極反應(yīng)為：SO廠+5H2。+8e-=HS-+90ET

B.輸送暖氣的管道不易發(fā)生此類腐蝕

C.這種情況下，F(xiàn)e腐蝕的最終產(chǎn)物為Fe2C）3，電0

D.管道上刷富鋅油漆可以延緩管道的腐蝕

4.銅是人類發(fā)現(xiàn)最早并廣泛使用的一種金屬?；卮鹣铝袉?wèn)題:

(1)實(shí)驗(yàn)室使用稀硫酸和H202溶解銅片，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為―-

(2)電子工業(yè)使用FeCl3溶液刻蝕印刷電路板銅箔，寫出該過(guò)程的離子方程式—o配制

的FeC13溶液應(yīng)保持—(填“酸性”“堿性”或“中性”)，原因是—o

(3)溶液中Cu2+的濃度可采用碘量法測(cè)得：

(T)2CU2H—F5I——2CuI1+13—3—F2S2032——S4062—F3I—

反應(yīng)①中的氧化劑為—o現(xiàn)取20.00mL含Cu2+的溶液，加入足量KI充分反應(yīng)后，用

O.lOOOmohIT1Na2s203標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗Na2s203溶液25.00mL,止匕溶液

中Cu2+的濃度為—mol?171。

5.高鐵酸鉀(KzFeOQ是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑。其生產(chǎn)

工藝如下：

已知：①2K0H+Cl2=KC1+KC10+&0(條件：溫度較低)

②6K0H+3C12=5KC1+KC103+3H2。(條件：溫度較高)

回答下列問(wèn)題：

(1)該生產(chǎn)工藝應(yīng)在(填“溫度較高”或“溫度較低”)的情況下進(jìn)行；

(2)寫出工業(yè)上制取Cl2的化學(xué)方程式;

(3)LFeCU具有強(qiáng)氧化性的原因_______________________;

(4)配制KOH溶液時(shí)，是在每100mL水中溶解61.6gKOH固體(該溶液的密度為1.47g/

mL),它的物質(zhì)的量濃度為；

(5)在“反應(yīng)液I”中加KOH固體的目的是：

A.與“反應(yīng)液I”中過(guò)量的Cl?繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KC10

B.KOH固體溶解時(shí)會(huì)放出較多的熱量，有利于提高反應(yīng)速率

C.為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物

D.使副產(chǎn)物KCIO3轉(zhuǎn)化為KC10

(6)從“反應(yīng)液H”中分離出QFeCU后，會(huì)有副產(chǎn)品(寫化學(xué)式)，它

們都是重要的化工產(chǎn)品，具體說(shuō)出其中一種物質(zhì)的用途__________________。

(7)寫出將山,」八n加入到堿性KC10濃溶液中的總反應(yīng)的離子方程式

【學(xué)科素養(yǎng)拔高練】

1.向僅含F(xiàn)e2+、「、BL的溶液中通入過(guò)量的氯氣，溶液中四種離子的物質(zhì)的量變化如圖

所示，已知：b-a=5,線段IV表示一種含氧酸根離子的變化情況，且I和IV表示的物質(zhì)

中含有相同的元素。下列說(shuō)法正確的是()

A.線段H表示BL的變化情況

B.原溶液中n(Fe12)：n(FeBr2)=3：1

C.根據(jù)圖象無(wú)法計(jì)算a的值

D.線段IV表明氧化性：Cl2>HIO3

3+2+

2.已知：2Fe2++Bo=2Fe3++2BL,2Fe+2I-=2Fe+l2o向Fe白、FeBr2的混合

溶液中通入適量Cl2，溶液中某些離子的物質(zhì)的量變化如下圖所示，不正確的是()

A.BC段表示Fe3+的物質(zhì)的量變化

B.原溶液中c(Fe?+)=4mol/L

C.原溶液中：n(Fe2+):n(P)：n(BL)=2：1：3

2+3+

D.當(dāng)通入2moic匕時(shí)，溶液中已發(fā)生的離子反應(yīng)可表示為：2Fe+2I-+2C12=2Fe+

I2+4cr

3.釵元素在酸性溶液中有多種存在形式，其中V02+為藍(lán)色，vol為淡黃色，VO1具有較強(qiáng)

的氧化性，F(xiàn)e2+、so歹等能把VO1還原為VM+。向VOSO4溶液中滴加酸性KMn()4溶液，

溶液顏色由藍(lán)色變?yōu)榈S色。下列說(shuō)法正確的是()

2+3+

A.在酸性溶液中氧化性：Mn0；>V0>Fe

B.亞硫酸鈉溶液與酸性(V02)2SC)4溶液發(fā)生反應(yīng)：2Vol+2H++S0歹=2VO2++SO/+

H20

C.向VOSO4溶液中滴加酸性KM11O4溶液，反應(yīng)的化學(xué)方程式為IOVOSO4+2H2O+

2KMnO4=5(VO2)2SO4+2MnS04+H2S04+K2S04

D.向含xmo|vo：的酸性溶液中滴加含L5molFe?+的溶液完全反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子為1.5mol

4.微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以有效實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的要求。如下圖所示在一塊襯白紙的玻璃片

的不同位置分別滴加濃度為0.1mol?L的KI(含淀粉)溶液、NaOH(含酚眈溶液、FeCl2(

含KSCN)溶液各一滴，在圓心處放置一芝麻粒大小的KM11O4晶體，向KM11O4晶體上滴加

一滴濃鹽酸，再立即用表面皿蓋好。

KI溶.(含淀粉)

FeCl2ALNaOH溶液

(含KSCN)[\，^「(含酚猷)

KMnO4晶體

根據(jù)上述描述涉及到的元素，回答下面小題。

(l)KMnC)4中Mn元素的化合價(jià)為,Fe在