1、第四节 氧化还原反应和离子反应【知识网络】 一氧化还原反应：氧化还原反应实质化合价降低，+ne-，被还原有电子转移，且得失电子数相等特征化合价有升有降，且升降总值相等基本概念化合价降低,+ne-,被还原化合价升高,-ne-,被氧化氧化剂+还原剂=还原产物+氧化产物（强氧化性） （强还原性） （弱还原性） （弱氧化性）反应规律优先反应原理；强弱原理；价态原理（邻位转化规律、互不换位规律、跳位规律配平原则：质量守恒；电子守恒；电荷守恒（离子方程式）方法：化合价升降法计算依据：电子守恒题型：部分氧化还原计算；推断产物化合价；求氧化剂、还原剂或氧化产物、还原产物质量比电解产物的计算二离子反应：1定义：2、有离子参加或生成的反应2总趋势：向原溶液里某种或几种离子浓度降低的方向进行书写步骤类型范围书书规则离子方程式水溶液中的离子反应非氧化还原反应（复分解反应、双水解反应、络合反应）；氧化还原反应（置换反应、复杂氧化还原反应、有机反应）写离子符号的规则（可溶的强电解质）；保留化学式的规则配平规则（同时满足：质量守恒、电子守恒、电荷守恒）写、拆、删、查3表示方法：【易错指津】一、氧化还原反应，应注意：判断物质氧化性或还原性强弱，依据是得失电子的难易程度，而不是得失电子数的多少。如Na的还原性大于Al。元素的高价态氧化性不一定比低价态强，如HClO氧化性大于HClO4。有的氧化还原反应的发生与浓度有关，3、如MnO2只与浓HCl反应。元素的氧化性与还原性与物质的氧化性与还原性并不一致，如H2S中-2价的S只有还原性，而不能说H2S只有还原性。同一物质还原同一物质时，不能根据氧化剂被还原的程度判断氧化性的强弱，如：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O虽然稀硝酸的还原程度大，但其氧化性比浓硝酸弱。下列氧化还原反应在标电子转移的方向和数目时，要防止错误。-2e-+4e-4e-+2e-+6e-+6e-6e-6e-错：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 正：2Al+2NaOH+6H2O=2NaAlO24、+3H2+4H2O错：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 正：2Na2O2+4H2O=4NaOH+O2+2H2O反应KClO3+6HCl=KCl+3Cl2+3H2O中，转移的电子数为5，而非6，这可从其离子方程式看出：ClO3-+6H+5Cl-=3Cl2+3H2O。二、判断离子方程式的正误，应注意以下问题： 查是否违背反应事实，如铁跟硝酸反应：Fe+2H+=Fe2+H2（错误）。查电荷守恒（这是高考考查重点），如Fe+ Fe3+=2Fe2+是错误的。查化学式能否拆成离子，如硫化亚铁与盐酸反应的离子方程式不能写成：S2-+2H+=H2S。查是否漏写离子反应，如硫酸铜和氢氧化钡溶液反应的离子5、方程式不能写成：Ba2+SO42-=BaSO4。查离子的配比数是否正确，如硫酸和氢氧化钡溶液反应的离子方程式不能写成：H+SO42-+ Ba2+2OH-= BaSO4+H2O。查反应物因过量或少量导致产物的不同，如往小苏打溶液中加入少量澄清石灰水的离子方程式为：Ca2+2OH-+2HCO3-=CaCO3+2H2O+CO32-；往澄清石灰水加入少量小苏打溶液的离子方程式为：Ca2+OH-+HCO3-=CaCO3+H2O。电解质溶液中的反应，其本质是离子间的反应。用离子方程式所反映的是物质在溶液中存在的主要形式，而不一定是真实参与反应的离子。如H2S通入NaOH溶液，H+来自H2S的微弱电离：H26、S H+HS-。若H2S气体通入NaOH溶液，由于上述H2S电离出来的H+被OH-中和，电离过程不断进行，反应的离子方程式为H2S+OH-=HS-+H2O，若NaOH过量，则反应的离子方程式为H2S+2OH-=S2-+2H2O。三、离子大量共存的判断：1.某些离子只存在一定pH范围：只能存在酸性溶液中:水解呈酸性离子(弱的阳离子:NH4+、Fe3+)；只能存在碱性溶液中:水解呈碱性离子(弱酸根:F- AlO2-)；强酸强碱中均不能存在:HCO3-、HS-、HSO3-、H2PO4- 、HPO42-。即使在中性溶液中像Fe3+、CO32-离子是不能存在的。2.试题的前提设置：(1)对溶液性质要求:7、颜色：如指明为无色溶液，则无Cu2+、Fe3+、Fe2+、MnO4-；酸碱性:直接或间接-指示剂（如使甲基橙显红色，则不含OH-、弱酸氢根离子或Fe2+与NO3-），水电离出H+或OH-（如在1L溶液中水电离出的H+=10-3mol/L，则溶液可能呈酸性，也可能呈碱性）、与Al作用产生H2（溶液既可能含H+也可能含OH-）；(2)特殊要求:在××离子存在下（如含I-的；含Fe2+的）,因发生××反应；解答时应将这些附加条件加入到选项中各离子组中去一起分析；(3)是共存还是不共存，以防把答案选反了。 3.ClO-的氧化性与NO3-的不同：NO3-只有在酸性8、条件下，才有强氧化性；而ClO-无论在酸性或是碱性条件下，都有强氧化性。如题有NO3-，要特别注意其在酸性条件下的隐蔽氧化性。在酸性条件下，NO3-与I-、S2-、Fe2+、SO32-等还原性微粒不可共存。【典型例题评析】例1 下列化工生产过程所发生的反应不属于氧化还原反应的是（2001年春季高考题）A.用油脂制肥皂 B.用铝土矿制金属铝C.用氯气和消石灰制漂白粉 D.用氢气和氮气合成氨思路分析：上述四个工业制备中，只有A中的反应元素的价态未发生变化。答案：A方法要领：氧化还原反应的实质是电子发生转移，其表征是化合价的变化。判断反应是否属于氧化还原反应，只要看反应中元素的化合价是否有变化，有化9、合价变化的就是氧化还原反应。例2 G、Q、X、Y、Z均为氯的含氧化合物.。我们不了解它们的化学式，但知道它们在一定条件下具有如下的转换关系(未配平)： GQ+NaCl Q+H2OX+H2 Y+NaOHG+Q+H2O Z+NaOHQ+X+H2O这五种化合物中氯的化合价由低到高的顺序是(1995年上海市高考题)A.QGZYX B.GYQZX C.GYZQX D.ZXGYQ思路分析：由得出Q高于G，因为G必介于Q和-1价的Cl之间，-1为氯元素的最低价；将该结论引用到，Y介于Q与G之间，故有Q高于Y，Y高于G。分析：H2O中的H化合价降低，则Q中的氯元素转变为X中的氯，化合价必升高，则得出X高于Q。10、最后，Z介于Q、X之间，则X高于Z，Z高于Q。答案：B方法要领：该题新颖灵活为一道好题。本题考查考生灵活运用氧化还原反应基础知识和严密的逻辑推理能力。可根据反应中同一元素转化为两种含该元素的物质，为歧化反应，其中一种产物的化合价高于反应物，另一种则低于反应物。另可根据归中反应，生成物的价态必居于两种反应物同一元素不同价态的中间，高者还原，低者氧化，共同生成中间某一价态的产物。如能把握好的歧化，、的归中两方面的规律，即可顺利解题。例3 某单质X能从盐的溶液中置换出单质Y，由此可知（1996年高考化学试测题）A.当X、Y都是金属时，X一定比Y活泼B.当X、Y都是非金属时，Y一定比X活泼C.当X是金11、属时，Y可能是金属，也可能是非金属D.当X是非金属时，Y可能是金属，也可能是非金属思路分析：金属或非金属发生置换反应，都是活泼性强的单质，从化合物中置换出活泼性朋弱的单质，所以A正确B错误。金属单质如与盐反应，被置换出的是金属单质，如与酸反应，被置换出的是H2（非金属单质）。而对非金属单质而言，无论从盐或无氧酸中置换出的单质均为非金属。C对D错。答案：A、C引申发散：置换反应包括下列几种情况：金属单质置换出金属单质：液相的置换和固相的置换（铝热反应）金属单质置换出非金属单质：活泼金属+水；活泼金属+酸；Mg+CO2非金属单质置换出非金属单质：Cl2+H2S O2+H2S F2+H2O Cl2+12、HBr Cl2+HI Br2+HI I2+H2S C+H2O C+SiO2 Cl2+NH3非金属单质置换出金属单质：C/H2与金属氧化物例4 硫代硫酸钠可作为脱氯剂，已知25mL0.100mol/LNa2S2O3溶液恰好把224mL（标准状况下）Cl2完全转化为Cl-，则S2O32-将转化成（2000年全国高考题）A.S2- B.S C.SO32- D.SO42-思路分析：Cl2（0.010mol）在反应中获得0.020mol电子，设Na2S2O3（0.0025mol）中S元素的平均化合价为x：1×2+2x+(-2×3)=0，x=+2，再设反应后S元素价态为y。根据反应中得13、失电子数相等得：0.020mol=0.0025mol×(y-2)×2 y=+6。答案：D方法要领：本题为高考热点题，重点考查氧化还原反应实质和电子守恒关系。解题要领为：1.依据：氧化剂与还原剂在反应得失电子数相等原理2.方法：找出氧化剂和还原剂以及各自的还原产物和氧化产物 找准1个原子/离子得失电子数 由题中所给物质的物质的量,根据电子守恒列等式n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值例5 铁酸钠（Na2FeO4）是处理过程中使用的一种新型净水剂，它的氧化性比高锰酸钾更强，本身在反应中被还原成14、Fe3+离子。（1）配平制取铁酸钠的化学方程式：Fe(NO3)3+NaOH+Cl2-Na2FeO4+NaNO3+NaCl+H2O反应中 元素被氧化,转移电子总数为 。（2）铁酸钠之所以能净水，除了能消毒杀菌外，另一个原因是 。思路分析：先找出价态变化的元素在反应前后的化合价，根据化合价升降总数相等，配出氧化剂和还原剂以及相应的还原产物和氧化产物的化学计量数，进而观察配平。发生变价的元素有铁和氯：Fe（+3+6，变化3价）、Cl（0-1，变化1×2=2价），故Fe(NO3)3配2，Cl2配3，再配其它物质化学计量数。依题意Na2FeO4在净水过程中被还原成Fe3+，Fe3+易水解生成F15、e(OH)3胶粒，它有吸附性。答案：（1）2 16 32 6 6 8 铁 ，6e （2）还原产物Fe3+水解生成Fe(OH)3胶粒，能吸附悬浮杂质而沉积下来。方法要领：铁酸钠中铁元素的价态可按价态规则推出，不必“少见多怪”。配平要领是：一配平原则(三守恒)1.电子守恒 2.质量守恒 3.电荷守恒(离子方程式)二配平步骤一标(标出价态变化元素的化合价) 二等(化合价升降值等) 三定(氧化剂及还原产物,还原剂及氧化产物) 四平(观察法配其它化学计量数) 五查(查各微粒数是否相等)三配平技巧1.部分氧化还原反应：化学计量数分两部分：作氧化剂或还原剂，和参加非氧化还原反应的2.自身氧化还原反应：逆向配16、平3.缺项配平：先配两剂，最后由质量守恒，电荷守恒确定例6 下列反应的离子方程式中书写正确的是（2000年全国高考题）A.向饱和碳酸氢钙溶液中加入饱和氢氧化钙溶液 Ca2+HCO3-+OH-=CaCO3+H2OB.金属铝溶于氢氧化钠溶液 Al+2OH-=AlO2-+H2C.用氢氧化钠溶液吸收少量二氧化碳 2OH-+CO2=CO32-+H2OD.向三氯化铁的酸性溶液中通入足量硫化氢 Fe3+H2S=Fe2+S+2H+思路分析：A中HCO3-离子被OH-离子中和而转化为CO32-离子，故有CaCO3沉淀，并依据反应的化学方程式约简配平化学计量数，A对；B中一是漏写H2O，二是电荷不守恒，错误；C中17、碱过量生成CO32-，正确；D中电荷不守恒，违反氧化还原反应原理，错了。答案：A、C方法要领：离子方程式正误判断自1995年以来每年必考，它涉及电解质、非电解质、强弱电解质、酸碱盐溶液溶解性及其复分解反应，溶液中进行的氧化还原反应、盐的水解反应等多方面的内容。同时对常见俗名考查，及对微溶物化学用语的处理，近年来又引入了反应物用量与反应产物的判断，又增强了思维严密性的考查。例7 1.（1）向NaHSO4溶液中，逐滴加入Ba(OH)2溶液至中性，请写出发生反应的离子方程式 。（2）在以上中性溶液中，继续滴加Ba(OH)2溶液，请写出此步反应的离子方程式 。（1997年全国高考题）思路分析：该题类型18、为给条件离子方程式的书写，NaHSO4=Na+H+SO42-、Ba(OH)2=Ba2+2OH-。欲使NaHSO4溶液呈中性，只需将其中H+恰好中和即可。而此时溶液中SO42-显然过量，反应的离子方程式为：2H+SO42-+Ba2+2OH-=BaSO4+2H2O。由这一离子方程式可见，溶液中SO42-的只反应了一半，当继续滴加Ba(OH)2，则SO42-全部转化为BaSO4沉淀：SO42-+Ba2+=BaSO4。答案：2H+SO42-+Ba2+2OH-=BaSO4+2H2O，SO42-+Ba2+=BaSO4方法要领：本题体现的焦点是物质在完全反应时，若-让SO42-完全反应，则应选择NaHSO419、定为常数“1”，该反应的微粒为H+SO42-，此时分别需1molBa2+1molOH-，由于1molBa2+产生的同时必有2molOH-生成，故该反应必余OH-；若要OH-和H+完全反应，则必须把Ba(OH)2定常数“1”，Ba2+2OH-，此时选择H+为2mol，SO42-只能为1mol，而溶液中有2molH+时，必有2molSO42-，而此时只反应了1molSO42-，必剩余了SO42-。所以，做这类题时关键是把握题设条件。酸式盐与碱溶液的反应，可先写化学方程式再改写为离子方程式。例8 下列离子方程式书写正确的是（1997年上海市高考题）A.在氯化铝溶液中加入过量的NaOH溶液：Al3+320、OH-=Al(OH)3B.在硫酸铜溶液中加过量的Ba(OH)2溶液：Ba2+SO42-=BaSO4C.在澄清石灰水中通入过量的CO2：OH-+CO2=HCO3-D.在Ca(HCO3)2溶液中加入过量NaOH溶液：Ca2+HCO3-+OH-=CaCO3+H2O思路分析：防止忽视过量的CO2使CaCO3Ca(HCO3)2。当年考生误选D的多，其根本原因是没有掌握过量问题处理的原则是“以少定多”，即量少者应由其化学式组成微粒之比这里是指Ca(HCO3)2中Ca2+与HCO3-微粒之比为1:2来决定离子方程式的书写，因此，D的正确离子方程式为：Ca2+2OH-+2HCO3-=CaCO3+2H2O+CO21、32-；至于A显然错误，生成Al(OH)3的溶于过量的NaOH溶液，生成NaAlO2，正确的离子方程式为：Al3+4OH-=AlO2-+2H2O。答案：C方法要领：对酸式盐与碱的反应，可根据“量少全反应”，把量少的物质的物质的量定为1，再结合参加反应的离子判断产物，写出化学方程式再改写成离子方程式。例9 下列各组离子在溶液可以大量共存,且加入氨水后也不产生沉淀的是（1999年全国高考题）A.Na+ Ba2+ Cl- SO42- B.K+ AlO2- NO3- OH- C.H+ NH4+ Al3+ SO42- D.H+ Cl- CH3COO- NO3-思路分析：先用第一个条件（大量共存）“筛选”22、，A中的Ba2+和SO42-生成沉淀，D中H+和CH3COO-结合成弱酸；再用第二个条件去分析B和C知，C中的Al3+在加入氨水后会产生Al(OH)3沉淀。答案：B方法要领：离子能否大量共存的判断，是高考的热点题。其判断要领是：一是判断组内离子能否大量共存，如有下列情况则离子间发生反应，不能大量共存：离子互换反应：生成弱电解质如OH-与NH4+；生成气体如H+与S2-；生成沉淀如Ba2+与SO32-，双水解反应: NH4+ Al3+ Fe3+SiO32- AlO2- S2- CO32- ClO-络合反应:Fe3+和SCN- 氧化还原反应: Fe2+、H+、NO3-；Fe3+、I-；S2-、Mn23、O4-、H+；H+、S2O32-S2- I- SO32- Fe2+ Fe3+ MnO4- NO3-(H+) ClO-(H+/OH-)说明：(1)2S2-+SO32-+6H+=3S+3H2O (2)S2O32-+2H+=SO2+ S+H2O二是挖掘出题中隐藏的条件（见易错指津三）引申发散：下列离子在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存的是（2001年上海市高考题）A.H3O+、NO3-、Fe2+、Na+ B.Ag+、NO3-、Cl-、K+C. K+、Ba2+、OH-、SO42- D.Cu2+、NH4+、Br-、OH-思路分析：所给四个选项中各组离子均不能大量共存，只有A中的H3O+、NO3-、24、Fe2+三种离子因发生氧化还原反应符合题意。答案：A方法要领：抓住不能共存的条件：发生氧化还原反应。例10 某河道两旁有甲、乙两厂，它们排放的工业废水中，共含K+、Ag+、Fe3+、Cl-、OH-、NO3-6种离子。（1999年上海市高考题）甲厂的废水明显呈碱性，故甲厂废水中所含的3种离子是 、 、 。乙厂的废水中含有另外3种离子，如果加一定量 （选填：活性炭、硫酸亚铁、铁粉）可以回收其中的金属 （填写金属元素符号）。另一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合，可以使废水中的 （填写离子符号）转化为沉淀，经过滤后的废水主要含 ，可用来浇灌农田。思路分析：溶液中离子共存问题几乎是每年必考的知25、识点，以往常以选择题的形式出现。本题结合环境保护（工业废水的处理），使学生通过考试学会化学知识的简单应用，并增强社会责任感。从甲厂的废水明显呈碱性，推出必含OH-，从而排除了Ag+、Fe3+存在，而乙厂废水中含Ag+，可排除Cl-的存在，所以确定甲厂废水中含：K+、OH-、Cl-；乙厂中含：Ag+、Fe3+、NO3-。在乙厂的废水加Fe粉，通过置换反应回收其中的Ag+。如甲、乙两厂的废水按适当比例混合，则可使Ag+与Cl-、Fe3+与OH-结合成沉淀，余下的是氮、钾复合肥KNO3。答案：K+、OH-、Cl-；铁粉；Ag；Ag+、Cl-、Fe3+、OH-；KNO3方法要领：这道联系社会生产实际的离子共存与反应知识的试题，涉及了离子共存、氧化性强弱比较、金}