氧化还原反应的规律及应用

氧化还原反应的规律及应用

郭进利

氧化还原反应的规律及应用

郭进利

摘要：氧化还原反应是中学化学中的核心理论知识，对学习元素及其化合物知识有直接的指导作用。本文举例分析了氧化还原反应的规律及应用。

关键词：氧化还原反应；规律；应用

作者简介：郭进利，任教于新疆石河子市第一中学。

氧化还原反应知识历来就是高中化学的重点和难点，也一直是高考的热点。氧化还原反应是中学化学中的核心理论知识，贯穿于中学化学的始终，对学习元素及其化合物知识有直接的指导作用，在化学知识结构中具有举足轻重的地位。学习和掌握氧化还原反应的概念和理论，熟悉规律及应用，对于加深氧化还原反应的理解有着重要的意义。

一、氧化还原反应的概念

二、氧化还原反应的规律

1.电子守恒规律

在氧化还原反应中，化合价有升必有降，电子有得必有失，对于一个完整的

氧化还原反应，化合价升高的总数与降低的总数相等，失电子总数与得电子总数相等。

例1：24mL0.05mol/L的Na2SO3溶液，恰好与20mL0.02mol/L的K2Cr2O7溶液完全反应，则Cr元素在被还原的产物中的化合价是()

A．+6B．+3C．+2D．0

解析：根据氧化还原反应中得、失电子总数相等，判断Cr元素在被还原的产物中的价态。

n(K2Cr2O7)=0.02mol/L×0.02L=4.0×10-4mol

n(Na2SO3)=0.05mol/L×0.024L=1.2×10-3mol

设K2Cr2O72Cr即CrCr

Na2SO3Na2SO4即SS

K2Cr2O7在反应中得电子4×10-4×2×(6－x)mol；Na2SO3在反应中失电子1.2×10-3×2mol.由电子守恒规律则有：4×10-4×2×(6－x)=1.2×10-3×2，解得x=3，故选B。

例2：硫代硫酸钠可作为脱氯剂，已知25mL0.1mol/LNa2S2O3溶液恰好把224mL(标准状况下)Cl2完全转化为Cl-离子，则S2O32-将转化成()。

A.S2-B.SC.SO32-D.SO42-

解析:根据电子守恒规律

Na2S2O32SCl22Cl

0.0025×2×(x-2)=0.01×2解得x=6.故选：D

2.价态规律

根据元素的化合价可以判断物质是否具有氧化性或还原性，若元素处于最高价态，则只具有氧化性（如Fe3+、HNO3等），元素处于最低价态，则只具有还原性（如S2-、I-等），元素处于中间价态，既具有氧化性又具有还原性（如SO2、Fe2+等）。

应用：判断物质是否具有氧化性和还原性。

例1：在下列物质中硫元素只具有还原性的是（）。

A.H2SB.SC.H2SO3D.H2SO4

解析：S元素常见价态有-2、0、+4、+6价，其中-2价为最低价态，化合价只能升高，所以只具有还原性。故选A。

例2：下列变化过程中，需要加入氧化剂才能实现的是（）

A.HCl→H2B.FeCl3→FeCl2

C.H2SO4(浓)→SO2D.Fe→Fe2O3

解析：D选项Fe→Fe2O3中Fe元素价态由0→+3，化合价升高被氧化，所以需要加入氧化剂才能实现，其余选项化合价均为降低。故选D.

3.强弱规律

在氧化还原反应中，具有氧化性的氧化剂在与具有还原性的还原性剂反应时，

生成弱还原性的还原产物和弱氧化性的氧化产物。

氧化剂+还原剂=还原产物+氧化产物

在适宜条件下判断用氧化性较强的物质制取氧化性较弱的物质，也可用于比较

物质间氧化性或还原性的强弱。

氧化性：氧化剂>氧化产物氧化剂>还原剂

还原性：还原剂>还原产物还原剂>氧化剂

例1：已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应：Ce4++Fe2+=Fe3+

+Ce3+,Sn2++2Fe3+=2Fe2++Sn4+.由此可以确定Fe2+、Ce3+、Sn2+三种离子的还原性由强到弱的顺序是()

A.Sn2+、Fe2+、Ce3+B.Sn2+、Ce3+、Fe2+C.Ce3+、Fe2+、Sn2+D.Fe2+、Sn2+、Ce3+

解析：根据强弱规律氧化性：氧化剂>氧化产物，还原性：还原剂>还原产物.

还原性强弱：Fe2+（还原剂）>Ce3+（还原产物），Sn2+（还原剂）>Fe2+（还原产物），所以还原性：Sn2+>Fe2+>Ce3+.故选A.

例2：已知I-、Fe2+、SO2、Cl-和H2O2均有还原性，它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为Cl-<Fe2+<H2O2<I-<SO2则下列反应不能发生的是()

A.2Fe3++SO2+2H2O==2Fe2++SO42-+4H+

B.I2+SO2+2H2O==H2SO4+2HI

C.H2O2+H2SO4==SO2↑+O2↑+2H2O

D.2Fe3++2I-==2Fe2++I2

解析：假设A.B.C.D选项中的反应均能发生，根据强弱规律比较还原性的强

弱就应该是A.SO2>Fe2+B.SO2>I-C.H2O2>SO2D.I->Fe2+

其中只有C选项与实际不符，所以该反应不能发生。故选C。

4.转化规律

在氧化还原反应中，以元素相邻价态之间的转化比较容易，同时元素不同价

态之间若发生反应，元素的化合价只靠近而不交叉。同种元素相邻价态之间不发生氧化还原反应.例如Fe2+和Fe3+不能反应.

应用：分析氧化还原反应的电子转移情况。

例1：

例2：在反应KClO3+6HCl=KCl+3Cl2↑+3H2O中，当生成1molCl2时转移电子的物质的量：（）。

A.5molB.3molC.5/3molD.1mol

解析：该反应电子转移情况为：KClO3+6HCl=KCl+3Cl2↑+3H2O，从方程式中可以看出转移电子数为5e-,即若为3molCl2生成时,转移电子的物质的量为5mol.所以当生成1molCl2时转移电子的物质的量为5/3mol.故选C。

5.难易规律

越易失电子的物质，失电子后就越难得到电子;越易得到电子的物质得电子后，就越难失电子。一种氧化剂同时和几种还原剂相遇时，先与还原性较强的还原剂反应，同理，一种还原剂同时和几种氧化剂相遇时，先与氧化性较强的氧化剂反应。

例1：在含有Cu(NO3)2、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.H2

解析：根据越易失电子的物质，失电子后就越难得到电子规律还原性的强弱：Mg>H2>Cu>Ag，则氧化性的强弱：Ag+>Cu2+>H+>Mg2+锌粉先与氧化性强的Ag+反应，首先置换出Ag.故选C。

例2：将Fe、Cu粉与FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液放在某一容器里，根据下述情况判断哪些阳离子或金属单质存在，哪些不能存在。

（1）反应后铁有剩余，则容器里可能有____。

（2）反应后有Cu2+和Cu，则容器里不可能有____。

（3）反应后有Cu2+，Fe3+，则容器里不可能有____。

解析：根据难易规律，还原性：Fe>Cu，氧化性：FeCl3>CuCl2>FeCl2还原性强的Fe与氧化性强的FeCl3先反应，后与氧化性较强的CuCl2反应，若Fe不足时，Cu也可还原FeCl3但不能与FeCl2反应。

（1）Fe有余，FeCl3，CuCl2不可能存在，则容器里有还原产物Fe2+和未参加反应的Cu及置换出的Cu。故可能有Fe2+、Cu.

（2）因反应后有Cu2+和Cu，则不可能剩余Fe.故不可能存在Fe3+。

（3）反应后有Cu2+和Fe3+，则Fe和Cu都不足，故只有Fe2+存在。

作者单位：新疆石河子市第一中学

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OntheLawsandApplicationofRedoxReaction

GuoJinli

Abstract:Redoxreactionisthekeyspeculativeknowledgeanditplaysadirectguidingroleinlearningchemicalelementandcompound.Thispaperanalyzesthelawsandapplicationofredoxreactionwithspecificexamples.

Keywords:redoxreaction;laws;application