化学自习室


按字母检索
学习小专题

数据词典

元素手册

元素周期表

假期高中化学辅导课程:

国家中小学课程资源高中化学在线课堂实录,涵盖必修第一册、必修第二册、选择性必修一、选择性必修二等课程模块,由名师分课时讲解,与课堂教学同步,可作为化学学习的先修课或复习巩固课。

学习方式:先预习课本,再观看课程视频,再结合学习同步资料如《步步高》中导学案或学习笔记巩固知识点,最后再结合课时作业进一步提高。

学习说明:点击图片即可直达。

重要的氧化还原反应总结

来源:未知作者:陈恒 点击:所属专题: 氧化还原反应方程式

版权申明:凡是署名为“化学自习室”,意味着未能联系到原作者,请原作者看到后与我联系(邮箱:79248376@qq.com)!

高中阶段所学的氧化还原反应可分为单质参与的反应和具有氧化性或还原性的重要化合物参与的反应两大类,下面我们简要回顾一下这两大类反应。 ⑴氧化性单质的反应 主要为O 2 、O 3 、卤素单质、S、N 2 、P等非金属单质参与的反应,以化合反应为主,其中应注意下面几个问题

网站温馨提示,请您保护好眼睛!双击图片可放大! 【视力保护色 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青(默认色) 灰 银河白 字体:

高中阶段所学的氧化还原反应可分为单质参与的反应和具有氧化性或还原性的重要化合物参与的反应两大类,下面我们简要回顾一下这两大类反应。

⑴氧化性单质的反应

主要为O2、O3、卤素单质、S、N2、P等非金属单质参与的反应,以化合反应为主,其中应注意下面几个问题:

I. O2做氧化剂时,一般每消耗1molO2转移4mol电子,即O2+4e==2O2-,而O2在溶液中不能存在,因而在不同条件下与O2有关的电对反应为:

酸性 O2+4H++4e==2H2O,中性或碱性 O2+2H2O+4e==4OH-,上面的两个电对反应相当重要,请务必熟记!

II. 卤素单质(Cl2、Br2、I2)、S、N2、P做氧化剂时,一般都会生成最低负价的化合物,其中应注意下面几点:①氧化性Cl2>S,Cl2与还原性单质反应能生成该单质的最高价态化合物,而S有时只能生成较低价态化合物,如2Fe+3Cl2==2FeCl3 Fe+S==FeS,Cu+Cl2==CuCl2  

2Cu+S==Cu2S(黑色);②高中课本上出现过的N2参与的反应总共只有3个:N2+O2==2NO,3Mg+N2==Mg3N2 3H2+N2==2NH3

III. F2的性质较特殊,高中阶段中F2参与的特殊反应有2F2+2H2O === 4HF+O22F2+2NaOH=2NaF+OF2+H2O,而F2与NaCl、NaBr溶液等不能发生置换反应。

IV. 高中阶段里出现的“燃烧”一般指物质在气体中发生的剧烈反应,燃烧时一般都会伴随有发光、放热等现象,而下面对一些特殊的燃烧现象作简要的归纳:

①在氧气中燃烧:硫磺跟氧气:发出明亮的蓝紫色火焰;红磷跟氧气:生成大量白烟(P2O5),白烟易溶于水;铁跟氧气:持续剧烈燃烧,火星四射,铁丝熔成小球,生成黑色固体(Fe3O4镁条燃烧:发出耀眼白光;乙炔与氧气:火焰明亮,带有浓烟(碳的质量分数很大),燃烧时火焰温度很高(破坏碳碳三键需要的能量很大);

②在其它气体中燃烧:氢气在氯气中燃烧:发出苍白色火焰;红磷在氯气中燃烧:有白色烟雾(PCl3和PCl5的混合物)生成;铜片在氯气中燃烧:产生棕黄色的烟(CuCl2),溶于水生成绿色或蓝色溶液(由浓度决定);镁条在二氧化碳中燃烧:有黑色和白色的两种固体生成。

③反应物的量与燃烧的关系:a. 含有碳元素的可燃物质不完全燃烧时都会生成CO,进一步燃烧能使CO发生2CO+O2==2CO2,完全燃烧时碳元素完全转化为CO2;b. 钠在空气中氧化成Na2O失去金属光泽,而钠在空气中燃烧生成淡黄色固体(Na2O2c. 硫化氢气体不完全燃烧时,在火焰上罩上蒸发皿,蒸发皿底部有黄色的粉末;硫化氢气体完全燃烧,生成有刺激性气味的气体,气体能使品红溶液褪色。反应方程式为2H2S+O2==2S+2H2O(不完全燃烧) 2H2S+3O2==2SO2+2H2O(完全燃烧)

V. 高中课本中简单提到了O3,O3是一种极强的氧化剂,发生氧化还原反应时通常会生成O2,如O3+2KI+H2O==2KOH+I2+O2,这一反应似乎不符合一般的氧化还原反应的规律,以高中阶段的知识无法深究,记下来即可。实际上,从分子的结构角度来说,O3分子中一个氧原子是-2价,两个氧原子是+1价,这个反应与氧化还原反应的规律并不矛盾。

(2)还原性单质的反应

主要为金属或H2、C、Si非金属单质参与的反应,这些物质一般只有还原性,注意下面几个问题即可。

I. 高中阶段出现的金属单质能发生的反应一般只有与非金属单质的化合反应,与H2O、酸、氧化物、盐类的置换或类似置换的反应和与强氧化性物质(浓硫酸、硝酸等)的氧化还原反应三种。下面对一些重要的反应作一个简要的归纳:

①金属与水的反应:

a. 2Na+2H2O ===2NaOH+H2现象:浮、游、球、响、红——金属钠浮在水面上,溶成小球,四处游动,发出嘶嘶的声音,滴加酚酞溶液变红;

b. Mg+2H2O==Mg(OH)2+H2现象:在热水中反应,生成白色固体并放出无色气体,滴酚酞试液变红,过一段时间后又变回无色(氢氧化镁分解或加热时酚酞被氧化)

c. 2Al+2NaOH+2H2O ==2NaAlO2+3H2现象:铝片与纯水很难反应,但与氢氧化钠溶液在常温下即反应,放出无色气体。注意这一反应的本质仍是铝与水的反应,可以看成2Al+6H2O==2Al(OH)3+3H2和Al(OH)3+NaOH==NaAlO2+H2O两个反应的加合,反应中被还原的物质是H2O而不是NaOH。

d. 3Fe+4H2O(g) ==Fe3O4+4H2注意反应的条件必须是水蒸气,反应在高温条件下进行。

②金属与非氧化性酸、盐类的反应:

金属与非氧化性酸反应生成H2,注意金属的活动型与反应速率的关系即可。

金属与盐类的置换反应一般发生在K、Ca、Na之后的金属之间,注意描述现象时的用语,如“将一洁净铁钉浸入硫酸铜溶液中,铁钉表面有红色物质附着,溶液颜色逐渐变浅”,从金属和溶液两方面回答。应注意最好不要说“铁钉逐渐溶解”,因为在实际的操作中“溶解”是看不到的。

K、Ca、Na与活动型较低的盐类的反应时,金属先与水反应,如2Na+2H2O ===2NaOH+H2↑,然后生成的OH-与溶液中的金属离子结合生成沉淀3NaOH+FeCl3===3NaCl+Fe(OH)3↓,写成总式即6Na+2FeCl3+6H2O==6NaCl+2Fe(OH)3↓+3H2↑,实验现象为“金属逐渐溶解,生成红褐色沉淀,放出无色气体,溶液的颜色变浅”。

③金属与氧化物的反应

金属与氧化物发生的置换反应同样应遵循金属活动型的规则。这类反应中,有些是工业上制取某些金属单质的方法。这类反应通常都会放出大量的热量。如

铝热反应:2Al+Fe2O3==2Fe+Al2O3 8Al+2Fe3O4==9Fe+4Al2O3  实验现象:剧烈的反应,放出大量的热,同时纸漏斗被烧穿,有熔溶物(铁珠)落入沙中,工业上制钒、铬、锰单质均用铝热法 4Al+3MnO2==2Al2O3+3Mn;镁与氧化铝固体在高温下反应 3Mg+Al2O3==3MgO+2Al 

II. H2、C、Si发生的氧化还原反应

C+2CuO==2Cu+CO2↑ H2+CuO==Cu+H2O 实验现象:均生成红色固体,前者生成能使澄清石灰水变浑浊的气体,后者的试管壁上出现水珠

C+H2O==CO+H2(可逆反应)

 Si+2NaOH+H2O === Na2SiO3+2H2↑(反应的实质是:Si作还原剂,H2O作氧化剂)

 工业上制取粗硅:2C+SiO2==Si+2CO↑ 副反应3C+SiO2==SiC+2CO↑注意只生成CO

粗硅提纯:Si+2Cl2 ==SiCl4 SiCl4+2H2==4HCl+Si

(3)氧化性化合物的反应

高中阶段所学的形成化合物的氧化剂主要是浓H2SO4、HNO3等强氧化性酸,MnO4-、Cr2O72-、ClO3-、ClO-、Fe3+等离子以及MnO2、PbO2、H2O2等其它氧化剂。请牢记这些氧化剂发生反应时常见的自身变化

浓硝酸:NO3-+2H++e ==NO2↑+H2稀硝酸:NO3-+4H++3e ==NO↑+ 2H2 

酸性高锰酸钾溶液:MnO4-+8H++5e==Mn2+ + 4H2O

酸性重铬酸钾溶液:Cr2O72-+14H++6e==2Cr3++7H2O

ClO3-和ClO-通常被还原成Cl-,Fe3+被还原成Fe2+,MnO2被还原成Mn2+,H2O2一般被还原成H2O,浓硫酸发生的氧化还原反应不属于离子反应,因为发生反应时起作用的是H2SO4分子,H2SO4一般被还原成SO2

下面两组非常经典的反应:

 C+2H2SO4(浓)==CO2↑+2SO2↑+2H2O 两种气体都能使澄清石灰水变浑浊

 C+4HNO3 (浓)==CO2↑+4NO2↑+2H23C+4HNO3 (浓)==3CO2↑+4NO↑+2H2O  

Cu+2H2SO4 (浓)==CuSO4+SO2↑+2H2O(反应条件加热),

Cu+4HNO3 (浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,

3Cu+8 HNO3 (稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

金属与强氧化性酸的反应均体现了酸的强氧化性和酸性。浓硫酸与硝酸与其它还原剂的反应的情况大体上并无太大差别,写方程式时最好先写离子方程式,生成物一侧为“氧化产物+气体+H2O”,然后再配平或改写为化学方程式。

写MnO4-、Cr2O72-、ClO3-、ClO-等离子发生的氧化还原反应的方程式的方法与上面方法是一样的,按“氧化剂+还原剂+H+==氧化产物+还原产物+H2O”来写即可,最好先写离子方程式,然后按题目要求改写成化学方程式。

此外,还应注意一个很特殊且经常考到的反应,即酸性高锰酸钾溶液与双氧水溶液间发生反应:2MnO4-+5H2O2+6H+==2Mn2+ +5O2↑+ 8H2O,这个反应中H2O2做还原剂,自身转化为O2和H+,因而反应生成的H2O的氧全部来源于MnO4-

(4)还原性化合物的反应

高中阶段所学的还原性化合物不多,同学们只需无机化合物中的掌握“四大还原剂”即可,即I-(HI)、S2-(H2S)、SO32-(SO2)、Fe2+,下面对这些还原剂做一个简要说明。

I. 上面四种还原剂被氧化时,I-(HI)的氧化产物一般为I2,SO32-(SO2)的氧化产物一般为SO42-,Fe2+的氧化产物一般为Fe3+。而S2-(H2S)相对特殊,因为生成的S仍有一定的还原性,但由于S是沉淀,已经从溶液反应体系中析出,有时无法被一些较弱的氧化剂(如Fe3+、Cl2、H2O2等)继续氧化,此时应在方程式中将硫写成以单质析出的形式。而浓硫酸、硝酸、酸性高锰酸钾溶液的氧化性很强,能继续氧化S单质,故方程式中应将氧化产物写成SO42-离子的形式。如无机化学中一个很有趣的实验:FeCl3溶液与Na2S溶液反应 2Fe3++S2-==2Fe2++S↓若S2-过量,生成的Fe2+还能与之结合成黑色的FeS沉淀 Fe2++S2-==FeS↓,此时试管中会产生两种颜色的沉淀,整体会显棕色,而试管里的溶液将变成无色透明,而将在反应后的试管中加入稀硝酸,沉淀会全部消失,而溶液的颜色又会变回黄色,此过程中发生的反应有 FeS+3NO3-+4H+ ==Fe3++SO42-+3NO↑+2H2O;S+2NO3-==SO42-+2NO↑

II. 若不考虑较复杂的SO32,其它几种还原性的离子的还原性强弱顺序为I->Fe2+>S2->Br->Cl-,这是一个相当重要的式子,尤其适用于判断氧化还原反应发生的先后顺序。如将氯气通入FeI2溶液和FeBr2溶液,发生的反应便是不一样的,前者是I-先反应,即先发生反应Cl2+I-==2Cl-+I2,后者则是Fe2+先反应,即先发生Cl2+2Fe2+==2Cl-+2Fe3+

III. 而I-的还原性很强,常温下能与Cu2+反应,生成白色的CuI沉淀,这个反应是定量测定Cu2+的重要方法 2Cu2++4I-==2CuI+I2

IV. 上面所列举的还原性物质都容易被空气中的O2氧化,应掌握它们与氧气反应的方程式。这几条方程式并不好写,可从离子方程式入手,先写O2+2H2O+4e==4OH-,然后与还原剂的电对反应加合,如O2+4I-+2H2O==2I2+4OH-  I-过量时生成的I2以I3-形式存在,不会继续发生歧化反应生成IO3-

Fe2+被氧气氧化 12Fe2++3O2+6H2O==4Fe3++4Fe(OH)3此方程式不太好写,实际上第一步反应为4Fe2++O2+2H2O==4Fe3++4OH-,但有反应Fe3++3OH-==Fe(OH)3,将等号右边进行适当的调整便可写出,此外课本上出现的将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中制取Fe(OH)2的实验也是一个重要的考点。整个实验中应注意的问题有

①实验的操作:胶头滴管伸入液面以下

Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3的化学方程式4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3

③实验的现象:有白色絮状沉淀生成,立即转变为灰绿色,一会儿又转变为红褐色

V. 非金属元素的氢化物一般都有一定的还原性,它们发生反应的情况与相应的负价离子反应的情况一般来说是一样的,下面总结一些与氢化物的还原性有关的重要问题:

①不能用浓硫酸和NaBr、NaI来制取HBr和HI,因为浓硫酸有强氧化性,加热状态下会发生反应2HBr(HI)+H2SO4==Br2(I2)+SO2+2H2O,实验室中可采用同样是高沸点酸的浓磷酸。

②H2S与SO2的反应2H2S+SO2==3S+2H2O是高中阶段所学的唯一的SO2作氧化剂的反应,这个反应在常温下极易发生,因而H2S与SO2是绝对不能共存的。

③ SiH4和PH3是同学们较为陌生的物质。二者都极不稳定,在空气中能自燃,它们燃烧的方程式为 SiH4+2O2==SiO2+H2O,2PH3+4O2==P2O5+3H2O,燃烧时会出现大量的白烟(固体颗粒),而PH3便是墓地里“鬼火”的来源。

④NH3并不是一种强还原剂,而高中阶段里接触过的NH3发生的还原反应也并不多,最常见的便是催化氧化反应 4NH3+5O2==4NO+6H2O 反应条件为“以铂丝作催化剂,加热”,此外,NH3能在纯氧中燃烧,发生反应 4NH3+3O2==2N2+6H2O,不过在高考化学推断题中一般只考查前者,若无明显提示不需要考虑后一个方程式。NH3还能发生的氧化还原反应有2NH3+3Cl2==N2+6HCl,NH3过量时可写作8NH3+3Cl2==N2+6NH4Cl,这个反应的速率很快,常温下会立即反应,NH3过量时观察到的现象为“黄绿色褪去,产生大量白烟”,2NH3+3CuO==3Cu+N2+3H2O,现象:黑色CuO固体变红,将气体通过浓硫酸后可收集N2

⑤同学们在高中阶段会在一些“STS信息题”中接触到肼——N2H4,这是一种很强的还原剂,其氧化产物是无污染的N2,适合做燃料和高效的还原剂。它的相对分子质量32与O2相同,是一个很好的命题点。写方程式时可以把N2H4中的N看成-2价,如N2H4与H2O2溶液的反应 N2H4+2H2O2==N2+4H2O

(责任编辑:化学自习室)
用手机微信扫描以下二维码,可浏览、收藏、分享;若对您学习有帮助,请点击打赏图标,扫描二维码,赞助本站。
------分隔线----------------------------
数据统计中,请稍等!
------分隔线----------------------------
相关文章
说点什么吧
  • 全部评论(0
    还没有评论,快来抢沙发吧!
栏目列表
微信公众平台二维码
二维码图片
欢迎订阅网站动态,手机扫一扫就可以。
化学自习室APP下载二维码
化学自习室APP
欢迎使用化学自习室APP,扫码就可下载。
推荐内容
公益广告