氧化還原反應的理解與鞏固

肖雋彥（武漢市第十一中學高三（6）班，湖北武漢430030）

氧化還原反應的理解與鞏固

肖雋彥（武漢市第十一中學高三（6）班，湖北武漢430030）

氧化還原反應是高中階段的重點和難點，位于人教版必修一第二章第三節。其主要內容有氧化還原反應的概念，特征和本質，規律；其出題的形式多種多樣，難度系數也可高可低。本文在分析氧化還原反應的概念，特征和本質，規律的基礎上，選取常見高考試題進行解析，幫助同學們理解和掌握氧化還原反應。

氧化還原反應；概念；化合價升降；電子得失

1　氧化還原反應

氧化還原反應位于人教版必修一第二章第三節，是高中階段重要的概念性知識。主要的內容有氧化還原反應的特征（判斷依據）、本質、表示方法、相關計算、氧化性還原性強弱比較、氧化還原反應的基本規律。該知識作為高考重點考查內容，與能量變化、電化學基礎有很強的關聯性，常與它們一起進行綜合考查。也有利用氧化還原反應滴定原理測定物質的組成及有限定條件的氧化還原反應方程式的書寫的命題趨勢。

2　氧化還原反應的理解

2.1為什么要引入氧化還原反應

我們在初三化學學習中根據反應物生成物種類將化學反應分成四大類。形如A+B=AB的反應為化合反應，如：H2+Cl2=HCl；形如 AB=A+B的反應為分解反應，如：2KClO3=2KCl+3O2↑；形如AB+C=AC+B的反應為置換反應，如：CuO+H2=Cu+H2O；形如AC+BD=AD+BC的反應為復分解反應，如：NaOH+HCl=NaCl+H2O。根據反應物和生成物種類，CuO+CO=Cu+CO2屬于以上四種的哪一種反應呢？初中除了學習四大反應還學習了氧化反應和還原反應。例如在3Fe+2O2=Fe3O4中，鐵單質得到氧發生氧化反應。而在CuO+H2=Cu+H2O中，氧化銅失去氧發生還原反應。在反應CuO+CO=Cu+CO2中，氧化銅失去氧發生還原反應，一氧化碳得到氧發生氧化反應，而這里的得氧失氧是同時進行的，也就是說氧化反應和還原反應也是同時進行的，這也進一步說明了初中所學的氧化反應和還原反應的分類也是一個片面的分類方法。由此可以發現初中階段根據反應物產物種類進行分類，根據得氧失氧進行分類都是片面的，高中學習的氧化還原反應使反應分類更為完善。

2.2如何理解氧化還原反應的特征和本質

正如前面所述，“氧化還原反應”是一個整體的概念，氧化反應和還原反應是同時發生的。化合價的升降作為氧化還原反應的判斷依據，也成為氧化還原反應的特征。若進一步細分，則物質所含元素化合價升高的發生氧化反應，物質所含元素化合價降低的發生還原反應，而無化合價升高和降低的化學反應為非氧化還原反應。化合價的升降由元素原子的電子得失（或共用電子對的偏移）所決定，所以氧化還原反應與元素原子電子得失（或共用電子對的偏移）之間存在著必然的聯系。失去（或偏離）電子的反應叫做氧化反應；得到（或偏向）電子的反應叫做還原反應；有電子轉移（得失或偏移）的反應是氧化還原反應，沒有電子轉移（得失或偏移）的反應是非氧化還原反應，這就是氧化還原反應的本質。

2.3氧化還原有哪些規律

氧化還原反應的規律有4個，即守恒規律、強弱規律、價態規律、轉化規律。守恒規律：氧化還原反應中有物質失電子必有物質得電子，且得電子綜述等于失電子總數。或者說氧化還原反應中，有元素化合價升高必有元素化合價降低，且化合價降低總值必等于升高總值。強弱規律：氧化性較強的氧化劑與還原性較強的還原劑反應，生成還原性較弱的還原產物和氧化性較弱的氧化產物。一種氧化劑同時和幾種還原劑相遇時，與還原性最強的優先發生反應；同理，一種還原劑同時與多種氧化劑相遇時，與氧化性最強的優先發生反應。價態規律：氧化還原反應中，元素相鄰價態之間的轉化最容易；同種元素不同價態之間發生反應，元素的化合價只靠近而不交叉；同種元素相鄰價態之間不發生氧化還原反應。

3　高考中的氧化還原反應

3.1氧化還原反應的概念

例1：（高考組合題）下列判斷正確的是（）

A.因為Fe3+具有氧化性，所以用KSCN溶液可以鑒別Fe3+

B.工業上利用合成氨實現人工固氮不涉及氧化還原反應

C.Na2O2用作呼吸面具的供氧劑不涉及氧化還原反應D.實驗室用NH4Cl和Ca（ ）

OH2制備NH3不涉及氧化還原反應

參考答案：此題選D。A項，Fe3+與 SCN-反應生成Fe（）

SCN3顯血紅色，與Fe3+的氧化性無關；B項，工業上合成氨化合價發生變化，涉及氧化還原反應；C項，Na2O2與CO2或H2O均發生氧化還原反應。

解析：此題主要考查氧化還原反應的概念，高考中常已選擇題的形式出現。以此種類型出現的知識點有氧化還原反應的特征（即氧化還原反應的判斷依據：元素化合價的升降）；氧化還原反應的本質（即電子轉移：電子得失或者電子對偏移）；常見的氧化劑與還原劑（需要稍加記憶常見還原劑和氧化劑在不同環境下得到的產物，如硝酸濃度不同將會得到不同的還原產物）。

3.2氧化還原反應的表示方法

例2：［2014·安徽理綜，25（4）］ClO2常用于水的凈化，工業上可用Cl2氧化NaClO2溶液制取ClO2。寫出該反應的離子方程式，并標出電子轉移的方向和數目____________。

參考答案：

解析：此題考查氧化還原反應中的電子轉移的表示方法，主要以填空題的形式出現。氧化還原反應中的電子轉移的表示方法有兩種：雙線橋法與單線橋法。雙線橋法是表示同一元素的原子間得到或失去電子（或共用電子對偏移）的方法。基本步驟為：標價態、連雙線、注得失（含數目）。單線橋法是表示不同種元素的原子間電子轉移（或共用電子對偏移）的方法。高考考題中很少會限定采用何種表示方法，但作為學習者兩種方法都需要掌握，參考答案中給出的是高考中能夠適當節約時間而常用的單線橋法。

3.3氧化還原反應的規律

例3：（高考經典題）現有下列三個氧化還原反應：

（1）2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2

（2）2FeCl2+Cl2=2FeCl3

（3）2KMnO4+16HCl（濃）=2KCl+2MnCl2+5Cl2-+8H2O若某溶液中含有Fe2+、Cl-和I-，要除去I-而不氧化Fe2+和Cl-，可以加入的試劑是（）

A.Cl2B.KMnO4C.FeCl3D.HCl

參考答案：C。本題是尋找一種氧化劑，其氧化性應大于I2的氧化性，而小于Cl2和Fe3+的氧化性（也可等于Fe3+的氧化性）。由①知氧化性Fe3+＞I2，還原性I～＞Fe2+；由②知氧化性Cl2＞Fe3+，還原性；由③知氧化性，還原性Cl-＞ Mn2+；由此推知氧化性強弱順序KMnO4＞Cl2＞FeCl3＞I2，還原性強弱順序為I～＞Fe2+＞Cl-＞Mn2+。所以KMnO4可氧化Cl-、Fe2+及I～，Cl2可氧化Fe2+及I～，FeCl3只能氧化I～。

解析：此題主要考查對氧化還原反應規律中的氧化劑（還原劑）強弱比較，氧化還原反應規律的考查形式也多種多樣，有給出化學反應比較氧化性或還原性的強弱，也有借助得失電子的守恒進行產物等計算，還有在不同的條件下得到不同的氧化產物（或還原產物）。在利用價態規律解題時需要注意高價氧化低價還，中間價態兩邊轉；歧化反應和歸中反應化合價只靠攏不交叉。

3.4氧化還原反應方程式的書寫與配平

例4：［2014·天津理綜，9（7）］Na2S2O3還原性較強，在溶液中易被Cl2氧化成SO2-4，常用作脫氯劑，該反應的離子方程式為______________。

解析：此題考查氧化還原反應方程式的書寫和配平，考查形式為填空題為主（少數涉及到選擇題的判斷方程式書寫正誤的選項）。氧化還原反應方程式書寫需要先找準反應物和生成物，尤其需要結合題意考慮反應后得到的氧化產物或還原產物是否會與反應物所處的介質發生進一步反應。配平的步驟為：一標（標價態）、二等（化合價升降相等）、三定（確定變化元素的化學計量數）、四平（觀察法平衡各物質化學計量數）、五查（檢查反應前后原子、電子、電荷師范守恒）。在配平時需要特別注意歧化反應和歸中反應。在遇到缺項配平時，先確定含有化合價發生變化的元素的物質的化學計量數，然后根據原子守恒或電荷守恒確定缺項物質，最后確定其他物質的化學計量數。遇到計算題時，始終需要把握電子得失守恒或價態升降守恒的關系，結合方程式和原子守恒式進行求解。

3.5氧化還原反應方程式的相關計算

例5：（高考經典題）足量銅與一定量濃硝酸反應，得到硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體，將這些氣體與1.68 L O2（標準狀況）混合后通入水中，所有氣體完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸銅溶液中加入5mol·L-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，則消耗NaOH溶液的體積是（）

A.60mLB.45MlC.30mLD.15mL

解析：此題考查氧化還原反應方程式的相關計算，考查形式有選擇題也有填空題，形式多樣。在氧化還原反應的計算中首先要能夠正確的書寫化學反應方程式，只有方程式正確書寫并配平才能進行相關計算，計算過程中始終把握電子得失守恒或價態升降守恒的關系，結合方程式和原子守恒式進行求解。有一類題目是已知參加反應的氧化劑與還原劑的物質的量之比，確定產物。計算公式如下：氧化劑物質的量×變價元素原子的個數×化合價的變化值=還原劑物質的量×變價元素原子的個數×化合價的變化值。

氧化還原反應雖然是一節概念性的知識，但學習起來也是有章可循的，只要在平時的學習中多下點功夫，深入理解概念及其規律，配合適當的聯系，定能順利攻克氧化還原反應。