氧化還原反應(yīng)的考查視角和復(fù)習(xí)策略探討

福建 洪茲田 新疆 張新芹

氧化還原反應(yīng)是高中化學(xué)的重難點和高考考查的熱點。無論是全國卷高考還是各省新高考命題，涉及氧化還原反應(yīng)的概念、規(guī)律及應(yīng)用、方程式書寫、定量分析總是備受青睞。考查形式以選擇題和非選擇題的形式出現(xiàn)。選擇題主要以社會熱點、新科技成果及傳統(tǒng)文化為載體考查氧化還原反應(yīng)概念、氧化還原反應(yīng)規(guī)律及應(yīng)用和相關(guān)計算等。非選擇題主要結(jié)合生產(chǎn)流程、實驗探究、電解原理應(yīng)用等考查氧化還原方程式書寫、配平。現(xiàn)對氧化還原反應(yīng)的考查視角進(jìn)行梳理，通過思維建模、解題技法、典例剖析、變式訓(xùn)練等策略助力師生提升氧化還原反應(yīng)專題的復(fù)習(xí)效率。

一、氧化還原反應(yīng)的概念、規(guī)律及應(yīng)用

對氧化還原反應(yīng)的概念、規(guī)律及應(yīng)用的考查常涉及氧化還原反應(yīng)的概念、規(guī)律及應(yīng)用和定量分析。氧化還原反應(yīng)概念的考查主要包括氧化劑和還原劑，氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量的關(guān)系，被氧化、被還原，氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)等的判定；氧化還原反應(yīng)規(guī)律及應(yīng)用主要包括強(qiáng)弱律，如判斷氧化性、還原性強(qiáng)弱；價態(tài)律，如同種元素不同價態(tài)的反應(yīng)規(guī)律；如反應(yīng)的先后順序，如得失電子數(shù)目的計算和氧化還原反應(yīng)配平；氧化還原反應(yīng)相關(guān)計算，如電子轉(zhuǎn)移數(shù)目的判斷、氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量的關(guān)系等；電極方程式配平及電化學(xué)計算等。

1.思維建模

圖1 氧化還原反應(yīng)概念關(guān)系梳理

2.解題技法

氧化還原反應(yīng)概念、規(guī)律及應(yīng)用在高考題中通常是以選擇題或非選擇題的形式進(jìn)行考查。解答此類題的關(guān)鍵是掌握“三部曲”：

(1)依據(jù)題意分析概念。找出氧化劑、還原劑和氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。

(2)依據(jù)規(guī)律判斷反應(yīng)的合理性。氧化還原反應(yīng)遵循四大定律，強(qiáng)弱律、價態(tài)律、先后律、守恒律等，見圖2。

圖2 氧化還原反應(yīng)的規(guī)律及應(yīng)用

(3)依據(jù)電子守恒進(jìn)行定量計算。利用得失電子守恒即可列式計算。對于多步反應(yīng)，可找出起始物與最終產(chǎn)物，刪去中間產(chǎn)物，利用原子守恒和得失電子守恒，建立已知量與未知量之間的關(guān)系，快速解題。

3.典例剖析

( )

A.K2H3IO6發(fā)生氧化反應(yīng)

B.KI是還原產(chǎn)物

C.生成12.7 g I2時，轉(zhuǎn)移0.1 mol電子

D.還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為7∶1

【答案】D

【解析】上述反應(yīng)中I元素化合價降低，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，故A錯誤；“HI→KI”的過程中I元素化合價未發(fā)生變化，故KI既非氧化產(chǎn)物也非還原產(chǎn)物，故B錯誤；由方程式可得，每生成4 mol I2轉(zhuǎn)移7 mol電子。根據(jù)n(I2)=0.05 mol，可計算出生成0.05 mol I2時轉(zhuǎn)移的電子n(e-)=0.087 5 mol，故C錯誤；反應(yīng)中每消耗1 mol K2H3IO6(氧化劑)就有7 mol HI(還原劑)失電子，則n(還原劑)∶n(氧化劑)=7∶1，故D正確。

4.變式訓(xùn)練

( )

A.產(chǎn)生22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)Cl2時，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移10 mol e-

B.反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為11∶6

C.可用石灰乳吸收反應(yīng)產(chǎn)生的Cl2制備漂白粉

【答案】A

二、氧化還原反應(yīng)方程式的書寫

應(yīng)用氧化還原反應(yīng)規(guī)律書寫化學(xué)方程式主要包括兩類：一是教材中已學(xué)習(xí)過的氧化還原反應(yīng)方程式的書寫，二是新情境下陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫。后者常出現(xiàn)在化工實際生產(chǎn)過程的工藝流程圖、實驗探究題中的檢測除雜步驟、電化學(xué)原理應(yīng)用等考查中。呈現(xiàn)形式以非選擇題為主，要求書寫化學(xué)方程式或離子反應(yīng)方程式，多數(shù)伴以新情境下陌生氧化還原反應(yīng)方程式書寫。這類題信息量較大，信息內(nèi)容呈現(xiàn)多樣化，靈活度較高，對考生閱讀能力，提取信息、分析問題、解決問題的能力有較高要求，能較好體現(xiàn)對學(xué)生核心素養(yǎng)的考查。篇幅所限，關(guān)于電極方程式配平及電化學(xué)計算將在電化學(xué)專題體現(xiàn)。

(一)教材中已學(xué)習(xí)過的氧化還原反應(yīng)方程式的書寫

1.思維建模

圖3 教材中已知或相似的氧化還原反應(yīng)方程式的書寫

2.解題技法

重視教材中熟悉的氧化還原反應(yīng)的方程式，以此為原型，結(jié)合參與反應(yīng)的物質(zhì)替換，對所熟悉的氧化還原反應(yīng)“原型”進(jìn)行類比遷移，進(jìn)而完成方程式的書寫。建議熟練記憶常見的氧化劑、還原劑及其對應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。

表1 常見的氧化劑、還原劑及其對應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物

3.典例剖析

【例3】(2021·全國乙卷·27節(jié)選)(4)步驟Ⅲ中，H2O2的作用是_______________(以離子方程式表示)(注：滴加H2O2至懸濁液由紫色變?yōu)橥咙S色)。

【解析】本題在實驗探究題中的除雜步驟中穿插考查教材中較為熟悉的氧化還原反應(yīng)。由加H2O2后出現(xiàn)的宏觀現(xiàn)象推測微觀本質(zhì)是H2O2與KMnO4發(fā)生反應(yīng)，即H2O2的作用是除去過量的KMnO4。反應(yīng)過程中，KMnO4為強(qiáng)氧化劑，H2O2作還原劑，反應(yīng)的介質(zhì)條件為酸性。據(jù)此可用離子方程式進(jìn)行符號表征。

4.變式訓(xùn)練

【例4】(2015·全國卷Ⅰ·27，改編)碘及其化合物在合成殺菌劑、藥物等方面具有廣泛用途。大量的碘富集在海藻中，用水浸取后濃縮，再向濃縮液中加MnO2和H2SO4，即可得到I2。該反應(yīng)的離子方程式為_______________。

(二)新情境下陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫

1.思維建模

表2 陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫

2.解題技法

圖4 “四步法”突破新情境下氧化還原方程式的書寫

3.典例剖析

【例5】(2021·湖南省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試·17 節(jié)選)(6)濾渣Ⅱ的主要成分為FePO4，在高溫條件下，Li2CO3、葡萄糖(C6H12O6)和FePO4可制備電極材料LiFePO4，同時生成CO和H2O，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________。

【解析】本題以工藝流程題為背景考查根據(jù)信息書寫陌生氧化還原反應(yīng)的方程式并配平。題干信息給出了反應(yīng)條件、全部反應(yīng)物和部分生成物，需結(jié)合得失電子守恒、原子守恒進(jìn)行缺項配平部分產(chǎn)物，最終完成新情境下的陌生氧化還原反應(yīng)方程式。

表3 “四步法”書寫該氧化還原反應(yīng)方程式

三、氧化還原反應(yīng)的考查趨勢預(yù)測與展望

氧化還原反應(yīng)作為高中化學(xué)教學(xué)中的一個重要基本概念和基本理論，決定了其無論是全國卷高考還是新高考都將備受青睞。作為高頻率考點，試題的考查形式仍將以選擇題和非選擇題為主。選擇題預(yù)計將聚焦氧化還原反應(yīng)的概念辨析、氧化還原反應(yīng)的規(guī)律及應(yīng)用和定量分析(如轉(zhuǎn)移電子數(shù)目、相關(guān)物質(zhì)的量之比等)等。非選擇題預(yù)計將聚焦新情境下陌生氧化還原的方程式的書寫(含配平)。同時，有關(guān)反應(yīng)的先后順序，以及部分反應(yīng)物少量、過量引起所發(fā)生反應(yīng)的不同(即“量變”引起“反應(yīng)發(fā)生變化”)的題型(見2021·全國甲卷·26)，雖整體難度稍高，但不失為考查了學(xué)生的“宏微結(jié)合”“變化觀念”等素養(yǎng)的典范，也應(yīng)引起重點關(guān)注。