第3節(jié) 氧化劑和還原劑知識(shí)巧學(xué)升華 一、氧化還原反應(yīng) 1元素化合價(jià)在化學(xué)反應(yīng)中的變化 （1）氧化還原反應(yīng)的概念：反應(yīng)中有元素化合價(jià)變化的反應(yīng)叫做氧化還原反應(yīng)。所有元素的化合價(jià)都沒有發(fā)生變化的化學(xué)反應(yīng)叫做非氧化還原反應(yīng)。 例如下列兩個(gè)反應(yīng)，前者是氧化還原反應(yīng)，后者不是。 （2）氧化還原反應(yīng)的判斷：根據(jù)反應(yīng)前后元素的化合價(jià)有無變化將化學(xué)反應(yīng)分為兩大類氧化還原反應(yīng)和非氧化還原反應(yīng) （3）氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)：在氧化還原反應(yīng)中，反應(yīng)物所含元素化合價(jià)升高的反應(yīng)稱為氧化反應(yīng)，反應(yīng)物所含元素化合價(jià)降低的反應(yīng)稱為還原反應(yīng)。如下列反應(yīng)中，鐵元素化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)；銅元素化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)。 2氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì) （1）氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：電子的轉(zhuǎn)移電子轉(zhuǎn)移包括電子的得失（離子反應(yīng)）和偏移。元素化合價(jià)的變化是電子轉(zhuǎn)移的表現(xiàn)形式，是氧化還原反應(yīng)的特征。 要點(diǎn)提示 注意此處空半格判定氧化還原反應(yīng)的常用方法： 特征判定法：有化合價(jià)變化的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)。 實(shí)質(zhì)判定法：有電子轉(zhuǎn)移的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)。 （2）氧化還原反應(yīng)的表示方法 方法 1雙線橋法用帶箭頭的橋線將反應(yīng)前后化合價(jià)升高的元素及化合價(jià)降低的元素分別連接起來，并在橋線上下注明電子得失、化合價(jià)升降等表示氧化還原反應(yīng)的方法。如： 得到4e-，化合降低 書寫步驟為： 寫出反應(yīng)方程式，標(biāo)出發(fā)生變化的元素的化合價(jià)。 用帶箭頭的橋線把化合價(jià)升高（或降低）的元素連接起來，箭頭指向生成物中的相應(yīng)元素。 在橋線上、下標(biāo)出電子的得失和化合價(jià)的升降。反應(yīng)中，失去電子總數(shù)等于元素化合價(jià)的升高總數(shù)，得到電子總數(shù)等于元素化合價(jià)的降低總數(shù)。得失電子數(shù)目可以用計(jì)算過程表示，也可以用計(jì)算結(jié)果表示。 要點(diǎn)提示 注意此處空半格橋線兩端的元素須是同種元素； 箭尾處是反應(yīng)物，箭頭處是生成物； 橋線上下得失電子總數(shù)相等。 方法 2單線橋法用帶箭頭的橋線將反應(yīng)物中得到和失去電子的元素連接起來，并在橋線上注明電子轉(zhuǎn)移數(shù)目的表示氧化還原反應(yīng)的方法。如： 書寫步驟為： 寫出反應(yīng)方程式，標(biāo)出發(fā)生變化的元素的化合價(jià)。 用帶箭頭的橋線把反應(yīng)物中化合價(jià)發(fā)生變化的元素連接起來，箭頭由失電子元素指向得電子元素。 在橋線上標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目，可以是元素化合價(jià)的升高總數(shù)，也可以是元素化合價(jià)的降低總數(shù)。 規(guī)律總結(jié)： 二、氧化劑和還原劑 1氧化劑和還原劑的概念 在氧化還原反應(yīng)中，所含元素的化合價(jià)降低的反應(yīng)物稱為氧化劑； 所含元素的化合價(jià)升高的反應(yīng)物稱為還原劑。 如Cl2和Cu的反應(yīng)中，Cl元素化合價(jià)降低（01），含Cl元素的反應(yīng)物Cl2是氧化劑，Cu元素化合價(jià)升高（0+2），含Cu元素的金屬Cu是還原劑。Cl2與H2O的反應(yīng)中，Cl元素的化合價(jià)部分升高（0+1）、部分降低（01），因此Cl2既是還原劑又是氧化劑。 要點(diǎn)提示 注意此處空半格氧化劑和還原劑都是反應(yīng)物。 2氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物 在氧化還原反應(yīng)中，由還原反應(yīng)（元素的化合價(jià)降低）得到的生成物稱為還原產(chǎn)物；由氧化反應(yīng)（元素的化合價(jià)升高）得到的生成物稱為氧化產(chǎn)物。 3氧化劑和還原劑的性質(zhì) 氧化劑具有氧化性，反應(yīng)中被還原，得到的生成物為還原產(chǎn)物；還原劑具有還原性，反應(yīng)中被氧化，得到的生成物為氧化產(chǎn)物。如Fe和稀HNO3的反應(yīng)中，N元素化合價(jià)降低，HNO3是氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)中被還原得到的生成物NO是還原產(chǎn)物；Fe元素化合價(jià)升高，F(xiàn)e是還原劑，發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)中被氧化，得到的生成物Fe（NO3）3是氧化產(chǎn)物。可用下式表示： 又如下列反應(yīng)中，氧化劑和還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物分別是： 要點(diǎn)提示 注意此處空半格氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物都是指生成物，氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物可以是同一種物質(zhì)。 記憶要訣 注意此處空半格氧化反應(yīng)：失去電子，化合價(jià)升高，被氧化“失高氧”；還原反應(yīng)：得到電子，化合價(jià)降低，被還原“得低還”。 4氧化劑和還原劑的判斷 由氧化劑和還原劑的定義可知，可以根據(jù)物質(zhì)中所含元素的化合價(jià)推測(cè)物質(zhì)是具有氧化性還是還原性，它們?cè)谘趸€原反應(yīng)中是作氧化劑還是還原劑。 若物質(zhì)所含元素處于較低價(jià)態(tài)，反應(yīng)中元素化合價(jià)可以升高，則物質(zhì)具有還原性，反應(yīng)中可作還原劑，如金屬單質(zhì)（Na、Zn、Fe、Cu等）、K、H2、O2等。常見的還原劑還有H2、C、CO等。 若物質(zhì)中所含元素處于較高價(jià)態(tài)，反應(yīng)中元素化合價(jià)可以降低，則物質(zhì)具有氧化性，反應(yīng)中可作氧化劑，如活潑非金屬單質(zhì)（O2、Cl2等）、KnO4、H2O4（濃）、HO3、Cl3等。 若物質(zhì)中所含元素處于中間價(jià)態(tài)，反應(yīng)中元素化合價(jià)可以升高也可以降低，則該物質(zhì)既有氧化性又有還原性，反應(yīng)中作氧化劑還是還原劑視具體情況而定。 若物質(zhì)中所含元素處于最高價(jià)態(tài)，則該物質(zhì)只有氧化性，若物質(zhì)中所含元素處于最低價(jià)態(tài)，則該物質(zhì)只有還原性，如I只有還原性。HNO3中的H和N，H2SO4中S只有氧化性。 要點(diǎn)提示 注意此處空半格當(dāng)一種物質(zhì)中含有多種元素時(shí)，從不同元素分析物質(zhì)表現(xiàn)的氧化性和還原性可能不同，如H+1C-1l中H元素處于最高價(jià)，可表現(xiàn)氧化性，一定條件下HCl可作氧化劑，而Cl元素處于最低價(jià)，又可表現(xiàn)還原性，一定條件下HCl也可作還原劑。 5氧化性和還原性強(qiáng)弱比較 （1）一般情況下，同種元素從低價(jià)態(tài)到高價(jià)態(tài)，氧化性逐漸增強(qiáng)，還原性減弱。最高價(jià)態(tài)無還原性，最低價(jià)態(tài)無氧化性。 （2）不同氧化劑與同種還原劑反應(yīng)，還原劑被氧化的價(jià)態(tài)越高，氧化劑的氧化性越強(qiáng)。同價(jià)態(tài)的，根據(jù)反應(yīng)發(fā)生的條件，反應(yīng)越容易的，氧化劑氧化性越強(qiáng)。還原性同理。 （3）在同一個(gè)氧化還原反應(yīng)中，氧化性：氧化劑氧化產(chǎn)物；還原性：還原劑還原產(chǎn)物。 （4）按金屬活動(dòng)性順序表，位置越靠前的金屬還原性越強(qiáng)；陽(yáng)離子氧化性：位置越靠后的金屬陽(yáng)離子氧化性越強(qiáng)（Fe3特殊?。?。 （5）濃硫酸的氧化性：濃硫酸能氧化許多物質(zhì)，例如：Cu2H2S+6O4（濃）CuSO4O22H2O，常溫下，鐵、鋁在濃H2SO4中鈍化：表面形成一層致密的氧化物保護(hù)膜，阻礙反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行。鈍化是有條件的，如果加熱，則Fe、Al易與濃H2SO4反應(yīng)。 三、鐵及其化合物的氧化性和還原性 1鐵的存在形態(tài) （1）游離態(tài)：隕鐵 （2）化合態(tài)：+2價(jià)鐵和+3價(jià)鐵 2鐵的含量：在地殼中含量465%，僅次于氧、硅、鋁。 3鐵的氧化物和氫氧化物 （1）鐵的氧化物名稱氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵俗名鐵紅磁性氧化鐵化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4（FeO2Fe2O3）顏色黑色紅棕色黑色穩(wěn)定性不穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定鐵的化合價(jià)+2+3+2（占1/3）+3（占2/3） （2）鐵的氫氧化物名稱氫氧化亞鐵氫氧化鐵化學(xué)式Fe（OH）2Fe（OH）3顏色白色紅褐色穩(wěn)定性常溫下易被空氣氧化（白色迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色）：4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3受熱發(fā)生分解2Fe（OH）3Fe2O3+H2O溶解性不溶于水不溶于水 4“鐵”的五顏六色 （1）銀白色：塊狀鐵； （2）白色：Fe（OH）2； （3）黑色：FeO、Fe3O4、FeS； （4）紅棕色：Fe2O3；紅褐色：Fe（OH）3；紅色：Fe（SCN）2+； （5）淺綠色：Fe2+，F(xiàn)e（SCN）+； （6）棕黃色：Fe3+；黃色：FeS2； （7）灰黑色：粉狀鐵。 要點(diǎn)提示 注意此處空半格Fe2+、Fe3+可以用OH檢驗(yàn)，若溶液中存在Fe2+，滴入堿液后立即生成白色沉淀，迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色；若溶液中有Fe3+，滴入堿液后，立即生成紅褐色沉淀。 5Fe3+的檢驗(yàn)：化學(xué)上，常用KSCN溶液檢驗(yàn)Fe3+的存在。 Fe3+SCNFe（SCN）2+（紅色溶液）。 6鐵及其化合物的性質(zhì) （1）Fe的還原性 與非金屬的反應(yīng) Fe+SFeS 要點(diǎn)提示 注意此處空半格 Fe與Cl2反應(yīng)生成+3價(jià)化合物FeCl3，而與S反應(yīng)時(shí)生成+2價(jià)化合物FeS。 與酸的反應(yīng) 鐵（或鋁）在冷的濃硫酸、濃硝酸中表面生成一層致密的氧化物薄膜，阻礙內(nèi)部的鐵繼續(xù)被氧化（鐵、鋁的鈍化）。鐵與稀鹽酸、稀硫酸發(fā)生置換反應(yīng)。 總結(jié)歸納 注意此處空半格 稀鹽酸、稀硫酸具有弱氧化性（H+的性質(zhì)），硝酸、濃硫酸具有強(qiáng)氧化性（中心原子的性質(zhì)）。 與鹽溶液的反應(yīng) 鐵能將金屬活動(dòng)順序表中排在其后面的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來 與水蒸氣的反應(yīng) 要點(diǎn)提示 注意此處空半格Fe與H+、金屬陽(yáng)離子之間發(fā)生置換反應(yīng)時(shí)生成Fe2+。 （2）Fe3+的氧化性 Fe3+能氧化大多數(shù)金屬，包括鐵單質(zhì) Fe3+能氧化I和S2等還原性物質(zhì) 要點(diǎn)提示 注意此處空半格氧化性：Fe3+Cu2+Fe2+，還原性：S2IFe2+ （3）Fe2+既有氧化性，又有還原性 Fe2+的氧化性 排在鐵前面的金屬能將鐵從其Fe2+的鹽溶液中置換出來。 Fe2+的還原性 總結(jié)歸納 注意此處空半格Fe2+的氧化性較弱，只能氧化較活潑金屬。任何反應(yīng)中，反應(yīng)物金屬單質(zhì)都是還原劑。O2、Cl2、HNO3、濃 H2SO4等通常都是氧化劑。 7金屬鐵、氯化鐵、氯化亞鐵之間的相互轉(zhuǎn)化鐵三角： 總結(jié)歸納 注意此處空半格 FeCl2遇強(qiáng)氧化劑表現(xiàn)還原性，遇強(qiáng)還原劑表現(xiàn)氧化性。 8鐵元素與人體健康 （1）人體只吸收 Fe2+，不吸收 Fe3+。 （2）進(jìn)食時(shí)，服用 Vc有利于鐵元素的吸收。Vc具有還原性，可將Fe3+還原為Fe2+。 四、氧化還原反應(yīng)概念的演變得氧失氧觀點(diǎn)化合價(jià)升降觀點(diǎn)電子轉(zhuǎn)移觀點(diǎn)氧化反應(yīng)得到氧的反應(yīng)化合價(jià)升高的反應(yīng)失去電子的反應(yīng)還原反應(yīng)失去氧的反應(yīng)化合價(jià)降低的反應(yīng)得到電子的反應(yīng)氧化還原的關(guān)系得氧失氧同時(shí)發(fā)生化合價(jià)升降同時(shí)發(fā)生（且升降總數(shù)相等）得失電子同時(shí)發(fā)生（且得失電子總數(shù)相等）氧化還原反應(yīng)有氧得失的反應(yīng)有化合價(jià)升降的反應(yīng)有電子轉(zhuǎn)移的反應(yīng) 要點(diǎn)提示 注意此處空半格從得氧失氧觀點(diǎn)描述氧化還原反應(yīng)是不完善的，有其局限性；從化合價(jià)升降觀點(diǎn)可以判斷是否為氧化還原反應(yīng)（外在表現(xiàn)或特征）；電子轉(zhuǎn)移是氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。 五、常見的氧化劑和還原劑 1常見的氧化劑 （1）非金屬單質(zhì)：F2、Cl2、Br2、O2、S等。 （2）高價(jià)金屬陽(yáng)離子：Cu2+、Ag+、Fe3+等。 （3）高價(jià)或較高價(jià)含氧化合物：H2SO4（濃）、MnO2、HClO、KMnO4、K2Cr2O7、HNO3、HClO3等。 （4）某些過氧化物：Na2O2、H2O2等。 2常見的還原劑 （1）活潑或較活潑的金屬：K、Na、Mg、Al、Zn、Fe等。 （2）低價(jià)金屬陽(yáng)離子：Fe2+等。 （3）非金屬陰離子：Cl-、Br-、I-、S2-等。 （4）較低價(jià)的化合物：CO、SO2、H2SO3、Na2SO3、NH3等。 （5）某些非金屬單質(zhì)：C、H2、Si等。 在含有變價(jià)元素的化合物中，具有中間價(jià)態(tài)元素的物質(zhì)（單質(zhì)或化合物既可作為氧化劑，又可作為還原劑），例如：Cl2、H2O2、Fe2+、SO2、H2SO3等既有氧化性又有還原性。 問題思路探究 問題 1幾種不同的物質(zhì)被氧化或被還原時(shí)是否有先后順序？ 思路:遵循先強(qiáng)后弱規(guī)律，首先判斷出物質(zhì)氧化性、還原性的強(qiáng)弱。 探究:一種氧化劑總是優(yōu)先氧化還原性更強(qiáng)的微粒，一種還原劑總是優(yōu)先還原氧化性更強(qiáng)的微粒。如：把Cl2通入含有Br-、I-、S2-的溶液中，依次置換出的是S、I2、Br2，而不是同時(shí)生成這三種物質(zhì)。再如：把Zn加入到含有Cu2+、Ag+的溶液中，首先置換出的是Ag，只有Ag+反應(yīng)完后，才能置換出單質(zhì)Cu。 問題 2同種元素形成的不同物質(zhì)之間發(fā)生氧化還原時(shí)化合價(jià)有何變化規(guī)律？ 思路:同種元素之間的氧化還原根據(jù)價(jià)態(tài)向中間靠攏但不交叉的原則。 探究:價(jià)態(tài)歸中規(guī)律：同種元素的不同價(jià)態(tài)物質(zhì)之間反應(yīng)，產(chǎn)物中該元素的化合價(jià)為反應(yīng)物的中間價(jià)態(tài)，如2H2S +SO2=3S+2H2O；2FeCl3+Fe=3FeCl2等。若不能完全歸中，則化合價(jià)的升降不應(yīng)有交叉，如H2SO4+H2S=S+SO2+2H2O ，其中S是H2S被氧化的產(chǎn)物，SO2是H2SO4被還原得到的產(chǎn)物。 典題熱題新題 例1下列反應(yīng)不屬于氧化還原反應(yīng)的是（） A3CuS8HNO3（?。?Cu（NO3）22NO3S4H2O B6KOH3Cl25KClKClO33H2O CBa（OH）2Na2SO4BaSO42NaOH DFe2O32AlAl2O32Fe 解析：（價(jià)態(tài)判定法）判斷一個(gè)反應(yīng)是不是氧化反應(yīng)，關(guān)鍵是分析反應(yīng)前后元素的化合價(jià)有沒有變化?；瘜W(xué)方程式中，不管有多少種元素，只要能找出其中某一種元素化合價(jià)有變化，這個(gè)反應(yīng)肯定是氧化還原反應(yīng)；反之，所有元素化合價(jià)都沒有發(fā)生變化的反應(yīng)，才是非氧化還原反應(yīng)。 A選項(xiàng)中S元素由2價(jià)變成了0價(jià)，當(dāng)然也有部分N元素由5價(jià)變成了+2價(jià)；B選項(xiàng)中Cl元素化合價(jià)反應(yīng)前是0價(jià)，反應(yīng)后部分變?yōu)?價(jià)，部分變成5價(jià)；D選項(xiàng)中Al元素反應(yīng)前為0價(jià)，反應(yīng)后變?yōu)?價(jià)，當(dāng)然Fe元素也由3價(jià)變成了0價(jià)。可見，它們都屬于氧化還原反應(yīng)。這樣，無需再對(duì)C選項(xiàng)作出分析，便知答案。 答案：C 深化升華 注意此處空半格氧化還原反應(yīng)的標(biāo)志是反應(yīng)前后某些元素的化合價(jià)有變化，所以，標(biāo)出化合價(jià)是解題的關(guān)鍵。 例2指出下列反應(yīng)中的氧化劑和還原劑，寫出發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的元素名稱： （1）2Fe3Cl22FeCl3 （2）2KMnO4K2MnO4MnO2O2 （3）MgCu2Mg2Cu （4）2KNO33CSK2S3CO2N2 解析：（1）Fe是還原劑，Cl2是氧化劑，F(xiàn)e元素發(fā)生氧化反應(yīng)，Cl元素發(fā)生還原反應(yīng)。 （2）KMnO4既是氧化劑，又是還原劑；Mn元素發(fā)生還原反應(yīng)，O元素發(fā)生氧化反應(yīng)。 （3）Mg是還原劑，Mg元素發(fā)生氧化反應(yīng)；Cu2是氧化劑，Cu元素發(fā)生還原反應(yīng)。 （4）KNO3和S是氧化劑，N元素和S元素被還原；C是還原劑，C元素被氧化。 答案：（1）Cl2、Fe，鐵、氯；（2）KMnO4、KMnO4，氧、錳；（3）Cu2、Mg，鎂、銅；（4）KNO3和S、C，碳、氮和硫。 深化升華 注意此處空半格氧化劑和還原劑的判斷：物質(zhì)所含元素化合價(jià)升高的是還原劑，物質(zhì)所含元素化合價(jià)降低的是氧化劑，解題思路是首先標(biāo)出元素的化合價(jià)變化。 例3根據(jù)下列反應(yīng)，判斷有關(guān)物質(zhì)還原性由強(qiáng)到弱的順序正確的是（） H2SO3I2H2O2HIH2SO4 2FeCl32HI2FeCl22HClI2 3FeCl24HNO32FeCl3NO2H2OFe（NO3）3 AH2SO3HIFeCl2NOBHIFeCl2H2SO3NO CFeCl2HIH2SO3NODNOFeCl2H2SO3HI 解析：（排除法）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中，氧化性：氧化劑氧化產(chǎn)物；還原性：還原劑還原產(chǎn)物。先分析反應(yīng)： H2O3+2+H2O2H+H2O4 還原劑還原產(chǎn)物 還原性強(qiáng)還原性弱 可見，還原性：H2SO3>HI，從而淘汰B、C選項(xiàng)。再分析反應(yīng)： 2Cl3+2H2Cl2+2HCl+ 還原劑還原產(chǎn)物 還原性強(qiáng)還原性弱 可見，還原性：HI>FeCl2，從而淘汰D選項(xiàng)。不必再對(duì)反應(yīng)進(jìn)行分析。 答案：A 深化升華 注意此處空半格根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式，兩強(qiáng)生成兩弱：氧化性：氧化劑氧化產(chǎn)物；還原性：還原劑還原產(chǎn)物，然后將各項(xiàng)連接起來，即得出答案。