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知识讲座--氧化还原反应的规律及其应用

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  • 化学专题讲座  氧化还原反应的规律及其应用
    陕西省咸阳育才中学(咸阳田家炳中学) 
    一、对立统一规律
    在一个氧化还原反应中,有氧化剂就必有还原剂;有氧化反应就必有还原反应;有氧化产物就必有还原产物;有化合价升高元素就必有化合价降低元素;有失电子微粒就必有得电子微粒。
    例如:下列反应不可能发生的是①NO+HNO3    N2O3+H2O②NH3+NO    HNO2+H2O
    ③N2O4+H2O    HNO3+HNO2
    解:上述第②个反应中元素化合价只有升高,没有降低所以不可能发生。
    二、守恒规律
    在一个氧化还原反应中,失电子总数等于得电子总数;化合价升高总数等于化合价降低总数。
    例1:mgCu与某浓度硝酸溶液反应,Cu全部溶解。将产生的气体与标准状况下2.24LO2混合通入足量水中无气体剩余,求 m的值。
    解:Cu与HNO3反应,Cu失去电子变为Cu2+,HNO3得到电子变为NOX(NO2或NO或二者的混合物),NOX与O2,H2O又反应得到HNO3,反应中NOX失电子,O2得电子,总体来看,Cu失去的电子数等于O2得到的电子数。
    所以: ×2=== ×4              m=12.8
    例2:Fe和HNO3按2:5的物质的量之比恰好反应,若氧化产物和还原产物均只有一种,写出反应的化学方程式。
    解:由于Fe与HNO3物质的量为2:5,所以不可能生成Fe(NO3)3,这样N原子不够。2molFe生成2molFe Fe(NO3)2时,失电子总数为4mol,剩余1molN原子应得到4mol电子,变为 N2O,或者4molFe失8mol电子,1molN得8mol电子变为NH4+。所以反应的化学方程式为
    4Fe+10HNO3====4Fe(NO3)2+N2O+5H2O或:4Fe+10HNO3====4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O
    三、价性关系规律
    1、元素处于最高价时,只具有氧化性;元素处于最低价时,只具有还原性;元素处于中间价时,既有氧化性,又有还原性。
    例如:下列微粒①S2-②Fe2+③H2O④Zn⑤Cu2+,既有氧化性又有还原性的是  
    答:②③
    2、一般同种元素,化合价越高,氧化性越强;化合价越低,还原性越强。(氯元素的含氧酸例外,氧化性:HClO>HClO2>HClO3>HClO4)
    例如:氧化性   NO2>NO;SO3>SO2,KMnO4>K2MnO4>MnO2>Mn2+
    还原性:H2S>S;Fe>Fe2+
    所以:MnO2+4HCl(浓)===MnCl2+Cl2  +2H2O(加热才反应)
    2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2  +8H2O(常温就反应)
    3、不同氧化剂与同种还原剂反应时,将还原剂中元素化合价升高得越多,氧化剂的氧化性越强;不同还原剂与同种氧化剂反应时,将氧化剂中元素化合价降低得越多,还原剂的还原性就越强。
    例1:2Fe+3Cl2===2FeCl3   Fe+S===FeS,则氧化性:Cl2>S
    例2:2Cu+O2===2CuO    2Cu+S===Cu2S则氧化性:O2>S
    例3:Cu与浓硝酸反应生成NO2,与稀硝酸反应生成NO,则稀硝酸的氧化性比浓硝酸强。对吗?为什么?
    答:不对,判断氧化剂氧化性强弱,是看在相同条件下氧化剂将还原剂中元素化合价升高了多少;而不是看氧化剂本身中元素化合价降低了多少。浓硝酸和稀硝酸均将Cu氧化成Cu2+,但浓硝酸与Cu反应速率快,所以浓硝酸氧化性比稀硝酸强。
    四、价不交叉规律
    同种元素高价与低价之间反应,或者生成相同的中间价,或者生成相邻的中间价,不会出现化合价交叉现象。
    例1:H2S+H2SO4(浓)===S  +SO2+2H2O
    lmolH2S参加反应时,转移2NA个电子。
    例2:2FeS+6H2SO4(浓)===Fe2(SO4)3+2S+3SO2+3H2O
    五、强生弱规律:
    在氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,还原剂的还原性大于还原产物的还原性。即,强氧化性物质+强还原性物质=弱氧化性物质+弱还原性物质。
    例如,已知下列反应能发生:A2+2B-===2A-+B2;B2+2C-===2B-+C2;C2+2D-===2C-+D2。
    ①氧化性强弱顺序为________,还原性强弱顺序为_________。
    ②下列反应哪个能发生?
    (I)B2+2D-===2B-+D2  (II)D2+2A-===2D-+A2
    答案:①A2>B2>C2>D2;D->C->B->A-;②(I)
    六、介质影响规律:
    反应介质(酸性、中性、碱性)不同,物质的氧化性、还原性强弱不同。
    例1:KMnO4在酸性、中性、碱性介质中都有强氧化性,但在酸性介质中氧化性最强,所以中学化学中通常用加入H2SO4的酸性KMnO4溶液做氧化剂。
    例2:NO3-在酸性介质中能氧化Fe2+、 S2-、 I-,在碱性和中性介质中不能氧化上述离子。
    例3:Mg、Al在强酸性介质中前者

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