论文部分内容阅读
准确分析氧化还原反应关系是高考的热点内容。从近几年的高考来看，氧化还原反应的内容年年必考，考查的形式主要是以选择题出现，作为填空题的形式出现的考题有增多的趋势。
[ 克难攻新，理清关系]
以前的高考常考的是较为熟知的HNO3、KMnO4等参加的氧化还原反应，现在考的是熟悉中较难一些的反应，甚至是一些全新的氧化还原反应。这就要求我们更加熟练地理解氧化还原反应的相关概念，做到面对新情景、新反应，能克难攻新，应对自如。
例1 在氧化还原反应中，水作为氧化剂的是（ ）
A.C+H2O[高温]CO+H2
B.3NO2+H2O=2HNO3+NO
C.2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
D.2F2+2H2O=4HF+O2
解析 该题实际上归纳了有水参加的氧化还原反应的3个类型。 A项中是水作为氧化剂，B、C项中水既不作氧化剂，又不作还原剂，D项中水作为还原剂。我们平时都做过这些分析，但是，较多的同学难以理解Na2O2与H2O、CO2的反应关系。类似地，KClO3和浓HCl的氧化反应关系也是需要强化弄懂的。因此，平时的复习就是要突破难点。
答案 A
例2 已知氧化还原反应：2Cu（IO3）2+24KI+12 H2SO4=2CuI↓+13I2+12K2SO4+12H2O，其中1 mol氧化剂在反应中得到的电子为（ ）
A.10 mol B.11 mol
C.12 mol D.13 mol
解析 本题的化学反应是我们没有接触过的反应，新颖而且不算简单。给定一个氧化还原反应，我们应从元素化合价的变化入手试探着分析：Cu（IO3）2中Cu元素价态从+2价降低到+1价，反应中降低的总价数为2价，I元素价态从+5价降低到0价，反应中降低的总价数为20价;KI中I元素价态从-1价升高到0价，反应中升高的总价数为22价。这种按化合价就近变化的关系最后体现出的化合价升降总数是相等的，说明反应关系就应如此，如果简单地这样理解还行不通的话，那么，该反应的关系就不是这样单纯了。由上述分析可知，Cu（IO3）2是氧化剂，KI是还原剂。1 mol Cu（IO3）2参加反应，得到的电子总数为11 mol。
答案 B
例3 三聚氰酸[C3N3（OH）3]可用于消除汽车尾气中的NO2。其反应原理为：C3N3（OH）3[△]3HNCO;8HNCO+6NO2[△]7N2+8CO2+4H2O。下列说法正确的是（ ）
A.C3N3（OH）3与HNCO为同一物质
B.HNCO是一种很强的氧化剂
C.1 mol NO2在反应中转移的电子为4 mol
D.反应中NO2是还原剂
解析 反应C3N3（OH）3[△]3HNCO可以理解为分解反应，C3N3（OH）3、HNCO为不同组成的分子，不是同一物质。反应8HNCO+6NO2[△]7N2+8CO2+4H2O明显是氧化还原反应。NO2中元素的化合价从+4价降低到0价，1 mol NO2参加反应得到电子4 mol，因此，NO2就是氧化剂。那么，HNCO是否就是还原剂呢？按常规理解，氰酸HOCN的结构为HO—CN。异氰酸HNCO的结构为H—N=C=O中C为+4价，N为-3价。这样看来，HNCO中C元素的化合价没有发生变化，只有N元素的化合价在升高，HNCO就是还原剂。反应8HNCO+6NO2[△]7N2+8CO2+4H2O为归中反应。
答案 C
[ 把握氧化还原反应的内涵和外延]
氧化还原反应有特有的概念、规律。这些概念、规律是学好氧化还原反应的基础知识，它可能有点枯燥，但是，氧化还原反应无处不在，融合在我们课堂内外的各个环节、领域。因此氧化还原反应会变得生动活泼和丰富多彩起来。下面归纳10个氧化还原反应，阐释它们富有的内涵和外延，启示了我们对化学的深刻认识。
12FeCl2+3O2+6H2O=8FeCl3+4Fe（OH）3↓
分析 化学具有指导性。氯化亚铁溶液久置容易被空气氧化变质，因此，实验室保存FeCl2溶液应该采取相应的防止氧化措施：向FeCl2溶液中加入少量的铁粉和少量的稀盐酸。
4KI+O2+2H2O=4KOH+2I2
分析 化学与生产、生活联系紧密。KI可被氧气氧化生成单质碘，因此，添加KI的食盐食用时往往有苦涩味。现在食盐加碘较普通地更新为加入KIO3的方法。
5CH2=CH2+12KMnO4+18H2SO4=10CO2↑+6K2SO4+12MnSO4+28H2O
分析 化学变化中可能隐藏着某些不够清晰的内容。我们知道乙烯可以被酸性的KMnO4溶液氧化为CO2，所以，在除去甲烷中的乙烯气体时，不宜让混合气体通过酸性KMnO4溶液，以免引入了新的杂质气体，而应通入足量的溴水中。
2CrO3（红色）+3CH3CH2OH+3H2SO4=Cr2（SO4）3（绿色）+3CH3CHO+6H2O
分析 化学应该为社会服务。司机酒后驾车可通过专用仪器检测。使驾车人呼出的气体接触载有经过硫酸酸化处理的强氧化剂CrO3的硅胶，通过观察颜色的变化来判断是否酒后驾车。
2Na2S2O3+I2=2Na2S4O6+2NaI
分析 化学知识的原理和方法可以迁移、挖掘。中学有酸碱中和滴定实验测定未知溶液浓度的实验方法，类似地，可以拓展滴定操作，依据氧化还原反应关系也可以测定未知溶液的浓度。 CH3CHO+Br2+H2O=CH3COOH+2HBr
分析 化学需要尊重客观事实。乙醛能够使溴水溶液的橙色褪去，但是，该反应不能按思维定势想象为溴单质与乙醛的加成反应，实际上是溴水氧化乙醛为羧酸的氧化反应。这一点可以通过实验测定反应前后溶液的酸性强弱变化来验证。
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
分析 化学设计需要优化。我们通常用碱溶液去沉淀金属阳离子使其转化为难溶于水的金属氢氧化物沉淀除去。但是，Fe（OH）2是白色絮状沉淀，采用过滤操作容易夹杂溶液中的离子一起滤去。因此，实验中除去溶液中的Fe2+通常先用绿色氧化剂双氧水氧化Fe2+为Fe3+，再用碱溶液反应生成Fe（OH）3除去。
I2+5Cl2+6H2O=2HIO3+10HCl
分析 化学需要发现。当我们向KI淀粉溶液通入Cl2时，可以看到溶液呈蓝色，但是，如果通入过量的Cl2，会发现溶液的蓝色会褪去。
6FeBr2+3Cl2（少量）=2FeCl3+4FeBr3
分析 化学是有规律可遵循的。当Cl2的物质的量不足时，Cl2选择性地先与还原性较强的Fe2+反应。值得注意的是当少量的Cl2通入FeI2溶液时，Cl2选择性地先与还原性比Fe2+强的I-反应，FeI2+Cl2（少量）=Cl2+FeI2。
3CuO+2NH3[△]3Cu+N2+3H2O
分析 化学具有开放性。我们最开始知道的是H2、C、CO还原氧化铜，现在展示的是NH3还原氧化铜生成了铜。其实，能够还原氧化铜的还原剂还有CH3CH2OH、Al、CH4等。
[ 理解氧化还原反应的特点]
我们学习了氧化还原反应的概念和规律，掌握了大量的氧化还原反应的应用实例。现在综合分析众多形式和内容不同的氧化还原反应的特点，进一步深入地认识和理解氧化还原反应。
1. 某些氧化还原反应的发生是有条件的
（1）温度。燃烧是剧烈的氧化还原反应，往往需要点燃或加热才能发生。MnO2和浓盐酸需要加热才能反应生成氯气。
（2）催化剂。金属锌粉和碘粉混合，滴入几滴水才能发生剧烈的反应。
（3）浓度。浓盐酸中氯离子具有较强的还原性，稀盐酸是不能代替浓盐酸与MnO2、KMnO4反应生成Cl2的。因此，在实验室用加热MnO2和浓盐酸制取氯气时，浓盐酸是不可能完全反应的。同理，浓硫酸是强氧化性酸，可发生氧化还原反应，表现出强氧化性。加热铜和浓硫酸制取SO2时，硫酸也是不能完全反应的。
（4）酸化。从价态分析，SO32-具有氧化性、S2-具有还原性，但是，Na2SO3和Na2S溶液是可大量共存的。如果再向混合溶液中加入稀硫酸酸化，则可以发生氧化还原反应。Na2SO3+2Na2S+3H2SO4=3Na2SO4+3S↓+3H2O。
（5）外加电源。电解是电解质的离子在阴阳两极分别进行的氧化还原反应，该类反应是在外加电源存在的条件下进行的非自发的氧化还原反应。
2. 氧化还原反应的进行是动态的
随着氧化还原反应的进行，氧化还原反应可发生动态变化。例如，加热金属锌和浓H2SO4的混合物，前一阶段发生的反应是Zn+2H2SO4（浓）[△]ZnSO4+SO2↑+2H2O，后一阶段发生的反应是Zn+H2SO4（稀）=ZnSO4+H2↑。类似地，铜和浓HNO3的反应依次为：Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O，3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O。
3. 氧化还原反应是不可完全类比的
氧化还原反应的进行是由物质本身的性质决定的，在反应的形式和内容上不能完全类比。例如，卤素单质与水的反应，Cl2、Br2、I2可用通式表示：X2+H2O=HXO+HX;但是，氟气和水反应是置换反应：2F2+2H2O=4HF+O2。少量的氯气通入FeBr2溶液中：6FeBr2+3Cl2=2FeCl3+4FeBr3。少量的氯气通入FeI2溶液中：FeI2+Cl2=FeCl2+I2。
4. 归中反应、歧化反应
它们是发生在同种元素原子之间的氧化还原反应，存在广泛，意义重大。
（1）归中反应，如：4NH3+6NO[催化剂△]5N2+6H2O。
（2）歧化反应，如：3S+6NaOH[△]2Na2S+Na2SO3+3H2O。
5. 氧化还原反应的原理、规律指引了氧化还原反应的新情境
我们知道Cl2的氧化性是大于I2的，第一次见到反应KClO3+I2=KIO3+Cl2时，有的同学感觉该反应是不成立的。其实，上述反应显示的是I2的还原性大于Cl2。
又如，实验表明乙二酸溶液能使酸性的KMnO4溶液褪色的。反应5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O是符合氧化还原反应元素化合价升降变化原理的。因此，我们有一种认识是：草酸是一种常用的还原剂。
[练习]
1.从矿物学资料中查得，一定条件下自然界存在如下反应：14CuSO4+5FeS2+12H2O=7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4，下列说法正确的是（ ）
A.Cu2S既是氧化产物又是还原产物
B.5 mol FeS2发生反应，有10 mol电子转移
C.产物中的SO42-有一部分是氧化产物
D.FeS2只作还原剂
2.赤铜矿的成分是Cu2O，辉铜矿的成分是Cu2S，将赤铜矿与辉铜矿混合加热有以下反应：2Cu2O+Cu2S [△]6Cu+SO2↑。对于该反应，下列说法正确的是（ ）
A.该反应的氧化剂只有Cu2O
B.Cu既是氧化产物又是还原产物
C.Cu2S在反应中既是氧化剂又是还原剂
D.还原产物与氧化产物的物质的量之比为1∶6
[参考答案]
1.C 2.C
[ 克难攻新，理清关系]
以前的高考常考的是较为熟知的HNO3、KMnO4等参加的氧化还原反应，现在考的是熟悉中较难一些的反应，甚至是一些全新的氧化还原反应。这就要求我们更加熟练地理解氧化还原反应的相关概念，做到面对新情景、新反应，能克难攻新，应对自如。
例1 在氧化还原反应中，水作为氧化剂的是（ ）
A.C+H2O[高温]CO+H2
B.3NO2+H2O=2HNO3+NO
C.2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
D.2F2+2H2O=4HF+O2
解析 该题实际上归纳了有水参加的氧化还原反应的3个类型。 A项中是水作为氧化剂，B、C项中水既不作氧化剂，又不作还原剂，D项中水作为还原剂。我们平时都做过这些分析，但是，较多的同学难以理解Na2O2与H2O、CO2的反应关系。类似地，KClO3和浓HCl的氧化反应关系也是需要强化弄懂的。因此，平时的复习就是要突破难点。
答案 A
例2 已知氧化还原反应：2Cu（IO3）2+24KI+12 H2SO4=2CuI↓+13I2+12K2SO4+12H2O，其中1 mol氧化剂在反应中得到的电子为（ ）
A.10 mol B.11 mol
C.12 mol D.13 mol
解析 本题的化学反应是我们没有接触过的反应，新颖而且不算简单。给定一个氧化还原反应，我们应从元素化合价的变化入手试探着分析：Cu（IO3）2中Cu元素价态从+2价降低到+1价，反应中降低的总价数为2价，I元素价态从+5价降低到0价，反应中降低的总价数为20价;KI中I元素价态从-1价升高到0价，反应中升高的总价数为22价。这种按化合价就近变化的关系最后体现出的化合价升降总数是相等的，说明反应关系就应如此，如果简单地这样理解还行不通的话，那么，该反应的关系就不是这样单纯了。由上述分析可知，Cu（IO3）2是氧化剂，KI是还原剂。1 mol Cu（IO3）2参加反应，得到的电子总数为11 mol。
答案 B
例3 三聚氰酸[C3N3（OH）3]可用于消除汽车尾气中的NO2。其反应原理为：C3N3（OH）3[△]3HNCO;8HNCO+6NO2[△]7N2+8CO2+4H2O。下列说法正确的是（ ）
A.C3N3（OH）3与HNCO为同一物质
B.HNCO是一种很强的氧化剂
C.1 mol NO2在反应中转移的电子为4 mol
D.反应中NO2是还原剂
解析 反应C3N3（OH）3[△]3HNCO可以理解为分解反应，C3N3（OH）3、HNCO为不同组成的分子，不是同一物质。反应8HNCO+6NO2[△]7N2+8CO2+4H2O明显是氧化还原反应。NO2中元素的化合价从+4价降低到0价，1 mol NO2参加反应得到电子4 mol，因此，NO2就是氧化剂。那么，HNCO是否就是还原剂呢？按常规理解，氰酸HOCN的结构为HO—CN。异氰酸HNCO的结构为H—N=C=O中C为+4价，N为-3价。这样看来，HNCO中C元素的化合价没有发生变化，只有N元素的化合价在升高，HNCO就是还原剂。反应8HNCO+6NO2[△]7N2+8CO2+4H2O为归中反应。
答案 C
[ 把握氧化还原反应的内涵和外延]
氧化还原反应有特有的概念、规律。这些概念、规律是学好氧化还原反应的基础知识，它可能有点枯燥，但是，氧化还原反应无处不在，融合在我们课堂内外的各个环节、领域。因此氧化还原反应会变得生动活泼和丰富多彩起来。下面归纳10个氧化还原反应，阐释它们富有的内涵和外延，启示了我们对化学的深刻认识。
12FeCl2+3O2+6H2O=8FeCl3+4Fe（OH）3↓
分析 化学具有指导性。氯化亚铁溶液久置容易被空气氧化变质，因此，实验室保存FeCl2溶液应该采取相应的防止氧化措施：向FeCl2溶液中加入少量的铁粉和少量的稀盐酸。
4KI+O2+2H2O=4KOH+2I2
分析 化学与生产、生活联系紧密。KI可被氧气氧化生成单质碘，因此，添加KI的食盐食用时往往有苦涩味。现在食盐加碘较普通地更新为加入KIO3的方法。
5CH2=CH2+12KMnO4+18H2SO4=10CO2↑+6K2SO4+12MnSO4+28H2O
分析 化学变化中可能隐藏着某些不够清晰的内容。我们知道乙烯可以被酸性的KMnO4溶液氧化为CO2，所以，在除去甲烷中的乙烯气体时，不宜让混合气体通过酸性KMnO4溶液，以免引入了新的杂质气体，而应通入足量的溴水中。
2CrO3（红色）+3CH3CH2OH+3H2SO4=Cr2（SO4）3（绿色）+3CH3CHO+6H2O
分析 化学应该为社会服务。司机酒后驾车可通过专用仪器检测。使驾车人呼出的气体接触载有经过硫酸酸化处理的强氧化剂CrO3的硅胶，通过观察颜色的变化来判断是否酒后驾车。
2Na2S2O3+I2=2Na2S4O6+2NaI
分析 化学知识的原理和方法可以迁移、挖掘。中学有酸碱中和滴定实验测定未知溶液浓度的实验方法，类似地，可以拓展滴定操作，依据氧化还原反应关系也可以测定未知溶液的浓度。 CH3CHO+Br2+H2O=CH3COOH+2HBr
分析 化学需要尊重客观事实。乙醛能够使溴水溶液的橙色褪去，但是，该反应不能按思维定势想象为溴单质与乙醛的加成反应，实际上是溴水氧化乙醛为羧酸的氧化反应。这一点可以通过实验测定反应前后溶液的酸性强弱变化来验证。
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
分析 化学设计需要优化。我们通常用碱溶液去沉淀金属阳离子使其转化为难溶于水的金属氢氧化物沉淀除去。但是，Fe（OH）2是白色絮状沉淀，采用过滤操作容易夹杂溶液中的离子一起滤去。因此，实验中除去溶液中的Fe2+通常先用绿色氧化剂双氧水氧化Fe2+为Fe3+，再用碱溶液反应生成Fe（OH）3除去。
I2+5Cl2+6H2O=2HIO3+10HCl
分析 化学需要发现。当我们向KI淀粉溶液通入Cl2时，可以看到溶液呈蓝色，但是，如果通入过量的Cl2，会发现溶液的蓝色会褪去。
6FeBr2+3Cl2（少量）=2FeCl3+4FeBr3
分析 化学是有规律可遵循的。当Cl2的物质的量不足时，Cl2选择性地先与还原性较强的Fe2+反应。值得注意的是当少量的Cl2通入FeI2溶液时，Cl2选择性地先与还原性比Fe2+强的I-反应，FeI2+Cl2（少量）=Cl2+FeI2。
3CuO+2NH3[△]3Cu+N2+3H2O
分析 化学具有开放性。我们最开始知道的是H2、C、CO还原氧化铜，现在展示的是NH3还原氧化铜生成了铜。其实，能够还原氧化铜的还原剂还有CH3CH2OH、Al、CH4等。
[ 理解氧化还原反应的特点]
我们学习了氧化还原反应的概念和规律，掌握了大量的氧化还原反应的应用实例。现在综合分析众多形式和内容不同的氧化还原反应的特点，进一步深入地认识和理解氧化还原反应。
1. 某些氧化还原反应的发生是有条件的
（1）温度。燃烧是剧烈的氧化还原反应，往往需要点燃或加热才能发生。MnO2和浓盐酸需要加热才能反应生成氯气。
（2）催化剂。金属锌粉和碘粉混合，滴入几滴水才能发生剧烈的反应。
（3）浓度。浓盐酸中氯离子具有较强的还原性，稀盐酸是不能代替浓盐酸与MnO2、KMnO4反应生成Cl2的。因此，在实验室用加热MnO2和浓盐酸制取氯气时，浓盐酸是不可能完全反应的。同理，浓硫酸是强氧化性酸，可发生氧化还原反应，表现出强氧化性。加热铜和浓硫酸制取SO2时，硫酸也是不能完全反应的。
（4）酸化。从价态分析，SO32-具有氧化性、S2-具有还原性，但是，Na2SO3和Na2S溶液是可大量共存的。如果再向混合溶液中加入稀硫酸酸化，则可以发生氧化还原反应。Na2SO3+2Na2S+3H2SO4=3Na2SO4+3S↓+3H2O。
（5）外加电源。电解是电解质的离子在阴阳两极分别进行的氧化还原反应，该类反应是在外加电源存在的条件下进行的非自发的氧化还原反应。
2. 氧化还原反应的进行是动态的
随着氧化还原反应的进行，氧化还原反应可发生动态变化。例如，加热金属锌和浓H2SO4的混合物，前一阶段发生的反应是Zn+2H2SO4（浓）[△]ZnSO4+SO2↑+2H2O，后一阶段发生的反应是Zn+H2SO4（稀）=ZnSO4+H2↑。类似地，铜和浓HNO3的反应依次为：Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O，3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O。
3. 氧化还原反应是不可完全类比的
氧化还原反应的进行是由物质本身的性质决定的，在反应的形式和内容上不能完全类比。例如，卤素单质与水的反应，Cl2、Br2、I2可用通式表示：X2+H2O=HXO+HX;但是，氟气和水反应是置换反应：2F2+2H2O=4HF+O2。少量的氯气通入FeBr2溶液中：6FeBr2+3Cl2=2FeCl3+4FeBr3。少量的氯气通入FeI2溶液中：FeI2+Cl2=FeCl2+I2。
4. 归中反应、歧化反应
它们是发生在同种元素原子之间的氧化还原反应，存在广泛，意义重大。
（1）归中反应，如：4NH3+6NO[催化剂△]5N2+6H2O。
（2）歧化反应，如：3S+6NaOH[△]2Na2S+Na2SO3+3H2O。
5. 氧化还原反应的原理、规律指引了氧化还原反应的新情境
我们知道Cl2的氧化性是大于I2的，第一次见到反应KClO3+I2=KIO3+Cl2时，有的同学感觉该反应是不成立的。其实，上述反应显示的是I2的还原性大于Cl2。
又如，实验表明乙二酸溶液能使酸性的KMnO4溶液褪色的。反应5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O是符合氧化还原反应元素化合价升降变化原理的。因此，我们有一种认识是：草酸是一种常用的还原剂。
[练习]
1.从矿物学资料中查得，一定条件下自然界存在如下反应：14CuSO4+5FeS2+12H2O=7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4，下列说法正确的是（ ）
A.Cu2S既是氧化产物又是还原产物
B.5 mol FeS2发生反应，有10 mol电子转移
C.产物中的SO42-有一部分是氧化产物
D.FeS2只作还原剂
2.赤铜矿的成分是Cu2O，辉铜矿的成分是Cu2S，将赤铜矿与辉铜矿混合加热有以下反应：2Cu2O+Cu2S [△]6Cu+SO2↑。对于该反应，下列说法正确的是（ ）
A.该反应的氧化剂只有Cu2O
B.Cu既是氧化产物又是还原产物
C.Cu2S在反应中既是氧化剂又是还原剂
D.还原产物与氧化产物的物质的量之比为1∶6
[参考答案]
1.C 2.C