2019年高考化學命題熱點提分攻略 專題04 氧化還原反應難點突破學案.doc

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專題4 氧化還原反應 全國卷 年份 題號 考點分布 氧化還原反應的概念 氧化還原反應的規(guī)律及計算 氧化還原反應方程式的書寫及配平 I 2018 28（1） ★ 2017 27 ★ 2016 28 ★ II 2018 28（3） ★ 2017 13 ★ 2016 28 ★ ★ III 2018 2017 27 ★ ★ 28 ★ 2016 28 ★ 北京卷 2018 9 ★ 28 ★ ★ 天津卷 2018 9（5） ★ 江蘇卷 2018 16（4） ★ 20 ★ 專題4 氧化還原反應 在2018年的高考中，氧化還原反應的考查主要是有關(guān)氧化還原反應的概念的考查，如：氧化劑，還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的判斷；對氧化還反應應一些規(guī)律的考查，如：氧化性還原性強弱的考查；對氧化還原反應方程式書寫與綜合計算的考查，如：與物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素化合物知識的結(jié)合，進行方程式書寫與相關(guān)量的計算的考查等。預計在2019高考中，氧化還原反應的考查仍是考查熱點，還會從以上三個方面進行考查，將氧化還原反應與物質(zhì)的分析推斷結(jié)合在一起，將電化學原理、新型綠色能源的開發(fā)等與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究、社會日常生活等結(jié)合在一起，考查學生對學科內(nèi)知識的綜合應用能力。 考點一 氧化還原反應的概念 1． 本質(zhì)：有電子轉(zhuǎn)移或偏移 特征：元素化合價發(fā)生變化 2．基本概念 3．氧化還原反應的表示方法 (1)雙線橋法 箭頭必須由反應物指向生成物，且兩端對準同種元素。 箭頭方向不代表電子轉(zhuǎn)移方向，僅表示電子轉(zhuǎn)移前后的變化。 在“橋”上標明電子的“得”與“失”，且得失電子總數(shù)應相等。 (2)單線橋法 箭頭必須由還原劑中失電子的元素指向氧化劑中得電子的元素。 箭頭方向表示電子轉(zhuǎn)移的方向。 在“橋”上標明轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)。 4．氧化還原反應與四種基本反應類型的關(guān)系 (1)一般情況下有單質(zhì)參加的化合反應或有單質(zhì)生成的分解反應一定是氧化還原反應； (2)有單質(zhì)參加或者生成的反應不一定十年氧化還原反應，如同素異形體之間的轉(zhuǎn)化3O2 = 2 O3。 (3)置換反應一定是氧化還原反應； (4)復分解反應一定不是氧化還原反應。 【典例1】【2018全國1】采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù)，在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應用?；卮鹣铝袉栴} （1）1840年 Devil用干燥的氯氣通過干燥的硝酸銀，得到N2O5。該反應的氧化產(chǎn)物是一種氣體，其分子式為___________。 【答案】O2 【解析】氯氣在反應中得到電子作氧化劑，硝酸銀中只有氧元素化合價會升高，所以氧化產(chǎn)物是氧氣，分子式為O2； 【典例2】【2018北京】下列實驗中的顏色變化，與氧化還原反應無關(guān)的是 A B C D 實驗 NaOH溶液滴入FeSO4溶液中 石蕊溶液滴入氯水中 Na2S溶液滴入AgCl濁液中 熱銅絲插入稀硝酸中 現(xiàn)象 產(chǎn)生白色沉淀，隨后變?yōu)榧t褐色 溶液變紅，隨后迅速褪色 沉淀由白色逐漸變?yōu)楹谏? 產(chǎn)生無色氣體，隨后變?yōu)榧t棕色 【答案】C 在反應Cl2+H2OHCl+HClO，由于氯水呈酸性，石蕊溶液滴入后溶液先變紅，紅色褪色是HClO表現(xiàn)強氧化性，與有色物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應；C項，白色沉淀變?yōu)楹谏珪r的反應為2AgCl+Na2S=Ag2S+2NaCl，反應前后元素化合價不變，不是氧化還原反應；D項，Cu與稀HNO3反應生成Cu（NO3）2、NO氣體和H2O，氣體由無色變?yōu)榧t棕色時的反應為2NO+O2=2NO2，反應前后元素化合價有升降，為氧化還原反應；與氧化還原反應無關(guān)的是C項，答案選C。 點睛：本題考查氧化還原反應的判斷，分析顏色變化的原因、理解氧化還原反應的特征是解題的關(guān)鍵。 考點二 氧化還原反應的規(guī)律及計算 1．性質(zhì)強弱規(guī)律 物質(zhì)氧化性、還原性的強弱取決于元素得失電子的難易程度，與得失電子的數(shù)目無關(guān)，可從“熱>冷”(溫度)、“濃>稀”(濃度)、“易>難”(反應條件、劇烈程度)，以及金屬活動性順序表、元素在周期表中的位置、原電池原理、電解池中離子的放電順序等角度判斷；還要學會從化學反應方向的角度判斷“劑>物”(同一反應中氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性，還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性)。 2．反應先后規(guī)律 在溶液中，如果存在多種氧化劑(或還原劑)，當向溶液中加入另一還原劑(或氧化劑)時，會先與最強的氧化劑(或還原劑)反應。①最強的氧化劑與最強的還原劑最先發(fā)生反應。②先強后弱：如過量的Fe加入同濃度的Fe3＋、Cu2＋混合液中，由于氧化能力Fe3＋>Cu2＋，故Fe先與Fe3＋反應。 3．價態(tài)歸中規(guī)律 即同種元素不同價態(tài)之間的反應，高價態(tài)的元素化合價降低，低價態(tài)的元素化合價升高，但升高與降低的化合價不能交叉。 如：KClO3＋6HCl===3Cl2↑＋KCl＋3H2O，氧化劑KClO3，還原劑HCl，氧化產(chǎn)物Cl2，還原產(chǎn)物Cl2。 4．電子守恒規(guī)律 對于氧化還原反應的計算，關(guān)鍵是氧化還原反應的實質(zhì)——得失電子守恒，列出守恒關(guān)系求解，即n(氧化劑)變價原子個數(shù)化合價變化值＝n(還原劑)變價原子個數(shù)化合價變化值。 【典例3】【2018全國2】K3[Fe(C2O4)3]3H2O（三草酸合鐵酸鉀）為亮綠色晶體，可用于曬制藍圖?；卮鹣铝袉栴}： 測定三草酸合鐵酸鉀中鐵的含量。 ①稱量m g樣品于錐形瓶中，溶解后加稀H2SO4酸化，用c molL-1 KMnO4溶液滴定至終點。滴定終點的現(xiàn)象是___________________________。 ②向上述溶液中加入過量鋅粉至反應完全后，過濾、洗滌，將濾液及洗滌液全部收集到錐形瓶中。加稀H2SO4酸化，用c molL-1 KMnO4溶液滴定至終點，消耗KMnO4溶液V mL。該晶體中鐵的質(zhì)量分數(shù)的表達式為________________________________。 【答案】粉紅色出現(xiàn) 【典例4】【2018北京】實驗小組制備高鐵酸鉀（K2FeO4）并探究其性質(zhì)。 資料：K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液；具有強氧化性，在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2，在堿性溶液中較穩(wěn)定。 （1）制備K2FeO4（夾持裝置略） ①A為氯氣發(fā)生裝置。A中反應方程式是________________（錳被還原為Mn2+）。 ②將除雜裝置B補充完整并標明所用試劑。_______ ③C中得到紫色固體和溶液。C中Cl2發(fā)生的反應有 3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O，另外還有________________。 （2）探究K2FeO4的性質(zhì) ①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，產(chǎn)生黃綠色氣體，得溶液a，經(jīng)檢驗氣體中含有Cl2。為證明是否K2FeO4氧化了Cl－而產(chǎn)生Cl2，設(shè)計以下方案： 方案Ⅰ 取少量a，滴加KSCN溶液至過量，溶液呈紅色。 方案Ⅱ 用KOH溶液充分洗滌C中所得固體，再用KOH溶液將K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加鹽酸，有Cl2產(chǎn)生。 i．由方案Ⅰ中溶液變紅可知a中含有______離子，但該離子的產(chǎn)生不能判斷一定是K2FeO4將Cl－氧化，還可能由________________產(chǎn)生（用方程式表示）。 ii．方案Ⅱ可證明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗滌的目的是________________。 ②根據(jù)K2FeO4的制備實驗得出：氧化性Cl2________（填“＞”或“＜”），而方案Ⅱ?qū)嶒灡砻?，Cl2和的氧化性強弱關(guān)系相反，原因是________________。 ③資料表明，酸性溶液中的氧化性＞，驗證實驗如下：將溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振蕩后溶液呈淺紫色，該現(xiàn)象能否證明氧化性＞。若能，請說明理由；若不能，進一步設(shè)計實驗方案。 理由或方案：________________。 【答案】2KMnO4+16HCl2MnCl2+2KCl +5Cl2↑+8H2O Cl2+2OH?Cl?+ClO?+H2O Fe3+ 4FeO42?+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O 排除ClO?的干擾 > 溶液的酸堿性不同 若能，理由：FeO42?在過量酸的作用下完全轉(zhuǎn)化為Fe3+和O2，溶液淺紫色一定是MnO4?的顏色（若不能，方案：向紫色溶液b中滴加過量稀H2SO4，觀察溶液紫色快速褪去還是顯淺紫色） ②根據(jù)同一反應中，氧化性：氧化劑氧化產(chǎn)物。對比兩個反應的異同，制備反應在堿性條件下，方案II在酸性條件下，說明酸堿性的不同影響氧化性的強弱。 ③判斷的依據(jù)是否排除FeO42-的顏色對實驗結(jié)論的干擾。 詳解：（1）①A為氯氣發(fā)生裝置，KMnO4與濃鹽酸反應時，錳被還原為Mn2+，濃鹽酸被氧化成Cl2，KMnO4與濃鹽酸反應生成KCl、MnCl2、Cl2和H2O，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，反應的化學方程式為2KMnO4+16HCl（濃）=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，離子方程式為2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O。 ②由于鹽酸具有揮發(fā)性，所得Cl2中混有HCl和H2O（g），HCl會消耗Fe（OH）3、KOH，用飽和食鹽水除去HCl，除雜裝置B為。 ③ C中Cl2發(fā)生的反應有3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，還有Cl2與KOH的反應，Cl2與KOH反應的化學方程式為Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O，反應的離子方程式為Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。 （2）①根據(jù)上述制備反應，C的紫色溶液中含有K2FeO4、KCl，還可能含有KClO等。 i.方案I加入KSCN溶液，溶液變紅說明a中含F(xiàn)e3+。但Fe3+的產(chǎn)生不能判斷K2FeO4與Cl-發(fā)生了反應，根 ③該小題為開放性試題。若能，根據(jù)題意K2FeO4在足量H2SO4溶液中會轉(zhuǎn)化為Fe3+和O2，最后溶液中不存在FeO42-，溶液振蕩后呈淺紫色一定是MnO4-的顏色，說明FeO42-將Mn2+氧化成MnO4-，所以該實驗方案能證明氧化性FeO42-MnO4-。（或不能，因為溶液b呈紫色，溶液b滴入MnSO4和H2SO4的混合溶液中，c（FeO42-）變小，溶液的紫色也會變淺；則設(shè)計一個空白對比的實驗方案，方案為：向紫色溶液b中滴加過量稀H2SO4，觀察溶液紫色快速褪去還是顯淺紫色）。 點睛：本題考查K2FeO4的制備和K2FeO4的性質(zhì)探究。與氣體有關(guān)的制備實驗裝置的連接順序一般為：氣體發(fā)生裝置→除雜凈化裝置→制備實驗裝置→尾氣吸收。進行物質(zhì)性質(zhì)實驗探究是要排除其他物質(zhì)的干擾。尤其注意最后一空為開放性答案，要注重多角度思考。 考點三 氧化還原反應方程式的書寫及配平 1.一般氧化還原反應的配平步驟 2.氧化還原反應的配平技巧 （1）.全變從左邊配 氧化劑、還原劑中某元素化合價全變的，一般從反應物著手配平。如＋HO3(濃)―→O2↑＋O2↑＋H2O，要使得失電子數(shù)守恒，必為1＋4HO3(濃)，再配平右邊物質(zhì)的化學計量數(shù)。 （2）.自變從右邊配 自身氧化還原反應(包括分解、歧化)一般從右邊著手配平。如＋KOH(熱、濃)―→K2＋K2O3＋H2O，要使得失電子守恒，必有2K2＋1K2O3，再配平其他物質(zhì)的化學計量數(shù)。 （3）.缺項配平法 首先明白缺項物質(zhì)所含元素化合價反應前后未變。否則無法配平。所以先配平含變價元素物質(zhì)的化學計量數(shù)，再根據(jù)質(zhì)量守恒定律確定缺項物質(zhì)的化學式和化學計量數(shù)。缺項物質(zhì)一般為酸、堿、水，常見的有H2SO4、HCl、KOH、NaOH、H2O等。 條件 補項原則 酸性條件下 缺H(氫)或多O(氧)補H＋，少O(氧)補H2O(水) 堿性條件下 缺H(氫)或多O(氧)補H2O(水)，少O(氧)補OH－ 【典題5】【2018天津】NOx含量的測定 將v L氣樣通入適量酸化的H2O2溶液中，使NOx完全被氧化為NO3?，加水稀釋至100.00 mL。量取20.00 mL該溶液，加入v1 mL c1 molL?1 FeSO4標準溶液（過量），充分反應后，用c2 molL?1 K2Cr2O7標準溶液滴定剩余的Fe2+，終點時消耗v2 mL。 NO被H2O2氧化為NO3?的離子方程式是___________。 【答案】2NO+3H2O2=2H++2NO3–+2H2O 【解析】NO被H2O2氧化為硝酸，所以反應的離子方程式為：2NO+3H2O2=2H++2NO3–+2H2O。 【典例6】【2018江蘇】以高硫鋁土礦（主要成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金屬硫酸鹽）為原料，生產(chǎn)氧化鋁并獲得Fe3O4的部分工藝流程如下： （4）“過濾”得到的濾渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，理論上完全反應消耗的n（FeS2）∶n（Fe2O3）=__________________。 【答案】1∶16 【典例7】【2018江蘇】NOx（主要指NO和NO2）是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環(huán)境保護的重要課題。 （1）用水吸收NOx的相關(guān)熱化學方程式如下： 2NO2（g）+H2O（l）HNO3（aq）+HNO2（aq） ΔH=?116.1 kJmol?1 3HNO2（aq）HNO3（aq）+2NO（g）+H2O（l） ΔH=75.9 kJmol?1 反應3NO2（g）+H2O（l）2HNO3（aq）+NO（g）的ΔH=___________kJmol?1。 （2）用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，電解該混合溶液可獲得較濃的硝酸。寫出電解時陽極的電極反應式：____________________________________。 （3）用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx，吸收過程中存在HNO2與(NH2)2CO生成N2和CO2的反應。寫出該反應的化學方程式：____________________________________。 （4）在有氧條件下，新型催化劑M能催化NH3與NOx反應生成N2。 ①NH3與NO2生成N2的反應中，當生成1 mol N2時，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為__________mol。 ②將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體，勻速通入裝有催化劑M的反應器中反應（裝置見題20圖?1）。 反應相同時間NOx的去除率隨反應溫度的變化曲線如題20圖?2所示，在50～250 ℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是____________________________；當反應溫度高于380 ℃時，NOx的去除率迅速下降的原因可能是___________________________。 【答案】（1）?136.2（2）HNO2?2e?+H2O3H++NO3? （3）2HNO2+(NH2)2CO2N2↑+CO2↑+3H2O（4）① ②迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高增大與溫度升高共同使NOx去除反應速率迅速增大；上升緩慢段主要是溫度升高引起的NOx去除反應速率增大 催化劑活性下降；NH3與O2反應生成了NO 詳解：（1）將兩個熱化學方程式編號， 2NO2（g）+H2O（l）=HNO3（aq）+HNO2（aq） ΔH=?116.1 kJmol?1（①式） 3HNO2（aq）=HNO3（aq）+2NO（g）+H2O（l） ΔH=75.9 kJmol?1（②式） 應用蓋斯定律，將（①式3+②式）2得，反應3NO2（g）+H2O（l）=2HNO3（aq）+NO（g）ΔH=[（?116.1 kJmol?1）3+75.9 kJmol?1]2=-136.2kJmol?1。 （2）根據(jù)電解原理，陽極發(fā)生失電子的氧化反應，陽極反應為HNO2失去電子生成HNO3，1molHNO2反應失去2mol電子，結(jié)合原子守恒和溶液呈酸性，電解時陽極電極反應式為HNO2-2e-+H2O=NO3-+3H+。 （3）HNO2與（NH2）2CO反應生成N2和CO2，N元素的化合價由HNO2中+3價降至0價，N元素的化合價由（NH2）2CO中-3價價升至0價，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，反應的化學方程式為2HNO2+（NH2）2CO=2N2↑+CO2↑+3H2O。 （4）①NH3與NO2的反應為8NH3+6NO27N2+12H2O，該反應中NH3中-3價的N升至0價，NO2中+4價的N降至0價，生成7molN2轉(zhuǎn)移24mol電子。生成1molN2時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為mol。 點睛：本題以有效去除NOx為載體，考查蓋斯定律的應用、電解原理、指定情境下方程式的書寫，氧化還原反應中轉(zhuǎn)移電子數(shù)的計算、圖像的分析。主要體現(xiàn)的是對化學反應原理的考查，對化學反應原理的準確理解是解題的關(guān)鍵。