偶看新闻纳斯达克指数基金定投:第2章 元素与物质世界第3节 氧化剂和还原剂(书稿)
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/04/19 09:53:54
第3节 氧化剂和还原剂
在初中我们就知道，化学反应有四种基本类型，即化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应。这种分类方法比较简单，有很大的优点，但却不能把所有的化学反应包括在内。比如说，反应“Fe＋4HNO3＝Fe(NO3)3＋2H2O＋NO↑”就很难用上述反应类型来描述。那么，该反应到底属于哪种类型呢？化学反应还有什么更科学的分类方法呢？
研习教材重难点
[温故·知新]
化学反应的四种基本类型：
化合反应：两种或两种以上的物质相互作用，生成一种物质的反应。
分解反应：一种物质经过反应后生成两种或两种以上物质的反应。
置换反应：一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。
复分解反应：两种化合物相互交换成分，生成另外两种化合物的反应。
研习点1 氧化还原反应
1．元素化合价在化学反应中的变化
（1）化合价：化合价是认识氧化还原的前提与基础。
①规则： ①在化合物中，正负化合价的代数和为零；②单质中，元素的化合价为零。
②本质：
a化合价的正与负：失去电子或共用电子对偏离呈正价；得到电子或共用电子对偏向呈负价。
b化合价的数值：化合价的数值等于得、失电子（或共用电子对）的数目。
c化合价的变动：元素在氧化还原反应中，得到电子，化合价降低；失去电子，化合价升高。
③有关规律：
a金属元素一般没有负化合价，除零价外，只显正价，因为在反应中只能失去电子。
b非金属元素（除氧、氟外）在反应中既可得到电子，亦可失去电子，故既可呈正价，也能显负价。
c氧、氟的非金属性很强，在反应中一般不失去电子，故一般没有正化合价。
d显最高化合价的元素，在反应中只能得电子而不能失电子，故发生氧化还原反应化合价只能降低。相反，显最低化合价的元素，在反应中化合价只能升高。
（2）基本概念
①氧化反应和还原反应：反应物所含元素化合价升高（或者说是物质失去电子）的反应称为氧化反应；反应物所含元素化合价降低（或者说是物质得到电子）的反应称为还原反应。
②氧化还原反应：凡是反应过程中有元素化合价变化（或电子转移）的化学反应叫做氧化还原反应。
说明：氧化反应和还原反应是一对对立的反应，而又统一存在于一个反应中，不能分割，所以人们把这两种同时存在的一个化学反应叫做氧化还原反应。
【联想·发散】
四种基本反应类型和氧化还原反应的关系
反应类型
氧化—还原反应
非氧化—还原反应
化合反应
2Na＋Cl2＝2NaCl（有单质参加）
CaO＋H2O＝Ca(OH)2（没有单质参加）
分解反应
2H2O2＝2H2O＋O2↑（有单质生成）
H2CO3＝H2O＋CO2↑（没有单质生成）
置换反应
Zn＋2HCl＝ZnCl2＋H2↑
复分解反应
H2SO4＋Ba(OH)2＝BaSO4↓＋2H2O
2．氧化还原反应的实质
（1）研究表明，所有的氧化还原反应中都存在着电子的转移，电子的转移是氧化还原反应的实质。
说明：“转移”包含两方面内容：电子的得到、失去和电子的偏离、偏向。电子的偏离和偏向又统称电子的偏移。
（2）认识氧化还原反应概念的三个阶段：
①首先是从得到氧和失去氧的视角认识的。
②接着是从元素的化合价升和降的视角去认识的。
③最后是从元素原子电子的得到和失去的视角去认识的。
注意：第①种情况只适宜在初中阶段使用，因为它解决问题的范围太狭窄，只局限在有氧参与的反应。第②种情况没有反映出氧化还原反应产生的本质，只是氧化还原反应的一种表象，我们用来作为判断一个化学反应是否是氧化还原反应的工具。第③种情况才是氧化还原反应的本质。
典例1：下列反应中，不属于氧化还原反应的是
A．3CuS＋8HNO3＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋3S↓＋4H2O
B．3Cl2＋6KOH＝5KCl＋KClO3＋3H2O
C．3H2O2＋2KCrO2＋2KOH＝2K2CrO4＋4H2O
D．3CCl4＋K2Cr2O7＝2CrO2Cl2＋3COCl2＋2KCl
研析：判断一个反应是否为氧化还原反应，必须抓住它的特征，看元素的化合价是否发生改变。若改变，则为氧化还原反应。反之，则为非氧化还原反应。本题选项中，D中各元素化合价均未变化。
答案：D。
典例2：请在下图1中注明各类反应的位置。①化合反应 ②分解反应 ③置换反应 ④复分解反应⑤氧化还原反应 ⑥非氧化还原反应
图1
①
②
③
④
⑤
⑥
图2
研析：根据反应物和生成物的类别以及反应前后物质种类多少，可以将化学反应分为：化合反应 、分解反应 、置换反应 、复分解反应；根据反应中是否有电子转移，可以将化学反应分为氧化还原反应和非氧化还原反应。置换反应一定是氧化还原反应，复分解反应一定是非氧化还原反应，化合反应和分解反应可能是氧化还原反应，也可能是非氧化还原反应。还有部分反应，不属于四种基本反应类型中的任何一类。
答案：见图2。
研习点2 氧化剂和还原剂
1．基本概念
（3）氧化剂和还原剂：在氧化还原反应中，所含元素的化合价降低（或说得到电子）的反应物叫做氧化剂；而所含元素化合价升高（或说失去电子）的反应物，叫做还原剂。
（2）氧化产物和还原产物：还原剂失去电子被氧化所得的产物叫氧化产物；氧化剂得到电子被还原所得的产物叫还原产物。
【领悟·整合】
氧化还原反应的有关概念是互相独立，又互相依存的，其关系如下：
氧化剂（具有氧化性）——得电子——被还原——发生还原反应——还原产物；
还原剂（具有还原性）——失电子——被氧化——发生氧化反应——氧化产物。
2．常见的氧化剂和还原剂
常见的氧化剂：
（1）非金属单质X2、O2、S等；
（2）高价金属阳离子Cu2+、Fe3+；高价或较高价含氧化合物H2SO4(浓)、MnO2、HClO、KMnO4、K2Cr2O7、HNO3、HClO3等。
常见的还原剂：
（1）活泼或较活泼的金属K、Na、Mg、Al、Zn、Fe等；
（2）低价金属阳离子Fe2+；
（3）非金属阴离子Cl－、Br－、I－、S2－等；
（4）含较低价元素的化合物CO、SO2、H2SO3、Na2SO3、NH3等。
说明：在含有变价元素的化合物中，具有中间价态元素的物质（单质或化合物）既可做氧化剂，又可做还原剂。例如：Cl2、H2O2、Fe2+、SO2、H2SO3等既有氧化性有又还原性。
3．氧化还原反应中各个基本概念间的关系
【知识·链接】
氧化还原反应的表示方法
1．双线桥法：表示的是同一元素在反应物转化为生成物时电子转移的结果，反映了化学反应的本质及参加反应的各物质间的氧化还原关系。
双线桥法分析氧化还原反应的步骤：①标出有化合价变化的元素的化合价；②在反应物到生成物之间画一个箭头，箭头出发和指向的是有化合价变化的同一元素；③分析化合价的变化，找出反应中得失电子的总数(有价态变化元素的一个原子转移电子数×发生价态变化的原子个数)；④将转移电子数标在线上；
2．单线桥法：表示的是电子转移的情况，反映了化学反应的本质。
单线桥法分析氧化还原反应的步骤：①标出有化合价变化的元素的化合价；②用线桥将反应物中失电子的元素和得电子的元素连接起来，箭尾是失电子的元素，箭头是得电子的元素。注意：桥线只在反应物中，不跨越“＝”与生成物相连。③在桥线上注明电子转移的数目，注意：只写数目，不标得失。
典例3：某酒精厂由于管理不善，酒精滴漏到某种化学品上而酿成火灾。该化学品可能是
A．KMnO4 B．NaCl C．(NH4)2SO4 D．CH3COOH
研析：酒精是我们非常熟悉的物质。酒精遇到氧气非常容易燃烧，在燃烧过程中表现出还原性，做还原剂；氧气做氧化剂。但四个选项中并无氧气，这就需要我们灵活运用所学知识，解决实际问题。NaCl、(NH4)2SO4、CH3COOH三种物质均没有强氧化性，可以排除；而KMnO4是一种典型的强氧化剂，受热时还容易分解产生氧气，因此，酒精滴漏到KMnO4上容易酿成火灾。
答案：A。
典例4：在一定条件下，氯酸钾与碘按下式反应：2KClO3＋I2＝2KIO3＋Cl2，由此可推断下列相应的结论，不正确的是
A．该反应属于置换反应 B．还原性I2＞Cl2
C．氧化性I2＞Cl2 D．氧化性KClO3＞Cl2
研析：据置换反应的概念首先断定所给反应是一个置换反应．由元素化合价的变化可知：反应2KClO3＋I2＝2KIO3＋Cl2中KClO3是氧化剂，I2是还原剂，KIO3是氧化产物，Cl2是还原产物，据“还原剂的还原性＞还原产物的还原性”规律推知，B正确，但C是错误的．再结合Cl2不能将I2氧化成IO－3的事实，推知D正确。
答案：C。
【联想·发散】
运用氧化性、还原性概括物质的化学性质
所谓氧化性是指氧化剂具有的一种能得到电子的能力，表现在反应中是化合价有降低趋势的一种表现能力；还原性是指还原剂具有的一种失去电子的能力，表现在反应中是化合价有升高趋势的一种表现能力。我们运用氧化性、还原性概括物质的化学性质，下面举例说明：
上一章学了氯气和金属钠的化学性质，氯气跟金属单质（钠、铁、铜等）、非金属单质（氢气等）的反应中都是得电子，化合价降低被还原，做氧化剂，因此氯气具有强氧化性；但氯气也有还原性，如氯气跟水、碱溶液所发生歧化反应。其中有一部分氯即是表现了还原性。而钠非金属单质（氯气、氧气等）、水的反应中都是失电子，化合价升高被氧化，做还原剂，因此钠具有强还原性。
盐酸是既有氧化性又有还原性的。如在盐酸跟镁、铝、锌等较活泼金属发生的置换反应中，盐酸表现了氧化性。在浓盐酸跟二氧化锰反应制取氯气时，盐酸表现了还原性。由于盐酸的氧化性实质上是H+的氧化性，属于酸的通性，即绝大多数酸所具有的共同性质，因此不能把盐酸称为氧化性酸。但浓硫酸是强氧化性酸，其氧化性是指H2SO4分子中＋6价的硫元素表现的一种很强的得电子的能力。稀硫酸或硫酸盐中的SO42－中的硫元素虽然也是＋6价，但没有强氧化性。稀硫酸也有氧化性，是其中的H＋所表现的。浓硫酸分子中＋6价的硫元素得电子的能力远强于其中的＋1价的氢。
金属元素只能失电子，所以金属单质只有还原性；非金属元素既能得电子表现负价，又能失（偏离）电子表现正价，所以非金属单质多数既有氧化性又有还原性。
研习点3 探究铁及其化合物的氧化性和还原性
1、铁元素的存在形态：
游离态：陨铁
化合态：铁元素主要以＋2价和＋3价的化合态存在。在地壳中的质量分数为4.65％，处于第四位，仅次于氧、硅和铝。
2、按不同标准给铁及其化合物分类
（1）按单质、氧化物、酸、碱、盐给上述物质分类。
单质：铁；氧化物：FeO、Fe2O3、Fe3O4；碱： Fe(OH)2、Fe(OH)3；盐：FeCl2、FeCl3、FeSO4、Fe2(SO4)3
（2）按铁元素的化合价给上述物质分类。
0价：Fe；+2价：FeO、FeCl2、FeSO4、Fe(OH)2；+3价：Fe2O3、FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(OH)3
3、铁在氧化物——FeO、Fe2O3、Fe3O4性质的比较
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
——
铁红
磁性氧化铁
色态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
水溶性
难溶
难溶
难溶
化合价
＋2
＋3
＋2、＋3
与CO、H2反应
FeO＋CO Fe＋CO2
FeO＋H2 Fe＋H2O
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
Fe2O3＋3H2 2Fe＋3H2O
Fe3O4＋4CO 3Fe＋4CO2
Fe3O4＋4H2 3Fe＋4H2O
与稀硫酸反应
FeO＋H2SO4＝FeSO4＋H2O
Fe2O3＋3H2SO4＝Fe2(SO4)3＋3H2O
Fe3O4＋4H2SO4＝Fe2(SO4)3＋FeSO4＋4H2O
4．铁的氢氧化物——4Fe(OH)2和4Fe(OH)3性质的比较
（1）氢氧化亚铁：
制备：FeCl2＋2NaOH＝Fe(OH)2↓＋2NaCl
物理性质：白色难溶的弱碱
化学性质：①与强酸反应
②还原性：易被氧化剂所氧化。如：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3
思考：实验室在制备Fe(OH)2时，为防止被氧化，可以采取哪些措施？
提示：实验室制备氢氧化亚铁时，因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁，更要注意隔绝空气。其方法是：①亚铁盐需新制（用足量铁与稀硫酸反应或还原氯化铁溶液）；②将所用氢氧化钠溶液煮沸以赶尽溶于其中的空气（O2）；③使用长滴管吸入氢氧化钠溶液后将滴管伸至氯化亚铁溶液的液面以下，慢慢挤压乳胶头使氢氧化钠与氯化亚铁接触。
（2）氢氧化铁：
制备：FeCl3＋3NaOH＝Fe(OH)3↓＋3NaCl
物理性质：红褐色难溶固体
化学性质：与强酸反应。Fe(OH)3＋ 3H2SO4＝ Fe2(SO4)3＋3H2O
5、探究铁及其化合物的氧化性和还原性
预测：铁元素显0价时，只有还原性；显+3价时，只有氧化性；显+2价时，既有氧化性，又有还原性。
（1）Fe的还原性：与H+、Cu2+、Fe3+、Cl2等反应
Fe＋2H+ ＝ Fe2+＋H2↑、Fe＋Cu2+ ＝ Fe2+＋Cu、2Fe3+＋ Fe ＝3Fe2+、2Fe＋3Cl2 2FeCl3
（2）Fe3+的氧化性：与Fe、Cu、Zn反应
2Fe3+＋ Fe ＝3Fe2+、2Fe3+＋Cu ＝ 2Fe2+＋Cu2+、3Zn＋2Fe3+ ＝ 3Zn2+＋2Fe
（3）Fe2+的氧化性： 与锌反应
Zn＋Fe2+ ＝ Zn2+＋Fe
（4）Fe2+的还原性：与氯水等反应
2Fe2+＋Cl2 ＝ 2Fe3+＝2Cl－
（5）铁及其化合物的相互转化示意图
【联想·发散】
Fe2+与Fe3+的鉴别
（1）直接观察颜色：Fe2+的溶液呈浅绿色，Fe3+的溶液呈棕黄色。
（2）利用显色反应：
Fe2+的溶液＋KSCN或NH4SCN溶液，溶液不呈红色；Fe3+的溶液+KSCN或NH4SCN溶液，溶液呈血红色。
有关离子方程式：Fe3+＋SCN－＝［Fe(SCN)］2+
（3）利用铁化合物沉淀的颜色：
Fe2+的溶液＋NaOH溶液，出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色；Fe3+的溶液＋NaOH溶液，出现红褐色沉淀。
有关反应式：Fe2+＋2OH－＝Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2＋2H2O＋O2＝4Fe(OH)3； Fe3+＋3OH－＝Fe(OH)3↓
（4）利用Fe3+的氧化性：
①Fe2+的溶液＋Cu片，无明显现象；Fe3+的溶液＋Cu片，铜被腐蚀，溶液变为蓝绿色。
有关离子方程式：2Fe3+＋Cu＝2Fe2+＝Cu2+
②Fe2+的溶液＋淀粉KI试纸，试纸不变蓝；Fe3+的溶液＋淀粉KI试纸，试纸变蓝。
有关离子方程式：2Fe3+＋2I－＝2Fe2+＋I2
（5）利用Fe2+的还原性：
①Fe2+的溶液＋酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液紫色褪去；Fe3+的溶液＋酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液紫色不褪。
②Fe2+的溶液＋氯水，溶液变为棕黄色；Fe3+的溶液＋氯水，无明显现象。
有关离子反应式：2Fe2+＋Cl2＝2Fe3+＋2Cl－
注意：以上方法以KSCN溶液鉴别最常用。
典例5：将下列四种铁的化合物溶于稀盐酸，滴加KSCN溶液没有颜色变化，再加入氯水即呈红色的是
A．FeO B．Fe2O3 C．FeCl3 D．Fe2(SO4)3
研析：由题意可知，A中的Fe2+与SCN－结合没有颜色改变，但通入Cl2后发生下列反应，生成Fe3+，溶液变为红色。2Fe2+＋Cl2＝2Fe3+＋2Cl－，Fe3+＋SCN－ ＝［Fe(SCN)］2+。
答案：A。
典例6：根据反应式①2Fe3＋＋2I－＝2Fe2＋＋I2 ②Br2＋2Fe2＋＝2Br－＋2Fe3＋可判断离子还原性由强到弱的顺序为
A．Br－、Fe2＋、I－ B．I－、Fe2＋、Br－
C．Br－、I－、Fe2＋ D．Fe2＋、I－、Br－
研析：首先确定各反应的还原剂(①为I－，②为Fe2＋)和还原产物(①为Fe2＋②为Br－)，其次是根据还原剂的还原性强于还原产物的还原性，推出还原性：I－＞Fe2＋，Fe2＋＞Br－，最后综合给出离子还原性强弱顺序为：I－＞Fe2＋＞Br－。
答案：B
探究解题新思路
▲ 基础思维探究
题型一、氧化还原反应
典例1：下列叙述正确的是
A．元素的单质可由氧化或还原含该元素的化合物来制得
B．得电子越多的氧化剂，其氧化性就越强
C．阳离子只能得到电子被还原，只能做氧化剂
D．含有最高价元素的化合物不一定具有强的氧化性
研析：选项A中阐述了金属单质和非金属单质分别由化合物生成的不同过程，所以正确。选项B错在以得电子多少作为衡量氧化性强弱的标准，而判断氧化剂氧化性强弱的标准是得电子的难易。选项C错在阳离子可以不是最高价，如Fe2+离子等。元素处于最高价时只有氧化性，但与氧化性强弱没有直接关系，所以D选项也是正确的描述。
答案：A、D。
启发引申：该题重点考查学生对氧化还原反应本质的理解。概念问题是氧化还原反应中的基础问题，要求我们学会判断一个具体的氧化还原反应里，谁是氧化剂，谁是还原剂，哪种元素被氧化，哪种元素被还原，谁是氧化产物，谁是还原产物。
拓展 变式
1．下列变化中，需要加入氧化剂才能实现的是
A．MnO2→MnSO4 B．AlCl3→Al(OH)3
C．KI→KIO3 D．HNO3→NO
1．研析：氧化剂在反应中是得到电子的物质,故题中正确的选项中物质的变化应是失去电子的变化。A中的Mn由＋4价降为＋2价,D中的N由＋5价降为＋2价，MnO2、HNO3被还原，B中Al的价态反应前后无变化，无电子转移。C中的I由－1价升高为＋5价，KI被氧化，作还原剂。
答案：C
2．硫代硫酸钠可作脱氯剂，已知25.0 mL0.100mol／L Na2S2O3溶液恰好把224mL（标准状况下）Cl2完全转化为Cl－离子，则S2O32－将转化成
A．S2－ B．S C．SO32－ D．SO42－
2．研析：定量计算问题在氧化还原反应中是非常重要的，具体内容有：（1）通过计算求得反应中需要的氧化剂或还原剂的量，或被氧化、被还原物质的物质的量。（2）通过计算判断产物或者产物中元素的化合价。解决这类问题的依据是氧化还原反应中电子得失总数相等。
标准状况下，224 mL即0.01 mol Cl2，全部转化成Cl－离子时得0.02 mol e－，这些电子将由0.025 L×0.100 mol／L＝0.0025 mol Na2S2O3失去，那么，1 mol Na2S2O3失去8 mol e－，硫元素的化合价应由Na2S2O3中的＋2变成＋6，所以产物应为SO42－。
答案：D。
题型二、铁及其化合物的转化
典例2：下列物质反应后一定有+3价铁生成的是
①过量的Fe与Cl2反应；②Fe与过量稀H2SO4反应后，再向其中加KNO3；③Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸；④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中。
A．只有① B．只有①② C．只有①②③ D．全部
研析：①中的Cl2氧化性强，它能将铁氧化为+3价，由于不是在溶液中反应，因此过量的铁不会将氯化铁还原。②中Fe与稀H2SO4反应只能生成Fe2+，但要注意，由于稀H2SO4过量，加入KNO3后，H+、硝酸根离子能将Fe2+氧化成Fe3+。③从表面上看不会发生反应，但实际上发生了Fe2+被H+和硝酸根离子氧化的反应。④中首先发生Fe与盐酸生成FeCl2、Fe2O3与盐酸生成FeCl3的反应，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。
答案：C。
方法导引：本题涉及0价铁变为+3价铁、+2价铁变为+3价铁及+3价铁变为+2价铁，应从氧化剂的强弱、反应条件及反应物间的相对量进行分析。铁的0价、+2价、+3价在一定条件下均可相互转化，在分析具体问题时，应善于抓住转化的条件，挖掘出隐含的反应。
拓展 变式
3．要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+，进行如下实验操作时最佳顺序为：①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4溶液 ③加入少量NH4SCN溶液
A．①③ B．③② C．③① D．①②③
3．研析：本题考查Fe3+的检验和Fe2+的还原性，及Fe3+遇SCN－ 会生成红色物质的特性。加入NH4SCN证明无Fe3+，再加Cl2水,如有Fe2+则可被氧化为Fe3+而使NH4SCN变红色。KMnO4也能氧化Fe2+，但KMnO4本身为紫色，使Fe3+和NH4SCN显色不易观察。
答案：C。
4．在氯化铁、氯化铜和盐酸和混合溶液中加入铁粉，待反应结束后，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是
A．Cu2+ B．Fe3+ C．Fe2+ D．H+
4．研析：本题考察的知识点是铁单质的物理性质及离子共存问题。解答此题要考虑到铁的物理性质：能被磁铁吸引，说明有铁剩余。铁具有还原性，而Cu2+、Fe3+、Fe2+、H+等都具有氧化性。则能够与铁反应的离子不能大量存在。Cu2+、Fe3+以及H+等三种离子不能大量存在，其中Fe被氧化成Fe2+，而Cu2+、Fe3+、H+三种离子被还原成Cu、Fe2+、H2，所以溶液中Fe2+最多。Fe与Fe2+相互间不反应。
答案：C。
▲ 综合思维探究
题型一、学科内综合题
典例3：两种金属混合物30g，投入足量的稀盐酸中，反应后生成气体0.5mol，则混合物中的两种金属为
A．镁与铁 B．铝与铁 C．铜与铝 D．镁与锌
研析：本题考察的知识点是混合物成分的确定．假设30g全为镁、铁、铝、铜、锌，生成气体的物质的量分别为大于0.5mol，大于0.5mol，大于0.5mol，0mol，小于0.5mol，．混合物中的组成为大于0.5mol和小于0.5mol之间．
答案：C、D
方法导引：解答此题目的关键点是熟悉金属与酸反应制取氢气的化学方程式。解题方法一般为极值法，即假设混合物中的成分为单一的一种，计算出所求值，则混合时所得量在最大值与最小值之间。当遇到混合物种类确定的计算题型时，可以考虑这种方法，使解题过程简化。
拓展 变式
5．将一定质量的Mg、Zn、Al混合物与足量的稀硫酸反应，生成氢气2.8L（标准状况），原混合物的质量可能是
A．2g B．4g C．8g D．10g
5．研析：本题的变化点是有三种物质混合的反应。解题思路是分别用极值法思考单独为镁、铝、铁时的质量是多少，则混合物的质量介于最大值与最小值之间。单独为镁、铝、铁生成2.8L的氢气所需质量分别是3g、2.25g、8.125g，则混合物的质量在2.25g、8.125g之间。
答案：B、C。
6．将一定量的铁粉加入含稀HNO3、Fe(NO3)3和Cu(NO3)2的混合溶液中，充分反应后过滤，将滤出的固体物质加入稀盐酸中。
（1）若有气体放出，则滤液中存在的金属阳离子为 。
（2）若无气体放出，则滤液中存在的金属阳离子为 。
6．研析：本题考查铁的单质及化合物的性质，分析中宜从终态考虑。
据题意（1）剩余物是铁，因此与铁反应的微粒（或物质）均不能存在，溶液中金属阳离子只有Fe2+离子；（2）中剩余物为铜；与铜反应的物质均不存在，溶液中阳离子一定有Fe2+离子（铁都转化为Fe2+离子），Cu2+离子有可能存在，也可能不存在。
答案：（1）Fe2+ （2）一定有Fe2+，可能有Cu2+。
题型二、实际应用题
典例4：铁酸钠（Na2FeO4）是水处理过程中使用的一种新型净水剂，已知它的氧化性强于KMnO4，在反应中被还原为Fe3+，将它溶入浑浊的泥水中，既能起杀菌消毒作用，又能使泥沙沉降，试回答：
（1）制取铁酸钠的反应方程式为：2Fe(NO3)3＋16NaOH＋3Cl2＝2Na2FeO4＋6NaNO3＋6NaCl＋8H2O
该反应的氧化剂是 ；氧化产物是 。
（2）铁酸钠能沉降泥沙的原因是 。
研析：（1）上述反应虽然比较复杂，但只要我们熟练掌握氧化还原反应中各个概念，即可顺利解答。反应物中，Cl2中Cl元素的价态是0价，而在生成物NaCl中Cl元素的价态是－1价（化合价降低），因此，Cl2是氧化剂；Fe(NO3)3中的Fe元素由＋3价升高到＋6价（Na2FeO4），Na2FeO4是Fe(NO3)3被氧化以后的产物，即氧化产物。（2）本题要求较高，但联想到我们第1节学到的有关Fe(OH)3胶体的制备及性质，也就不难回答了。
答案：（1）NaCl （2）还原产物Fe3+水解生成Fe(OH)3可净水。
总结提升： 大家都知道，自来水必须经过消毒、净化之后才能饮用。最常用的消毒剂是氯气，但由于氯气对人体也有一定危害，人们正在积极寻找高效、低毒的杀菌消毒剂，Na2FeO4就是其中的一种。Na2FeO4中的Fe元素为非常规的＋6价，因而具有很强的杀菌消毒能力，而其还原产物Fe3+还能与水作用生成Fe(OH)3胶体，能起到“净水”的作用，真是一举两得。
拓展 变式
7．在烧制砖瓦时，用粘土做成的坯经过烘烧后，铁的化合物转化成__________而制得红色砖瓦。若烘烧后期从窑顶向下慢慢浇水，窑内会产生大量的_______________气体。它们把该红色物质还原成黑色的化合物是_______________，同时还有未烧的碳的颗粒，而制得了青色砖瓦。
7．研析：向窑顶加水发生下列反应： C＋H2O CO＋H2
CO和H2都具有还原性，可将Fe2O3还原至Fe3O4、FeO．需注意铁的氧化物的颜色。
答案：Fe2O3 CO和H2 Fe3O4和FeO
典例5：用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。
方法一：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
（1）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入稀H2SO4和 。
（2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用 的方法。
（3）生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是 。
方法二：在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
（1）在试管Ⅰ里加入的试剂是 。
（2）在试管Ⅱ里加入的试剂是 。
（3）为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是 。
（4）这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是 。
研析：方法一：（1）由于Fe2+具有较强的还原性易被氧化为Fe3+，故在配好的溶液中常加一枚铁钉或适量铁屑以防止其氧化。（2）由于气体的溶解度随温度升高而迅速减小，故可用加热的方法除去蒸馏水中溶解的O2。（3）空气中含有大量的O2，为防止生成的Fe（OH）2沉淀与空气接触，需将吸取的NaOH溶液的试管放入液面以下后再挤出。方法二：（1）由所给试剂及装置特点知，试管Ⅰ为封闭系统，应为产生H2并赶尽溶液中的空气及液面上方空气的装置，故Ⅰ中加入的试剂为铁和稀H2SO4。（2）试管Ⅱ中加入的试剂为NaOH。（3）为确保实验在无氧状态下进行，必须把系统中的O2排除干净，故接下来的操作应为检验试管Ⅱ出口处排出的氢气纯度，当产生氢气较纯时再夹紧止水夹。（4）由于试管Ⅰ中产生的H2充满了Ⅰ、Ⅱ两支试管，外界空气不易进入即Fe（OH）2是在H2的还原性气氛中产生的，故Fe(OH)2的白色沉淀可保持较长的时间。
答案：方法一：（1）铁屑 （2）煮沸 （3）避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
方法二（1）稀H2SO4、铁屑 （2）NaOH溶液 （3）检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹。（4）试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入。
方法导引：此题所考察的是氢氧化亚铁的实验室制备原理和操作方法，及选择操作方法的依据。并依此为基础考察学生设计和完成实验的能力。由此题我们可以看出，要提高设计和完成实验的能力，同学们必须扎扎实实做好以下六项工作：①分析实验的目的。②分析实验所依据的化学反应原理。③分析实验的装置和仪器及使用注意事项。④分析实验的基本操作步骤，为什么要这样操作，不这样操作行不行，有什么样的后果。⑤分析实验后面所附的问题和讨论，真正理解相关问题。⑥从安全性，环保性（减少污染），节约性（不浪费药品），效果性（现象明显）等角度出发，分析还能对该实验进行怎样的改进。
拓展 变式
8．硫酸亚铁是一种可用于治疗缺铁性贫血的药剂．硫酸亚铁药片外表包有一层特制的糖衣，以保护硫酸亚铁不被空气中的氧气氧化成硫酸铁（硫酸铁无治疗贫血的药效）。试设计一个实验方案，验证某硫酸亚铁药片是否被氧化。写出主要实验步骤、现象和有关离子反应方程式。
（1）主要步骤：___________________________________________。
（2）离子方程式：_________________________________________。
8．答案：（1）刮去药片的糖衣，把药片研碎，放在烧杯中加少量蒸馏水溶解，滴几滴KSCN溶液，溶液显红色，可知部分或全部硫酸亚铁被氧化。
（2）Fe3＋＋SCN－＝Fe(SCN)2＋
题型五、学科间渗透题
典例6：维生素C（简称VC，化学式为C6H8O6）是一种水溶性物质，其水溶液呈酸性。VC具有较强的还原性，易被空气中的氧气所氧化。在新鲜的水果、青菜和乳制品中都富含VC，如新鲜橙汁中VC的含量在500 mg·L－1左右。食物中的VC在烹调、贮存、加工时较易丢失。
（1）人体缺乏VC易得何种疾病？
（2）已知VC与I2的反应为：C6H8O6＋I2＝C6H6O6＋2HI，碘遇淀粉变蓝。VC与I2的反应是否为氧化还原反应？氧化剂是哪种物质？
（3）针对VC的性质，你认为在炒菜和淘米的时候应该注意什么？
研析：（1）由生物学知识得知，缺乏VC容易得坏血症．因此VC又称抗坏血酸。（2）在VC与I2的反应中，碘由0价变为－1价，因此此反应必为氧化还原反应，且I2得电子，应为氧化剂。（3）由于VC是一种水溶性物质，因此在淘米时会顺水流掉。如用热水淘米并用力揉搓，VC会损失相当大一部分。炒菜时，不少人习惯先将青菜用开水焯一下再炒或做馅，这种做法会使VC损失很大，以用急火快炒或直接做馅为好。VC显酸性，碱性物质会破坏VC，弱酸可促进VC的吸收，炒菜时稍加点醋可减少一些维生素C的损失。
答案：（1）坏血病（2）是氧化还原反应，I2为氧化剂。（3）忌多次洗或用力搓洗，以急火快炒青菜为佳。
课标点击： 新课标要求同学们知识、技能、情感态度价值观等方面全面发展。这个要求本题中得到了很好的体现：一方面联系生物、化学知识，对同学们的综合能力有较高要求；另一方面联系同学们常见的、关心的，但平时大部分同学又不会处理的问题，不能不说在做完题目后，还会有一种“原来如此”的愉悦的心情，对提高化学的学习兴趣也是很有帮助的。
拓展 变式
9．希尔(HillR)将分离出的叶绿体加到草酸高铁钾盐溶液中，经过光照以后放出O2，同时草酸高铁被还原成草酸低铁：4Fe3++2H2O 4Fe2++4H++O2↑。试回答下列问题：
（1）希尔反应 （“是”或“不是”）光反应。
（2）希尔实验中每生成1molO2，电子转移数目为 。
（3）希尔实验主要意义是 。
9．研析：叶绿体在光下分解水并放出氧气的反应被称为希尔反应。此过程中，在放氧的同时，氢也传递给一定的受体，并在叶绿体的基质中用于还原三碳化合物(磷酸甘油酸)，这是暗反应的一部分。此过程虽然利用了光能，但没有进行光合磷酸化反应，无ATP的生成。所以希尔反应不能说是光反应。它主要证明了光合作用中氧气的来源是水分子的分解。
答案：（1）不是 （2）2.408×1024个 （3）证明光合作用中O2的来源是水分子的分解。
▲ 创新思维探究
题型一、开放探究题
典例7：针对以下A～D四个涉及H2O2的反应（未配平），填写空白：
A．Na2O2＋HCl→H2O2＋NaCl B．Ag2O＋H2O2→Ag＋O2＋H2O
C．H2O2→H2O＋O2 D．H2O2＋Cr2(SO4)3＋KOH→K2CrO4＋K2SO4＋H2O
（1）H2O2仅体现氧化性的反应是(填代号) 。
（2）H2O2既体现氧化性又体现还原性的反应是(填代号) 。
（3）H2O2体现弱酸性的反应是(填代号) ，其理由为 。
研析：在A、B、C、D四个反应中，A反应中无元素化合价的改变，是一个复分解反应，类似于强酸制取弱酸，体现了H2O2的弱酸性，B、C、D三个反应中均有元素化合价改变，是氧化还原反应，B中H2O2中氧元素化合价升高体现了还原性，C中H2O2的氧元素化合价既升高了又降低了，因此既体现了氧化性又体现了还原性，而D中H2O2中氧元素的化合价发生了降低，体现了氧化性。
答案：（1）D （2）C （3）A可以看作是强酸制弱酸
总结提升：本题以过氧化氢为素材，考查了考生有关氧化还原反应的基础知识以及思维的严密性，同时考查对具体问题的分析判断能力。解题关键是分析清楚反应前后的价态变化情况且熟练掌握氧化还原反应中的基本概念。解题易发生的错误是没有明确认识“强酸制取弱酸”的原理而对反应A分析失误。
拓展 变式
10． KClO3和浓盐酸在一定温度下反应会生成黄绿色的易爆物二氧化氯。其变化可用化学反应方程式表示为：2KClO3＋4HCl（浓）＝2KCl＋2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O
（1）浓盐酸在反应中显示出来的性质是
A．只有还原性 B．还原性和酸性
C．只有氧化性 D．氧化性和酸性
（2）产生0．1 mol Cl2，转移的电子的物质的量为 mol。
（3）ClO2具有很强的氧化性．因此，常被用作消毒剂，其消毒效率(以单位质量得到的电子数表示)是Cl2的 倍。
10．研析：此题考查了氯及其化合物的相互转化和性质、氧化还原反应方程式的配平、氧化性还原性分析、电子转移数目的计算等知识；此题情境新颖、思考量大、有效地考查了学生分析问题的能力。
（1）由配平的方程式可知，参加反应的浓盐酸有一半被氧化，另一半起了酸性作用。
（2）Cl2来自于盐酸，产生1 mol Cl2转移2 mol电子，故产生0.1 mol Cl2时，转移电子的物质的量为0.2 mol。
（3）消毒后，氯元素的价态变为－1价，每摩尔ClO2可得电子5 mol，单位质量得电子为5mol/67.5g，每摩尔Cl2可得电子2 mol，单位质量得电子2mol/71g，二者比值为5/67.5∶2/71＝2.63。
答案：（1）B （2）0.2 （3）2.63
11．在一定条件下，NO跟NH3可以发生反应生成N2和H2O。现有NO和NH3的混合物1mol，充分反应后所得产物中，若经还原得到的N2比经氧化得到N2多1.4g。
（1）写出反应的化学方程式并标出电子转移的方向和数目。
（2）以上反应进行完全，试计算原反应混合物中NO与NH3的物质的量可能各是多少。
11．研析：本题主要目的是考查学生根据化学方程式计算的能力，同时考查学生对氧化还原反应中电子转移的方向和数目的理解。
本题的起点极低，已知反应物是NO和NH3，生成物是N2和H2O，要求学生写出反应的化学方程式。氧化还原反应的电子转移的方向和数目这一知识点，是高中化学的重点。第⑴问不难回答。解答第⑵问的核心是“差量法”。由化学方程式6NO＋4NH3＝5N2＋6H2O可得6mol NO 还原得到3mol N2，4mol NH3氧化得到2mol N2，两者相差1molN2。现相差1.4g，1.4g÷28gmol－1＝0.05mol，相当于0.3molNO和0.2molNH3反应。依题意NO和NH3的总物质的量为1mol，其中必有一种为过量。若NO过量，则NO的物质的量为0.5mol与0.3mol之和即0.8mol，而NH3的物质的量为0.2mol；如果NH3过量，则结论是NO0.3mol，NH3是（0.2mol＋0.7mol）即0.7mol。
答案：（1）
（2）有两种情况：
① NH3过量时：n（NO）＝0.3mol n（NH3）＝0.7mol
② NO过量时：n（NO）＝0.8mol n（NH3）＝0.2mol
题型三、课标思维题
典例8：在一个密闭容器内有X，Y，Z，Q四种物质，在一定条件下充分反应，测定反应前后各物质的质量如下：
物质
X
Y
Z
Q
反应前质量/g
0
90
20
20
反应后质量/g
107
0
12
11
则该密闭容器中所发生的化学反应的类型可能为：
A．化合反应 B．分解反应 C．氧化还原反应 D．置换反应
研析：本题考查氧化还原反应及其与其它反应类型的关系。分析反应前后各物质质量的变化，发现X在反应前后增加107g，说明X是生成物，而Y、Z、Q三种物质在反应后质量都减少，分别减少90g、8g和9g，三种物质减少的总质量恰好等于生成的X的总质量。由此得出该反应是由三种物质生成了一种物质，属于化合反应，A是正确的；考虑到化合反应有可能属于氧化还原反应也有可能属于非氧化还原反应，C也是正确的。D显然是错误的。
答案：A、C
考向指南：本题适应现在高考的要求，虽然不要求判断出该反应具体是什么反应，但取材于真实的反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3。考虑到部分优秀生可能直接想到这个反应，本题回避了非氧化还原反应的选项，保证了其科学性，同时也保证了这部分学生能用更短的时间、更准确的答题，体现了高考“选拔”的功能。
拓展 变式
12．某化学小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性，请回答下列问题：
（1）除胶头滴管外，你认为本实验必不可缺少的一种玻璃仪器是 。
（2）请帮他们完成以下实验报告：
实验目的： 。
试剂：铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、锌片、铜片。
实验记录（划斜线部分不必填写）：
序号
实验内容
实验现象
离子方程式
实验结论
①
在FeCl2溶液中滴入适量氯水
溶液由浅绿色变为棕黄色
Fe2+具有还原性
②
在FeCl2溶液中加入锌片
Zn＋Fe2+＝Zn2+＋Fe
③
在FeCl3溶液中加入足量铁粉
Fe＋2Fe3+＝3 Fe2+
Fe3+具有氧化性
④
Fe3+具有氧化性
实验结论：
Fe只有还原性，Fe3+只有氧化性，Fe2+既有氧化性，又有还原性。
（3）根据以上结论判断，下列物质中既有氧化性，又有还原性的有： 。（填序号）
A．Cl2 B．Na C．Na+ D．Cl－ E．SO2 F．NO2
（4）亚铁盐在溶液中易被氧化，而实验室中需要纯净的亚铁盐溶液。那么保存亚铁盐溶液时应该如何防止亚铁盐氧化？
12．答案：（1）试管 （2）实验目的：探究铁及其化合物的氧化性和还原性。①Cl2＋2Fe2+＝2 Cl－＋2Fe3+ ②Fe2+有氧化性 ③铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色 ④在FeCl3溶液中加入铜片。（3）A E F （4）在亚铁盐溶液中加入少量铁单质。
▲ 高考思维探究
[考题1]（2005春-13）相等物质的量的KClO3分别发生下述反应：① 有MnO2催化剂存在时，受热分解得到氧气；② 若不使用催化剂，加热至470℃左右，得到KClO4（高氯酸钾）和KCl。下列关于①和②的说法不正确的是
A．都属于氧化还原反应 B．发生还原反应的元素相同
C．发生氧化反应的元素不同 D．生成KCl的物质的量相同
研析： 反应①和②中均有化合价的变化，都属于氧化还原反应，A正确；①中的Cl元素由+5价降低到－1价，②中的部分Cl元素也由+5价降低到－1价，发生还原反应的元素都是Cl元素，B正确；①中的氧元素由－2价升高到0价，②中部分Cl元素由+5价升高到+7价，发生氧化反应的分别是氧元素和氯元素，C正确；根据氯元素守恒，①中KClO3中的氯元素全部转移到KCl中，而②中只有部分KClO3 生成了KCl，显然，①中得到的KCl较多，D错误。
答案：D
启发引申： 本题考查氧化还原反应中的基本概念及对质量守恒定律的理解，总体上难度不大。氧化还原反应中概念较多，同学们必须将它们分辨清楚，掌握好概念的内涵和外延以及它们它们之间的相互关系。
[考题2]（2005上海-17）某500 mL溶液中含0.1 mol Fe2+、0.2 mol Fe3+，加入0.2 mol铁粉，待Fe3+完全还原后，溶液中Fe2+的物质的量浓度为（假设反应前后体积不变）
A．0.4 mol / L B．0.6 mol / L C．0.8 mol / L D．1.0 mol / L
研析： 加入铁粉后发生如下反应：2Fe3+＋Fe＝3Fe2+。显然，铁粉是过量的，应该按Fe3+的物质的量计算。不难看出，0.2 mol Fe3+完全反应可以生成Fe2+0.3 mol，加上原来的0.1 mol Fe2+，共计0.4 mol。其物质的量浓度为0.4 mol÷0.5L＝0.8 mol / L。
答案：C
考向指南： 铁及其化合物的相互转化在实验室、生活、生产中有重要的应用。如实验室可以利用上述反应防止亚铁离子的氧化，再如工业上可以利用Fe3+腐蚀印刷电路板，由于维生素C具有还原性，可以将Fe3+还原成Fe2+，适量服用维生素C有利于铁元素的吸收等。有关铁及其化合物的相互转化的内容也自然成了高考的热点内容。
[考题3]（2005上海-24） 某一反应体系有反应物和生成物共五种物质： O2、H2CrO4、Cr(OH)3、H2O、H2O2。已知该反应中H2O2只发生如下过程：H2O2 →O2
（1）该反应中的还原剂是 。
（2）该反应中，发生还原反应的过程是 → 。
（3）写出该反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目： 。
（4）如反应转移了0.3 mol电子，则产生的气体在标准状况下体积为 。
6e－
解答：O2、H2CrO4、Cr(OH)3、H2O、H2O2等五种物质中，化合价发生变化的是Cr元素和O元素。由于该反应中H2O2只发生如下过程：H2O2→ O2，O元素由-1价升为0价，因此，H2O2做还原剂；由此还可推知，该反应中，Cr元素化合价降低，因此，发生还原反应的过程是H2CrO4→Cr(OH)3。由（1）（2）题做铺垫，可知，反应物为Cr(OH)3 和H2O2，生成物为Cr(OH)3、O2、H2O。在任何氧化还原反应中，氧化剂得电子总数必然等于还原剂失电子的总数，据此，可写出配平后该化学方程式：2H2CrO4＋3H2O2＝2Cr(OH)3＋3O2↑＋2H2O。H2CrO4中的Cr由+6价降为+3价，每摩尔H2CrO4得到3mol电子，2mol H2CrO4得到6mol电子，同时得到67.2L（标准状况下）氧气，所以，如反应转移了0.3mol电子，则产生的气体在标准状况下体积为67.2L×0.3mol÷6mol＝3.36L。
答案：（1）H2O2（2）H2CrO4 ；Cr(OH)3；（3）2H2CrO4＋3H2O2＝2Cr(OH)3＋3O2↑＋2H2O；（4）3.36L
友情提醒：本题形式新颖，没有告诉反应物和生成物，这就需要同学们有较强的应变能力。但若熟练掌握和理解了氧化还原反应中的基本概念和规律，冷静作答，由于本题有明显的梯度，应该可以准确回答相关问题。由此我们可以得到一个启示：高考题无论形式如何变化，考查的还是课本的基础知识及其应用。我们在学习过程中一定要打好基础，将来才能考出好的成绩。
拓展 变式
13．（2005江苏-7）已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2+，Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是
A．3Cl2＋6FeI2＝2FeCl3＋4FeI3 B．Cl2＋FeI2＝FeCl2＋I2
C． Co2O3＋6HCl＝2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O D．2Fe3+＋2I- ＝2Fe2+＋I2
13．研析： 氧化还原反应中有很多规律，如本题用到的规律有：氧化剂的氧化性比氧化产物强、如果遇到两种或多种还原剂时，还原性强的优先失去电子等。在A中，亚铁离子的还原性不如碘离子，应该先把碘离子氧化，或者这样想，Fe3+能将I-氧化成I2，FeI3这种物质在水溶液中不会存在，A显然是错误的。
答案：A。
14．实验室为监测空气中汞蒸气的含量，往往悬挂涂有CuI的滤纸，根据滤纸是否变色或颜色发生变化所用去的时间来判断空气中的含汞量，其反应为：4CuI＋Hg＝Cu2HgI4＋2Cu
（1）上述反应产物Cu2HgI4中，Cu元素显 价。
（2）以上反应中的氧化剂为 ，当有1molCuI参与反应时，转移电子 mol。
（3）CuI可由Cu2+与I-直接反应制得，请配平下列反应的离子方程式。
Cu2+＋ I－＝ CuI＋ I3－
14．研析：（1）反应中Hg是还原剂，化合价由0价升高到＋2，在反应产物Cu2HgI4中碘为－1价，由2x＋2＋（－1）×4＝0 x＝＋1，即Cu元素显＋1价。
（2）由所给反应知由CuI→Cu化合价从＋1降到0，所以CuI为氧化剂。每有4 mol CuI 参加反应，转移电子的物质的量为2 mol 当有1 mol CuI 参与反应时转移电子0.5 mol。
（3）根据Cu守恒，Cu2+ 和CuI的物质的量相等，设Cu2+ 、I－、CuI和I3－的物质的量分别为1、x、1、y。根据质量守恒和电荷守恒得：x＝3y＋1；2－x＝－y。x＝5/2，y＝1/2。两边同乘以2，得其化学计量数分别为：2、5、2、1。
答案：（1）＋1 （2）CuI 0.5 （3）2 5 2 1
开拓学习新视野
▲ 课标知识拓展
【思想方法】
层析法认识氧化还原反应与电子转移之间的关系
（1）以反应2Na+Cl2 2NaCl为例分析：
在Na与Cl2反应前后，元素化合价的升降情况为：
化合价降低2×1
化合价升高1×2
2 Na ＋ Cl2 ＝ 2 NaCl
0 0 +1 -1
失去2×e－
2 Na ＋ Cl2 ＝ 2 NaCl
0 0 +1 -1
得到2×e－
元素原子之间得失电子情况为
由此可知，在由单质Na和Cl2生成离子化合物NaCl的反应里，元素化合价的升降与元素原子之间的电子转移之间有着密切关系.元素原子失去(或得到)电子，元素的化合价就升高(或下降)，并且元素原子失去(或得到)的电子数与元素化合价升高(或降低)的数相等.电子得失，属于电子转移.
（2）以反应H2+Cl2 2HCl为例分析
化合价降低2×1
化合价升高2×1
H2 ＋ Cl2 ＝ 2 HCl
0 0 +1 -1
在H2与Cl2反应前后，元素化合价的升降情况为：
电子偏出2×e－
H2 ＋ Cl2 ＝ 2 HCl
0 0 +1 -1
电子偏入2×e－
元素原子之间电子偏移情况为：
由上可知，在像由单质H2和Cl2生成共价化合物HCl的反应里，元素化合价的升降与元素原子之间的共用电子对的偏移有着密切关系.共用电子对偏出（或偏入），元素的化合价就升高（或降低），并且元素原子偏出（或偏入）的电子数与元素化合价升高(或降低)的数相等.电子偏出偏入，也属于电子转移。
（3）综上结论可知，元素化合价的升降既与氧化还原反应之间有着密切的关系，又与元素原子之间的电子转移有密切关系.物质失去电子的反应是氧化反应，物质得到电子的反应是还原反应，凡是有电子转移（得失或偏移）的反应都是氧化还原反应。
学习铁及其化合物性质的方法
（1）抓价态：从铁元素三种价态的相互转化（铁三角关系）去认识铁及其化合物间的氧化还原反应规律。
①Fe2+和Fe3+的性质：a．Fe2+既有氧化性，又有还原性，主要表现还原性；Fe3+具有较强的氧化性。b．Fe2+和Fe3+都是典型的弱碱阳离子，与OH－离子在溶液中可以发生反应。
②亚铁盐的存放方法：加入少量铁屑以防止Fe2+被氧化。
（2）想属类：如铁是一种比较活泼的过渡金属，氧化亚铁、氧化铁为碱性氧化物，氢氧化亚铁、氢氧化铁为不溶性弱碱，氯化铁为强酸弱碱盐，由此去分析理解它们各自所具有的性质。
（3）作比较：列表比较铁的氧化物、铁的氢氧化物和Fe2+与Fe3+的鉴别方法。
【专题放送】
氧化还原反应中的有关判断
1．氧化还原反应中基本概念的判断
氧化还原反应的实质是电子的转移，特征是反应前后元素的化合价发生了变化。我们判断某反应是否为氧化还原反应可根据反应前后元素的化合价是否发生了变化这一特征。在氧化还原反应中，物质所含元素化合价升高（意味着失电子或电子对偏离），就是发生了氧化反应（或被氧化），此物质是还原剂，具有还原性。物质所含元素化合价降低（意味着得电子或电子对偏向），就是发生了还原反应（或被还原），此物质是氧化剂，具有氧化性。可概括为：
升——失——氧——还；降——得——还——氧
2．氧化性、还原性强弱的判断
（1）根据元素的化合价
物质中元素具有最高价态，该元素只有氧化性；物质中元素具有最低价态，该元素只有还原性；物质中元素具有中间价态，该元素既有氧化性又有还原性。对于同一种元素，价态越高，其氧化性就越强；价态越低，其还原性就越强。
（2）根据氧化还原反应方程式
在同一氧化还原反应中，氧化性：氧化剂>氧化产物；还原性：还原剂>还原产物。
氧化剂的氧化性越强，则其对应的还原产物的还原性就越弱；还原剂的还原性越强，则其对应的氧化产物的氧化性就越弱。
（3）根据金属活动性顺序表
在金属活动性顺序表中，金属的位置越靠前，其还原性就越强；金属的位置越靠后，其阳离子的氧化性就越强。
（4）根据反应的难易程度
氧化还原反应越容易进行（表现为反应所需条件越低），则氧化剂的氧化性和还原剂的还原性就越强。
（5）其它条件
一般溶液的酸性越强或温度越高，则氧化剂的氧化性和还原剂的还原性就越强，反之则越弱。
注意：① 氧化还原性的强弱只与该原子得失电子的难易程度有关，而与得失电子数目的多少无关。得电子能力越强，其氧化性就越强；失电子能力越强，其还原性就越强。
② 同一元素相邻价态间不发生氧化还原反应。
例1：根据下列反应判断有关的物质还原性由强到弱的顺序是
H2SO3＋I2＋H2O＝2HI＋H2SO4
2FeCl3＋2HI＝2FeCl2＋2HCl＋I2
3FeCl2＋4HNO3＝2FeCl3＋NO↑＋2H2O＋Fe(NO3)3
A．H2SO3＞I－＞Fe2＋＞NO B．I－＞Fe2＋＞H2SO3＞NO
C．Fe2＋＞I－＞H2SO3＞NO D．NO＞Fe2＋＞H2SO3＞I－
研析：（1）先确定好每个反应中的还原剂与还原产物；（2）再利用规律：还原性为还原剂强于还原产物，有：H2SO3＞HI，HI＞FeCl2,FeCl2＞NO，即得答案为A选项。
例2：G、Q、X、Y、Z均为氯的含氧化合物，我们不了解它们的分子式（或化学式），但知道它们在一定条件下具有如下的转换关系（未配平）：（1）G→Q＋NaCl （2）Q＋H2O X＋H2 （3）Y＋NaOH→G＋Q＋H2O （4）Z＋NaOH→Q＋X＋H2O这五种化合物中氯的化合价由低到高的顺序为
A．Q、G、Z、Y、X B．G、Y、Q、Z、X C．G、Y、Z、Q、X D．Z、X、G、Y、Q
研析：根据氧化还原反应的特征可知，氧化还原反应中元素化合价有升必有降。由（1）得Q＞G，因为该反应为歧化反应，G中氯元素的化合价必介于Q和－1价氯之间。同理，（3）结合（1）得Q＞Y＞G，由（2）得X＞Q，由（4）结合（2）得X＞Z＞Q。本题正确答案为B。
▲ 多彩化学漫步
怎样判断司机是否酒后驾车
K2Cr2O7是一种橙红色具有强氧化性的化合物，当它在酸性条件下被还原成三价铬时，颜色变为绿色．据此，当交警发现汽车行驶不正常时，就可上前阻拦，并让司机对填充了吸附有K2Cr2O7的硅胶颗粒的装置吹气．若发现硅胶变色达到一定程度，即可证明司机是酒后驾车．这时酒精（CH3CH2OH）被K2Cr2O7氧化为醋酸（CH3COOH）。该氧化还原反应的方程式可表示为：
2K2Cr2O7＋3CH3CH2OH＋8H2SO4＝2K2SO4＋2Cr2(SO4)3＋3CH3COOH＋11H2O
思考：被检测的气体成分是________________，上述反应中氧化剂是________________，还原剂是_______________________。
研析：氧化还原反应有关概念的确定都是从分析元素化合价有无变化及其升降情况入手，有机反应也不例外。本题的关键是如何确定有机物中各元素的价态。
方法1：把H、O的价态分别定为＋1、－2（即它们的价态不变），碳元素价态可变：其价态根据化合物中化合价的代数和为零进行推算，据此有：CH3CH2OH中C的平均价态为－2价，而在产物乙酸中C的，平均价态为0价，显然CH3CH2OH是还原剂。由于K2Cr2O7中的Cr为＋6价，而在产物Cr2(SO4)3中Cr的化合价为＋3价，故Cr2(SO4)3是氧化剂。
方法2：本题也可依据氧化还原反应的规律进行推理得解，即在K2Cr2O7、H2SO4两反应物中，只有Cr的化合价降低，而任何氧化还原反应中元素的化合价有升有降，故CH3CH2OH中必含化合价升高的元素，CH3CH2OH是还原剂。
答案：CH3CH2OH；K2Cr2O7；CH3CH2OH
优化考题新演练
一、理解与应用
1．下列反应中，属于氧化还原反应的是
A．CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋CO2↑＋H2O B．CaO＋H2O＝Ca(OH)2
C．Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu D．H2CO3＝H2O＋CO2↑
1．研析：判断一个反应是否为氧化还原反应，只要看反应前后元素有无化合价的变化即可。本题只有C中铁和铜的元素化合价发生了改变，故只有C属于氧化还原反应。
答案：C
2．下面有关氧化还原反应的叙述正确的是
A．在反应中不一定所有元素的化合价都发生变化
B．肯定有一种元素被氧化，另一种元素被还原
C．非金属单质在反应中只做氧化剂
D．某元素从化合态变为游离态时，该元素一定被还原
2．研析：本题可以灵活运用氧化还原反应的有关概念结合实例去分析。氧化还原反应的宏观特征是元素化合价有升降，但不一定是所有元素化合价均有升降。如Fe2O3＋3CO＝2Fe＋3CO2，碳元素没有化合价变化。故A正确。化合价变化的元素可能是不同种元素，也可以是同种元素。如Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O，故B不正确。作为非金属在反应中一般作为氧化剂，但也有失电子的可能：如C+O2 CO2，故C不正确。从化合态变为游离态分两种情况：一是从高价态变为游离态如Fe2+→Fe，化合价降低，得电子，被还原。另一种是从低价态变为游离态如Cl－→Cl2，化合价升高，失电子，被氧化，故D不正确。
答案：A
3．在含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.01mol的混和溶液中，加入0.015mol的铁粉，经充分搅拌后，产生的变化是
A．铁溶解，没有任何金属生成 B．铁溶解，析出银，且溶液中不含有Fe3+
C．析出0.01 mol Ag和0.01 mol Cu D．析出0.01 mol Ag和0.005 molCu
3．研析：在上述混合溶液中加入的铁粉，依次发生如下反应：2Ag+＋ Fe＝Fe2+，2Fe3+＋Fe＝3Fe2+，Fe＋Cu2+＝Fe2+＋Cu。首先0.01 mol Ag全部析出，消耗0.005 molFe；然后，0.01mol Fe3+全部反应生成Fe2+，又消耗0.005 molFe；最后，剩余的0.005 mol Fe完全反应，置换出0.005 molCu。
答案：D
4．将适量铁粉放入三氯化铁溶液中，完全反应后，溶液中的Fe3+和Fe2+浓度相等。则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比是
A．2∶3 B．3∶2 C．1∶2 D．1∶1
4．研析：Fe3+有较强的氧化性，与Fe反应如下：2Fe3+＋Fe＝3Fe2+，由题意知反应后，c(Fe3+)＝c(Fe2+)，而要生成3molFe2+需消耗2 mol Fe3+，显然n（反应Fe3+）∶n(未反应Fe3+)＝2∶3
答案：A。
5．在Fe2＋、Fe3＋、Mg2+、S I－、H＋中只有氧化性的是 ，只有还原性的是 既有氧化性又有还原性的是 。
5．研析：可以用化合价来判断氧化性或还原性，Fe3＋、Mg2+、H＋处在最高价态，只有氧化性；I－处在最低价只有还原性；Fe2＋、S处在中间价，既有氧化性，又有还原性。
答案：Fe3＋、Mg2+、H＋； I－；Fe2＋、S 。
6．指出下列反应中的氧化剂和还原剂。
（1）Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑；（2）Cl2＋H2O＝HCl＋HClO；（3）Fe＋4HNO3＝Fe(NO3)3＋2H2O＋NO↑。
6．研析：在氧化还原反应中，所含元素的化合价降低的反应物叫做氧化剂；而所含元素化合价升高的反应物，叫做还原剂。（1）中，Zn由0价升高到+2价，做还原剂，H2SO4中的H由+1价降为0价，做氧化剂；（2）中，Cl2中部分Cl由0价升高到+1价，另一部分Cl由0价降低到-1价，Cl2既是氧化剂，又是还原剂；（3）中，Fe由0价升高到+3价，做还原剂，HNO3中的N元素由+5价降为+2价，做氧化剂。
答案：（1）氧化剂：H2SO4，还原剂：Zn。（2）氧化剂：Cl2，还原剂：Cl2。（3）氧化剂：HNO3，还原剂：Fe。
二、拓展与创新
7．从矿物学资料查得，一定条件下自然界存在如下反应： 14 CuSO4＋5 FeS2＋12 H2O ＝7 Cu2S＋5 FeSO4＋12 H2SO4，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－离子有一部分是氧化产物 D．FeS2只作还原剂
7．研析：本题是一道相对难度比较大的氧化还原反应的应用问题，既涉及到 氧化剂和还原剂的判断、氧化还原反应方程式的配平还涉及到氧化 还原反应中的计算等。解决本题的关键是首先要读懂题意，逐步推 敲。先分析参加反应的各元素的价态变化：铜价态降低被还原，硫酸铜是氧化剂，FeS2中硫的价态为-1价，Cu2S中硫的化合价为－2价，FeSO4和H2SO4中硫的化合价为+6价，故FeS2既是氧化剂又是还原剂。产物中的SO42－一部分来源于FeS2，这部分SO42－属于氧化产物；从方程式中可以看出，5 mol FeS2参加反应时，有21 mol 电子转移。
答案：A、C
8．有一种工业废水，已知其中含有大量硫酸亚铁，少量Ag+和Na+。今设计一种既经济又合理的方法，回收银和硫酸亚铁。设计方案如下图所示
（1）药品①是 ；（2）沉淀是 ；
（3）药品②是 ；（4）母液中存在的阳离子 。
8．研析：工业废水中加入Fe，可以将Ag置换出来；为了保证Ag全部被置换出来，加入的Fe应该是过量的，因此沉淀中除了Ag之外，还应该有过量的Fe；沉淀中加入过量的稀H2SO4，可以把Fe溶解，经过滤后得到Ag，两次滤液合并，蒸发浓缩后，析出硫酸亚铁晶体，母液中仍然存在Na+（原来废水中就有的）、Fe2+（Fe2+没有全部析出）、H+（沉淀中加入过量的稀H2SO4，反应后剩余部分H+）。
答案：（1）Fe （2）Fe和Ag （3）稀H2SO4 （4）Na+ H+ Fe2+
三、综合与探究
9．现有浓度均为1.0mol·L-1的FeCl3、FeCl2、CuCl2混合溶液各100mL，加入一定量的铁粉，按下列情况填空。
（1）反应完毕后，铁粉有剩余：
①反应完毕后，溶液中一定含有 阳离子，为 mol；
②固体干燥后，与反应前加入铁粉的质量相比 （填“多”或“少”） g。
（2）反应完毕后，有铜生成，铁粉无剩余。则反应完毕后溶液一定含有 阳离子，该阳离子在溶液中的物质的量的范围是 。
9．研析：在上述混合溶液中加入定量的铁粉，依次发生如下反应：2Fe3+＋Fe＝3Fe2+，Fe＋Cu2+＝Fe2+＋Cu。（1）如果反应完毕后，铁粉有剩余，Fe3+、Cu2+全部反应生成Fe2+，不难算出0.10 mol Fe3+可生成0.15 mol Fe2+，0.10 mol Cu2+可生成0.10 mol Fe2+，共0.35mol；在“2Fe3+＋Fe＝3Fe2+”中Fe减少了2.8 g，在“Fe＋Cu2+＝Fe2+＋Cu”中固体增加了0.08 g，因此，固体干燥后，与反应前加入铁粉的质量相比少了2.0 g。（2）如果反应完毕后，有铜生成，铁粉无剩余，反应“2Fe3+＋Fe＝3Fe2+”进行完全，“Fe＋Cu2+＝Fe2+＋Cu”部分反应或完全反应，由此可确定反应完毕后溶液一定含有Fe2+，Fe2+物质的量应大于0.25mol，小于或等于0.35mol。
答案：（1）① Fe2+；0.35mol ② 少；2.0 g （2）Fe2+；0.25mol＜n（Fe2+）≤0.35mol
10．以知x为FeO和CuO的混合物，取两份等质量的x样品进行如图所示实验：
（1）写出第③步反应的离子方程式： 。
（2）实验从第③步所得固体D的质量为32g，溶液E中只含有一种金属离子，气体F在标准状况下体积为5.6L。试计算取用的每份x中FeO与CuO的质量比。
10．研析：按图顺序正推，依次写出①～③的各步反应即得答案：
①FeO＋2HCl＝FeCl2＋H2O CuO＋2HCl＝CuCl2＋H2O
②FeO＋CO Fe＋CO2 CuO＋CO Cu＋CO2
③Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑
（2）由E为酸性溶液，可知固体D是铜单质。根据铜原子守恒，每份x中CuO的物质的量为：32g/64g·mol－1×1/2＝0.25mol
其质量为：0.25mol×80g·mol－1＝20g
每份x中FeO的物质的量为：0.25mol＋5.6L/22.4L·mol－1＝0.50mol
其质量为：0.50mol×72g·mol－1＝36g
所以，每份x中FeO与CuO的质量比为：36g∶20g＝9∶5
答案：（1）Fe＋Cu2+＝Fe2++ Cu Fe＋2H+＝Fe2++H2↑（2）9∶5
本节答案解析与研读
本节教材课后习题（P54）
1．答案：（2）（4）反应属于氧化还原反应。（2）中，CH4是还原剂，O2是氧化剂；（4）中KMnO4既是氧化剂又是还原剂。
解析：（1）（3）中各元素的化合价都没有发生变化，不是氧化还原反应；（2）中C、O元素的化合价发生了变化，（4）中Mn、O元素的化合价发生了变化，它们都是氧化还原反应。
2．答案：（1）＋1，氧化性 （2）A （3）C
解析：（1）次氯酸的漂白作用是由于次氯酸具有强氧化性，次氯酸氧化别的物质的同时，本身被还原，Cl由＋1价变为－1价。
（2）Fe2+在溶液中显浅绿色，Fe3+在溶液中显棕黄色。
（3）元素的化合态有两种，一种是正价态，一种是负价态；游离态中元素的化合价为0价。元素由正价态变为0价态时被还原，元素由负价态变为0价态时被氧化。
3．答案：（1）C （2）B
解析：（1）A中生成MnCl2和H2O，盐酸表现出酸性；生成Cl2，盐酸中Cl元素由－1价变为0价，盐酸表现出还原性。B不是氧化还原反应。C中生成氯化锌，盐酸表现出酸性；生成氢气，HCl中H元素由＋1价变为0价，盐酸表现出氧化性。D中HCl表现出氧化性和还原性，没有盐生成，没有表现出酸性。
（2）①为非氧化还原反应，SO2是反应物，既不是氧化剂，也不是还原剂。②中SO2变为SO3，S元素化合价升高，SO2是还原剂。③中SO2变为S，S元素化合价降低，SO2是氧化剂。
4．答案：（1）B （2）B （3）C （4）D （5）补铁保健食品中铁元素的价态是+2。①将补铁剂研碎、溶解，取少量于试管中，滴入几滴KSCN溶液，不变色，证明不含Fe3+；再滴入几滴氯水，溶液变为血红色，证明原溶液中含有Fe2+。②将食品与酸、酸性物质、还原性物质混合使用。
解析：（1）Fe3+与KSCN溶液反应显血红色，但Fe2+与KSCN溶液混合无明显现象。Cl2能使Fe显+3价，H+和其它金属阳离子只能使Fe显+2价。
（2）Fe2+中的Fe元素为+2价，既能升高为+3价，又能降低为0价，既有氧化性，又有还原性。
（3）稀硝酸虽然具有强氧化性，可以把Fe氧化成+3价，但如果Fe过量，又可以将Fe3+还原为Fe2+。
（4）A中，引入了K+和SCN－，虽然SCN－可以与Fe3+反应，但产物无法与Fe2+分离，不可选；B中，Cl2能将Fe2+氧化成Fe3+，更不可选；C中，除去Fe3+的同时，引入了Cu2+，不正确。
（5）常见的补铁剂是硫酸亚铁，其中铁元素为+2价。①含Fe2+的溶液中滴入KSCN溶液，无明显现象，但Cl2能将Fe2+氧化成Fe3+，Fe3+与KSCN溶液反应显血红色，此法可用来检验Fe2+。②天然食品中的+3价铁用酸或酸性食品溶解可变为Fe3+，然后用还原剂（如维生素C）接触，可使Fe3+变为Fe2+，被人体吸收。
5．答案：（1）属于。MnO2是氧化剂，HCl是还原剂。（2）11.9 mol / L、1mol
解析：（1）根据元素化合价变化可判断。
（2）c(HCl)＝160 mL×1.19 g /mL×36.5%÷36.5 g /mol÷0.160 L＝11.9 mol / L
根据其化学方程式可知：标准状况下，每生成22.4 L Cl2，有4 mol HCl参加反应，但只有2mol HCl被氧化。因此，当有11.2 L Cl2生成时，被氧化的HCl为1mol。
在初中我们就知道，化学反应有四种基本类型，即化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应。这种分类方法比较简单，有很大的优点，但却不能把所有的化学反应包括在内。比如说，反应“Fe＋4HNO3＝Fe(NO3)3＋2H2O＋NO↑”就很难用上述反应类型来描述。那么，该反应到底属于哪种类型呢？化学反应还有什么更科学的分类方法呢？
研习教材重难点
[温故·知新]
化学反应的四种基本类型：
化合反应：两种或两种以上的物质相互作用，生成一种物质的反应。
分解反应：一种物质经过反应后生成两种或两种以上物质的反应。
置换反应：一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。
复分解反应：两种化合物相互交换成分，生成另外两种化合物的反应。
研习点1 氧化还原反应
1．元素化合价在化学反应中的变化
（1）化合价：化合价是认识氧化还原的前提与基础。
①规则： ①在化合物中，正负化合价的代数和为零；②单质中，元素的化合价为零。
②本质：
a化合价的正与负：失去电子或共用电子对偏离呈正价；得到电子或共用电子对偏向呈负价。
b化合价的数值：化合价的数值等于得、失电子（或共用电子对）的数目。
c化合价的变动：元素在氧化还原反应中，得到电子，化合价降低；失去电子，化合价升高。
③有关规律：
a金属元素一般没有负化合价，除零价外，只显正价，因为在反应中只能失去电子。
b非金属元素（除氧、氟外）在反应中既可得到电子，亦可失去电子，故既可呈正价，也能显负价。
c氧、氟的非金属性很强，在反应中一般不失去电子，故一般没有正化合价。
d显最高化合价的元素，在反应中只能得电子而不能失电子，故发生氧化还原反应化合价只能降低。相反，显最低化合价的元素，在反应中化合价只能升高。
（2）基本概念
①氧化反应和还原反应：反应物所含元素化合价升高（或者说是物质失去电子）的反应称为氧化反应；反应物所含元素化合价降低（或者说是物质得到电子）的反应称为还原反应。
②氧化还原反应：凡是反应过程中有元素化合价变化（或电子转移）的化学反应叫做氧化还原反应。
说明：氧化反应和还原反应是一对对立的反应，而又统一存在于一个反应中，不能分割，所以人们把这两种同时存在的一个化学反应叫做氧化还原反应。
【联想·发散】
四种基本反应类型和氧化还原反应的关系
反应类型
氧化—还原反应
非氧化—还原反应
化合反应
2Na＋Cl2＝2NaCl（有单质参加）
CaO＋H2O＝Ca(OH)2（没有单质参加）
分解反应
2H2O2＝2H2O＋O2↑（有单质生成）
H2CO3＝H2O＋CO2↑（没有单质生成）
置换反应
Zn＋2HCl＝ZnCl2＋H2↑
复分解反应
H2SO4＋Ba(OH)2＝BaSO4↓＋2H2O
2．氧化还原反应的实质
（1）研究表明，所有的氧化还原反应中都存在着电子的转移，电子的转移是氧化还原反应的实质。
说明：“转移”包含两方面内容：电子的得到、失去和电子的偏离、偏向。电子的偏离和偏向又统称电子的偏移。
（2）认识氧化还原反应概念的三个阶段：
①首先是从得到氧和失去氧的视角认识的。
②接着是从元素的化合价升和降的视角去认识的。
③最后是从元素原子电子的得到和失去的视角去认识的。
注意：第①种情况只适宜在初中阶段使用，因为它解决问题的范围太狭窄，只局限在有氧参与的反应。第②种情况没有反映出氧化还原反应产生的本质，只是氧化还原反应的一种表象，我们用来作为判断一个化学反应是否是氧化还原反应的工具。第③种情况才是氧化还原反应的本质。
典例1：下列反应中，不属于氧化还原反应的是
A．3CuS＋8HNO3＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋3S↓＋4H2O
B．3Cl2＋6KOH＝5KCl＋KClO3＋3H2O
C．3H2O2＋2KCrO2＋2KOH＝2K2CrO4＋4H2O
D．3CCl4＋K2Cr2O7＝2CrO2Cl2＋3COCl2＋2KCl
研析：判断一个反应是否为氧化还原反应，必须抓住它的特征，看元素的化合价是否发生改变。若改变，则为氧化还原反应。反之，则为非氧化还原反应。本题选项中，D中各元素化合价均未变化。
答案：D。
典例2：请在下图1中注明各类反应的位置。①化合反应 ②分解反应 ③置换反应 ④复分解反应⑤氧化还原反应 ⑥非氧化还原反应
图1
①
②
③
④
⑤
⑥
图2
研析：根据反应物和生成物的类别以及反应前后物质种类多少，可以将化学反应分为：化合反应 、分解反应 、置换反应 、复分解反应；根据反应中是否有电子转移，可以将化学反应分为氧化还原反应和非氧化还原反应。置换反应一定是氧化还原反应，复分解反应一定是非氧化还原反应，化合反应和分解反应可能是氧化还原反应，也可能是非氧化还原反应。还有部分反应，不属于四种基本反应类型中的任何一类。
答案：见图2。
研习点2 氧化剂和还原剂
1．基本概念
（3）氧化剂和还原剂：在氧化还原反应中，所含元素的化合价降低（或说得到电子）的反应物叫做氧化剂；而所含元素化合价升高（或说失去电子）的反应物，叫做还原剂。
（2）氧化产物和还原产物：还原剂失去电子被氧化所得的产物叫氧化产物；氧化剂得到电子被还原所得的产物叫还原产物。
【领悟·整合】
氧化还原反应的有关概念是互相独立，又互相依存的，其关系如下：
氧化剂（具有氧化性）——得电子——被还原——发生还原反应——还原产物；
还原剂（具有还原性）——失电子——被氧化——发生氧化反应——氧化产物。
2．常见的氧化剂和还原剂
常见的氧化剂：
（1）非金属单质X2、O2、S等；
（2）高价金属阳离子Cu2+、Fe3+；高价或较高价含氧化合物H2SO4(浓)、MnO2、HClO、KMnO4、K2Cr2O7、HNO3、HClO3等。
常见的还原剂：
（1）活泼或较活泼的金属K、Na、Mg、Al、Zn、Fe等；
（2）低价金属阳离子Fe2+；
（3）非金属阴离子Cl－、Br－、I－、S2－等；
（4）含较低价元素的化合物CO、SO2、H2SO3、Na2SO3、NH3等。
说明：在含有变价元素的化合物中，具有中间价态元素的物质（单质或化合物）既可做氧化剂，又可做还原剂。例如：Cl2、H2O2、Fe2+、SO2、H2SO3等既有氧化性有又还原性。
3．氧化还原反应中各个基本概念间的关系
【知识·链接】
氧化还原反应的表示方法
1．双线桥法：表示的是同一元素在反应物转化为生成物时电子转移的结果，反映了化学反应的本质及参加反应的各物质间的氧化还原关系。
双线桥法分析氧化还原反应的步骤：①标出有化合价变化的元素的化合价；②在反应物到生成物之间画一个箭头，箭头出发和指向的是有化合价变化的同一元素；③分析化合价的变化，找出反应中得失电子的总数(有价态变化元素的一个原子转移电子数×发生价态变化的原子个数)；④将转移电子数标在线上；
2．单线桥法：表示的是电子转移的情况，反映了化学反应的本质。
单线桥法分析氧化还原反应的步骤：①标出有化合价变化的元素的化合价；②用线桥将反应物中失电子的元素和得电子的元素连接起来，箭尾是失电子的元素，箭头是得电子的元素。注意：桥线只在反应物中，不跨越“＝”与生成物相连。③在桥线上注明电子转移的数目，注意：只写数目，不标得失。
典例3：某酒精厂由于管理不善，酒精滴漏到某种化学品上而酿成火灾。该化学品可能是
A．KMnO4 B．NaCl C．(NH4)2SO4 D．CH3COOH
研析：酒精是我们非常熟悉的物质。酒精遇到氧气非常容易燃烧，在燃烧过程中表现出还原性，做还原剂；氧气做氧化剂。但四个选项中并无氧气，这就需要我们灵活运用所学知识，解决实际问题。NaCl、(NH4)2SO4、CH3COOH三种物质均没有强氧化性，可以排除；而KMnO4是一种典型的强氧化剂，受热时还容易分解产生氧气，因此，酒精滴漏到KMnO4上容易酿成火灾。
答案：A。
典例4：在一定条件下，氯酸钾与碘按下式反应：2KClO3＋I2＝2KIO3＋Cl2，由此可推断下列相应的结论，不正确的是
A．该反应属于置换反应 B．还原性I2＞Cl2
C．氧化性I2＞Cl2 D．氧化性KClO3＞Cl2
研析：据置换反应的概念首先断定所给反应是一个置换反应．由元素化合价的变化可知：反应2KClO3＋I2＝2KIO3＋Cl2中KClO3是氧化剂，I2是还原剂，KIO3是氧化产物，Cl2是还原产物，据“还原剂的还原性＞还原产物的还原性”规律推知，B正确，但C是错误的．再结合Cl2不能将I2氧化成IO－3的事实，推知D正确。
答案：C。
【联想·发散】
运用氧化性、还原性概括物质的化学性质
所谓氧化性是指氧化剂具有的一种能得到电子的能力，表现在反应中是化合价有降低趋势的一种表现能力；还原性是指还原剂具有的一种失去电子的能力，表现在反应中是化合价有升高趋势的一种表现能力。我们运用氧化性、还原性概括物质的化学性质，下面举例说明：
上一章学了氯气和金属钠的化学性质，氯气跟金属单质（钠、铁、铜等）、非金属单质（氢气等）的反应中都是得电子，化合价降低被还原，做氧化剂，因此氯气具有强氧化性；但氯气也有还原性，如氯气跟水、碱溶液所发生歧化反应。其中有一部分氯即是表现了还原性。而钠非金属单质（氯气、氧气等）、水的反应中都是失电子，化合价升高被氧化，做还原剂，因此钠具有强还原性。
盐酸是既有氧化性又有还原性的。如在盐酸跟镁、铝、锌等较活泼金属发生的置换反应中，盐酸表现了氧化性。在浓盐酸跟二氧化锰反应制取氯气时，盐酸表现了还原性。由于盐酸的氧化性实质上是H+的氧化性，属于酸的通性，即绝大多数酸所具有的共同性质，因此不能把盐酸称为氧化性酸。但浓硫酸是强氧化性酸，其氧化性是指H2SO4分子中＋6价的硫元素表现的一种很强的得电子的能力。稀硫酸或硫酸盐中的SO42－中的硫元素虽然也是＋6价，但没有强氧化性。稀硫酸也有氧化性，是其中的H＋所表现的。浓硫酸分子中＋6价的硫元素得电子的能力远强于其中的＋1价的氢。
金属元素只能失电子，所以金属单质只有还原性；非金属元素既能得电子表现负价，又能失（偏离）电子表现正价，所以非金属单质多数既有氧化性又有还原性。
研习点3 探究铁及其化合物的氧化性和还原性
1、铁元素的存在形态：
游离态：陨铁
化合态：铁元素主要以＋2价和＋3价的化合态存在。在地壳中的质量分数为4.65％，处于第四位，仅次于氧、硅和铝。
2、按不同标准给铁及其化合物分类
（1）按单质、氧化物、酸、碱、盐给上述物质分类。
单质：铁；氧化物：FeO、Fe2O3、Fe3O4；碱： Fe(OH)2、Fe(OH)3；盐：FeCl2、FeCl3、FeSO4、Fe2(SO4)3
（2）按铁元素的化合价给上述物质分类。
0价：Fe；+2价：FeO、FeCl2、FeSO4、Fe(OH)2；+3价：Fe2O3、FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(OH)3
3、铁在氧化物——FeO、Fe2O3、Fe3O4性质的比较
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
——
铁红
磁性氧化铁
色态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
水溶性
难溶
难溶
难溶
化合价
＋2
＋3
＋2、＋3
与CO、H2反应
FeO＋CO Fe＋CO2
FeO＋H2 Fe＋H2O
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
Fe2O3＋3H2 2Fe＋3H2O
Fe3O4＋4CO 3Fe＋4CO2
Fe3O4＋4H2 3Fe＋4H2O
与稀硫酸反应
FeO＋H2SO4＝FeSO4＋H2O
Fe2O3＋3H2SO4＝Fe2(SO4)3＋3H2O
Fe3O4＋4H2SO4＝Fe2(SO4)3＋FeSO4＋4H2O
4．铁的氢氧化物——4Fe(OH)2和4Fe(OH)3性质的比较
（1）氢氧化亚铁：
制备：FeCl2＋2NaOH＝Fe(OH)2↓＋2NaCl
物理性质：白色难溶的弱碱
化学性质：①与强酸反应
②还原性：易被氧化剂所氧化。如：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3
思考：实验室在制备Fe(OH)2时，为防止被氧化，可以采取哪些措施？
提示：实验室制备氢氧化亚铁时，因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁，更要注意隔绝空气。其方法是：①亚铁盐需新制（用足量铁与稀硫酸反应或还原氯化铁溶液）；②将所用氢氧化钠溶液煮沸以赶尽溶于其中的空气（O2）；③使用长滴管吸入氢氧化钠溶液后将滴管伸至氯化亚铁溶液的液面以下，慢慢挤压乳胶头使氢氧化钠与氯化亚铁接触。
（2）氢氧化铁：
制备：FeCl3＋3NaOH＝Fe(OH)3↓＋3NaCl
物理性质：红褐色难溶固体
化学性质：与强酸反应。Fe(OH)3＋ 3H2SO4＝ Fe2(SO4)3＋3H2O
5、探究铁及其化合物的氧化性和还原性
预测：铁元素显0价时，只有还原性；显+3价时，只有氧化性；显+2价时，既有氧化性，又有还原性。
（1）Fe的还原性：与H+、Cu2+、Fe3+、Cl2等反应
Fe＋2H+ ＝ Fe2+＋H2↑、Fe＋Cu2+ ＝ Fe2+＋Cu、2Fe3+＋ Fe ＝3Fe2+、2Fe＋3Cl2 2FeCl3
（2）Fe3+的氧化性：与Fe、Cu、Zn反应
2Fe3+＋ Fe ＝3Fe2+、2Fe3+＋Cu ＝ 2Fe2+＋Cu2+、3Zn＋2Fe3+ ＝ 3Zn2+＋2Fe
（3）Fe2+的氧化性： 与锌反应
Zn＋Fe2+ ＝ Zn2+＋Fe
（4）Fe2+的还原性：与氯水等反应
2Fe2+＋Cl2 ＝ 2Fe3+＝2Cl－
（5）铁及其化合物的相互转化示意图
【联想·发散】
Fe2+与Fe3+的鉴别
（1）直接观察颜色：Fe2+的溶液呈浅绿色，Fe3+的溶液呈棕黄色。
（2）利用显色反应：
Fe2+的溶液＋KSCN或NH4SCN溶液，溶液不呈红色；Fe3+的溶液+KSCN或NH4SCN溶液，溶液呈血红色。
有关离子方程式：Fe3+＋SCN－＝［Fe(SCN)］2+
（3）利用铁化合物沉淀的颜色：
Fe2+的溶液＋NaOH溶液，出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色；Fe3+的溶液＋NaOH溶液，出现红褐色沉淀。
有关反应式：Fe2+＋2OH－＝Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2＋2H2O＋O2＝4Fe(OH)3； Fe3+＋3OH－＝Fe(OH)3↓
（4）利用Fe3+的氧化性：
①Fe2+的溶液＋Cu片，无明显现象；Fe3+的溶液＋Cu片，铜被腐蚀，溶液变为蓝绿色。
有关离子方程式：2Fe3+＋Cu＝2Fe2+＝Cu2+
②Fe2+的溶液＋淀粉KI试纸，试纸不变蓝；Fe3+的溶液＋淀粉KI试纸，试纸变蓝。
有关离子方程式：2Fe3+＋2I－＝2Fe2+＋I2
（5）利用Fe2+的还原性：
①Fe2+的溶液＋酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液紫色褪去；Fe3+的溶液＋酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液紫色不褪。
②Fe2+的溶液＋氯水，溶液变为棕黄色；Fe3+的溶液＋氯水，无明显现象。
有关离子反应式：2Fe2+＋Cl2＝2Fe3+＋2Cl－
注意：以上方法以KSCN溶液鉴别最常用。
典例5：将下列四种铁的化合物溶于稀盐酸，滴加KSCN溶液没有颜色变化，再加入氯水即呈红色的是
A．FeO B．Fe2O3 C．FeCl3 D．Fe2(SO4)3
研析：由题意可知，A中的Fe2+与SCN－结合没有颜色改变，但通入Cl2后发生下列反应，生成Fe3+，溶液变为红色。2Fe2+＋Cl2＝2Fe3+＋2Cl－，Fe3+＋SCN－ ＝［Fe(SCN)］2+。
答案：A。
典例6：根据反应式①2Fe3＋＋2I－＝2Fe2＋＋I2 ②Br2＋2Fe2＋＝2Br－＋2Fe3＋可判断离子还原性由强到弱的顺序为
A．Br－、Fe2＋、I－ B．I－、Fe2＋、Br－
C．Br－、I－、Fe2＋ D．Fe2＋、I－、Br－
研析：首先确定各反应的还原剂(①为I－，②为Fe2＋)和还原产物(①为Fe2＋②为Br－)，其次是根据还原剂的还原性强于还原产物的还原性，推出还原性：I－＞Fe2＋，Fe2＋＞Br－，最后综合给出离子还原性强弱顺序为：I－＞Fe2＋＞Br－。
答案：B
探究解题新思路
▲ 基础思维探究
题型一、氧化还原反应
典例1：下列叙述正确的是
A．元素的单质可由氧化或还原含该元素的化合物来制得
B．得电子越多的氧化剂，其氧化性就越强
C．阳离子只能得到电子被还原，只能做氧化剂
D．含有最高价元素的化合物不一定具有强的氧化性
研析：选项A中阐述了金属单质和非金属单质分别由化合物生成的不同过程，所以正确。选项B错在以得电子多少作为衡量氧化性强弱的标准，而判断氧化剂氧化性强弱的标准是得电子的难易。选项C错在阳离子可以不是最高价，如Fe2+离子等。元素处于最高价时只有氧化性，但与氧化性强弱没有直接关系，所以D选项也是正确的描述。
答案：A、D。
启发引申：该题重点考查学生对氧化还原反应本质的理解。概念问题是氧化还原反应中的基础问题，要求我们学会判断一个具体的氧化还原反应里，谁是氧化剂，谁是还原剂，哪种元素被氧化，哪种元素被还原，谁是氧化产物，谁是还原产物。
拓展 变式
1．下列变化中，需要加入氧化剂才能实现的是
A．MnO2→MnSO4 B．AlCl3→Al(OH)3
C．KI→KIO3 D．HNO3→NO
1．研析：氧化剂在反应中是得到电子的物质,故题中正确的选项中物质的变化应是失去电子的变化。A中的Mn由＋4价降为＋2价,D中的N由＋5价降为＋2价，MnO2、HNO3被还原，B中Al的价态反应前后无变化，无电子转移。C中的I由－1价升高为＋5价，KI被氧化，作还原剂。
答案：C
2．硫代硫酸钠可作脱氯剂，已知25.0 mL0.100mol／L Na2S2O3溶液恰好把224mL（标准状况下）Cl2完全转化为Cl－离子，则S2O32－将转化成
A．S2－ B．S C．SO32－ D．SO42－
2．研析：定量计算问题在氧化还原反应中是非常重要的，具体内容有：（1）通过计算求得反应中需要的氧化剂或还原剂的量，或被氧化、被还原物质的物质的量。（2）通过计算判断产物或者产物中元素的化合价。解决这类问题的依据是氧化还原反应中电子得失总数相等。
标准状况下，224 mL即0.01 mol Cl2，全部转化成Cl－离子时得0.02 mol e－，这些电子将由0.025 L×0.100 mol／L＝0.0025 mol Na2S2O3失去，那么，1 mol Na2S2O3失去8 mol e－，硫元素的化合价应由Na2S2O3中的＋2变成＋6，所以产物应为SO42－。
答案：D。
题型二、铁及其化合物的转化
典例2：下列物质反应后一定有+3价铁生成的是
①过量的Fe与Cl2反应；②Fe与过量稀H2SO4反应后，再向其中加KNO3；③Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸；④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中。
A．只有① B．只有①② C．只有①②③ D．全部
研析：①中的Cl2氧化性强，它能将铁氧化为+3价，由于不是在溶液中反应，因此过量的铁不会将氯化铁还原。②中Fe与稀H2SO4反应只能生成Fe2+，但要注意，由于稀H2SO4过量，加入KNO3后，H+、硝酸根离子能将Fe2+氧化成Fe3+。③从表面上看不会发生反应，但实际上发生了Fe2+被H+和硝酸根离子氧化的反应。④中首先发生Fe与盐酸生成FeCl2、Fe2O3与盐酸生成FeCl3的反应，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。
答案：C。
方法导引：本题涉及0价铁变为+3价铁、+2价铁变为+3价铁及+3价铁变为+2价铁，应从氧化剂的强弱、反应条件及反应物间的相对量进行分析。铁的0价、+2价、+3价在一定条件下均可相互转化，在分析具体问题时，应善于抓住转化的条件，挖掘出隐含的反应。
拓展 变式
3．要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+，进行如下实验操作时最佳顺序为：①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4溶液 ③加入少量NH4SCN溶液
A．①③ B．③② C．③① D．①②③
3．研析：本题考查Fe3+的检验和Fe2+的还原性，及Fe3+遇SCN－ 会生成红色物质的特性。加入NH4SCN证明无Fe3+，再加Cl2水,如有Fe2+则可被氧化为Fe3+而使NH4SCN变红色。KMnO4也能氧化Fe2+，但KMnO4本身为紫色，使Fe3+和NH4SCN显色不易观察。
答案：C。
4．在氯化铁、氯化铜和盐酸和混合溶液中加入铁粉，待反应结束后，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是
A．Cu2+ B．Fe3+ C．Fe2+ D．H+
4．研析：本题考察的知识点是铁单质的物理性质及离子共存问题。解答此题要考虑到铁的物理性质：能被磁铁吸引，说明有铁剩余。铁具有还原性，而Cu2+、Fe3+、Fe2+、H+等都具有氧化性。则能够与铁反应的离子不能大量存在。Cu2+、Fe3+以及H+等三种离子不能大量存在，其中Fe被氧化成Fe2+，而Cu2+、Fe3+、H+三种离子被还原成Cu、Fe2+、H2，所以溶液中Fe2+最多。Fe与Fe2+相互间不反应。
答案：C。
▲ 综合思维探究
题型一、学科内综合题
典例3：两种金属混合物30g，投入足量的稀盐酸中，反应后生成气体0.5mol，则混合物中的两种金属为
A．镁与铁 B．铝与铁 C．铜与铝 D．镁与锌
研析：本题考察的知识点是混合物成分的确定．假设30g全为镁、铁、铝、铜、锌，生成气体的物质的量分别为大于0.5mol，大于0.5mol，大于0.5mol，0mol，小于0.5mol，．混合物中的组成为大于0.5mol和小于0.5mol之间．
答案：C、D
方法导引：解答此题目的关键点是熟悉金属与酸反应制取氢气的化学方程式。解题方法一般为极值法，即假设混合物中的成分为单一的一种，计算出所求值，则混合时所得量在最大值与最小值之间。当遇到混合物种类确定的计算题型时，可以考虑这种方法，使解题过程简化。
拓展 变式
5．将一定质量的Mg、Zn、Al混合物与足量的稀硫酸反应，生成氢气2.8L（标准状况），原混合物的质量可能是
A．2g B．4g C．8g D．10g
5．研析：本题的变化点是有三种物质混合的反应。解题思路是分别用极值法思考单独为镁、铝、铁时的质量是多少，则混合物的质量介于最大值与最小值之间。单独为镁、铝、铁生成2.8L的氢气所需质量分别是3g、2.25g、8.125g，则混合物的质量在2.25g、8.125g之间。
答案：B、C。
6．将一定量的铁粉加入含稀HNO3、Fe(NO3)3和Cu(NO3)2的混合溶液中，充分反应后过滤，将滤出的固体物质加入稀盐酸中。
（1）若有气体放出，则滤液中存在的金属阳离子为 。
（2）若无气体放出，则滤液中存在的金属阳离子为 。
6．研析：本题考查铁的单质及化合物的性质，分析中宜从终态考虑。
据题意（1）剩余物是铁，因此与铁反应的微粒（或物质）均不能存在，溶液中金属阳离子只有Fe2+离子；（2）中剩余物为铜；与铜反应的物质均不存在，溶液中阳离子一定有Fe2+离子（铁都转化为Fe2+离子），Cu2+离子有可能存在，也可能不存在。
答案：（1）Fe2+ （2）一定有Fe2+，可能有Cu2+。
题型二、实际应用题
典例4：铁酸钠（Na2FeO4）是水处理过程中使用的一种新型净水剂，已知它的氧化性强于KMnO4，在反应中被还原为Fe3+，将它溶入浑浊的泥水中，既能起杀菌消毒作用，又能使泥沙沉降，试回答：
（1）制取铁酸钠的反应方程式为：2Fe(NO3)3＋16NaOH＋3Cl2＝2Na2FeO4＋6NaNO3＋6NaCl＋8H2O
该反应的氧化剂是 ；氧化产物是 。
（2）铁酸钠能沉降泥沙的原因是 。
研析：（1）上述反应虽然比较复杂，但只要我们熟练掌握氧化还原反应中各个概念，即可顺利解答。反应物中，Cl2中Cl元素的价态是0价，而在生成物NaCl中Cl元素的价态是－1价（化合价降低），因此，Cl2是氧化剂；Fe(NO3)3中的Fe元素由＋3价升高到＋6价（Na2FeO4），Na2FeO4是Fe(NO3)3被氧化以后的产物，即氧化产物。（2）本题要求较高，但联想到我们第1节学到的有关Fe(OH)3胶体的制备及性质，也就不难回答了。
答案：（1）NaCl （2）还原产物Fe3+水解生成Fe(OH)3可净水。
总结提升： 大家都知道，自来水必须经过消毒、净化之后才能饮用。最常用的消毒剂是氯气，但由于氯气对人体也有一定危害，人们正在积极寻找高效、低毒的杀菌消毒剂，Na2FeO4就是其中的一种。Na2FeO4中的Fe元素为非常规的＋6价，因而具有很强的杀菌消毒能力，而其还原产物Fe3+还能与水作用生成Fe(OH)3胶体，能起到“净水”的作用，真是一举两得。
拓展 变式
7．在烧制砖瓦时，用粘土做成的坯经过烘烧后，铁的化合物转化成__________而制得红色砖瓦。若烘烧后期从窑顶向下慢慢浇水，窑内会产生大量的_______________气体。它们把该红色物质还原成黑色的化合物是_______________，同时还有未烧的碳的颗粒，而制得了青色砖瓦。
7．研析：向窑顶加水发生下列反应： C＋H2O CO＋H2
CO和H2都具有还原性，可将Fe2O3还原至Fe3O4、FeO．需注意铁的氧化物的颜色。
答案：Fe2O3 CO和H2 Fe3O4和FeO
典例5：用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。
方法一：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
（1）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入稀H2SO4和 。
（2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用 的方法。
（3）生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是 。
方法二：在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
（1）在试管Ⅰ里加入的试剂是 。
（2）在试管Ⅱ里加入的试剂是 。
（3）为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是 。
（4）这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是 。
研析：方法一：（1）由于Fe2+具有较强的还原性易被氧化为Fe3+，故在配好的溶液中常加一枚铁钉或适量铁屑以防止其氧化。（2）由于气体的溶解度随温度升高而迅速减小，故可用加热的方法除去蒸馏水中溶解的O2。（3）空气中含有大量的O2，为防止生成的Fe（OH）2沉淀与空气接触，需将吸取的NaOH溶液的试管放入液面以下后再挤出。方法二：（1）由所给试剂及装置特点知，试管Ⅰ为封闭系统，应为产生H2并赶尽溶液中的空气及液面上方空气的装置，故Ⅰ中加入的试剂为铁和稀H2SO4。（2）试管Ⅱ中加入的试剂为NaOH。（3）为确保实验在无氧状态下进行，必须把系统中的O2排除干净，故接下来的操作应为检验试管Ⅱ出口处排出的氢气纯度，当产生氢气较纯时再夹紧止水夹。（4）由于试管Ⅰ中产生的H2充满了Ⅰ、Ⅱ两支试管，外界空气不易进入即Fe（OH）2是在H2的还原性气氛中产生的，故Fe(OH)2的白色沉淀可保持较长的时间。
答案：方法一：（1）铁屑 （2）煮沸 （3）避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
方法二（1）稀H2SO4、铁屑 （2）NaOH溶液 （3）检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹。（4）试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入。
方法导引：此题所考察的是氢氧化亚铁的实验室制备原理和操作方法，及选择操作方法的依据。并依此为基础考察学生设计和完成实验的能力。由此题我们可以看出，要提高设计和完成实验的能力，同学们必须扎扎实实做好以下六项工作：①分析实验的目的。②分析实验所依据的化学反应原理。③分析实验的装置和仪器及使用注意事项。④分析实验的基本操作步骤，为什么要这样操作，不这样操作行不行，有什么样的后果。⑤分析实验后面所附的问题和讨论，真正理解相关问题。⑥从安全性，环保性（减少污染），节约性（不浪费药品），效果性（现象明显）等角度出发，分析还能对该实验进行怎样的改进。
拓展 变式
8．硫酸亚铁是一种可用于治疗缺铁性贫血的药剂．硫酸亚铁药片外表包有一层特制的糖衣，以保护硫酸亚铁不被空气中的氧气氧化成硫酸铁（硫酸铁无治疗贫血的药效）。试设计一个实验方案，验证某硫酸亚铁药片是否被氧化。写出主要实验步骤、现象和有关离子反应方程式。
（1）主要步骤：___________________________________________。
（2）离子方程式：_________________________________________。
8．答案：（1）刮去药片的糖衣，把药片研碎，放在烧杯中加少量蒸馏水溶解，滴几滴KSCN溶液，溶液显红色，可知部分或全部硫酸亚铁被氧化。
（2）Fe3＋＋SCN－＝Fe(SCN)2＋
题型五、学科间渗透题
典例6：维生素C（简称VC，化学式为C6H8O6）是一种水溶性物质，其水溶液呈酸性。VC具有较强的还原性，易被空气中的氧气所氧化。在新鲜的水果、青菜和乳制品中都富含VC，如新鲜橙汁中VC的含量在500 mg·L－1左右。食物中的VC在烹调、贮存、加工时较易丢失。
（1）人体缺乏VC易得何种疾病？
（2）已知VC与I2的反应为：C6H8O6＋I2＝C6H6O6＋2HI，碘遇淀粉变蓝。VC与I2的反应是否为氧化还原反应？氧化剂是哪种物质？
（3）针对VC的性质，你认为在炒菜和淘米的时候应该注意什么？
研析：（1）由生物学知识得知，缺乏VC容易得坏血症．因此VC又称抗坏血酸。（2）在VC与I2的反应中，碘由0价变为－1价，因此此反应必为氧化还原反应，且I2得电子，应为氧化剂。（3）由于VC是一种水溶性物质，因此在淘米时会顺水流掉。如用热水淘米并用力揉搓，VC会损失相当大一部分。炒菜时，不少人习惯先将青菜用开水焯一下再炒或做馅，这种做法会使VC损失很大，以用急火快炒或直接做馅为好。VC显酸性，碱性物质会破坏VC，弱酸可促进VC的吸收，炒菜时稍加点醋可减少一些维生素C的损失。
答案：（1）坏血病（2）是氧化还原反应，I2为氧化剂。（3）忌多次洗或用力搓洗，以急火快炒青菜为佳。
课标点击： 新课标要求同学们知识、技能、情感态度价值观等方面全面发展。这个要求本题中得到了很好的体现：一方面联系生物、化学知识，对同学们的综合能力有较高要求；另一方面联系同学们常见的、关心的，但平时大部分同学又不会处理的问题，不能不说在做完题目后，还会有一种“原来如此”的愉悦的心情，对提高化学的学习兴趣也是很有帮助的。
拓展 变式
9．希尔(HillR)将分离出的叶绿体加到草酸高铁钾盐溶液中，经过光照以后放出O2，同时草酸高铁被还原成草酸低铁：4Fe3++2H2O 4Fe2++4H++O2↑。试回答下列问题：
（1）希尔反应 （“是”或“不是”）光反应。
（2）希尔实验中每生成1molO2，电子转移数目为 。
（3）希尔实验主要意义是 。
9．研析：叶绿体在光下分解水并放出氧气的反应被称为希尔反应。此过程中，在放氧的同时，氢也传递给一定的受体，并在叶绿体的基质中用于还原三碳化合物(磷酸甘油酸)，这是暗反应的一部分。此过程虽然利用了光能，但没有进行光合磷酸化反应，无ATP的生成。所以希尔反应不能说是光反应。它主要证明了光合作用中氧气的来源是水分子的分解。
答案：（1）不是 （2）2.408×1024个 （3）证明光合作用中O2的来源是水分子的分解。
▲ 创新思维探究
题型一、开放探究题
典例7：针对以下A～D四个涉及H2O2的反应（未配平），填写空白：
A．Na2O2＋HCl→H2O2＋NaCl B．Ag2O＋H2O2→Ag＋O2＋H2O
C．H2O2→H2O＋O2 D．H2O2＋Cr2(SO4)3＋KOH→K2CrO4＋K2SO4＋H2O
（1）H2O2仅体现氧化性的反应是(填代号) 。
（2）H2O2既体现氧化性又体现还原性的反应是(填代号) 。
（3）H2O2体现弱酸性的反应是(填代号) ，其理由为 。
研析：在A、B、C、D四个反应中，A反应中无元素化合价的改变，是一个复分解反应，类似于强酸制取弱酸，体现了H2O2的弱酸性，B、C、D三个反应中均有元素化合价改变，是氧化还原反应，B中H2O2中氧元素化合价升高体现了还原性，C中H2O2的氧元素化合价既升高了又降低了，因此既体现了氧化性又体现了还原性，而D中H2O2中氧元素的化合价发生了降低，体现了氧化性。
答案：（1）D （2）C （3）A可以看作是强酸制弱酸
总结提升：本题以过氧化氢为素材，考查了考生有关氧化还原反应的基础知识以及思维的严密性，同时考查对具体问题的分析判断能力。解题关键是分析清楚反应前后的价态变化情况且熟练掌握氧化还原反应中的基本概念。解题易发生的错误是没有明确认识“强酸制取弱酸”的原理而对反应A分析失误。
拓展 变式
10． KClO3和浓盐酸在一定温度下反应会生成黄绿色的易爆物二氧化氯。其变化可用化学反应方程式表示为：2KClO3＋4HCl（浓）＝2KCl＋2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O
（1）浓盐酸在反应中显示出来的性质是
A．只有还原性 B．还原性和酸性
C．只有氧化性 D．氧化性和酸性
（2）产生0．1 mol Cl2，转移的电子的物质的量为 mol。
（3）ClO2具有很强的氧化性．因此，常被用作消毒剂，其消毒效率(以单位质量得到的电子数表示)是Cl2的 倍。
10．研析：此题考查了氯及其化合物的相互转化和性质、氧化还原反应方程式的配平、氧化性还原性分析、电子转移数目的计算等知识；此题情境新颖、思考量大、有效地考查了学生分析问题的能力。
（1）由配平的方程式可知，参加反应的浓盐酸有一半被氧化，另一半起了酸性作用。
（2）Cl2来自于盐酸，产生1 mol Cl2转移2 mol电子，故产生0.1 mol Cl2时，转移电子的物质的量为0.2 mol。
（3）消毒后，氯元素的价态变为－1价，每摩尔ClO2可得电子5 mol，单位质量得电子为5mol/67.5g，每摩尔Cl2可得电子2 mol，单位质量得电子2mol/71g，二者比值为5/67.5∶2/71＝2.63。
答案：（1）B （2）0.2 （3）2.63
11．在一定条件下，NO跟NH3可以发生反应生成N2和H2O。现有NO和NH3的混合物1mol，充分反应后所得产物中，若经还原得到的N2比经氧化得到N2多1.4g。
（1）写出反应的化学方程式并标出电子转移的方向和数目。
（2）以上反应进行完全，试计算原反应混合物中NO与NH3的物质的量可能各是多少。
11．研析：本题主要目的是考查学生根据化学方程式计算的能力，同时考查学生对氧化还原反应中电子转移的方向和数目的理解。
本题的起点极低，已知反应物是NO和NH3，生成物是N2和H2O，要求学生写出反应的化学方程式。氧化还原反应的电子转移的方向和数目这一知识点，是高中化学的重点。第⑴问不难回答。解答第⑵问的核心是“差量法”。由化学方程式6NO＋4NH3＝5N2＋6H2O可得6mol NO 还原得到3mol N2，4mol NH3氧化得到2mol N2，两者相差1molN2。现相差1.4g，1.4g÷28gmol－1＝0.05mol，相当于0.3molNO和0.2molNH3反应。依题意NO和NH3的总物质的量为1mol，其中必有一种为过量。若NO过量，则NO的物质的量为0.5mol与0.3mol之和即0.8mol，而NH3的物质的量为0.2mol；如果NH3过量，则结论是NO0.3mol，NH3是（0.2mol＋0.7mol）即0.7mol。
答案：（1）
（2）有两种情况：
① NH3过量时：n（NO）＝0.3mol n（NH3）＝0.7mol
② NO过量时：n（NO）＝0.8mol n（NH3）＝0.2mol
题型三、课标思维题
典例8：在一个密闭容器内有X，Y，Z，Q四种物质，在一定条件下充分反应，测定反应前后各物质的质量如下：
物质
X
Y
Z
Q
反应前质量/g
0
90
20
20
反应后质量/g
107
0
12
11
则该密闭容器中所发生的化学反应的类型可能为：
A．化合反应 B．分解反应 C．氧化还原反应 D．置换反应
研析：本题考查氧化还原反应及其与其它反应类型的关系。分析反应前后各物质质量的变化，发现X在反应前后增加107g，说明X是生成物，而Y、Z、Q三种物质在反应后质量都减少，分别减少90g、8g和9g，三种物质减少的总质量恰好等于生成的X的总质量。由此得出该反应是由三种物质生成了一种物质，属于化合反应，A是正确的；考虑到化合反应有可能属于氧化还原反应也有可能属于非氧化还原反应，C也是正确的。D显然是错误的。
答案：A、C
考向指南：本题适应现在高考的要求，虽然不要求判断出该反应具体是什么反应，但取材于真实的反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3。考虑到部分优秀生可能直接想到这个反应，本题回避了非氧化还原反应的选项，保证了其科学性，同时也保证了这部分学生能用更短的时间、更准确的答题，体现了高考“选拔”的功能。
拓展 变式
12．某化学小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性，请回答下列问题：
（1）除胶头滴管外，你认为本实验必不可缺少的一种玻璃仪器是 。
（2）请帮他们完成以下实验报告：
实验目的： 。
试剂：铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、锌片、铜片。
实验记录（划斜线部分不必填写）：
序号
实验内容
实验现象
离子方程式
实验结论
①
在FeCl2溶液中滴入适量氯水
溶液由浅绿色变为棕黄色
Fe2+具有还原性
②
在FeCl2溶液中加入锌片
Zn＋Fe2+＝Zn2+＋Fe
③
在FeCl3溶液中加入足量铁粉
Fe＋2Fe3+＝3 Fe2+
Fe3+具有氧化性
④
Fe3+具有氧化性
实验结论：
Fe只有还原性，Fe3+只有氧化性，Fe2+既有氧化性，又有还原性。
（3）根据以上结论判断，下列物质中既有氧化性，又有还原性的有： 。（填序号）
A．Cl2 B．Na C．Na+ D．Cl－ E．SO2 F．NO2
（4）亚铁盐在溶液中易被氧化，而实验室中需要纯净的亚铁盐溶液。那么保存亚铁盐溶液时应该如何防止亚铁盐氧化？
12．答案：（1）试管 （2）实验目的：探究铁及其化合物的氧化性和还原性。①Cl2＋2Fe2+＝2 Cl－＋2Fe3+ ②Fe2+有氧化性 ③铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色 ④在FeCl3溶液中加入铜片。（3）A E F （4）在亚铁盐溶液中加入少量铁单质。
▲ 高考思维探究
[考题1]（2005春-13）相等物质的量的KClO3分别发生下述反应：① 有MnO2催化剂存在时，受热分解得到氧气；② 若不使用催化剂，加热至470℃左右，得到KClO4（高氯酸钾）和KCl。下列关于①和②的说法不正确的是
A．都属于氧化还原反应 B．发生还原反应的元素相同
C．发生氧化反应的元素不同 D．生成KCl的物质的量相同
研析： 反应①和②中均有化合价的变化，都属于氧化还原反应，A正确；①中的Cl元素由+5价降低到－1价，②中的部分Cl元素也由+5价降低到－1价，发生还原反应的元素都是Cl元素，B正确；①中的氧元素由－2价升高到0价，②中部分Cl元素由+5价升高到+7价，发生氧化反应的分别是氧元素和氯元素，C正确；根据氯元素守恒，①中KClO3中的氯元素全部转移到KCl中，而②中只有部分KClO3 生成了KCl，显然，①中得到的KCl较多，D错误。
答案：D
启发引申： 本题考查氧化还原反应中的基本概念及对质量守恒定律的理解，总体上难度不大。氧化还原反应中概念较多，同学们必须将它们分辨清楚，掌握好概念的内涵和外延以及它们它们之间的相互关系。
[考题2]（2005上海-17）某500 mL溶液中含0.1 mol Fe2+、0.2 mol Fe3+，加入0.2 mol铁粉，待Fe3+完全还原后，溶液中Fe2+的物质的量浓度为（假设反应前后体积不变）
A．0.4 mol / L B．0.6 mol / L C．0.8 mol / L D．1.0 mol / L
研析： 加入铁粉后发生如下反应：2Fe3+＋Fe＝3Fe2+。显然，铁粉是过量的，应该按Fe3+的物质的量计算。不难看出，0.2 mol Fe3+完全反应可以生成Fe2+0.3 mol，加上原来的0.1 mol Fe2+，共计0.4 mol。其物质的量浓度为0.4 mol÷0.5L＝0.8 mol / L。
答案：C
考向指南： 铁及其化合物的相互转化在实验室、生活、生产中有重要的应用。如实验室可以利用上述反应防止亚铁离子的氧化，再如工业上可以利用Fe3+腐蚀印刷电路板，由于维生素C具有还原性，可以将Fe3+还原成Fe2+，适量服用维生素C有利于铁元素的吸收等。有关铁及其化合物的相互转化的内容也自然成了高考的热点内容。
[考题3]（2005上海-24） 某一反应体系有反应物和生成物共五种物质： O2、H2CrO4、Cr(OH)3、H2O、H2O2。已知该反应中H2O2只发生如下过程：H2O2 →O2
（1）该反应中的还原剂是 。
（2）该反应中，发生还原反应的过程是 → 。
（3）写出该反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目： 。
（4）如反应转移了0.3 mol电子，则产生的气体在标准状况下体积为 。
6e－
解答：O2、H2CrO4、Cr(OH)3、H2O、H2O2等五种物质中，化合价发生变化的是Cr元素和O元素。由于该反应中H2O2只发生如下过程：H2O2→ O2，O元素由-1价升为0价，因此，H2O2做还原剂；由此还可推知，该反应中，Cr元素化合价降低，因此，发生还原反应的过程是H2CrO4→Cr(OH)3。由（1）（2）题做铺垫，可知，反应物为Cr(OH)3 和H2O2，生成物为Cr(OH)3、O2、H2O。在任何氧化还原反应中，氧化剂得电子总数必然等于还原剂失电子的总数，据此，可写出配平后该化学方程式：2H2CrO4＋3H2O2＝2Cr(OH)3＋3O2↑＋2H2O。H2CrO4中的Cr由+6价降为+3价，每摩尔H2CrO4得到3mol电子，2mol H2CrO4得到6mol电子，同时得到67.2L（标准状况下）氧气，所以，如反应转移了0.3mol电子，则产生的气体在标准状况下体积为67.2L×0.3mol÷6mol＝3.36L。
答案：（1）H2O2（2）H2CrO4 ；Cr(OH)3；（3）2H2CrO4＋3H2O2＝2Cr(OH)3＋3O2↑＋2H2O；（4）3.36L
友情提醒：本题形式新颖，没有告诉反应物和生成物，这就需要同学们有较强的应变能力。但若熟练掌握和理解了氧化还原反应中的基本概念和规律，冷静作答，由于本题有明显的梯度，应该可以准确回答相关问题。由此我们可以得到一个启示：高考题无论形式如何变化，考查的还是课本的基础知识及其应用。我们在学习过程中一定要打好基础，将来才能考出好的成绩。
拓展 变式
13．（2005江苏-7）已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2+，Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是
A．3Cl2＋6FeI2＝2FeCl3＋4FeI3 B．Cl2＋FeI2＝FeCl2＋I2
C． Co2O3＋6HCl＝2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O D．2Fe3+＋2I- ＝2Fe2+＋I2
13．研析： 氧化还原反应中有很多规律，如本题用到的规律有：氧化剂的氧化性比氧化产物强、如果遇到两种或多种还原剂时，还原性强的优先失去电子等。在A中，亚铁离子的还原性不如碘离子，应该先把碘离子氧化，或者这样想，Fe3+能将I-氧化成I2，FeI3这种物质在水溶液中不会存在，A显然是错误的。
答案：A。
14．实验室为监测空气中汞蒸气的含量，往往悬挂涂有CuI的滤纸，根据滤纸是否变色或颜色发生变化所用去的时间来判断空气中的含汞量，其反应为：4CuI＋Hg＝Cu2HgI4＋2Cu
（1）上述反应产物Cu2HgI4中，Cu元素显 价。
（2）以上反应中的氧化剂为 ，当有1molCuI参与反应时，转移电子 mol。
（3）CuI可由Cu2+与I-直接反应制得，请配平下列反应的离子方程式。
Cu2+＋ I－＝ CuI＋ I3－
14．研析：（1）反应中Hg是还原剂，化合价由0价升高到＋2，在反应产物Cu2HgI4中碘为－1价，由2x＋2＋（－1）×4＝0 x＝＋1，即Cu元素显＋1价。
（2）由所给反应知由CuI→Cu化合价从＋1降到0，所以CuI为氧化剂。每有4 mol CuI 参加反应，转移电子的物质的量为2 mol 当有1 mol CuI 参与反应时转移电子0.5 mol。
（3）根据Cu守恒，Cu2+ 和CuI的物质的量相等，设Cu2+ 、I－、CuI和I3－的物质的量分别为1、x、1、y。根据质量守恒和电荷守恒得：x＝3y＋1；2－x＝－y。x＝5/2，y＝1/2。两边同乘以2，得其化学计量数分别为：2、5、2、1。
答案：（1）＋1 （2）CuI 0.5 （3）2 5 2 1
开拓学习新视野
▲ 课标知识拓展
【思想方法】
层析法认识氧化还原反应与电子转移之间的关系
（1）以反应2Na+Cl2 2NaCl为例分析：
在Na与Cl2反应前后，元素化合价的升降情况为：
化合价降低2×1
化合价升高1×2
2 Na ＋ Cl2 ＝ 2 NaCl
0 0 +1 -1
失去2×e－
2 Na ＋ Cl2 ＝ 2 NaCl
0 0 +1 -1
得到2×e－
元素原子之间得失电子情况为
由此可知，在由单质Na和Cl2生成离子化合物NaCl的反应里，元素化合价的升降与元素原子之间的电子转移之间有着密切关系.元素原子失去(或得到)电子，元素的化合价就升高(或下降)，并且元素原子失去(或得到)的电子数与元素化合价升高(或降低)的数相等.电子得失，属于电子转移.
（2）以反应H2+Cl2 2HCl为例分析
化合价降低2×1
化合价升高2×1
H2 ＋ Cl2 ＝ 2 HCl
0 0 +1 -1
在H2与Cl2反应前后，元素化合价的升降情况为：
电子偏出2×e－
H2 ＋ Cl2 ＝ 2 HCl
0 0 +1 -1
电子偏入2×e－
元素原子之间电子偏移情况为：
由上可知，在像由单质H2和Cl2生成共价化合物HCl的反应里，元素化合价的升降与元素原子之间的共用电子对的偏移有着密切关系.共用电子对偏出（或偏入），元素的化合价就升高（或降低），并且元素原子偏出（或偏入）的电子数与元素化合价升高(或降低)的数相等.电子偏出偏入，也属于电子转移。
（3）综上结论可知，元素化合价的升降既与氧化还原反应之间有着密切的关系，又与元素原子之间的电子转移有密切关系.物质失去电子的反应是氧化反应，物质得到电子的反应是还原反应，凡是有电子转移（得失或偏移）的反应都是氧化还原反应。
学习铁及其化合物性质的方法
（1）抓价态：从铁元素三种价态的相互转化（铁三角关系）去认识铁及其化合物间的氧化还原反应规律。
①Fe2+和Fe3+的性质：a．Fe2+既有氧化性，又有还原性，主要表现还原性；Fe3+具有较强的氧化性。b．Fe2+和Fe3+都是典型的弱碱阳离子，与OH－离子在溶液中可以发生反应。
②亚铁盐的存放方法：加入少量铁屑以防止Fe2+被氧化。
（2）想属类：如铁是一种比较活泼的过渡金属，氧化亚铁、氧化铁为碱性氧化物，氢氧化亚铁、氢氧化铁为不溶性弱碱，氯化铁为强酸弱碱盐，由此去分析理解它们各自所具有的性质。
（3）作比较：列表比较铁的氧化物、铁的氢氧化物和Fe2+与Fe3+的鉴别方法。
【专题放送】
氧化还原反应中的有关判断
1．氧化还原反应中基本概念的判断
氧化还原反应的实质是电子的转移，特征是反应前后元素的化合价发生了变化。我们判断某反应是否为氧化还原反应可根据反应前后元素的化合价是否发生了变化这一特征。在氧化还原反应中，物质所含元素化合价升高（意味着失电子或电子对偏离），就是发生了氧化反应（或被氧化），此物质是还原剂，具有还原性。物质所含元素化合价降低（意味着得电子或电子对偏向），就是发生了还原反应（或被还原），此物质是氧化剂，具有氧化性。可概括为：
升——失——氧——还；降——得——还——氧
2．氧化性、还原性强弱的判断
（1）根据元素的化合价
物质中元素具有最高价态，该元素只有氧化性；物质中元素具有最低价态，该元素只有还原性；物质中元素具有中间价态，该元素既有氧化性又有还原性。对于同一种元素，价态越高，其氧化性就越强；价态越低，其还原性就越强。
（2）根据氧化还原反应方程式
在同一氧化还原反应中，氧化性：氧化剂>氧化产物；还原性：还原剂>还原产物。
氧化剂的氧化性越强，则其对应的还原产物的还原性就越弱；还原剂的还原性越强，则其对应的氧化产物的氧化性就越弱。
（3）根据金属活动性顺序表
在金属活动性顺序表中，金属的位置越靠前，其还原性就越强；金属的位置越靠后，其阳离子的氧化性就越强。
（4）根据反应的难易程度
氧化还原反应越容易进行（表现为反应所需条件越低），则氧化剂的氧化性和还原剂的还原性就越强。
（5）其它条件
一般溶液的酸性越强或温度越高，则氧化剂的氧化性和还原剂的还原性就越强，反之则越弱。
注意：① 氧化还原性的强弱只与该原子得失电子的难易程度有关，而与得失电子数目的多少无关。得电子能力越强，其氧化性就越强；失电子能力越强，其还原性就越强。
② 同一元素相邻价态间不发生氧化还原反应。
例1：根据下列反应判断有关的物质还原性由强到弱的顺序是
H2SO3＋I2＋H2O＝2HI＋H2SO4
2FeCl3＋2HI＝2FeCl2＋2HCl＋I2
3FeCl2＋4HNO3＝2FeCl3＋NO↑＋2H2O＋Fe(NO3)3
A．H2SO3＞I－＞Fe2＋＞NO B．I－＞Fe2＋＞H2SO3＞NO
C．Fe2＋＞I－＞H2SO3＞NO D．NO＞Fe2＋＞H2SO3＞I－
研析：（1）先确定好每个反应中的还原剂与还原产物；（2）再利用规律：还原性为还原剂强于还原产物，有：H2SO3＞HI，HI＞FeCl2,FeCl2＞NO，即得答案为A选项。
例2：G、Q、X、Y、Z均为氯的含氧化合物，我们不了解它们的分子式（或化学式），但知道它们在一定条件下具有如下的转换关系（未配平）：（1）G→Q＋NaCl （2）Q＋H2O X＋H2 （3）Y＋NaOH→G＋Q＋H2O （4）Z＋NaOH→Q＋X＋H2O这五种化合物中氯的化合价由低到高的顺序为
A．Q、G、Z、Y、X B．G、Y、Q、Z、X C．G、Y、Z、Q、X D．Z、X、G、Y、Q
研析：根据氧化还原反应的特征可知，氧化还原反应中元素化合价有升必有降。由（1）得Q＞G，因为该反应为歧化反应，G中氯元素的化合价必介于Q和－1价氯之间。同理，（3）结合（1）得Q＞Y＞G，由（2）得X＞Q，由（4）结合（2）得X＞Z＞Q。本题正确答案为B。
▲ 多彩化学漫步
怎样判断司机是否酒后驾车
K2Cr2O7是一种橙红色具有强氧化性的化合物，当它在酸性条件下被还原成三价铬时，颜色变为绿色．据此，当交警发现汽车行驶不正常时，就可上前阻拦，并让司机对填充了吸附有K2Cr2O7的硅胶颗粒的装置吹气．若发现硅胶变色达到一定程度，即可证明司机是酒后驾车．这时酒精（CH3CH2OH）被K2Cr2O7氧化为醋酸（CH3COOH）。该氧化还原反应的方程式可表示为：
2K2Cr2O7＋3CH3CH2OH＋8H2SO4＝2K2SO4＋2Cr2(SO4)3＋3CH3COOH＋11H2O
思考：被检测的气体成分是________________，上述反应中氧化剂是________________，还原剂是_______________________。
研析：氧化还原反应有关概念的确定都是从分析元素化合价有无变化及其升降情况入手，有机反应也不例外。本题的关键是如何确定有机物中各元素的价态。
方法1：把H、O的价态分别定为＋1、－2（即它们的价态不变），碳元素价态可变：其价态根据化合物中化合价的代数和为零进行推算，据此有：CH3CH2OH中C的平均价态为－2价，而在产物乙酸中C的，平均价态为0价，显然CH3CH2OH是还原剂。由于K2Cr2O7中的Cr为＋6价，而在产物Cr2(SO4)3中Cr的化合价为＋3价，故Cr2(SO4)3是氧化剂。
方法2：本题也可依据氧化还原反应的规律进行推理得解，即在K2Cr2O7、H2SO4两反应物中，只有Cr的化合价降低，而任何氧化还原反应中元素的化合价有升有降，故CH3CH2OH中必含化合价升高的元素，CH3CH2OH是还原剂。
答案：CH3CH2OH；K2Cr2O7；CH3CH2OH
优化考题新演练
一、理解与应用
1．下列反应中，属于氧化还原反应的是
A．CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋CO2↑＋H2O B．CaO＋H2O＝Ca(OH)2
C．Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu D．H2CO3＝H2O＋CO2↑
1．研析：判断一个反应是否为氧化还原反应，只要看反应前后元素有无化合价的变化即可。本题只有C中铁和铜的元素化合价发生了改变，故只有C属于氧化还原反应。
答案：C
2．下面有关氧化还原反应的叙述正确的是
A．在反应中不一定所有元素的化合价都发生变化
B．肯定有一种元素被氧化，另一种元素被还原
C．非金属单质在反应中只做氧化剂
D．某元素从化合态变为游离态时，该元素一定被还原
2．研析：本题可以灵活运用氧化还原反应的有关概念结合实例去分析。氧化还原反应的宏观特征是元素化合价有升降，但不一定是所有元素化合价均有升降。如Fe2O3＋3CO＝2Fe＋3CO2，碳元素没有化合价变化。故A正确。化合价变化的元素可能是不同种元素，也可以是同种元素。如Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O，故B不正确。作为非金属在反应中一般作为氧化剂，但也有失电子的可能：如C+O2 CO2，故C不正确。从化合态变为游离态分两种情况：一是从高价态变为游离态如Fe2+→Fe，化合价降低，得电子，被还原。另一种是从低价态变为游离态如Cl－→Cl2，化合价升高，失电子，被氧化，故D不正确。
答案：A
3．在含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.01mol的混和溶液中，加入0.015mol的铁粉，经充分搅拌后，产生的变化是
A．铁溶解，没有任何金属生成 B．铁溶解，析出银，且溶液中不含有Fe3+
C．析出0.01 mol Ag和0.01 mol Cu D．析出0.01 mol Ag和0.005 molCu
3．研析：在上述混合溶液中加入的铁粉，依次发生如下反应：2Ag+＋ Fe＝Fe2+，2Fe3+＋Fe＝3Fe2+，Fe＋Cu2+＝Fe2+＋Cu。首先0.01 mol Ag全部析出，消耗0.005 molFe；然后，0.01mol Fe3+全部反应生成Fe2+，又消耗0.005 molFe；最后，剩余的0.005 mol Fe完全反应，置换出0.005 molCu。
答案：D
4．将适量铁粉放入三氯化铁溶液中，完全反应后，溶液中的Fe3+和Fe2+浓度相等。则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比是
A．2∶3 B．3∶2 C．1∶2 D．1∶1
4．研析：Fe3+有较强的氧化性，与Fe反应如下：2Fe3+＋Fe＝3Fe2+，由题意知反应后，c(Fe3+)＝c(Fe2+)，而要生成3molFe2+需消耗2 mol Fe3+，显然n（反应Fe3+）∶n(未反应Fe3+)＝2∶3
答案：A。
5．在Fe2＋、Fe3＋、Mg2+、S I－、H＋中只有氧化性的是 ，只有还原性的是 既有氧化性又有还原性的是 。
5．研析：可以用化合价来判断氧化性或还原性，Fe3＋、Mg2+、H＋处在最高价态，只有氧化性；I－处在最低价只有还原性；Fe2＋、S处在中间价，既有氧化性，又有还原性。
答案：Fe3＋、Mg2+、H＋； I－；Fe2＋、S 。
6．指出下列反应中的氧化剂和还原剂。
（1）Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑；（2）Cl2＋H2O＝HCl＋HClO；（3）Fe＋4HNO3＝Fe(NO3)3＋2H2O＋NO↑。
6．研析：在氧化还原反应中，所含元素的化合价降低的反应物叫做氧化剂；而所含元素化合价升高的反应物，叫做还原剂。（1）中，Zn由0价升高到+2价，做还原剂，H2SO4中的H由+1价降为0价，做氧化剂；（2）中，Cl2中部分Cl由0价升高到+1价，另一部分Cl由0价降低到-1价，Cl2既是氧化剂，又是还原剂；（3）中，Fe由0价升高到+3价，做还原剂，HNO3中的N元素由+5价降为+2价，做氧化剂。
答案：（1）氧化剂：H2SO4，还原剂：Zn。（2）氧化剂：Cl2，还原剂：Cl2。（3）氧化剂：HNO3，还原剂：Fe。
二、拓展与创新
7．从矿物学资料查得，一定条件下自然界存在如下反应： 14 CuSO4＋5 FeS2＋12 H2O ＝7 Cu2S＋5 FeSO4＋12 H2SO4，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－离子有一部分是氧化产物 D．FeS2只作还原剂
7．研析：本题是一道相对难度比较大的氧化还原反应的应用问题，既涉及到 氧化剂和还原剂的判断、氧化还原反应方程式的配平还涉及到氧化 还原反应中的计算等。解决本题的关键是首先要读懂题意，逐步推 敲。先分析参加反应的各元素的价态变化：铜价态降低被还原，硫酸铜是氧化剂，FeS2中硫的价态为-1价，Cu2S中硫的化合价为－2价，FeSO4和H2SO4中硫的化合价为+6价，故FeS2既是氧化剂又是还原剂。产物中的SO42－一部分来源于FeS2，这部分SO42－属于氧化产物；从方程式中可以看出，5 mol FeS2参加反应时，有21 mol 电子转移。
答案：A、C
8．有一种工业废水，已知其中含有大量硫酸亚铁，少量Ag+和Na+。今设计一种既经济又合理的方法，回收银和硫酸亚铁。设计方案如下图所示
（1）药品①是 ；（2）沉淀是 ；
（3）药品②是 ；（4）母液中存在的阳离子 。
8．研析：工业废水中加入Fe，可以将Ag置换出来；为了保证Ag全部被置换出来，加入的Fe应该是过量的，因此沉淀中除了Ag之外，还应该有过量的Fe；沉淀中加入过量的稀H2SO4，可以把Fe溶解，经过滤后得到Ag，两次滤液合并，蒸发浓缩后，析出硫酸亚铁晶体，母液中仍然存在Na+（原来废水中就有的）、Fe2+（Fe2+没有全部析出）、H+（沉淀中加入过量的稀H2SO4，反应后剩余部分H+）。
答案：（1）Fe （2）Fe和Ag （3）稀H2SO4 （4）Na+ H+ Fe2+
三、综合与探究
9．现有浓度均为1.0mol·L-1的FeCl3、FeCl2、CuCl2混合溶液各100mL，加入一定量的铁粉，按下列情况填空。
（1）反应完毕后，铁粉有剩余：
①反应完毕后，溶液中一定含有 阳离子，为 mol；
②固体干燥后，与反应前加入铁粉的质量相比 （填“多”或“少”） g。
（2）反应完毕后，有铜生成，铁粉无剩余。则反应完毕后溶液一定含有 阳离子，该阳离子在溶液中的物质的量的范围是 。
9．研析：在上述混合溶液中加入定量的铁粉，依次发生如下反应：2Fe3+＋Fe＝3Fe2+，Fe＋Cu2+＝Fe2+＋Cu。（1）如果反应完毕后，铁粉有剩余，Fe3+、Cu2+全部反应生成Fe2+，不难算出0.10 mol Fe3+可生成0.15 mol Fe2+，0.10 mol Cu2+可生成0.10 mol Fe2+，共0.35mol；在“2Fe3+＋Fe＝3Fe2+”中Fe减少了2.8 g，在“Fe＋Cu2+＝Fe2+＋Cu”中固体增加了0.08 g，因此，固体干燥后，与反应前加入铁粉的质量相比少了2.0 g。（2）如果反应完毕后，有铜生成，铁粉无剩余，反应“2Fe3+＋Fe＝3Fe2+”进行完全，“Fe＋Cu2+＝Fe2+＋Cu”部分反应或完全反应，由此可确定反应完毕后溶液一定含有Fe2+，Fe2+物质的量应大于0.25mol，小于或等于0.35mol。
答案：（1）① Fe2+；0.35mol ② 少；2.0 g （2）Fe2+；0.25mol＜n（Fe2+）≤0.35mol
10．以知x为FeO和CuO的混合物，取两份等质量的x样品进行如图所示实验：
（1）写出第③步反应的离子方程式： 。
（2）实验从第③步所得固体D的质量为32g，溶液E中只含有一种金属离子，气体F在标准状况下体积为5.6L。试计算取用的每份x中FeO与CuO的质量比。
10．研析：按图顺序正推，依次写出①～③的各步反应即得答案：
①FeO＋2HCl＝FeCl2＋H2O CuO＋2HCl＝CuCl2＋H2O
②FeO＋CO Fe＋CO2 CuO＋CO Cu＋CO2
③Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑
（2）由E为酸性溶液，可知固体D是铜单质。根据铜原子守恒，每份x中CuO的物质的量为：32g/64g·mol－1×1/2＝0.25mol
其质量为：0.25mol×80g·mol－1＝20g
每份x中FeO的物质的量为：0.25mol＋5.6L/22.4L·mol－1＝0.50mol
其质量为：0.50mol×72g·mol－1＝36g
所以，每份x中FeO与CuO的质量比为：36g∶20g＝9∶5
答案：（1）Fe＋Cu2+＝Fe2++ Cu Fe＋2H+＝Fe2++H2↑（2）9∶5
本节答案解析与研读
本节教材课后习题（P54）
1．答案：（2）（4）反应属于氧化还原反应。（2）中，CH4是还原剂，O2是氧化剂；（4）中KMnO4既是氧化剂又是还原剂。
解析：（1）（3）中各元素的化合价都没有发生变化，不是氧化还原反应；（2）中C、O元素的化合价发生了变化，（4）中Mn、O元素的化合价发生了变化，它们都是氧化还原反应。
2．答案：（1）＋1，氧化性 （2）A （3）C
解析：（1）次氯酸的漂白作用是由于次氯酸具有强氧化性，次氯酸氧化别的物质的同时，本身被还原，Cl由＋1价变为－1价。
（2）Fe2+在溶液中显浅绿色，Fe3+在溶液中显棕黄色。
（3）元素的化合态有两种，一种是正价态，一种是负价态；游离态中元素的化合价为0价。元素由正价态变为0价态时被还原，元素由负价态变为0价态时被氧化。
3．答案：（1）C （2）B
解析：（1）A中生成MnCl2和H2O，盐酸表现出酸性；生成Cl2，盐酸中Cl元素由－1价变为0价，盐酸表现出还原性。B不是氧化还原反应。C中生成氯化锌，盐酸表现出酸性；生成氢气，HCl中H元素由＋1价变为0价，盐酸表现出氧化性。D中HCl表现出氧化性和还原性，没有盐生成，没有表现出酸性。
（2）①为非氧化还原反应，SO2是反应物，既不是氧化剂，也不是还原剂。②中SO2变为SO3，S元素化合价升高，SO2是还原剂。③中SO2变为S，S元素化合价降低，SO2是氧化剂。
4．答案：（1）B （2）B （3）C （4）D （5）补铁保健食品中铁元素的价态是+2。①将补铁剂研碎、溶解，取少量于试管中，滴入几滴KSCN溶液，不变色，证明不含Fe3+；再滴入几滴氯水，溶液变为血红色，证明原溶液中含有Fe2+。②将食品与酸、酸性物质、还原性物质混合使用。
解析：（1）Fe3+与KSCN溶液反应显血红色，但Fe2+与KSCN溶液混合无明显现象。Cl2能使Fe显+3价，H+和其它金属阳离子只能使Fe显+2价。
（2）Fe2+中的Fe元素为+2价，既能升高为+3价，又能降低为0价，既有氧化性，又有还原性。
（3）稀硝酸虽然具有强氧化性，可以把Fe氧化成+3价，但如果Fe过量，又可以将Fe3+还原为Fe2+。
（4）A中，引入了K+和SCN－，虽然SCN－可以与Fe3+反应，但产物无法与Fe2+分离，不可选；B中，Cl2能将Fe2+氧化成Fe3+，更不可选；C中，除去Fe3+的同时，引入了Cu2+，不正确。
（5）常见的补铁剂是硫酸亚铁，其中铁元素为+2价。①含Fe2+的溶液中滴入KSCN溶液，无明显现象，但Cl2能将Fe2+氧化成Fe3+，Fe3+与KSCN溶液反应显血红色，此法可用来检验Fe2+。②天然食品中的+3价铁用酸或酸性食品溶解可变为Fe3+，然后用还原剂（如维生素C）接触，可使Fe3+变为Fe2+，被人体吸收。
5．答案：（1）属于。MnO2是氧化剂，HCl是还原剂。（2）11.9 mol / L、1mol
解析：（1）根据元素化合价变化可判断。
（2）c(HCl)＝160 mL×1.19 g /mL×36.5%÷36.5 g /mol÷0.160 L＝11.9 mol / L
根据其化学方程式可知：标准状况下，每生成22.4 L Cl2，有4 mol HCl参加反应，但只有2mol HCl被氧化。因此，当有11.2 L Cl2生成时，被氧化的HCl为1mol。
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