高中化學(xué) 第二章 元素與物質(zhì)世界 第3節(jié) 氧化劑和還原劑學(xué)案 魯科版必修1.doc

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第3節(jié)　氧化劑和還原劑 1.氧化還原反應(yīng) (1)化學(xué)反應(yīng)與元素化合價的變化 在化學(xué)學(xué)習(xí)和日常生活中，我們已經(jīng)認(rèn)識了許多化學(xué)反應(yīng)，如銅與氧氣的反應(yīng)、氧化銅與氫氣的反應(yīng)、鐵與CuSO4溶液的反應(yīng)、碳酸鈣高溫下的分解反應(yīng)、NaCl溶液與AgNO3溶液的反應(yīng)等。下面寫出它們的化學(xué)方程式，分析參加反應(yīng)的各種物質(zhì)所含元素的化合價在反應(yīng)前后是否發(fā)生了變化？如何變化？ ①2Cu＋O22CuO ②Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu ③CuO＋H2Cu＋H2O ④CaCO3CaO＋CO2↑ ⑤NaCl＋AgNO3===NaNO3＋AgCl↓ 分析：①2＋22，銅元素由0價升為＋2價，氧元素由0價降為－2價。 ②＋SO4===SO4＋，鐵元素由0價升為＋2價，銅元素由＋2價降為0價。 ③O＋2＋2O，銅元素由＋2價降為0價，氫元素由0價升為＋1價。 ④3＋2↑，反應(yīng)前后各元素的化合價均沒有發(fā)生變化。 ⑤＋3===3＋↓，反應(yīng)前后各元素的化合價均沒有發(fā)生變化。 由以上幾個反應(yīng)可知：從反應(yīng)過程中元素化合價有無變化的角度，可以將化學(xué)反應(yīng)分為兩類：一類是有元素化合價變化的反應(yīng)；一類是沒有元素化合價變化的反應(yīng)。在有元素化合價變化的化學(xué)反應(yīng)中，既有元素的化合價升高，又有元素的化合價降低。 (2)氧化還原反應(yīng) ①氧化還原反應(yīng)的定義 在反應(yīng)過程中有元素化合價變化的化學(xué)反應(yīng)叫做氧化還原反應(yīng)。在反應(yīng)過程中沒有元素化合價變化的化學(xué)反應(yīng)叫做非氧化還原反應(yīng)。 談重點(diǎn) 判斷氧化還原反應(yīng)的依據(jù) 判斷一個反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)還是非氧化還原反應(yīng)，關(guān)鍵是分析反應(yīng)過程中有無化合價的變化。 ②氧化反應(yīng)和還原反應(yīng) 在氧化還原反應(yīng)中，反應(yīng)物所含某種或某些元素化合價升高的反應(yīng)稱為氧化反應(yīng)；反應(yīng)物所含某種或某些元素化合價降低的反應(yīng)稱為還原反應(yīng)。作為一個反應(yīng)，有化合價升高，必然有化合價降低，因而氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)中兩個對立統(tǒng)一的方面，在同一個反應(yīng)中，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)必然同時發(fā)生。 【例1】 下列反應(yīng)不屬于氧化還原反應(yīng)的是(　　) A．3CuS＋8HNO3(稀)3Cu(NO3)2＋2NO↑＋3S↓＋4H2O B．6KOH＋3Cl25KCl＋KClO3＋3H2O C．Ba(OH)2＋Na2SO4===BaSO4↓＋2NaOH D．Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe 解析：判斷一個反應(yīng)是不是氧化還原反應(yīng)，關(guān)鍵是分析反應(yīng)前后元素的化合價有沒有變化?；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有變化，這個反應(yīng)就是氧化還原反應(yīng)；反之，所有元素化合價都沒有發(fā)生變化的反應(yīng)，就是非氧化還原反應(yīng)。 A中S元素由－2價變成了0價，同時也有部分N元素由＋5價變成了＋2價；B中Cl元素化合價反應(yīng)前是0價，反應(yīng)后部分變?yōu)椋?價，部分變成＋5價；D中Al元素反應(yīng)前為0價，反應(yīng)后變?yōu)椋?價，同時Fe元素也由＋3價變成了0價?？梢?，它們都屬于氧化還原反應(yīng)。C項(xiàng)所有元素化合價都沒有發(fā)生變化，不屬于氧化還原反應(yīng)。 答案：C 2．氧化還原反應(yīng)與四種基本反應(yīng)類型的關(guān)系 (1)二者的關(guān)系可用具體實(shí)例來分析，詳見下表： 氧化還原反應(yīng) 非氧化還原反應(yīng) 有元素化合價升降的反應(yīng) 沒有元素化合價升降的反應(yīng) 化合 反應(yīng) ＋22 2＋22 有單質(zhì)參加 CO2＋H2O===H2CO3 Na2O＋H2O===2NaOH 沒有單質(zhì)參加 分解 反應(yīng) 2K 2K＋32↑ 有單質(zhì)生成 CaCO3CaO＋CO2↑ 沒有單質(zhì)生成 置換 反應(yīng) ＋2SO4===SO4＋2↑ ＋SO4===SO4＋u 2O＋ 2u＋ O2↑ 無 復(fù)分解 反應(yīng) 無 2NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl (2)通過以上表格的分析，不難總結(jié)出氧化還原反應(yīng)和四種基本反應(yīng)類型的圖示關(guān)系，詳見下圖： ①置換反應(yīng)一定屬于氧化還原反應(yīng)。 ②復(fù)分解反應(yīng)一定不屬于氧化還原反應(yīng)。 ③部分化合反應(yīng)和部分分解反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)。 【例2】 下列反應(yīng)都能發(fā)生，其中既是化合反應(yīng)，又是氧化還原反應(yīng)的是(　　) ①鐵與氯氣的反應(yīng)：2Fe＋3Cl22FeCl3 ②氯氣通入NaBr溶液：Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2 ③氯化鈉固體與濃硫酸混合加熱： 2NaCl＋H2SO4(濃)Na2SO4＋2HCl↑ ④二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)： MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O ⑤氧化鈣與水反應(yīng)：CaO＋H2O===Ca(OH)2 A．只有①②　　　　　　 B．只有①③ C．只有①④ D．只有① 解析：根據(jù)反應(yīng)物和生成物的種類可將反應(yīng)分為化合反應(yīng)、分解反應(yīng)、置換反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)四種基本反應(yīng)類型；氧化還原反應(yīng)必須有化合價的變化，題目中②③④不屬于化合反應(yīng)，①⑤屬于化合反應(yīng)，但⑤不是氧化還原反應(yīng)。 答案：D 3．氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì) (1)探究氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì) ①應(yīng)用原子結(jié)構(gòu)理論探究氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì) 已知鈉和氯氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯化鈉： 2Na＋Cl22NaCl 此反應(yīng)中由于鈉原子最外層只有1個電子，易失去1個電子而形成8個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；氯原子最外層有7個電子，易得到1個電子而形成8個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 當(dāng)Na與Cl2反應(yīng)時，NaNa＋(帶一個單位正電荷)，ClCl－(帶一個單位負(fù)電荷)，雙方均達(dá)到8個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，形成的Na＋、Cl－相互吸引，結(jié)合成了穩(wěn)定的離子化合物NaCl(如圖)。也就是說，這個氧化還原反應(yīng)是通過電子轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)的。 氯化鈉形成示意圖 在化學(xué)反應(yīng)中，活潑的金屬元素(如Na、K)等易失去電子而達(dá)8個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出正化合價，形成陽離子?；顫姷姆墙饘僭卦?如Cl、O、F等)易得電子而達(dá)8個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)負(fù)化合價，形成陰離子。 ②通過實(shí)驗(yàn)探究氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì) 原理分析：已知Zn和CuSO4的反應(yīng)方程式為Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu，Zn的化合價由0價升到＋2價，Cu的化合價由＋2價降到0價，上述反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)： 按下圖連接好實(shí)驗(yàn)裝置，觀察電流計(jì)偏轉(zhuǎn)狀況以及石墨電極上發(fā)生的現(xiàn)象。 鋅與CuSO4溶液的反應(yīng) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，石墨電極上附上了紅色的固體。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：紅色固體是Cu，它的生成說明Zn與CuSO4溶液發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)；電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明電路中有電流流過。總之，在Zn與CuSO4發(fā)生氧化還原反應(yīng)中有電子轉(zhuǎn)移。 (2)結(jié)論 通過以上探究表明，所有的氧化還原反應(yīng)中都存在著電子轉(zhuǎn)移，電子轉(zhuǎn)移是氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。 談重點(diǎn) 氧化還原反應(yīng)中的守恒規(guī)律 元素化合價升高是由于元素原子失去電子，元素化合價降低是由于元素原子得到電子，在氧化還原反應(yīng)中得、失電子相等，化合價升、降相等。 (3)氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移方向與數(shù)目的表示方法 ①雙線橋法。 表明了物質(zhì)中某元素的原子在反應(yīng)前后的電子得失情況。 ②單線橋法。 表明反應(yīng)物之間在反應(yīng)過程中電子的轉(zhuǎn)移情況。 ③單線橋法與雙線橋法的區(qū)別及聯(lián)系見下表： 電子得失法(雙線橋) 電子轉(zhuǎn)移法(單線橋) 表示式(實(shí)例) 分析 同一元素在反應(yīng)中得失電子情況 元素間電子轉(zhuǎn)移的方向和總數(shù) 書寫要領(lǐng) 長箭號從方程式的反應(yīng)物指向生成物，且指在同一種元素上，線橋跨越等號；電子數(shù)前注明得、失；得失電子數(shù)必相等 長箭號只在方程式左邊，即在反應(yīng)物間表示，線橋不跨越等號；長箭號的箭頭與箭尾已表示電子的轉(zhuǎn)移和方向，不能也不必再注明得失 長箭號的含義 箭尾在反應(yīng)物某元素處，箭頭在同一元素形成的生成物處；表示每一種元素得失電子的情況 箭尾在反應(yīng)物中失去電子(或偏離)的元素一方，箭頭指在反應(yīng)物中得到電子(或偏向)的元素一方；表明元素間電子轉(zhuǎn)移的情況(方向和總數(shù)) 【例3】 已知KH和H2O反應(yīng)生成H2和KOH，反應(yīng)中1 mol KH(　　) A．失去1 mol電子 B．得到1 mol電子 C．失去2 mol電子 D．沒有電子得失 解析：根據(jù)題干信息，KH和H2O反應(yīng)生成H2和KOH可寫出該反應(yīng)的方程式：KH＋H2O===H2↑＋KOH(利用觀察法即可配平)。本反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，化合價發(fā)生變化的只有H元素，KH中H為－1價，H2O中H為＋1價，反應(yīng)后變?yōu)镠2中的0價，因此該反應(yīng)中每有1 mol KH參加反應(yīng)，氫元素就失去1 mol電子。 答案：A 4．氧化劑、還原劑 (1)氧化劑、還原劑 在氧化還原反應(yīng)中，所含的某種元素的化合價降低的反應(yīng)物，稱為氧化劑，所含的某種元素的化合價升高的反應(yīng)物，稱為還原劑。 氧化劑反應(yīng)時本身被還原，具有氧化性；還原劑在反應(yīng)時本身被氧化，具有還原性。 氧化劑被還原所得到的產(chǎn)物叫做還原產(chǎn)物，還原劑被氧化所得到的產(chǎn)物叫做氧化產(chǎn)物。 氧化還原反應(yīng)中各概念之間的關(guān)系可表示為： 【例4－1】 在泡沫橡膠的制造中，要利用下面反應(yīng)放出氧氣：2H2O22H2O＋O2↑，該反應(yīng)中的雙氧水(　　) A．僅為氧化劑 B．僅為還原劑 C．既是氧化劑又是還原劑 D．既不是氧化劑又不是還原劑 解析：反應(yīng)物H2O2中氧元素的化合價為－1價，反應(yīng)后一部分升高為0價(O2)，一部分降低為－2價(H2O)，所以，H2O2既是氧化劑又是還原劑。 答案：C (2)常見的氧化劑和還原劑 【例4－2】 在S＋2KNO3＋3C===K2S＋N2↑＋3CO2↑的反應(yīng)中，________元素被氧化，________元素被還原；________元素的原子得到電子，________元素的原子失去電子；________是氧化劑，________是還原劑；________是氧化產(chǎn)物，________是還原產(chǎn)物。 解析：解答有關(guān)氧化還原反應(yīng)的問題，應(yīng)先從化合價的變化入手，找到電子轉(zhuǎn)移的情況： 碳元素(→)化合價升高，失電子，被氧化，C是還原劑，CO2是氧化產(chǎn)物；硫元素(→)、氮元素(→)，化合價均降低，得電子，被還原，S、KNO3是氧化劑，K2S、N2是還原產(chǎn)物。 答案：C　S、N　S、N　C　S、KNO3　C　CO2　K2S、N2 5．探究鐵及其化合物的氧化性或還原性 (1)鐵元素的存在 鐵元素在地殼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.65%，僅次于氧、硅和鋁。它在自然界里有單質(zhì)形態(tài)(如隕鐵)存在，更多的則是以＋2價和＋3價的化合態(tài)存在。鐵的化合物在自然界中主要以礦石的形式存在，如黃鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦等。 (2)鐵的氧化物 化學(xué)式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 — 鐵紅 磁性氧化鐵 色態(tài) 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色晶體 鐵的價態(tài) ＋2價 ＋3價 的＋2價， 的＋3價 水溶性 不溶 不溶 不溶 穩(wěn)定性 不穩(wěn)定，在空氣里加熱迅速被氧化 穩(wěn)定 穩(wěn)定 與稀硫 酸反應(yīng) FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋=== 2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O 共性 高溫時，都能被C、CO、H2、Al等還原劑還原，還原過程中鐵的化合價逐漸降低，最終都生成單質(zhì)鐵 (3)鐵的氫氧化物 鐵的氫氧化物有兩種：Fe(OH)2、Fe(OH)3，它們都是不溶性弱堿。一般是通過可溶性的亞鐵鹽和鐵鹽分別與堿反應(yīng)制得的。如： FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl Fe(OH)2與Fe(OH)3的比較 Fe(OH)3 Fe(OH)2 顏色、狀態(tài) 紅褐色固體 白色固體 酸堿性 弱堿性 弱堿性 對熱的 穩(wěn)定性 不穩(wěn)定 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 不穩(wěn)定 Fe(OH)2FeO＋H2O 與非氧化 性酸反應(yīng) Fe(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2O Fe(OH)2＋2HCl===FeCl2＋2H2O(現(xiàn)象：沉淀由白色→灰綠色→紅褐色) 與氧氣反應(yīng) — 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 制備 鹽溶液與堿溶液反應(yīng) Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ Fe3＋＋3NH3H2O=== Fe(OH)3↓＋3NH Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ Fe2＋＋2NH3H2O===Fe(OH)2↓＋2NH 【例5－1】 在如圖所示裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO4等試劑制備白色的Fe(OH)2沉淀。 (1)在試管Ⅰ里加入的試劑是 ________________________________________________________________________。 (2)在試管Ⅱ里加入的試劑是 ________________________________________________________________________。 (3)為了制得白色Fe(OH)2沉淀，在試管Ⅰ和Ⅱ中加入試劑，打開止水夾，塞緊塞子后的實(shí)驗(yàn)步驟是__________________________________________________________________。 (4)這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長時間保持白色，其理由是____________ ___________________________________________________________。 解析：試管Ⅱ是開口式，無法用產(chǎn)生的氣體將溶液壓入試管Ⅰ中，所以制取FeSO4應(yīng)放在試管Ⅰ中，而在試管Ⅱ中加入不含O2的NaOH溶液。當(dāng)Fe與稀H2SO4放入試管Ⅰ后，產(chǎn)生的H2可通過短管將試管Ⅰ內(nèi)的空氣排出，經(jīng)過打開的止水夾通入試管Ⅱ中，再排盡試管Ⅱ內(nèi)的空氣。然后關(guān)閉止水夾，試管Ⅰ內(nèi)產(chǎn)生的H2無法逸出，H2產(chǎn)生的壓強(qiáng)將試管Ⅰ內(nèi)的FeSO4溶液通過長導(dǎo)管壓入試管Ⅱ內(nèi)。在壓液過程中，液體都處于H2環(huán)境中，從而避免了被空氣中的O2氧化，使得Fe(OH)2能保存較長時間。 答案：(1)稀H2SO4、鐵屑 (2)NaOH溶液 (3)檢驗(yàn)試管Ⅱ出口處排出的H2的純度，當(dāng)排出的H2純凈時，再夾緊止水夾 (4)試管Ⅰ中反應(yīng)生成的H2充滿了試管Ⅰ和試管Ⅱ，使外界空氣不容易進(jìn)入 (4)鐵及其化合物的氧化性和還原性 ①實(shí)驗(yàn)試劑：鐵粉、稀硫酸、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、稀硝酸、KSCN溶液、鋅片、銅片。 ②原理分析：鐵元素的化合價有0、＋2、＋3三種價態(tài)，0價鐵(即鐵單質(zhì))只有還原性，在與弱氧化劑(稀硫酸、FeCl3溶液)反應(yīng)時，可被氧化為Fe2＋；＋3價鐵(即Fe3＋)只有氧化性，在與還原劑(鐵粉、鋅片、銅片)反應(yīng)時，可被還原為Fe2＋；Fe2＋既有氧化性又有還原性，因而Fe2＋既可被氧化為Fe3＋，也可被還原為Fe。 ③實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 化學(xué)反應(yīng)方程式 鐵與稀鹽酸、稀硝酸、氯水的反應(yīng) (1)用3支試管分別取少量鐵粉 (2)分別加入5 mL稀鹽酸、稀硝酸、氯水 鐵與稀鹽酸的反應(yīng)，溶液顯淺綠色，有氣體產(chǎn)生 鐵與稀硝酸、氯水的反應(yīng)，溶液顯黃色，有氣體產(chǎn)生 Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋ NO↑＋2H2O(不要求掌握) Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ 2FeCl2＋Cl2===2FeCl3 FeCl2與稀硝酸、氯水的反應(yīng) (1)用2支試管分別取FeCl2溶液5 mL (2)分別加入5 mL稀硝酸、氯水 反應(yīng)后溶液顯黃色，加入KSCN后溶液顯血紅色 3FeCl2＋4HNO3(稀)===2FeCl3＋ Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O(不要求掌握) 2FeCl2＋Cl2===2FeCl3 FeCl2與鋅的反應(yīng) (1)用1支試管取少量鋅 (2)加入FeCl2溶液5 mL 溶液顏色由淺綠色退為接近無色 FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe FeCl3與鋅、鐵、銅的反應(yīng)　 (1)用3支試管分別取少量鋅、鐵、銅 (2)分別加入FeCl3溶液5 mL 反應(yīng)后溶液加入KSCN后溶液不再顯示血紅色 2FeCl3＋Fe===3FeCl2 2FeCl3＋Zn===ZnCl2＋2FeCl2 2FeCl3＋Cu===CuCl2＋2FeCl2 ④實(shí)驗(yàn)結(jié)果：Fe粉只具有還原性；FeCl2既具有氧化性又具有還原性；FeCl3只具有氧化性。通過實(shí)驗(yàn)可歸納整理如下： (5)Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn)方法 ①Fe3＋的檢驗(yàn)： 方法一：可以通過溶液呈棕黃色來基本判定含有Fe3＋。 方法二：滴加KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠t色，說明Fe3＋存在。 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(紅色) 方法三：滴加NaOH溶液，若產(chǎn)生紅褐色沉淀，說明有Fe3＋存在。 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(紅褐色) ②Fe2＋的檢驗(yàn)： 方法一：可以通過溶液呈淺綠色來基本判定含有Fe2＋。 方法二：滴加KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，再加入新制氯水，溶液立即變成血紅色，說明原溶液中有Fe2＋存在。 方法三：滴加NaOH溶液，若滴入堿液后立即生成白色沉淀，迅速變成灰綠色，最終變?yōu)榧t褐色，則原溶液中含F(xiàn)e2＋。 【例5－2】 要證明某溶液中不含F(xiàn)e3＋而可能含有Fe2＋，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)操作時最佳順序?yàn)?　　) ①加入足量氯水?、诩尤胱懔縆MnO4溶液　③加入少量KSCN溶液 A．①③　　　　　　 B．③② C．③① D．①②③ 解析：先加入少量KSCN溶液，若溶液不變紅，則證明無Fe3＋；再加入氯水，如有Fe2＋則被氧化為Fe3＋，與KSCN反應(yīng)生成血紅色物質(zhì)。KMnO4溶液也能氧化Fe2＋，但其本身是紫色，使顏色變化不易觀察。 答案：C 談重點(diǎn) 檢驗(yàn)Fe2＋的注意點(diǎn) (1)試劑加入的先后順序，防止Fe2＋被氧化成Fe3＋而干擾檢驗(yàn)。 待測液不變色紅色 (2)防止加入強(qiáng)氧化性物質(zhì)將Fe2＋氧化，如酸性的NO、酸性的ClO－等。 (3)防止加入一些有色溶液，如KMnO4溶液。 6．Fe、Fe2＋、Fe3＋的關(guān)系(“鐵三角”關(guān)系) 將單質(zhì)Fe、亞鐵鹽(Fe2＋)、鐵鹽(Fe3＋)之間的相互轉(zhuǎn)化稱為“鐵三角”關(guān)系?！拌F三角”關(guān)系是鐵及其化合物的知識的核心，是考試的重點(diǎn)之一。單質(zhì)鐵只有還原性，F(xiàn)e2＋既有氧化性，又有還原性，但以還原性為主；Fe3＋有較強(qiáng)的氧化性。 當(dāng)Fe、Fe2＋遇到較強(qiáng)的氧化劑時轉(zhuǎn)化成Fe3＋，當(dāng)Fe遇較弱氧化劑時，轉(zhuǎn)化成Fe2＋，當(dāng)Fe3＋遇較強(qiáng)還原劑時，轉(zhuǎn)化成Fe2＋或Fe。 有關(guān)反應(yīng)方程式為： ①Fe―→Fe2＋：Fe＋SFeS，F(xiàn)e＋I(xiàn)2FeI2，Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋，2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 ②Fe―→Fe3＋：2Fe＋3Cl22FeCl3,2Fe＋3Br22FeBr3,3Fe＋2O2Fe3O4，F(xiàn)e＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O。 ③Fe2＋―→Fe3＋：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O,3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O,2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O,5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 ④Fe3＋―→Fe2＋：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，2Fe3＋＋Zn===2Fe2＋＋Zn2＋(若Zn過量，則發(fā)生反應(yīng)：Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋)，2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋，2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I(xiàn)2,2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋。 ⑤Fe2＋、Fe3＋―→Fe：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，F(xiàn)e2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋。 【例6】鐵有如下變化：隔絕空氣加熱鐵粉與硫粉的混合物可發(fā)生反應(yīng)①，得到黑色的硫化亞鐵A；把A投入稀鹽酸中，可發(fā)生反應(yīng)②，放出無色有臭雞蛋氣味的H2S，得到淺綠色溶液B；向B中加入足量的NaOH溶液，迅速發(fā)生反應(yīng)③，并得到白色沉淀C，此白色沉淀C在空氣中極不穩(wěn)定，會被O2氧化(發(fā)生反應(yīng)④)而迅速變?yōu)榛揖G色，且顏色逐漸加深，最終變?yōu)榧t褐色物質(zhì)D；D溶于鹽酸發(fā)生反應(yīng)⑤，得到棕黃色溶液E。 (1)寫出反應(yīng)①～⑤的化學(xué)方程式。 (2)上述反應(yīng)①～⑤中，屬于氧化還原反應(yīng)的有________，其中鐵元素被氧化的是________。 解析：根據(jù)鐵及其化合物的性質(zhì)判斷A、B、C、D、E的成分，完成化學(xué)方程式，然后根據(jù)元素化合價的變化做出相應(yīng)解答。由“白色沉淀C在空氣中變?yōu)榛揖G色且顏色逐漸加深，最終變?yōu)榧t褐色D”知C為Fe(OH)2，D為Fe(OH)3，而C是由B＋NaOH反應(yīng)而來，AB＋H2S↑，則B為FeCl2，A為FeS，F(xiàn)e(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2O，則E為FeCl3，至此①～⑤的化學(xué)方程式便可輕松寫出： ①Fe＋SFeS ②FeS＋2HCl===FeCl2＋H2S↑ ③FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl ④4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 ⑤Fe(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2O 逐一分析5個化學(xué)方程式中元素的化合價： ②③⑤無元素化合價變化。 答案：(1)①Fe＋SFeS ②FeS＋2HCl===FeCl2＋H2S↑ ③FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl ④4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 ⑤Fe(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2O (2)①④?、佗? 7．判斷物質(zhì)的氧化性、還原性相對強(qiáng)弱的依據(jù) (1)概念 氧化性：物質(zhì)具有得到電子的性質(zhì)或具有化合價降低的性質(zhì)。 還原性：物質(zhì)具有失去電子的性質(zhì)或具有化合價升高的性質(zhì)。 (2)元素的價態(tài)與氧化性、還原性的關(guān)系 ①處于最高價態(tài)的元素對應(yīng)的物質(zhì)，只有氧化性，但氧化性不一定強(qiáng)。 ②處于最低價態(tài)的元素對應(yīng)的物質(zhì)，只有還原性，但還原性不一定強(qiáng)。 ③處于中間價態(tài)的元素對應(yīng)的物質(zhì)既有氧化性，又有還原性。 析規(guī)律 價態(tài)規(guī)律 以上幾點(diǎn)，我們可以用一句話來概括，以幫助記憶：“高價氧化、低價還、中間價態(tài)兩性全”。 (3)物質(zhì)氧化性、還原性強(qiáng)弱的判斷依據(jù) ①根據(jù)金屬活動性順序進(jìn)行判斷 說明：Fe對應(yīng)的陽離子為Fe2＋，F(xiàn)e3＋的氧化性介于Ag＋和Hg2＋之間，即氧化性：Hg2＋＜Fe3＋＜Ag＋，單質(zhì)的還原性減弱指原子失電子能力減弱，而該原子對應(yīng)的陽離子得電子能力增強(qiáng)，所以上述規(guī)律可總結(jié)為“難失易得”，稱為“難易律”。由此可推廣：易得電子的非金屬原子得到電子變成陰離子后，難失電子；難得電子的非金屬原子得到電子變成陰離子后，易失電子。 ②根據(jù)非金屬活動性順序進(jìn)行判斷 ③根據(jù)氧化還原反應(yīng)方程式判斷 a．氧化還原反應(yīng)總是遵循以下規(guī)律(簡稱“強(qiáng)弱律”) 氧化性：氧化劑＞氧化產(chǎn)物；還原性：還原劑＞還原產(chǎn)物。 上述規(guī)律可總結(jié)為：比什么性，找什么劑，產(chǎn)物之性小于劑。 b．可根據(jù)同一反應(yīng)中的氧化劑、還原劑判斷 例如：S＋O2SO2，氧化性：O2＞S ④根據(jù)被氧化或被還原的程度判斷 例如：2Fe＋3Cl22FeCl3，F(xiàn)e＋SFeS Cl2能將Fe氧化到＋3價，而S只能將Fe氧化到＋2價； 因此，氧化性：Cl2＞S ⑤根據(jù)反應(yīng)條件判斷 不同的氧化劑與同一種還原劑反應(yīng)，反應(yīng)越容易，說明氧化劑的氧化性越強(qiáng)；不同的還原劑與同一種氧化劑反應(yīng)，反應(yīng)越容易，說明還原劑的還原性越強(qiáng)。 例如MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 2KMnO4＋16HCl(濃)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O 同是將濃鹽酸氧化為Cl2，MnO2必須在加熱的條件下才能進(jìn)行，而KMnO4在常溫下即可進(jìn)行，說明氧化性：KMnO4＞MnO2。 ⑥根據(jù)濃度大小判斷 如氧化性：濃硫酸強(qiáng)于稀硫酸，濃硝酸強(qiáng)于稀硝酸。 【例7－1】 根據(jù)下列反應(yīng)判斷有關(guān)物質(zhì)還原性由強(qiáng)到弱的順序是(　　) ①H2SO3＋I(xiàn)2＋H2O===2HI＋H2SO4 ②2FeCl3＋2HI===2FeCl2＋2HCl＋I(xiàn)2 ③3FeCl2＋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－ 解析：氧化還原反應(yīng)一般可以概括成如下形式： 氧化劑＋還原劑===還原得到ne－產(chǎn)物＋氧化失去ne－產(chǎn)物 這樣，根據(jù)反應(yīng)①得物質(zhì)的還原性H2SO3＞I－，由反應(yīng)②得知物質(zhì)的還原性I－＞Fe2＋，由反應(yīng)③得知物質(zhì)的還原性Fe2＋＞NO。由此得出這四種還原劑的還原性強(qiáng)弱順序?yàn)椋篐2SO3＞I－＞Fe2＋＞NO。 答案：A 【例7－2】 已知Co2O3在酸性溶液中易被還原成Co2＋，Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次減弱。下列反應(yīng)在水溶液中不可能發(fā)生的是(　　) A．3Cl2＋6FeI2===2FeCl3＋4FeI3 B．Cl2＋FeI2===FeCl2＋I(xiàn)2 C．Co2O3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O D．2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I(xiàn)2 解析：由于Fe3＋氧化性強(qiáng)于I2，所以FeI3不存在，A中反應(yīng)不可能發(fā)生。B、C、D中反應(yīng)符合氧化還原反應(yīng)規(guī)律，所以可以發(fā)生。例n(Cl2)∶n(FeI2)＝1∶1時，即發(fā)生B項(xiàng)的反應(yīng)。 答案：A 【例7－3】 已知X和Y是兩種單質(zhì)，它們之間發(fā)生反應(yīng)：X＋Y===X2＋＋Y2－。現(xiàn)有下列敘述，其中正確的是(　　) ①X發(fā)生氧化反應(yīng)?、赬是氧化劑?、踄2－是還原產(chǎn)物?、躕2＋具有氧化性　⑤Y2－具有還原性?、轞單質(zhì)氧化性比X2＋強(qiáng) A．①②③ B．①②⑥ C．①③④⑤⑥ D．①②④⑤ 解析：由反應(yīng)方程式可知：X→X2＋，Y→Y2－，所以X元素化合價升高，發(fā)生了氧化反應(yīng)，被氧化生成X2＋，故X是還原劑，具有還原性，X2＋是氧化產(chǎn)物，具有氧化性；同理，Y元素化合價降低，發(fā)生了還原反應(yīng)，被還原生成Y2－，故Y是氧化劑，具有氧化性，Y2－是還原產(chǎn)物，具有還原性。氧化劑(Y)的氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物(X2＋)的氧化性。 答案：C 【例7－4】 某反應(yīng)中反應(yīng)物與生成物有：AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O和一種未知物質(zhì)X。 (1)已知KBrO3在反應(yīng)中得到電子，則該反應(yīng)的還原劑是______________。 (2)已知0.2 mol KBrO3在反應(yīng)中得到1 mol電子生成X，則X的化學(xué)式為____________。 (3)根據(jù)上述反應(yīng)可推知__________。 a．氧化性：KBrO3＞H3AsO4 b．氧化性：H3AsO4＞KBrO3 c．還原性：AsH3＞X d．還原性：X＞AsH3 (4)將氧化劑和還原劑的化學(xué)式及其配平后的系數(shù)填入下列方框中，并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目： 解析：(1)KBrO3在反應(yīng)中得到電子，則另外一種化合價變化的元素在反應(yīng)中失去電子被氧化，所給物質(zhì)中As元素化合價發(fā)生了變化，低價態(tài)的AsH3是還原劑。 (2)0.2 mol KBrO3得到1 mol電子，說明Br元素在反應(yīng)中降低了5價，所以X的化學(xué)式為Br2。 (4)利用氧化還原反應(yīng)中電子得失相等的規(guī)律可配平該方程式為 ＋4H2SO4===4K2SO4＋4Br2＋5H3AsO4＋4H2O 答案：(1)AsH3　(2)Br2　(3)ac　(4)