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离子反应氧化还原反应的综合分析
专题离子反应与氧化还原反应综合分析
说明:
离子反应和氧化还原反应是整个高中化学知识体系的重点和难点,更是高考中必然会考到的知识点,而且是近年来考察力度和广度越来越大的知识点。
离子反应也好,氧化还原反应也好,本身的知识点都不算复杂,同学们都能学懂;但是变化颇多,分析比较深入,综合性较高,因此在题目上面表现得比较难以得高分。
因此,我们需要对离子反应和氧化还原反应进行专题讲解。
第一部分基础知识巩固
知识点一 电解质、非电解质
1.电解质
在__________________能够导电的化合物叫作电解质。
2.非电解质
在________________________都不能导电的化合物叫作非电解质。
问题思考
1.
(1)固体食盐不导电,它是电解质吗?
(2)盐酸和金属铜都能够导电,是电解质吗?
是非电解质吗?
为什么?
2.CO2、NH3、SO3的水溶液能够导电,为什么它们不是电解质呢?
3.强电解质和弱电解质
强电解质与弱电解质的比较
强电解质
弱电解质
概念
溶于水后____电离的电解质
溶于水后______电离的电解质
化合物类型
____化合物、____化合物
____化合物
电离程度
____电离
____电离
溶液中存在的溶质的微粒
只有电离出的__________,不存在________
既有电离出的__________,又有电解质分子
实例
强酸:
______、______、______等;
强碱:
______、______等
弱酸:
________、________、________、______等;
弱碱:
NH3·H2O等;
两性氢氧化物:
Al(OH)3;
水
问题思考
3.强电解质的饱和溶液导电能力一定很强吗?
一定比弱电解质溶液导电能力强吗?
影响溶液导电性强弱的因素有哪些?
4.AgCl、BaSO4、CaCO3等均难溶于水,它们是弱电解质吗?
CH3CH2OH、CH3COOH等均易溶于水,它们是强电解质吗?
试总结电解质的强弱与其溶解性的关系。
4.电离及电离方程式
(1)电离:
电解质在熔融状态或在水溶液中产生________的过程。
(2)电离方程式
①强电解质用“________”连接,如H2SO4:
________________________________________________________________________。
弱电解质(包括弱酸的酸式酸根离子)用“________”连接,如CH3COOH:
________________。
②多元弱酸分步电离,如H2CO3:
__________________________________________
________________________________________________________________________。
多元弱碱一步写完,如Fe(OH)3:
______________。
问题思考
5.NaHSO4在水溶液中和在熔融状态下的电离相同吗?
写出电离方程式。
知识点二 离子反应和离子方程式
1.离子反应
(1)概念:
有__________或__________的反应统称为离子反应。
(2)离子反应的条件
在稀H2SO4中分别加入下列物质,能发生反应的请写出有关的离子方程式:
A.加入BaCl2溶液:
________________________________________________________________________,
B.加入CH3COONa溶液:
________________________________________________________________________,
C.加入Na2CO3溶液:
________________________________________________________________________,
D.加入Zn粒:
________________________________________________________________________,
E.加入NaOH溶液:
________________________________________________________________________。
从A~E可知离子反应发生的条件:
①生成难溶的物质;②生成________的物质;③生成________的物质;④发生___________________________________________________。
(3)离子反应的本质
从A~E中,混合后溶液中SO
的物质的量减少的是____(填序号);H+物质的量减少的是________;因此离子反应的本质是反应物中某些离子的物质的量的________________________________________________________________________。
2.离子方程式
(1)离子方程式:
用______________________________________________________
来表示反应的式子。
(2)离子方程式的意义
离子方程式不仅可以表示_________________________________________________,
还可以表示______________。
3.离子方程式的书写
写出下列典型反应的离子方程式:
(1)氯化铝溶液中加入过量氨水
________________________________________________________________________。
(2)小苏打与乙酸溶液混合
________________________________________________________________________。
(3)氧化镁溶于稀硫酸
________________________________________________________________________。
(4)澄清石灰水中加入盐酸
________________________________________________________________________。
通过上述练习试归纳离子方程式的一般书写方法与步骤:
一写:
_________________________________________________________________。
二改:
把______________________改写成离子形式,而把________________等用化学式表示。
三删:
删去____________。
四查:
查__________________是否守恒。
知识点三 离子共存
离子共存问题是离子反应条件和本质的最直接应用。
所谓几种离子在同一溶液中能大量共存,就是指离子之间__________任何反应;若离子之间__________反应,则不能大量共存。
同一溶液中若离子间符合
①_________________________、②______________、③____________、④______________中任意一个条件,就会发生离子反应,离子之间便______在溶液中大量共存。
问题思考
1.复分解类型的离子反应进行的方向是什么?
氧化还原类型的离子反应进行的方向是什么?
知识点四 离子检验及离子推断
离子的检验是为确定某一种或几种离子的特性而进行的实验。
检验离子时除了要考虑各离子的特征反应外,还要注意排除离子间可能存在的干扰。
离子
使用的试剂
检验方法及现象
Ag+
产生白色沉淀,该沉淀在稀硝酸中不溶解
Fe3+
加入KSCN溶液
溶液呈红色
Fe2+
加入KSCN溶液无明显现象,再加入新制氯水时溶液呈红色
NH
加NaOH溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验
Cl-
加入AgNO3溶液,产生白色沉淀,该沉淀在稀硝酸中不溶解
CO
盐酸、澄清石灰水、CaCl2溶液
加入盐酸,产生无色无味的气体,该气体能使澄清的石灰水变浑浊,再向原溶液中加入CaCl2溶液,产生白色沉淀
SO
加入BaCl2溶液生成白色沉淀,该沉淀在稀盐酸中不溶解
问题思考
2.检验Cl-时,为什么要加稀硝酸?
3.某溶液中加入AgNO3溶液后出现黑色沉淀,其中有Cl-吗?
知识点五 氧化还原反应的概念及其关系
1.氧化还原反应:
有元素化合价的升降或__________(得失或偏移)的化学反应。
2.氧化还原反应的特征:
____________——判断一个化学反应是否是氧化还原反应的依据。
3.氧化还原反应的本质:
______________。
4.有关概念及相互关系
问题思考
1.有人用下列图示表示出了四种基本反应类型与氧化还原反应的关系,请在画线上填上四种基本反应类型。
A.__________;B.__________;C.__________;D.______________________。
2.氧化产物一定具有氧化性吗?
为什么?
同氧化剂相比,哪个强?
3.试比较还原剂和还原产物的还原性强弱。
4.有单质参加或有单质生成的反应都是氧化还原反应吗?
试举例说明。
知识点六 常见的氧化剂和还原剂
完成下述两个表格
1.常见的氧化剂
类别
实例
活泼非金属单质
元素处于高价态的氧化物
元素处于高价态的含氧酸
元素处于高价态的盐
过氧化物
2.常见的还原剂
类别
实例
活泼的金属单质
某些非金属单质
元素处于低价态的氧化物
元素处于低价态的酸
元素处于低价态的盐
问题思考
5.金属阳离子一定只有氧化性吗?
6.举例说明只作氧化剂、还原剂的物质。
H2S、HI只能作还原剂吗?
知识点三 氧化还原反应电子转移的表示方法
1.双线桥法
用箭头表示氧化还原反应中同一元素的原子或离子得到或失去电子的情况。
在线上标出“________”或“____________”电子的数目,一条箭头线由________指向________,另一条由________指向________。
如:
氧化剂 还原剂 还原产物 氧化产物
2.单线桥法
用箭头表示反应物中不同(或相同)原子或离子间的电子转移。
在线上标出__________________,箭头指出电子转移的方向,即箭头由________指向__________。
如:
还原剂 氧化剂
问题思考
7.氧化还原反应中,化合价升降总数为何相等?
该守恒规律是否是物质不灭规律的延伸?
8.下列标明电子转移方向和数目的方法中,正确的是________。
第二部分补充知识
一、与量有关的离子方程式的书写
在物质发生化学反应时,有些反应会因操作顺序或反应物相对量不同而发生不同的反应。
因此在做题时要根据题目的要求及量的配比正确书写化学反应方程式。
典例导悟1
将Ba(OH)2溶液逐滴滴入一定量的明矾溶液中,有关的离子方程式为:
(1)当生成沉淀的物质的量为最大值时:
________________________________________________________________________。
(2)当生成沉淀的质量为最大值时:
________________________________________________________________________。
典例导悟2
下列离子方程式书写正确的是( )
A.向明矾溶液中加入过量氢氧化钡溶液:
Al3++2SO
+2Ba2++4OH-===2BaSO4↓+AlO
+2H2O
B.向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸:
Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O
C.向磷酸二氢铵溶液中加入足量的氢氧化钠溶液:
NH
+OH-===NH3·H2O
D.向CH2BrCOOH中加入足量的氢氧化钠溶液并加热:
CH2BrCOOH+OH-
CH2BrCOO-+H2O
变式演练1 试写出下列反应的离子方程式。
①NH4HCO3溶液与稀NaOH溶液反应
NaOH不足时:
____________________________________________________________
NaOH过量时:
___________________________________________________________
②Ca(HCO3)2与NaOH反应
NaOH不足时____________________________________________________________
NaOH过量时____________________________________________________________
思维升华 通过上面的例题与练习,试归纳书写物质间发生多种离子反应的离子方程式的方法?
二、离子方程式的正误判断
离子方程式的正误判断方法
1.看是否符合反应客观事实。
即反应能否发生,是否符合物质的性质及转化关系,如Fe和盐酸反应,离子方程式写为:
2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑错误,应写为:
Fe+2H+===
Fe2++H2↑。
2.看“===”、“
”、“↑”、“↓”等是否应用正确。
3.看化学式拆分是否正确。
4.看是否漏掉离子反应。
例如,Ba(OH)2溶液与CuSO4溶液反应,既要写Ba2+与SO
的离子反应,又要写Cu2+与OH-的离子反应。
5.看是否配平。
一个配平的离子方程式必须符合两个守恒:
一是质量守恒;二是电荷守恒。
二者必须统一,缺一不可。
典例导悟3
下列化学反应的离子方程式正确的是( )
A.用小苏打治疗胃酸过多:
HCO
+H+===CO2↑+H2O
B.往碳酸镁中滴加稀盐酸:
CO
+2H+===CO2↑+H2O
C.往氨水中滴加氯化铝溶液:
Al3++4OH-===AlO
+2H2O
D.氢氧化钡溶液与稀硫酸反应:
Ba2++SO
+H++OH-===BaSO4↓+H2O
变式演练2 下列离子方程式正确的是( )
A.MgSO4与Ba(OH)2溶液反应:
Ba2++SO
===BaSO4↓
B.CuSO4溶液吸收H2S气体:
Cu2++S2-===CuS↓
C.AlCl3溶液中加入过量的浓氨水:
Al3++4NH3·H2O===AlO
+4NH
+2H2O
D.等体积、等浓度的Ba(OH)2稀溶液与NH4HCO3稀溶液混合:
Ba2++2OH-+NH
+HCO
===BaCO3↓+NH3·H2O+H2O
三、氧化还原能力强弱判断方法
1.根据方程式判断
氧化剂+还原剂===还原产物+氧化产物
则氧化性:
氧化剂____氧化产物
还原性:
还原剂____还原产物
典例导悟1
根据下列反应判断:
①H2SO3+I2+H2O===2HI+H2SO4
②2FeCl3+2HI===2FeCl2+2HCl+I2
③3FeCl2+4HNO3===2FeCl3+NO↑+2H2O+Fe(NO3)3
(1)NO、Fe2+、I-、H2SO3的还原性由强到弱顺序为
________________________________________________________________________。
(2)I2、FeCl3、HNO3、H2SO4(稀)的氧化性由强到弱顺序为
________________________________________________________________________。
2.根据物质活动性顺序(常见元素)判断
金属性越强的元素,金属单质的还原性________,对应阳离子的氧化性________;非金属性越强的元素,单质的氧化性________,而对应的阴离子的还原性就________。
典例导悟2
试比较Fe2+、Cu2+、Ag+、Zn2+的氧化性强弱和Cl-、Br-、I-、S2-的还原性强弱。
3.根据反应条件判断
当不同的氧化剂作用于同一还原剂时,如氧化产物价态相同,可根据反应条件的难、易来进行判断。
例如:
16HCl(浓)+2KMnO4===2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑①
4HCl(浓)+MnO2
MnCl2+2H2O+Cl2↑②
4HCl(浓)+O2
2H2O+2Cl2③
则上述3种氧化剂的氧化性强弱顺序为______________________________________。
4.根据氧化产物的价态高低判断
当变价的还原剂在相似的条件下作用于不同的氧化剂时,可根据氧化产物价态的高低来判断氧化剂氧化性的强弱。
如:
2Fe+3Cl2
2FeCl3 Fe+S
FeS
则氧化性Cl2____S。
5.根据原电池、电解池的电极反应比较
(1)两种不同的金属构成原电池的两极,____极金属的还原性强。
为什么?
____________。
(2)用惰性电极电解混合溶液时,在阴极先放电的阳离子的__________较强,在阳极先放电的阴离子的________较强。
6.依据反应中能量变化判断
H2+X2===2HX ΔH1<0
H2+Y2===2HY ΔH2<0
若ΔH1<ΔH2,则X2的氧化性比Y2的氧化性____;X-的还原性比Y-的还原性____。
你能举个常见的例子证明该结论吗?
7.其它因素
从外界条件影响化学反应速率的角度分析,还有哪些因素能影响物质的氧化性或还原性?
四、氧化还原反应的基本规律
1.守恒规律
在一个氧化还原反应中,氧化剂得到电子的数目等于还原剂失去电子的数目,或者说氧化剂化合价降低总数等于还原剂化合价升高总数。
2.强弱规律
在一个氧化还原反应中,各物质的氧化性强弱为:
氧化剂________氧化产物;还原性强弱为:
还原剂________还原产物。
3.价态规律
元素处于最高价态,只有________;元素处于最低价态,只有________;元素处于中间价态,既有氧化性又有还原性,但主要表现其中一种性质。
4.归中规律
同一元素不同价态原子间发生氧化还原反应,通常有下面几种情况,你认为不可能发生的是____。
由此得出的归中规律是__________________________________________________。
可归纳为:
只靠拢,不相交。
5.难易规律
越易失电子的物质,失电子后就越____得电子,越易得电子的物质,得电子后就越____失电子;一种氧化剂同时和几种还原剂相遇时,优先与__________的还原剂发生反应;同理,一种还原剂遇到多种氧化剂时,__________的氧化剂优先反应。
典例导悟3
已知I-、Fe2+、SO2、Cl-和H2O2均有还原性,它们在酸性溶液中还原性强弱顺序为Cl- A.H2O2+H2SO4===SO2↑+O2↑+2H2OB.2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++SO +4H+ C.SO2+I2+2H2O===H2SO4+2HID.2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- 典例导悟4 FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是( ) A.加入KSCN溶液一定不变红色 B.溶液中一定含Fe2+ C.溶液中一定含Cu2+ D.剩余固体中一定含铜 典型导悟5 14g铜银合金与足量的某浓度的硝酸反应,将放出的气体与1.12L(标准状况下)氧气混合,通入水中恰好全部被吸收,则合金中铜的质量为( ) A.9.6g B.6.4g C.3.2g D.1.6g 第三部分高考题型 题型一离子方程式判断正误 1.(2010·天津理综,5)下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是( ) A.用FeCl3溶液腐蚀铜线路板: Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+ B.Na2O2与H2O反应制备O2: Na2O2+H2O===2Na++2OH-+O2↑ C.将氯气溶于水制备次氯酸: Cl2+H2O===2H++Cl-+ClO- D.用浓盐酸酸化的KMnO4溶液与H2O2反应,证明H2O2具有还原性: 2MnO +6H++5H2O2===2Mn2++5O2↑+8H2O 2.(2010·海南,10)能正确表示下列反应的离子方程式是( ) A.金属铝溶于稀硫酸中: Al+2H+===Al3++H2↑ B.碳酸锌溶于稀硝酸中: CO +2H+===H2O+CO2↑ C.醋酸钠水溶液中通入足量CO2: 2CH3COO-+CO2+H2O===2CH3COOH+CO D.少量Cl2通入KI溶液中: Cl2+2I-===2Cl-+I2 3.(2010·全国理综Ⅰ,8)能正确表示下列反应的离子方程式的是( ) A.将铜屑加入Fe3+溶液中: 2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+ B.将磁性氧化铁溶于盐酸: Fe3O4+8H+===3Fe3++4H2O C.将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合: Fe2++4H++NO ===Fe3++2H2O+NO↑ D.将铁粉加入稀硫酸中: 2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑ 题型二离子共存 1.(2010·广东理综,7)能在溶液中大量共存的一组离子是( ) A.NH 、Ag+、PO 、Cl- B.Fe3+、H+、I-、HCO C.K+、Na+、NO 、MnO D.Al3+、Mg2+、SO 、CO 2.(2010·上海,9)下列离子组一定能大量共存的是( ) A.甲基橙呈黄色的溶液中: I-、Cl-、NO 、Na+ B.石蕊呈蓝色的溶液中: Na+、AlO 、NO 、HCO C.含大量Al3+的溶液中: K+、NO 、Na+、ClO- D.含大量OH-的溶液中: CO 、Cl-、F-、K+ 3.(2010·江苏,6)常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( ) A.pH=1的溶液中: Fe2+、NO 、SO 、Na+ B.由水电离的c(H+)=1×10-14mol·L-1的溶液中: Ca2+、K+、Cl-、HCO C.c(H+)/c(OH-)=1012的溶液中: NH 、Al3+、NO 、Cl- D.c(Fe3+)=0.1mol·L-1的溶液中: K+、ClO-、SO 、SCN- 题型三离子推断 1.判断正误 (1)检验某溶液是否含有SO 时,应取少量该溶液,依次加入BaCl2溶液和稀盐酸( ) (2010·山东理综-14D) (2)某无色溶液中加Ba(NO3)2溶液产生沉淀,再加入稀盐酸,沉淀不
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