氧化還原反應(yīng)在高考中的應(yīng)用

舒世蓮

一、氧化還原反應(yīng)在高考中的重要性

氧化還原反應(yīng)是高中化學(xué)教科書中的重難點，內(nèi)容豐富，涉及到氧化劑、氧化產(chǎn)物、還原劑、還原產(chǎn)物、氧化還原反應(yīng)本質(zhì)等內(nèi)容。通過對氧化還原反應(yīng)的學(xué)習(xí)可以指導(dǎo)化學(xué)學(xué)科的整體學(xué)習(xí)，從而掌握學(xué)習(xí)規(guī)律，完成知識的遷移，對解決一系列化學(xué)問題和增強學(xué)生科學(xué)意識具有不可替代的作用。正因如此，氧化還原反應(yīng)成為了高考中必不可少的熱門考點?？v觀歷年高考試題，針對氧化還原反應(yīng)的考查方式愈發(fā)趨于靈活多變。既考查學(xué)生對基本概念、理論的掌握，也考查學(xué)生對知識的吸收整合能力。

二、示例應(yīng)答

1.氧化還原反應(yīng)基本知識示例

例1下列離子方程式正確的是（ ）。

A.向鹽酸中滴加氨水： H++OH-H2O

B.Fe(OH)3溶于氫碘酸：Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O

C.銅溶于稀硝酸：3Cu+8H++2NO-33Cu2++2NO ↑+4H2O

D.向Na2S2O3溶液中通入足量氯氣：S2O2-3＋2Cl2＋3H2O2SO2-3＋4Cl-＋6H+

解析A選項中氨水是弱電解質(zhì)，應(yīng)寫分子形式，故A選項錯誤；B選項中漏寫Fe3+與I-的氧化還原反應(yīng)，故B選項錯誤；C選項正確；D選項中氯氣具有強氧化性將S2O2-3氧化成SO2-4，正確的離子方程式應(yīng)為S2O2-3＋4Cl2＋5H2O2SO2-4＋8Cl-＋10H+，故D選項錯誤。

在書寫化學(xué)方程式與離子方程式的過程中，既要熟練記憶常見的氧化劑與還原劑（常見氧化劑有KMnO4、HClO、HNO3、Fe3+、H2O2、Cl2、Br2等，常見還原劑SO2-3、Fe2+、S2-、I-等），掌握它們的氧化性、還原性的強弱關(guān)系，還要善于挖掘其中的隱含信息，比如反應(yīng)物與反應(yīng)物之間的反應(yīng)、反應(yīng)物與產(chǎn)物之間及產(chǎn)物與產(chǎn)物之間能否反應(yīng)，對其進行分類，養(yǎng)成歸納總結(jié)的習(xí)慣。

2.離子共存中的氧化還原反應(yīng)示例

例2在pH＝1的無色溶液中能大量共存的離子組是()。

A．NH+4、Mg2+、SO2-4、Cl-

B．Ba2+、K+、HCO-3、NO-3

C．Al3+、Cu2+、SO2-4、AlO-2

D．Na+、Fe2+、Cl-、NO-3

解析離子組存在的環(huán)境（pH=1）是強酸性的，所以HCO-3和AlO-2不能大量共存，故B、C選項均錯誤；酸性溶液中NO-3有氧化性，與還原性的Fe2+不能共存，故D選項錯誤；因為溶液為無色，排除含有色離子（Cu2+）的離子組C，故A選項正確。

這類題首先就要注意審題，既要考慮離子間能否發(fā)生反應(yīng)，還要考慮其他限制條件，如溶液的酸堿性環(huán)境、溶液的顏色、溶液是否能共存等。其次，個別問題中會藏有隱含條件，就要將隱含條件挖掘出來，比如題目表達為：“水電離出來的c(H+)或c(OH-)的濃度為1×10－14 mol/L”時，與常溫下水電離出的c(H+)＝c(OH-) ＝1×10－7 mol/L對比，水的電離受到了抑制，故溶液呈強酸性或強堿性；“在與Al反應(yīng)能生成H2的溶液中”，該溶液呈強酸性或強堿性，但溶液中不能有NO-3，因為NO-3(H+)與Al反應(yīng)不生成氫氣等。遇到上述情況要先判斷清楚溶液的酸堿性，然后考慮離子間的反應(yīng)情況。最后要注意題干條件、要求與選項間的聯(lián)系，思維要嚴(yán)密。

3.氧化還原反應(yīng)中化學(xué)計算的示例

例312 mL濃度為0.1 mol/L的Na2SO3溶液，恰好與10 mL濃度為0.04 mol/L的K2Cr2O7溶液完全反應(yīng)，通過計算確定Cr元素在還原產(chǎn)物中的化合價。

解析在Na2SO3溶液與K2Cr2O7溶液發(fā)生的氧化還原反應(yīng)中，Na2SO3充當(dāng)還原劑，1 mol Na2SO3失去2 mol電子，K2Cr2O7充當(dāng)氧化劑得到電子，兩者得失電子的物質(zhì)的量相等。因此可得：

12×10-3 L×0.1 mol//L×2 ＝10×10-3 L×0.04 mol//L×2×(6-x)，解得：x＝+3價。

氧化還原反應(yīng)中的化學(xué)計算，主要包括四類（1）求氧化劑與還原劑，或氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的量之間的關(guān)系；（2）題目給定反應(yīng)物和生成物，求氧化劑與還原劑或氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的量的關(guān)系；（3）題目給定氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比，求氧化產(chǎn)物或還原產(chǎn)物的化合價；（4）某一氧化還原反應(yīng)中氧化劑或還原劑不止一種，求某一部分氧化劑（或還原劑）氧化（或還原）還原劑（或氧化劑）的物質(zhì)的量。

對于這類題，就要根據(jù)化合價的變化，理清氧化和還原兩條線索，以得失電子守恒為切入點，并結(jié)合化學(xué)方程式和質(zhì)量守恒列式求解。對于過程相對復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)（連續(xù)反應(yīng)或多個反應(yīng)并列發(fā)生）的計算，可以通過分析反應(yīng)前后，始終兩態(tài)涉及的所有物質(zhì)，找出所有起始物質(zhì)到終了物質(zhì)中化合價發(fā)生變化的元素，根據(jù)化合價升高總數(shù)和化合價降低總數(shù)相等列式求解，簡化解題步驟。

4.氧化還原反應(yīng)中的電化學(xué)示例

例4將鋁制品與另一種材料作電極，以某種溶液作電解液進行電解，通電后在鋁制品與電解液的接觸面上逐漸形成一層Al(OH)3薄膜，薄膜的某些部位存在著小孔，電流從小孔通過并產(chǎn)生熱量使Al(OH)3分解，從而在鋁制品表面形成一層較厚的氧化膜。某校研究性學(xué)習(xí)小組根據(jù)上述原理，以鋁制品和鐵棒為電極，一定濃度的NaHCO3溶液為電解液進行實驗。

（1）鋁制品表面形成氫氧化鋁薄膜的電極反應(yīng)式為。

（2）電解過程中，必須使電解液的pH保持相對穩(wěn)定(不能太大，也不能太小)的原因是 。

（3）使用NaHCO3溶液為電解液，會減緩陰極區(qū)溶液的pH的增大，能說明這一原理的離子方程式為 。

解析（1）因鋁為陽極，故被氧化，Al-3e-Al3+，由于溶液顯堿性，故立即轉(zhuǎn)化成Al(OH)3覆蓋在表面，電極反應(yīng)式為：Al+3OH--3e-Al(OH)3；

（2）因為Al(OH)3有兩性，pH若太大或太小，都會使Al(OH)3溶解，生成AlO-2或Al3+而使Al(OH)3層不能形成；

（3）陰極的反應(yīng)為2H++2e-H2↑，H+的消耗使水的電離平衡被破壞，繼續(xù)電離，總反應(yīng)為：2H2O+2e-H2↑+2OH-，所以陰極區(qū)溶液的pH會升高。由于HCO-3會與OH-反應(yīng)，消耗OH-，從而能減緩pH的增大。

在氧化還原反應(yīng)的電化學(xué)方面，主要考查電極名稱、電極反應(yīng)類型等基礎(chǔ)知識和基本規(guī)律的認(rèn)識，電極反應(yīng)式的書寫技能以及電解反應(yīng)中的有關(guān)計算。在做題過程中，要根據(jù)不同的已知判據(jù)確定氧化劑還原劑強弱。盡量要與元素周期表、金屬活動性順序等知識聯(lián)系起來；跟電池有關(guān)的，要根據(jù)電化學(xué)規(guī)律判斷；已知化學(xué)方程式時，則根據(jù)反應(yīng)規(guī)律確定；對于與數(shù)量有關(guān)的推斷或計算，其思路一般應(yīng)轉(zhuǎn)向氧化還原反應(yīng)中得電子總數(shù)等于失電子總數(shù)的規(guī)律。串聯(lián)的電解電路中，各個極，包括電源的電極和電解池的電極，得或失電子的數(shù)目相等，生成電解產(chǎn)物的多少與電子數(shù)目相對應(yīng)。

5.陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫

例5實驗室可由軟錳礦（主要成分為MnO2）制備KMnO4。方法如下：軟錳礦與過量固體KOH和KClO3在高溫下反應(yīng)，生成錳酸鉀（K2MnO4）和KCl：用水溶解，濾去殘渣，濾液酸化后，K2MnO4轉(zhuǎn)變?yōu)镸nO2和KMnO4；濾去MnO2沉淀，濃縮溶液，結(jié)晶得到深紫色的針狀KMnO4晶體。請回答：

KMnO4能與熱的經(jīng)硫酸酸化的Na2C2O4反應(yīng)，生成Mn2+和CO2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是：

解析（1）依題意Mn元素化合價降低，故KMnO4是氧化劑，MnSO4是還原產(chǎn)物；C元素化合價升高，故Na2C2O4是還原劑（C元素化合價為+3價），CO2是氧化產(chǎn)物。

（2）按“氧化劑＋還原劑＝還原產(chǎn)物＋氧化產(chǎn)物” 把化學(xué)方程式初步寫為：

2KMnO4+5Na2C2O42MnSO4+10CO2↑。

由KMnO4→MnSO4，Mn元素降了5價，在還原劑Na2C2O4前面配5，在氧化產(chǎn)物CO2前面配10；由Na2C2O4→CO2，C元素升了1價，2 mol C共失去2 mol e-，在氧化劑KMnO4前面配2，還原產(chǎn)物MnSO4前面配2。

（3）反應(yīng)是在硫酸溶液中進行，故在左邊反應(yīng)物中補充H2SO4，右邊生成物中補充K2SO4、Na2SO4和H2O：

2KMnO4+5Na2C2O4+H2SO4

2MnSO4+10CO2↑+K2SO4+Na2SO4+H2O

（4）根據(jù)K+、Na+、SO2-4、H、O等守恒配平如下：

2KMnO4+5Na2C2O4+8H2SO4

2MnSO4+10CO2↑+K2SO4+5Na2SO4+8H2O

即該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

2KMnO4+5Na2C2O4+8H2SO4

2MnSO4+10CO2↑+K2SO4+5Na2SO4+8H2O

在做這類題時，可以按照12字口訣來做，定氧還、配氧還、查電荷、再確認(rèn)。具體做起來就是四步：

第1步：確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。根據(jù)題意及已有知識確定發(fā)生了氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)，離子及反應(yīng)后的物質(zhì)（離子），也就是確定反應(yīng)中的氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。

第2步：將氧化劑、還原劑、還原產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物配平。確定了氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物后，用化合價升降法配平氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。

第3步：根據(jù)電荷守恒確定其余反應(yīng)物或生成物。有的反應(yīng)除了有氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物外，還有其他物質(zhì)（離子）參加或生成。此時可根據(jù)已配平的氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物，檢查等式兩邊的電荷是否相等或分析氫、氧原子個數(shù)是否相等，然后再結(jié)合題意，確定反應(yīng)中的其他物質(zhì)（離子）并將它們補全。

第4步：檢查并確定最終的離子方程式。將所有反應(yīng)物、生成物都確定后，再將它們一一配平，即可得出離子方程式，切記做完后要檢查確認(rèn)。

三、結(jié)論與趨勢

今后，高考對氧化還原反應(yīng)知識的考查其所占的比重還將加大。所以，在復(fù)習(xí)這方面知識的過程中，要多加用心，掂量輕重，有深有淺，否則很容易導(dǎo)致考試失誤。

近幾年高考試題，呈現(xiàn)出氧化還原反應(yīng)與STS問題（即科學(xué)——技術(shù)——社會試題）情景相結(jié)合，氧化還原反應(yīng)的計算與物質(zhì)的分析推斷相綜合的趨勢，以及信息遷移、探討新問題情景的新型試題。STS教育重視理論聯(lián)系實際，關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的科學(xué)技術(shù)、社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，以促進學(xué)生在知識和技能、過程和方法、情感、態(tài)度和價值觀等方面的全面發(fā)展，它仍是以后高考命題的熱點和亮點。今后高考命題會繼續(xù)涉及上述熱點，同時也會因氧化還原反應(yīng)涉及知識面廣，特別是與社會生活知識綜合在一起，會有推陳出新的綜合性題型出現(xiàn)。

(收稿日期： 2014-03-05)

KMnO4能與熱的經(jīng)硫酸酸化的Na2C2O4反應(yīng)，生成Mn2+和CO2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是：

解析（1）依題意Mn元素化合價降低，故KMnO4是氧化劑，MnSO4是還原產(chǎn)物；C元素化合價升高，故Na2C2O4是還原劑（C元素化合價為+3價），CO2是氧化產(chǎn)物。

（2）按“氧化劑＋還原劑＝還原產(chǎn)物＋氧化產(chǎn)物” 把化學(xué)方程式初步寫為：

2KMnO4+5Na2C2O42MnSO4+10CO2↑。

由KMnO4→MnSO4，Mn元素降了5價，在還原劑Na2C2O4前面配5，在氧化產(chǎn)物CO2前面配10；由Na2C2O4→CO2，C元素升了1價，2 mol C共失去2 mol e-，在氧化劑KMnO4前面配2，還原產(chǎn)物MnSO4前面配2。

（3）反應(yīng)是在硫酸溶液中進行，故在左邊反應(yīng)物中補充H2SO4，右邊生成物中補充K2SO4、Na2SO4和H2O：

2KMnO4+5Na2C2O4+H2SO4

2MnSO4+10CO2↑+K2SO4+Na2SO4+H2O

（4）根據(jù)K+、Na+、SO2-4、H、O等守恒配平如下：

2KMnO4+5Na2C2O4+8H2SO4

2MnSO4+10CO2↑+K2SO4+5Na2SO4+8H2O

即該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

2KMnO4+5Na2C2O4+8H2SO4

2MnSO4+10CO2↑+K2SO4+5Na2SO4+8H2O

在做這類題時，可以按照12字口訣來做，定氧還、配氧還、查電荷、再確認(rèn)。具體做起來就是四步：

第1步：確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。根據(jù)題意及已有知識確定發(fā)生了氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)，離子及反應(yīng)后的物質(zhì)（離子），也就是確定反應(yīng)中的氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。

第2步：將氧化劑、還原劑、還原產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物配平。確定了氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物后，用化合價升降法配平氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。

第3步：根據(jù)電荷守恒確定其余反應(yīng)物或生成物。有的反應(yīng)除了有氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物外，還有其他物質(zhì)（離子）參加或生成。此時可根據(jù)已配平的氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物，檢查等式兩邊的電荷是否相等或分析氫、氧原子個數(shù)是否相等，然后再結(jié)合題意，確定反應(yīng)中的其他物質(zhì)（離子）并將它們補全。

第4步：檢查并確定最終的離子方程式。將所有反應(yīng)物、生成物都確定后，再將它們一一配平，即可得出離子方程式，切記做完后要檢查確認(rèn)。

三、結(jié)論與趨勢

今后，高考對氧化還原反應(yīng)知識的考查其所占的比重還將加大。所以，在復(fù)習(xí)這方面知識的過程中，要多加用心，掂量輕重，有深有淺，否則很容易導(dǎo)致考試失誤。

近幾年高考試題，呈現(xiàn)出氧化還原反應(yīng)與STS問題（即科學(xué)——技術(shù)——社會試題）情景相結(jié)合，氧化還原反應(yīng)的計算與物質(zhì)的分析推斷相綜合的趨勢，以及信息遷移、探討新問題情景的新型試題。STS教育重視理論聯(lián)系實際，關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的科學(xué)技術(shù)、社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，以促進學(xué)生在知識和技能、過程和方法、情感、態(tài)度和價值觀等方面的全面發(fā)展，它仍是以后高考命題的熱點和亮點。今后高考命題會繼續(xù)涉及上述熱點，同時也會因氧化還原反應(yīng)涉及知識面廣，特別是與社會生活知識綜合在一起，會有推陳出新的綜合性題型出現(xiàn)。

(收稿日期： 2014-03-05)

KMnO4能與熱的經(jīng)硫酸酸化的Na2C2O4反應(yīng)，生成Mn2+和CO2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是：

解析（1）依題意Mn元素化合價降低，故KMnO4是氧化劑，MnSO4是還原產(chǎn)物；C元素化合價升高，故Na2C2O4是還原劑（C元素化合價為+3價），CO2是氧化產(chǎn)物。

（2）按“氧化劑＋還原劑＝還原產(chǎn)物＋氧化產(chǎn)物” 把化學(xué)方程式初步寫為：

2KMnO4+5Na2C2O42MnSO4+10CO2↑。

由KMnO4→MnSO4，Mn元素降了5價，在還原劑Na2C2O4前面配5，在氧化產(chǎn)物CO2前面配10；由Na2C2O4→CO2，C元素升了1價，2 mol C共失去2 mol e-，在氧化劑KMnO4前面配2，還原產(chǎn)物MnSO4前面配2。

（3）反應(yīng)是在硫酸溶液中進行，故在左邊反應(yīng)物中補充H2SO4，右邊生成物中補充K2SO4、Na2SO4和H2O：

2KMnO4+5Na2C2O4+H2SO4

2MnSO4+10CO2↑+K2SO4+Na2SO4+H2O

（4）根據(jù)K+、Na+、SO2-4、H、O等守恒配平如下：

2KMnO4+5Na2C2O4+8H2SO4

2MnSO4+10CO2↑+K2SO4+5Na2SO4+8H2O

即該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

2KMnO4+5Na2C2O4+8H2SO4

2MnSO4+10CO2↑+K2SO4+5Na2SO4+8H2O

在做這類題時，可以按照12字口訣來做，定氧還、配氧還、查電荷、再確認(rèn)。具體做起來就是四步：

第1步：確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。根據(jù)題意及已有知識確定發(fā)生了氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)，離子及反應(yīng)后的物質(zhì)（離子），也就是確定反應(yīng)中的氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。

第2步：將氧化劑、還原劑、還原產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物配平。確定了氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物后，用化合價升降法配平氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。

第3步：根據(jù)電荷守恒確定其余反應(yīng)物或生成物。有的反應(yīng)除了有氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物外，還有其他物質(zhì)（離子）參加或生成。此時可根據(jù)已配平的氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物，檢查等式兩邊的電荷是否相等或分析氫、氧原子個數(shù)是否相等，然后再結(jié)合題意，確定反應(yīng)中的其他物質(zhì)（離子）并將它們補全。

第4步：檢查并確定最終的離子方程式。將所有反應(yīng)物、生成物都確定后，再將它們一一配平，即可得出離子方程式，切記做完后要檢查確認(rèn)。

三、結(jié)論與趨勢

今后，高考對氧化還原反應(yīng)知識的考查其所占的比重還將加大。所以，在復(fù)習(xí)這方面知識的過程中，要多加用心，掂量輕重，有深有淺，否則很容易導(dǎo)致考試失誤。

近幾年高考試題，呈現(xiàn)出氧化還原反應(yīng)與STS問題（即科學(xué)——技術(shù)——社會試題）情景相結(jié)合，氧化還原反應(yīng)的計算與物質(zhì)的分析推斷相綜合的趨勢，以及信息遷移、探討新問題情景的新型試題。STS教育重視理論聯(lián)系實際，關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的科學(xué)技術(shù)、社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，以促進學(xué)生在知識和技能、過程和方法、情感、態(tài)度和價值觀等方面的全面發(fā)展，它仍是以后高考命題的熱點和亮點。今后高考命題會繼續(xù)涉及上述熱點，同時也會因氧化還原反應(yīng)涉及知識面廣，特別是與社會生活知識綜合在一起，會有推陳出新的綜合性題型出現(xiàn)。

(收稿日期： 2014-03-05)