把脈廣東高考之氧化還原反應(yīng)試題

把脈廣東高考之氧化還原反應(yīng)試題

沈燕燕衷明華

(韓山師范學(xué)院化學(xué)系，廣東 潮州 521041)

摘要：氧化還原反應(yīng)理論在高中化學(xué)中有著十分重要的地位，它貫穿于整個(gè)高中化學(xué)教學(xué)。涉及的方面很廣，是廣東高考必考知識(shí)點(diǎn)，它的考察的形式多樣，可以是在單選題、多選題、非選擇題當(dāng)中。一般與離子共存、阿伏伽德羅常數(shù)、元素周期律、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、能量變化、電化學(xué)知識(shí)等有很大的聯(lián)系。所以，有必要對(duì)其研究總結(jié)，幫助廣東考生更好地理解掌握，拿下有關(guān)這一考點(diǎn)的分?jǐn)?shù)。

關(guān)鍵詞：廣東高考氧化還原反應(yīng)考點(diǎn)

一、廣東省2010—2014年高考理綜化學(xué)氧化還原反應(yīng)試題考點(diǎn)分布及預(yù)測(cè)

表　廣東省2010—2014年高考理綜化學(xué)氧化還原反應(yīng)試題考點(diǎn)分布及2015預(yù)測(cè)

從歷年的廣東高考試題來(lái)看，氧化還原反應(yīng)是很多考點(diǎn)的基礎(chǔ)。它很少會(huì)單獨(dú)考察，而是常與能量變化、電化學(xué)知識(shí)結(jié)合，一起進(jìn)行綜合考察。這就要求學(xué)生要能夠真正掌握氧化還原反應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，并且能夠靈活應(yīng)用。

二、基礎(chǔ)梳理

1.氧化還原反應(yīng)的基本概念

定義：有元素化合價(jià)的升降。

本質(zhì)：電子的轉(zhuǎn)移或者得失(離子化合物)或者偏移(共價(jià)化合物)。

特征：得氧或者失氧(部分)，化合價(jià)的升降(全部)。

可歸結(jié)為：價(jià)升高→失電子→被氧化→作還原劑→氧化產(chǎn)物；

價(jià)降低→得電子→被還原→作氧化劑→還原產(chǎn)物。

2.氧化還原反應(yīng)的規(guī)律

(a)表現(xiàn)性質(zhì)規(guī)律

元素處于最高價(jià)，只有氧化性；元素處于最低價(jià)，只有還原性；元素處于中間價(jià)，既有氧化性又有還原性。作用：判斷物質(zhì)的氧化性、還原性。

(b)反應(yīng)先后規(guī)律

一種氧化劑總是優(yōu)先氧化還原性更強(qiáng)的微粒，一種還原劑總是優(yōu)先還原氧化性更強(qiáng)的微粒。作用：判斷氧化還原反應(yīng)的先后順序。如把Cl2通入含有Br-、I-、S2-的溶液中，依次置換出的是S、I2、Br2而不是同時(shí)生成這三種物質(zhì)。再如把Zn加入含有Cu2+、Ag+的溶液中，首先置換出的是Ag，只有Ag+反應(yīng)完，才能置換出單質(zhì)Cu.

(c)價(jià)態(tài)歸中規(guī)律

同種元素的不同價(jià)態(tài)物質(zhì)之間反應(yīng)，產(chǎn)物中該元素的化合價(jià)為反應(yīng)物的中間價(jià)態(tài)，如2FeCl3+Fe=3FeCl2等。若不能完全歸中，則化合價(jià)的升降不應(yīng)有交叉，H2S+H2SO4(濃)=S+SO2+2H2O，它的化合價(jià)變化如下：H2S中的S為-2價(jià)升為S的0價(jià)，H2SO4中的S為+6價(jià)降低為SO2中的+4價(jià)。

三、歷年高考試題分析

1.選擇題

(一)離子共存

離子共存在高考中常見氧化劑和還原劑一般用來(lái)判斷離子共存的問題。氧化劑與還原劑在一起能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致離子不能大量共存。

例：(2014廣東卷第8題)水溶液中能大量共存的一組離子是()。

A.Na+、Ca2+、Cl-、SO42-

B.Fe2+、H+、SO32+、ClO-

C.Mg2+、NH4+、Cl-、SO42-

D.K+、Fe3+、NO3-、SCN-

解析：B項(xiàng)中Fe2+作還原劑，ClO-作為氧化劑，在酸性(H+)條件下因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存。

要點(diǎn)歸納：由于發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子不能大量共存的有：

(1)一般情況下，具有較強(qiáng)還原性的離子不能與具有較強(qiáng)氧化性的離子大量共存。如I-、S2-、HS-和Fe3+不能大量共存是由于2I-+2Fe3+=I2+2Fe2+、2Fe3++S2-=S↓+2Fe2+、2Fe3++3S2-=S↓+2FeS↓。

(2)在酸性或堿性的介質(zhì)中由于發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存。如NO3-和I-在中性或堿性溶液中可以共存，但在有大量H+存在情況下不能共存；SO32-、S2O32-和S2-在堿性條件下可以共存，但在酸性條件下由于發(fā)生2S2-+SO32-+6H+=3S↓+3H2O、2S2-+S2O32-+6H+=4S↓+3H2O不能共存。ClO-與S2-不論是在酸性條件下還是在堿性條件下都不能大量共存。

(二)氧化還原反應(yīng)的判斷及基本實(shí)驗(yàn)和變形實(shí)驗(yàn)

氧化還原反應(yīng)的判斷及基本實(shí)驗(yàn)和變形實(shí)驗(yàn)的形式比較多樣，氧化還原反應(yīng)的判斷考察的基本是一些基礎(chǔ)知識(shí)和記憶等，而基本實(shí)驗(yàn)和變形實(shí)驗(yàn)有根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理現(xiàn)象判斷氧化性還原性的強(qiáng)弱、常見氧化劑還原劑的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)等。

例：(2012廣東卷第10題)下列應(yīng)用不涉及氧化還原反應(yīng)的是()。

A.Na2O2用作呼吸面具的供氧劑

B.工業(yè)上電解熔融狀態(tài)Al2O3制備Al

C.工業(yè)上利用合成氨實(shí)現(xiàn)人工固氮

D.實(shí)驗(yàn)室用NH4Cl和Ca(OH)2制備NH3

解析：氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)特征是反應(yīng)前后元素化合價(jià)的發(fā)生變化；依據(jù)元素化合價(jià)變化分析判斷。

A、Na2O2用作呼吸面具的供氧劑，過(guò)氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，故A不符合；

B、工業(yè)上電解熔融狀態(tài)的Al2O3制備Al，是電解氧化鋁發(fā)生氧化還原反應(yīng)，故B不符合；

C、工業(yè)上利用合成氨實(shí)現(xiàn)人工固氮，是單質(zhì)氣體單質(zhì)和氫氣化合生成氨氣，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，故C不符合；

D、NH4Cl和Ca(OH)2制備NH3是復(fù)分解反應(yīng)，故D符合。

例：(2014廣東卷第23題)下列實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和結(jié)論均正確的是()。

表　實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和結(jié)論

解析：C選項(xiàng)中Cu與硝酸反應(yīng)生成硝酸銅，溶液變藍(lán)，同時(shí)生成NO和水，該反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)而不屬于置換反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；

D.下層溶液顯紫紅色，有碘單質(zhì)生成，則KI和FeCl3溶液反應(yīng)生成碘單質(zhì)，由氧化劑氧化性大于氧化產(chǎn)物氧化性可知，氧化性為Fe3+>I2，故D正確。

(三)阿伏伽德羅常數(shù)

高考中氧化還原反應(yīng)常與阿伏伽德羅常數(shù)的知識(shí)點(diǎn)結(jié)合，讓學(xué)生計(jì)算電子的轉(zhuǎn)移數(shù)或得失電子總數(shù)?；旧峡砂聪旅娴墓饺ビ?jì)算：

電子轉(zhuǎn)移數(shù)=得電子總數(shù)=失電子總數(shù)

失電子數(shù)=(還原劑)變價(jià)原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)變化值

得電子數(shù)=(氧化劑)變價(jià)原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)變化值

例：(2013廣東卷第9題)設(shè)nA為阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值，下列說(shuō)法正確的是()。

A.常溫常壓下，8g O2含有4nA個(gè)電子

B.1L 0.1mol·L-1的氨水中有nA個(gè)NH4+

C.標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4L鹽酸含有nA個(gè)HCl分子

D.1mol Na被完全氧化生成Na2O2，失去個(gè)2nA電子

解析：D選項(xiàng)：由鈉的性質(zhì)可得：2Na+O2=Na2O2，根據(jù)化合價(jià)升高總數(shù)等于失去電子數(shù)可得如下關(guān)系式：2Na+O2=Na2O2～2e-，其中失去電子與Na的物質(zhì)的量之比等于關(guān)系式中的系數(shù)之比，則1mol Na被完全氧化生成Na2O2時(shí)失去nA個(gè)電子，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

(四)電化學(xué)

在原電池和電解池中，常涉及到氧化還原反應(yīng)的知識(shí)。解決這類題型應(yīng)掌握好這些基本知識(shí)。

(1)兩種不同的金屬構(gòu)成原電池的兩級(jí)。負(fù)極金屬是電子流出的極，正極金屬是電子流入的級(jí)。其還原性：正極<負(fù)極。

(2)用惰性電極點(diǎn)解混合液時(shí)，在陰極先放電的陽(yáng)離子氧化性強(qiáng)，在陽(yáng)極先放電的陰離子還原性較強(qiáng)。

(3)①金屬活動(dòng)順序：

K、Ca、Na、…、Zn、Fe、…、Cu、Hg、Ag。

單質(zhì)還原性逐漸減弱：

K+、Ca2+、Na+、…、Zn2+、Fe2+、…、Cu2+、Hg2+、Ag+。

對(duì)應(yīng)金屬陽(yáng)離子氧化性逐漸增強(qiáng)。

②非金屬活動(dòng)順序：

F2、Cl2、Br2、I2。

單質(zhì)氧化性逐漸減弱

F-、Cl-、Br-、I-。

對(duì)應(yīng)陰離子的還原性逐漸增強(qiáng)。

例：(2015年廣州一模第12題)某同學(xué)組裝了下圖所示的電化學(xué)裝置，電極材料Ⅰ～Ⅳ均為石墨，閉合K后，下列敘述正確的是：

圖　電化學(xué)裝置

A.電子方向：電極Ⅳ→

B.電極Ⅱ電極反應(yīng)：O2+2H2O+4e-=4OH-

C.電極Ⅲ發(fā)生還原反應(yīng)

D.電極Ⅳ附近觀察到黃綠色氣體

解析：C選項(xiàng)，根據(jù)電化學(xué)知識(shí)可知中電極Ⅲ為陽(yáng)極，發(fā)生反應(yīng) Cl2-2e-=Cl2↑，失電子被氧化發(fā)生氧化反應(yīng)。

(五)元素周期律

例：(2013廣東卷第22題)在高考中一般利用元素在周期表的位置用來(lái)判斷氧化劑或還原性強(qiáng)弱。元素R、X、T、Z、Q在元素周期表中的相對(duì)位置如下圖所示，其中R單質(zhì)在暗處與H2劇烈化合并發(fā)生爆炸。則下列判斷正確的是()。

A.非金屬性：Z

B.R與Q的電子數(shù)相差26

C.氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性：R

D.最高價(jià)氧化物的水化物的酸性：T>Q

圖　元素R、X、T、Z、Q在元素周期表中的相對(duì)位置

解析：由于Z(Ar)為稀有氣體，不能比較其非金屬性，A錯(cuò)誤；F、Cl、Br三種元素位于同周期，同周期元素從上到下非金屬性依次減弱，氫化物的穩(wěn)定性依次減弱，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物酸性減弱，C錯(cuò)誤。

2.非選擇題

非選擇題當(dāng)中考察氧化還原反應(yīng)知識(shí)的形式比較靈活多變，一般與能量變化、電化學(xué)知識(shí)、化學(xué)平衡有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，考察內(nèi)容氧化還原反應(yīng)的基本概念(判斷氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物)、雙線橋、單線橋(標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目)、比較氧化性(或還原性)的強(qiáng)弱、配平簡(jiǎn)單的氧化還原反應(yīng)方程式、利用電子得失守恒、電荷守恒進(jìn)行計(jì)算、根據(jù)信息或綜合運(yùn)用以上原理和方法寫出氧化還原反應(yīng)。

例：(2013廣東卷第33題部分試題)在實(shí)驗(yàn)室中用濃鹽酸與MnO2共熱制取Cl2并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

圖　實(shí)驗(yàn)裝置

②將Cl2通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是____。

③設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較Cl2和Br2的氧化性，操作與現(xiàn)象是：取少量新制氯水和CCl4于試管中，____。

解析：②氯氣與水發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，次氯酸既作還原劑也作氧化劑且為弱酸部分電離，所以有氧化性的含氯粒子是Cl2、HClO和ClO—。③比較Cl2和Br2的氧化性，可以利用置換反應(yīng)。所以其具體操作是：取少量新制氯水和CCl4于試管中，用膠頭滴管向試管中滴加NaBr溶液，振蕩?kù)o置，溶液下層呈橙色。

例：(2015廣州一模第33題部分試題)舊鋰離子電池的回收利用意義重大，其正極廢料的主要成分是LiCoO2、鋁、炭黑及其他雜質(zhì)，回收利用的流程如下：

圖　回收利用的流程

已知“溶液A”中主要金屬離子是Co2+、Li+，還含有少量Fe3+、Al3+、Cu2+(2)步驟②中LiCoO2固體溶解的化學(xué)方程式為____，該反應(yīng)的還原劑是____。

解析：根據(jù)條件即可寫出反應(yīng)式2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O(得失電子相等配平)；O(H2O2)元素的價(jià)態(tài)是從-1→0(O2)，失去電子(化合價(jià)升高)的反應(yīng)物為還原劑，所以是H2O2。

四、命題趨勢(shì)

1.熱點(diǎn)預(yù)測(cè)

預(yù)計(jì)接下來(lái)幾年高考氧化還原反應(yīng)仍是重點(diǎn)考察內(nèi)容。該知識(shí)點(diǎn)與能量變化、電化學(xué)等有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，和它們一起進(jìn)行綜合考察的可能性較大。雖然關(guān)于氧化還原反應(yīng)概念的題目較多，但考察的都是基礎(chǔ)知識(shí)。

2.考生對(duì)策

對(duì)氧化還原反應(yīng)的考察，在試題中往往出現(xiàn)多種限制條件或迷惑性條件，考生在做題時(shí)要膽大心細(xì)，解題策略是認(rèn)真審題，檢查題給的條件是否齊全，把迷惑條件標(biāo)出，運(yùn)用氧化還原反應(yīng)的規(guī)律，仔細(xì)分析后再做出正確的判斷。復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)以對(duì)概念的準(zhǔn)確理解為目的，不要在技巧型氧化還原反應(yīng)計(jì)算和復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)配平上浪費(fèi)時(shí)間。在非選擇題中，廣東高考通常考察氧化劑、還原劑的判斷，氧化性、還原性強(qiáng)弱的比較，簡(jiǎn)單的氧化還原反應(yīng)配平等。

總之，不管怎么考，我覺得始終是‘萬(wàn)變不離其宗’，只要掌握其中的規(guī)律，就能應(yīng)付自如。