氧化还原反应是化学中的核心概念,涉及到电子转移和化合价变化。在高中化学课程中,这一部分的内容尤为重要,尤其在元素与物质世界的章节中。以下是对相关知识点的详细阐述:
1. **氧化剂与还原剂**:在化学反应中,氧化剂是接受电子的物质,它的化合价降低,被还原;而还原剂是捐赠电子的物质,它的化合价升高,被氧化。例如,在题目中的反应2H2O2→2H2O+O2↑中,H2O2既是氧化剂又是还原剂,因为它自身发生了歧化反应,一部分氧被还原为H2O,另一部分氧被氧化为O2。
2. **氧化性和还原性的判断**:在金属活动性顺序中,靠前的金属具有更强的还原性,更容易失去电子。如选项A所示,金属还原性随位置向后减弱。而在非金属中,更靠后的元素通常作为氧化剂,具有更强的得电子能力,如选项C和D的错误表述所示。
3. **氧化还原反应类型**:在2KClO3+I2→2KIO3+Cl2的反应中,KClO3是氧化剂,因为它将I2氧化为KIO3,而I2是还原剂,因为它将KClO3还原为Cl2。此反应符合氧化还原反应的基本特征,但并非简单的置换反应,因为反应物和生成物都是离子化合物。
4. **氧化还原反应中物质的性质**:氧化性强弱的比较对于预测反应的方向至关重要。例如,根据题目中的反应,KClO3是更强的氧化剂,能将I2氧化,因此I2是还原剂。
5. **氧化还原反应的可能性**:根据氧化性顺序,Co2O3 > Cl2 > FeCl3 > I2,可以判断氧化还原反应是否合理。如选项A,3Cl2 + 6FeI2 → 2FeCl3 + 4FeI3,氧化性Cl2 > FeCl3,所以这个反应是可能的。而选项B也是合理的,因为氧化性Cl2 > I2。然而,选项D不合理,因为氧化性Fe3+ > I2,铁离子不能还原碘离子。
6. **离子反应与氧化还原反应**:离子反应是指溶液中离子间的反应,而氧化还原反应涉及电子转移。如选项C,铁片与CuSO4溶液的反应,既有离子反应(Fe与Cu2+交换位置)也有氧化还原反应(Fe被氧化,Cu2+被还原)。
7. **维生素C的作用**:维生素C具有还原性,能防止Fe2+被氧化。新鲜苹果汁颜色的变化反映了Fe2+被空气中的氧气氧化为Fe3+的过程,而维生素C可以阻止这种氧化。
8. **氧化还原反应的特点**:氧化还原反应中,不一定所有元素的化合价都会改变,如B选项所述;也不一定是单一元素的氧化和还原,如C选项错误地认为非金属单质只能作为氧化剂;还原性与失去电子的数量无关,而是与失去电子的难易程度有关,D选项错误。
9. **铁与铁离子的反应**:在Fe3+和Fe2+浓度相等的溶液中,每反应掉一个Fe3+,就会生成一个Fe2+,所以已反应和未反应的Fe3+比例为1:1。
10. **铁与溶液的反应**:铁与FeCl3反应使溶液质量不变,与稀硫酸反应使溶液质量增加,与热NaOH溶液反应不形成沉淀,铁溶解,溶液质量增加,而与CuSO4反应生成FeSO4和Cu沉淀,溶液质量减轻。
11. **化学方程式**:
- (1)单质还原化合物的例子:C + 2CuO → 2Cu + CO2↑
- (2)盐酸既不做氧化剂也不做还原剂:NaCl + AgNO3 → AgCl↓ + NaNO3
- (3)水既是氧化剂也是还原剂:2H2O → 2H2↑ + O2↑
- (4)单质氧化化合物的例子:Cl2 + 2KI → 2KCl + I2
12. **酒精检测**:呼出气体中被检测的成分是酒精(C2H5OH),在这个化学反应中,CrO3是氧化剂,C2H5OH是还原剂。
13. **氨与氯气的反应**:
- (1)氧化剂是Cl2,还原剂是NH3。
- (2)氧化剂与还原剂的分子个数比为3:2。
- (3)68g NH3参与反应时,被氧化的物质即N2,其质量为14g,还原产物为3molNH4Cl,总质量为196g。
14. **焊接铜器的反应**:
- (1)氧化剂是CuO,氧化产物是CuCl2。
- (2)N元素未被氧化。
- (3)氧化剂和还原剂的质量比是120:71。
- (4)反应中转移电子的总数为8e-。
15. **硝酸与铜的反应**:
- 当8.4g硝酸被还原,即有1.7gCu被氧化,因为硝酸与铜的比例为8:3。
- 共消耗硝酸的质量为2.52g,因为每个铜原子与两个硝酸分子反应。
以上就是关于氧化剂和还原剂的详细讨论,涵盖了它们的定义、性质、反应类型和相关计算。这些知识对于理解化学反应的本质以及在实际应用中如何控制反应过程至关重要。