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)。基本上可按下面的公式去計(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)，在陰極先放電的陽離子氧化性強(qiáng)，在陽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，振蕩靜置，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‘萬變不離其宗’，只要掌握其中的規(guī)律，就能應(yīng)付自如。