福建 洪茲田 新疆 張新芹

氧化還原反應(yīng)是高中化學(xué)的重難點(diǎn)和高考考查的熱點(diǎn)。無(wú)論是全國(guó)卷高考還是各省新高考命題，涉及氧化還原反應(yīng)的概念、規(guī)律及應(yīng)用、方程式書寫、定量分析總是備受青睞?？疾樾问揭赃x擇題和非選擇題的形式出現(xiàn)。選擇題主要以社會(huì)熱點(diǎn)、新科技成果及傳統(tǒng)文化為載體考查氧化還原反應(yīng)概念、氧化還原反應(yīng)規(guī)律及應(yīng)用和相關(guān)計(jì)算等。非選擇題主要結(jié)合生產(chǎn)流程、實(shí)驗(yàn)探究、電解原理應(yīng)用等考查氧化還原方程式書寫、配平?，F(xiàn)對(duì)氧化還原反應(yīng)的考查視角進(jìn)行梳理，通過思維建模、解題技法、典例剖析、變式訓(xùn)練等策略助力師生提升氧化還原反應(yīng)專題的復(fù)習(xí)效率。

一、氧化還原反應(yīng)的概念、規(guī)律及應(yīng)用

對(duì)氧化還原反應(yīng)的概念、規(guī)律及應(yīng)用的考查常涉及氧化還原反應(yīng)的概念、規(guī)律及應(yīng)用和定量分析。氧化還原反應(yīng)概念的考查主要包括氧化劑和還原劑，氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量的關(guān)系，被氧化、被還原，氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)等的判定；氧化還原反應(yīng)規(guī)律及應(yīng)用主要包括強(qiáng)弱律，如判斷氧化性、還原性強(qiáng)弱；價(jià)態(tài)律，如同種元素不同價(jià)態(tài)的反應(yīng)規(guī)律；如反應(yīng)的先后順序，如得失電子數(shù)目的計(jì)算和氧化還原反應(yīng)配平；氧化還原反應(yīng)相關(guān)計(jì)算，如電子轉(zhuǎn)移數(shù)目的判斷、氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量的關(guān)系等；電極方程式配平及電化學(xué)計(jì)算等。

1.思維建模

圖1 氧化還原反應(yīng)概念關(guān)系梳理

2.解題技法

氧化還原反應(yīng)概念、規(guī)律及應(yīng)用在高考題中通常是以選擇題或非選擇題的形式進(jìn)行考查。解答此類題的關(guān)鍵是掌握“三部曲”：

(1)依據(jù)題意分析概念。找出氧化劑、還原劑和氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。

(2)依據(jù)規(guī)律判斷反應(yīng)的合理性。氧化還原反應(yīng)遵循四大定律，強(qiáng)弱律、價(jià)態(tài)律、先后律、守恒律等，見圖2。

圖2 氧化還原反應(yīng)的規(guī)律及應(yīng)用

(3)依據(jù)電子守恒進(jìn)行定量計(jì)算。利用得失電子守恒即可列式計(jì)算。對(duì)于多步反應(yīng)，可找出起始物與最終產(chǎn)物，刪去中間產(chǎn)物，利用原子守恒和得失電子守恒，建立已知量與未知量之間的關(guān)系，快速解題。

3.典例剖析

( )

A.K2H3IO6發(fā)生氧化反應(yīng)

B.KI是還原產(chǎn)物

C.生成12.7 g I2時(shí)，轉(zhuǎn)移0.1 mol電子

D.還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為7∶1

【答案】D

【解析】上述反應(yīng)中I元素化合價(jià)降低，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；“HI→KI”的過程中I元素化合價(jià)未發(fā)生變化，故KI既非氧化產(chǎn)物也非還原產(chǎn)物，故B錯(cuò)誤；由方程式可得，每生成4 mol I2轉(zhuǎn)移7 mol電子。根據(jù)n(I2)=0.05 mol，可計(jì)算出生成0.05 mol I2時(shí)轉(zhuǎn)移的電子n(e-)=0.087 5 mol，故C錯(cuò)誤；反應(yīng)中每消耗1 mol K2H3IO6(氧化劑)就有7 mol HI(還原劑)失電子，則n(還原劑)∶n(氧化劑)=7∶1，故D正確。

4.變式訓(xùn)練

( )

A.產(chǎn)生22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)Cl2時(shí)，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移10 mol e-

B.反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為11∶6

C.可用石灰乳吸收反應(yīng)產(chǎn)生的Cl2制備漂白粉

【答案】A

二、氧化還原反應(yīng)方程式的書寫

應(yīng)用氧化還原反應(yīng)規(guī)律書寫化學(xué)方程式主要包括兩類：一是教材中已學(xué)習(xí)過的氧化還原反應(yīng)方程式的書寫，二是新情境下陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫。后者常出現(xiàn)在化工實(shí)際生產(chǎn)過程的工藝流程圖、實(shí)驗(yàn)探究題中的檢測(cè)除雜步驟、電化學(xué)原理應(yīng)用等考查中。呈現(xiàn)形式以非選擇題為主，要求書寫化學(xué)方程式或離子反應(yīng)方程式，多數(shù)伴以新情境下陌生氧化還原反應(yīng)方程式書寫。這類題信息量較大，信息內(nèi)容呈現(xiàn)多樣化，靈活度較高，對(duì)考生閱讀能力，提取信息、分析問題、解決問題的能力有較高要求，能較好體現(xiàn)對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的考查。篇幅所限，關(guān)于電極方程式配平及電化學(xué)計(jì)算將在電化學(xué)專題體現(xiàn)。

(一)教材中已學(xué)習(xí)過的氧化還原反應(yīng)方程式的書寫

1.思維建模

圖3 教材中已知或相似的氧化還原反應(yīng)方程式的書寫

2.解題技法

重視教材中熟悉的氧化還原反應(yīng)的方程式，以此為原型，結(jié)合參與反應(yīng)的物質(zhì)替換，對(duì)所熟悉的氧化還原反應(yīng)“原型”進(jìn)行類比遷移，進(jìn)而完成方程式的書寫。建議熟練記憶常見的氧化劑、還原劑及其對(duì)應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。

表1 常見的氧化劑、還原劑及其對(duì)應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物

3.典例剖析

【例3】(2021·全國(guó)乙卷·27節(jié)選)(4)步驟Ⅲ中，H2O2的作用是_______________(以離子方程式表示)(注：滴加H2O2至懸濁液由紫色變?yōu)橥咙S色)。

【解析】本題在實(shí)驗(yàn)探究題中的除雜步驟中穿插考查教材中較為熟悉的氧化還原反應(yīng)。由加H2O2后出現(xiàn)的宏觀現(xiàn)象推測(cè)微觀本質(zhì)是H2O2與KMnO4發(fā)生反應(yīng)，即H2O2的作用是除去過量的KMnO4。反應(yīng)過程中，KMnO4為強(qiáng)氧化劑，H2O2作還原劑，反應(yīng)的介質(zhì)條件為酸性。據(jù)此可用離子方程式進(jìn)行符號(hào)表征。

4.變式訓(xùn)練

【例4】(2015·全國(guó)卷Ⅰ·27，改編)碘及其化合物在合成殺菌劑、藥物等方面具有廣泛用途。大量的碘富集在海藻中，用水浸取后濃縮，再向濃縮液中加MnO2和H2SO4，即可得到I2。該反應(yīng)的離子方程式為_______________。

(二)新情境下陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫

1.思維建模

表2 陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫

2.解題技法

圖4 “四步法”突破新情境下氧化還原方程式的書寫

3.典例剖析

【例5】(2021·湖南省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試·17 節(jié)選)(6)濾渣Ⅱ的主要成分為FePO4，在高溫條件下，Li2CO3、葡萄糖(C6H12O6)和FePO4可制備電極材料LiFePO4，同時(shí)生成CO和H2O，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________。

【解析】本題以工藝流程題為背景考查根據(jù)信息書寫陌生氧化還原反應(yīng)的方程式并配平。題干信息給出了反應(yīng)條件、全部反應(yīng)物和部分生成物，需結(jié)合得失電子守恒、原子守恒進(jìn)行缺項(xiàng)配平部分產(chǎn)物，最終完成新情境下的陌生氧化還原反應(yīng)方程式。

表3 “四步法”書寫該氧化還原反應(yīng)方程式

三、氧化還原反應(yīng)的考查趨勢(shì)預(yù)測(cè)與展望

氧化還原反應(yīng)作為高中化學(xué)教學(xué)中的一個(gè)重要基本概念和基本理論，決定了其無(wú)論是全國(guó)卷高考還是新高考都將備受青睞。作為高頻率考點(diǎn)，試題的考查形式仍將以選擇題和非選擇題為主。選擇題預(yù)計(jì)將聚焦氧化還原反應(yīng)的概念辨析、氧化還原反應(yīng)的規(guī)律及應(yīng)用和定量分析(如轉(zhuǎn)移電子數(shù)目、相關(guān)物質(zhì)的量之比等)等。非選擇題預(yù)計(jì)將聚焦新情境下陌生氧化還原的方程式的書寫(含配平)。同時(shí)，有關(guān)反應(yīng)的先后順序，以及部分反應(yīng)物少量、過量引起所發(fā)生反應(yīng)的不同(即“量變”引起“反應(yīng)發(fā)生變化”)的題型(見2021·全國(guó)甲卷·26)，雖整體難度稍高，但不失為考查了學(xué)生的“宏微結(jié)合”“變化觀念”等素養(yǎng)的典范，也應(yīng)引起重點(diǎn)關(guān)注。