高考化学一轮复习 氧化剂 还原剂

第3节氧化剂和还原剂

【基础知识梳理】

一、氧化还原反应

1．元素化合价在化学反应中的变化

（1）化合价：化合价是认识氧化还原的前提与基础。

Ⅰ规则：①在化合物中，正负化合价的代数和为零；②单质中，元素的化合价为零。

Ⅱ本质：

a化合价的正与负：失去电子或共用电子对偏离呈正价；得到电子或共用电子对偏向呈负价。

b化合价的数值：化合价的数值等于得、失电子（或共用电子对）的数目。

c化合价的变动：元素在氧化还原反应中，得到电子，化合价降低；失去电子，化合价升高。

Ⅲ有关规律：

a金属元素一般没有负化合价，除零价外，只显正价，因为在反应中只能失去电子。

b非金属元素（除氧、氟外）在反应中既可得到电子，亦可失去电子，故既可呈正价，也能显负价。

c氧、氟的非金属性很强，在反应中一般不失去电子，故一般没有正化合价。

d显最高化合价的元素，在反应中只能得电子而不能失电子，故发生氧化还原反应化合价只能降低。相反，显最低化合价的元素，在反应中化合价只能升高。

（2）基本概念

①氧化反应和还原反应：反应物所含元素化合价升高（或者说是物质失去电子）的反应

称为氧化反应；反应物所含元素化合价降低（或者说是物质得到电子）的反应称为还原反应。

②氧化还原反应：凡是反应过程中有元素化合价变化（或电子转移）的化学反应叫做氧化还原反应。

说明：氧化反应和还原反应是一对对立的反应，而又统一存在于一个反应中，不能分割，所以人们把这两种同时存在的一个化学反应叫做氧化还原反应。

四种基本反应类型和氧化还原反应的关系

2．氧化还原反应的实质

（1）研究表明，所有的氧化还原反应中都存在着电子的转移，电子的转移是氧化还原反应的实质。

说明：“转移”包含两方面内容：电子的得到、失去和电子的偏离、偏向。电子的偏离和偏向又统称电子的偏移。

（2）认识氧化还原反应概念的三个阶段：

①首先是从得到氧和失去氧的视角认识的。

②接着是从元素的化合价升和降的视角去认识的。

③最后是从元素原子电子的得到和失去的视角去认识的。

注意：第①种情况只适宜在初中阶段使用，因为它解决问题的范围太狭窄，只局限在有氧参与的反应。第②种情况没有反映出氧化还原反应产生的本质，只是氧化还原反应的一种表象，我们用来作为判断一个化学反应是否是氧化还原反应的工具。第③种情况才是氧化还原反应的本质。

二、氧化剂和还原剂

1．基本概念

（3）氧化剂和还原剂：在氧化还原反应中，所含元素的化合价降低（或说得到电子）的反应物叫做氧化剂；而所含元素化合价升高（或说失去电子）的反应物，叫做还原剂。

（2）氧化产物和还原产物：还原剂失去电子被氧化所得的产物叫氧化产物；氧化剂得到电子被还原所得的产物叫还原产物。

氧化还原反应的有关概念是互相独立，又互相依存的，其关系如下：

氧化剂（具有氧化性）——得电子——被还原——发生还原反应——还原产物； 还原剂（具有还原性）——失电子——被氧化——发生氧化反应——氧化产物。 2．常见的氧化剂和还原剂 常见的氧化剂：

（1）非金属单质X 2、O 2、S 等；

（2）高价金属阳离子Cu 2+、Fe 3+；高价或较高价含氧化合物H 2SO 4(浓)、MnO 2、HClO 、KMnO 4、K 2Cr 2O 7、HNO 3、HClO 3等。

常见的还原剂：

（1）活泼或较活泼的金属K 、Na 、Mg 、Al 、Zn 、Fe 等； （2）低价金属阳离子Fe 2+；

（3）非金属阴离子Cl －

、Br －

、I －

、S 2－

等；

（4）含较低价元素的化合物CO 、SO 2、H 2SO 3、Na 2SO 3、NH 3等。

说明：在含有变价元素的化合物中，具有中间价态元素的物质（单质或化合物）既可做氧化剂，又可做还原剂。例如：Cl 2、H 2O 2、Fe 2+、SO 2、H 2SO 3等既有氧化性有又还原性。

3．氧化还原反应中各个基本概念间的关系

得电子，化合价降低，被还原

【知识·链接】

氧化还原反应的表示方法

1．双线桥法：表示的是同一元素在反应物转化为生成物时电子转移的结果，反映了化学反应的本质及参加反应的各物质间的氧化还原关系。

双线桥法分析氧化还原反应的步骤：①标出有化合价变化的元素的化合价；②在反应物

到生成物之间画一个箭头，箭头出发和指向的是有化合价变化的同一元素；③分析化合价的变化，找出反应中得失电子的总数(有价态变化元素的一个原子转移电子数×发生价态变化的原子个数)；④将转移电子数标在线上；

2．单线桥法：表示的是电子转移的情况，反映了化学反应的本质。

单线桥法分析氧化还原反应的步骤：①标出有化合价变化的元素的化合价；②用线桥将反应物中失电子的元素和得电子的元素连接起来，箭尾是失电子的元素，箭头是得电子的元素。注意：桥线只在反应物中，不跨越“＝”与生成物相连。③在桥线上注明电子转移的数目，注意：只写数目，不标得失。

运用氧化性、还原性概括物质的化学性质

所谓氧化性是指氧化剂具有的一种能得到电子的能力，表现在反应中是化合价有降低趋势的一种表现能力；还原性是指还原剂具有的一种失去电子的能力，表现在反应中是化合价有升高趋势的一种表现能力。我们运用氧化性、还原性概括物质的化学性质，下面举例说明：上一章学了氯气和金属钠的化学性质，氯气跟金属单质（钠、铁、铜等）、非金属单质（氢气等）的反应中都是得电子，化合价降低被还原，做氧化剂，因此氯气具有强氧化性；但氯气也有还原性，如氯气跟水、碱溶液所发生歧化反应。其中有一部分氯即是表现了还原性。而钠非金属单质（氯气、氧气等）、水的反应中都是失电子，化合价升高被氧化，做还原剂，因此钠具有强还原性。

盐酸是既有氧化性又有还原性的。如在盐酸跟镁、铝、锌等较活泼金属发生的置换反应中，盐酸表现了氧化性。在浓盐酸跟二氧化锰反应制取氯气时，盐酸表现了还原性。由于盐酸的氧化性实质上是H+的氧化性，属于酸的通性，即绝大多数酸所具有的共同性质，因此不能把盐酸称为氧化性酸。但浓硫酸是强氧化性酸，其氧化性是指H2SO4分子中＋6价的硫元素表现的一种很强的得电子的能力。稀硫酸或硫酸盐中的SO42－中的硫元素虽然也是＋6价，但没有强氧化性。稀硫酸也有氧化性，是其中的H＋所表现的。浓硫酸分子中＋6价的硫元素得电子的能力远强于其中的＋1价的氢。

金属元素只能失电子，所以金属单质只有还原性；非金属元素既能得电子表现负价，又能失（偏离）电子表现正价，所以非金属单质多数既有氧化性又有还原性。

三、探究铁及其化合物的氧化性和还原性

1、铁元素的存在形态：

游离态：陨铁

化合态：铁元素主要以＋2价和＋3价的化合态存在。在地壳中的质量分数为4.65％，处

于第四位，仅次于氧、硅和铝。

2、按不同标准给铁及其化合物分类

（1）按单质、氧化物、酸、碱、盐给上述物质分类。

单质：铁；氧化物：FeO 、Fe 2O 3、Fe 3O 4；碱： Fe(OH)2、Fe(OH)3；盐：FeCl 2、FeCl 3、FeSO 4、Fe 2(SO 4)3

（2）按铁元素的化合价给上述物质分类。

0价：Fe ；+2价：FeO 、FeCl 2、FeSO 4、Fe(OH)2；+3价：Fe 2O 3、FeCl 3、Fe 2(SO 4)3、Fe(OH)3 3、铁在氧化物——FeO 、Fe 2O 3、Fe 3O 4性质的比较

4．铁的氢氧化物——4Fe(OH)2和4Fe(OH)3性质的比较 （1）氢氧化亚铁：

制备：FeCl 2＋2NaOH ＝Fe(OH)2↓＋2NaCl 物理性质：白色难溶的弱碱 化学性质：①与强酸反应

②还原性：易被氧化剂所氧化。如：4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O ＝4Fe(OH)3 思考：实验室在制备Fe(OH)2时，为防止被氧化，可以采取哪些措施？

提示：实验室制备氢氧化亚铁时，因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁，更要注意隔绝空气。其方法是：①亚铁盐需新制（用足量铁与稀硫酸反应或还原氯化铁溶液）；②将所用氢氧化钠溶液煮沸以赶尽溶于其中的空气（O 2）；③使用长滴管吸入氢氧

化钠溶液后将滴管伸至氯化亚铁溶液的液面以下，慢慢挤压乳胶头使氢氧化钠与氯化亚铁接触。

（2）氢氧化铁：

制备：FeCl 3＋3NaOH ＝F e (O H )3↓＋3NaCl 物理性质：红褐色难溶固体

化学性质：与强酸反应。Fe(OH)3＋ 3H 2SO 4＝ Fe 2(SO 4)3＋3H 2O 5、探究铁及其化合物的氧化性和还原性

预测：铁元素显0价时，只有还原性；显+3价时，只有氧化性；显+2价时，既有氧化性，又有还原性。

（1）Fe 的还原性：与H +、Cu 2+、Fe 3+、Cl 2等反应

Fe ＋2H + ＝ Fe 2+＋H 2↑、Fe ＋Cu 2+ ＝ Fe 2+＋Cu 、2Fe 3+＋ Fe ＝3Fe 2+、2Fe ＋3Cl 2 加热

2FeCl 3

（2）Fe 3+的氧化性：与Fe 、Cu 、Zn 反应

2Fe 3+＋ Fe ＝3Fe 2+、2Fe 3+＋Cu ＝ 2Fe 2+＋Cu 2+、3Zn ＋2Fe 3+ ＝ 3Zn 2+＋2Fe （3）Fe 2+的氧化性： 与锌反应 Zn ＋Fe 2+ ＝ Zn 2+＋Fe

（4）Fe 2+的还原性：与氯水等反应 2Fe 2+＋Cl 2 ＝ 2Fe 3+＝2Cl －

（5）铁及其化合物的相互转化示意图

Fe

2（氧化性）

（氧化性）（还原性）

FeCl 3

（还原性）

【联想·发散】

Fe 2+与Fe 3+的鉴别

（1）直接观察颜色：Fe 2+的溶液呈浅绿色，Fe 3+的溶液呈棕黄色。 （2）利用显色反应：

Fe 2+的溶液＋KSCN 或NH 4SCN 溶液，溶液不呈红色；Fe 3+的溶液+KSCN 或NH 4SCN 溶液，溶液呈血红色。

有关离子方程式：Fe 3+＋SCN －

＝［Fe(SCN)］2+

（3）利用铁化合物沉淀的颜色：

Fe 2+的溶液＋NaOH 溶液，出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色；Fe 3+的溶液＋NaOH 溶液，出现红褐色沉淀。

有关反应式：Fe 2+＋2OH －

＝Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2＋2H 2O ＋O 2＝4Fe(OH)3； Fe 3+＋3OH －

＝

Fe(OH)3↓

（4）利用Fe 3+的氧化性：

①Fe 2+的溶液＋Cu 片，无明显现象；Fe 3+的溶液＋Cu 片，铜被腐蚀，溶液变为蓝绿色。 有关离子方程式：2Fe 3+＋Cu ＝2Fe 2+＝Cu 2+

②Fe 2+的溶液＋淀粉KI 试纸，试纸不变蓝；Fe 3+的溶液＋淀粉KI 试纸，试纸变蓝。 有关离子方程式：2Fe 3+＋2I －

＝2Fe 2+＋I

2

（5）利用Fe 2+的还原性：

①Fe 2+的溶液＋酸性KMnO 4溶液，KMnO 4溶液紫色褪去；Fe 3+的溶液＋酸性KMnO 4溶液，KMnO 4溶液紫色不褪。

②Fe 2+的溶液＋氯水，溶液变为棕黄色； Fe 3+的溶液＋氯水，无明显现象。 有关离子反应式：2Fe 2+＋Cl 2＝2Fe 3+＋2Cl －

注意：以上方法以KSCN 溶液鉴别最常用。 层析法认识氧化还原反应与电子转移之间的关系 （1）以反应2Na+Cl 2

点燃

2NaCl 为例分析：

在Na 与Cl 2反应前后，元素化合价的升降情况为：

元素原子之间得失电子情况为

化合价降低2×1

2 Na ＋

-1

－

2 Na ＋

-1

得到2×e －

由此可知，在由单质Na 和Cl 2生成离子化合物NaCl 的反应里，元素化合价的升降与元素原子之间的电子转移之间有着密切关系.元素原子失去(或得到)电子，元素的化合价就升高(或下降)，并且元素原子失去(或得到)的电子数与元素化合价升高(或降低)的数相等.电子得失，属于电子转移.

（2）以反应H 2+Cl 2

点燃

2HCl 为例分析

在H 2与Cl 2反应前后，元素化合价的升降情况为：

元素原子之间电子偏移情况为：

由上可知，在像由单质H 2和Cl 2生成共价化合物HCl 的反应里，元素化合价的升降与元素原子之间的共用电子对的偏移有着密切关系.共用电子对偏出（或偏入），元素的化合价就升高（或降低），并且元素原子偏出（或偏入）的电子数与元素化合价升高(或降低)的数相等.电子偏出偏入，也属于电子转移。

（3）综上结论可知，元素化合价的升降既与氧化还原反应之间有着密切的关系，又与元素原子之间的电子转移有密切关系.物质失去电子的反应是氧化反应，物质得到电子的反应是还原反应，凡是有电子转移（得失或偏移）的反应都是氧化还原反应。

学习铁及其化合物性质的方法

（1）抓价态：从铁元素三种价态的相互转化（铁三角关系）去认识铁及其化合物间的氧

化还原反应规律。

化合价降低2×1

H 2 ＋

-1

－

H 2 ＋

-1

电子偏入2×e －

①Fe2+和Fe3+的性质：a．Fe2+既有氧化性，又有还原性，主要表现还原性；Fe3+具有较强的氧化性。b．Fe2+和Fe3+都是典型的弱碱阳离子，与OH－离子在溶液中可以发生反应。

②亚铁盐的存放方法：加入少量铁屑以防止Fe2+被氧化。

（2）想属类：如铁是一种比较活泼的过渡金属，氧化亚铁、氧化铁为碱性氧化物，氢氧化亚铁、氢氧化铁为不溶性弱碱，氯化铁为强酸弱碱盐，由此去分析理解它们各自所具有的性质。

（3）作比较：列表比较铁的氧化物、铁的氢氧化物和Fe2+与Fe3+的鉴别方法。

【专题放送】

氧化还原反应中的有关判断

1．氧化还原反应中基本概念的判断

氧化还原反应的实质是电子的转移，特征是反应前后元素的化合价发生了变化。我们判断某反应是否为氧化还原反应可根据反应前后元素的化合价是否发生了变化这一特征。在氧化还原反应中，物质所含元素化合价升高（意味着失电子或电子对偏离），就是发生了氧化反应（或被氧化），此物质是还原剂，具有还原性。物质所含元素化合价降低（意味着得电子或电子对偏向），就是发生了还原反应（或被还原），此物质是氧化剂，具有氧化性。可概括为：升——失——氧——还；降——得——还——氧

2．氧化性、还原性强弱的判断

（1）根据元素的化合价

物质中元素具有最高价态，该元素只有氧化性；物质中元素具有最低价态，该元素只有还原性；物质中元素具有中间价态，该元素既有氧化性又有还原性。对于同一种元素，价态越高，其氧化性就越强；价态越低，其还原性就越强。

（2）根据氧化还原反应方程式

在同一氧化还原反应中，氧化性：氧化剂>氧化产物；还原性：还原剂>还原产物。

氧化剂的氧化性越强，则其对应的还原产物的还原性就越弱；还原剂的还原性越强，则其对应的氧化产物的氧化性就越弱。

（3）根据金属活动性顺序表

在金属活动性顺序表中，金属的位置越靠前，其还原性就越强；金属的位置越靠后，其阳离子的氧化性就越强。

（4）根据反应的难易程度

氧化还原反应越容易进行（表现为反应所需条件越低），则氧化剂的氧化性和还原剂的还

原性就越强。

（5）其它条件

一般溶液的酸性越强或温度越高，则氧化剂的氧化性和还原剂的还原性就越强，反之则越弱。

注意：①氧化还原性的强弱只与该原子得失电子的难易程度有关，而与得失电子数目的多少无关。得电子能力越强，其氧化性就越强；失电子能力越强，其还原性就越强。

②同一元素相邻价态间不发生氧