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【专题三】氧化还原反应与电化学问题的解决策略
【考情分析】
1．氧化还原反应知识贯穿于中学化学学习的始终，故每年必考，且题型多样。今后命
题将会继续集中在以下2个方面：①氧化还原反应的概念及应用，包括氧化还原反应的配平与计算，②氧化性、还原性强弱的判断。同时也会因涉及知识面广，可能出现新的题型、新的设问方式，特别是与实验应用相结合成为命题的新趋势。 2．电化学内容在工业生产中有着广泛应用，是高考重点考查的内容之一，其主要考点
有：①掌握原电池的概念、形成条件、装置中各部分名称、电极反应、导线上电流方向、电子流向、溶液中离子运动方向、对盐桥的认识；②正确认识化学腐蚀、电化学腐蚀、析氢腐蚀、吸氧腐蚀并能加以区别；③了解金属腐蚀的防护方法；④掌握电解的原理及有关规律，能对电极产物进行判断，能对电解后溶液的酸碱性变化加以判断，能正确表示电解的电极反应及总反应；⑤电解原理的应用和基本计算。
【知识交汇】
一、氧化还原反应
1．熟练掌握基本概念
2．会标电子转移的方向和数目
⑴Cu2S ＋ O2 ＝ 2Cu ＋ SO2
得到2e— 得到4e— 失去6e—
氧化剂 氧化剂 还原产物 氧化产物 还原剂 还原产物
⑵CaH2 ＋ 2H2O ＝ Ca(OH)2 ＋ 2H2↑
2e—
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还原剂 氧化剂 氧化产物
还原产物
3．氧化产物、还原产物的判断
氧化产物、还原产物是从实验得出的。对于一些我们不熟悉的氧化还原反应，可以根据化合价变化的规律，分析氧化产物、还原产物，如下表。 氧化剂 O3 Fe3＋ MnO4— 还原剂 I SO2 H2O2 Cl ——氧化产物 不能确定 SO42— O2 Cl2 还原产物 H2O Fe2＋ 不能确定 Cl2 ClO —4．氧化反应与还原反应的关系
氧化还原反应中，氧化反应与还原反应总是同时发生的。一个完整的氧化还原反应方程式可以拆写成两个“半反应”，一个是“氧化反应”，一个是“还原反应”。如2Fe+Cu==2Fe+Cu的拆写结果是：氧化反应为Cu-2e==Cu；还原反应为2Fe+2e
－
3+2+2+
－
2+3+
==2Fe3+，又如下表： 氧化还原反应 氧化反应 2NO2－2e-＋2H2O=4H+＋2NO3— 还原反应 2NO2＋2e-＋2H+=NO＋H2O 2H2O＋O2＋4e－＝4OH－3NO2+H2O==2H++2NO3－+NO CH4+2O2+2OH—=CO32—+3H2O CH4＋10OH－－8e－＝CO32－＋7H2O 5．氧化还原反应的基本规律
⑴守恒规律：电子得失总数(或化合价升降总数)相等。据此，可用于配平、计算。 ⑵价态规律
①同种元素最高价态只具有氧化性；最低价态只具有还原性；中间价态既具有氧化性，
又具有还原性。可简记为：高价氧，低价还，中价全。
＋1 －2②化合物(如H2S)：因既有正价又有负价，所以同时具有氧化性和还原性。 ⑶归中不交规律
①若价态相隔(即有中间价)，一般能反应，且生成中间价态，但二者的化合价不会交叉
变化。如
+6+4H2S + H2SO4 = S? +SO2?+ 2H2O0－2得2e-失2e-+6+40－2
②若价态相邻，则不反应。如C～CO、CO～CO2、SO2～SO3等。 ⑷先强后弱规律(反应顺序)
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①一种氧化剂遇多种还原剂时，总是按还原性先强后弱的顺序反应。
例如，把Cl2通入FeBr2溶液中，Cl2可把Fe2＋、Br－氧化，由于还原性Fe2＋＞Br－，所
以Cl2先氧化Fe，之后，若还有Cl2，才氧化Br。若n(FeBr2):n(Cl2) = 1:1，其离子方程式为：2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2 = 2Fe3＋＋Br2＋4Cl－
②同理，一种还原剂遇多种氧化剂时，是按氧化性先强后弱的顺序反应。
如Fe与CuCl2～HCl混合液，Fe先与Cu反应，后与H反应。 ⑸由强变弱规律(反应方向)
氧化还原反应总是向着氧化性和还原性减弱的方向进行，反之不能。据此，可判断两物质能否发生氧化还原反应。
二、原电池
1．常见的原电池有两类：一类是类似伏打电池的普通原电池装置；另一类是产生电流
效率较高的带盐桥的原电池装置，如下图所示：
两装置工作原理是相同的，即总反应方程式是Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。盐桥的作用是——使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触；平衡电荷；提高电流效率。 2．在原电池中，电极可能与电解质反应，也可能与电解质不反应，不发生反应的可看作金属发生吸氧腐蚀。如图1：
H2SO4溶液
ZnSO4溶液 稀硫酸
G 2＋
＋
2＋
－
G Zn Cu Zn 盐桥 电流计 Cu
CuCl2溶液 NaCl溶液
图1 图2
3．闭合回路的形成也有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极接触，
如图2。
4．根据原电池的工作原理可得二次电池充电装置图为 5．原电池原理的应用
⑴利用原电池原理可以制造出各种实用电池，即化学电源，如锌锰干电池、铅蓄电池、
锂电池、新型燃料电池等。
。
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⑵原电池原理可用于解决一些实际问题，如加快某些化学反应时的速率（稀硫酸与锌反
应时，常滴入几滴硫酸铜溶液）；分析金属电化学腐蚀的快慢和防护方法等。
三、电解池
1．原电池装置与电解装置的比较——有无外接电源。
要注意到原电池的两极称为正负极，溶液中放电的阴离子向负极移动，放电的阳离子向正极移动，电解池的两极称为阴阳极，阴阳离子在外加电场的作用下分别向阳极和阴极移动。
2．串联装置图比较
图一中无外接电源，两者必有一个装置是原电池装置(相当于发电装置)，为电解装置提供电能，其中两个电极活动性差异大者为原电池装置，如图一中左图为原电池装置，右图为电解装置。图二中有外接电源，两烧杯均作电解池，且串联电解，通过的电流相等。 3．电解的规律
若用惰性电极（如Pt、石墨）进行电解，产物的规律如下（氟化物例外）： 电解质 类 别 无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐 含氧酸、强碱和活泼金属的含氧酸盐 活泼金属的 无氧酸盐 不活泼金属的 含氧酸盐 CuSO4 氧 气 金属单质 NaCl HCl CuCl2 H2SO4 NaOH Na2SO4 举 例 阳 极 非金属单质(非O2) 氧 气 非金属单质(非O2) 氢 气 有碱生成 有含氧酸生成 实质是溶质和水同时分解 电 解 产 物 阴 极 氢气或金属单质 氢 气 溶液组成 浓度减小，溶质不变。 溶质不变，浓度增大。 实质是电解水 实质是 溶质发生分解 结 论 4．电解原理的应用
①氯碱工业：即电解饱和食盐水(制取烧碱和氯气)的工业。其反应原理是：阳极2Cl－－
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2e＝Cl2↑，阴极2H＋2e＝H2↑，总反应2NaCl＋2H2O
－
＋
－
电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
②电镀：是特殊的电解。电镀时，用镀层金属做阳极、待镀金属(镀件)做阴极，用含含镀层金属阳离子的电解质溶液。理论上讲，电镀时，电解质溶液的成分是不变的。 ③铜的电解精炼：粗铜中通常含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质 电极名称 电极材料 －电极反应 Cu－2e＝Cu、Fe－2e＝Fe、 Ni－2e＝Ni Cu2＋＋2e－＝ Cu －电解质溶液 －溶液浓度 基本保持不变 (或略有下降) 2＋2＋阳极 阴极 粗铜板 纯铜板 CuSO4溶液(加入一定量的硫酸) 2＋位于金属活动顺序铜之后的Ag、Au等金属，因为给出电子能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成离子溶解下来，当阳极上的Cu失去电子变成离子溶解后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥。
④电冶金：电解法冶炼活泼金属。电解法冶炼活泼金属时，电解液是用熔融的金属化合物(通常是氯化物或氧化物)，以制取金属钠为例，电解过程中，电极反应式分别是：阳极2Cl－2e＝Cl2↑，阴极2Na＋2e＝2Na，总反应式为2NaCl
－
－
＋
－
电解2Na＋Cl2↑。
【思想方法】
【例1】1986年，人们成功的用如下反应制得了氟：
①2KMnO4+2KF+10HF+3H2O2=2K2MnF6+8H2O+3O2 ②K2MnF6+2SbF5=2KSbF6+MnF4 ③2MnF4=2MnF3+F2↑。下列说法中正确的是
A．反应①、②、③都是氧化还原反应 B．反应①H2O2既是还原剂又是氧化剂 C．氧化性：H2O2＞KMnO4 D．每生成1mol F2，上述反应共转移8mol
电子
【分析】本题主要考查氧化还原反应中的基本概念。反应①是氧化还原反应，氧化剂是
KMnO4，双氧水作还原剂，选项B错。由氧化剂的氧化性大于还原剂的氧化性，可知选项C错，同时可知当有2molK2MnF6生成时转移6mol电子。题中反应②反应前后无元素化合价的升降，是非氧化还原反应，故选项A错。每生成1molF2，反应③转移2mol电子，根据3个反应式可列出关系式1molF2~2molMnF4~2molK2MnF6，结合前面分析：可知反应①转移6mol电子，因此每生成1mol F2，上述反应共转移8mol电子。本题应选D
【例2】在一定条件下有下列反应：
X2 + Y2 + H2O → HXO3 + HY
⑴配平上述氧化还原反应的方程式，并标出电子转移的方向和数目。
⑵反应中还原剂是 ，若有转移2mol 电子，则生成HXO3的物质的量为
mol。
⑶①X2、Y2可能的组合是 (填编号，下同)。
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