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首页 高中化学知识 氧化还原反应的本质和特征 氧化还原反应的定义 物质的量浓度 原电池电极反应式的书写 电解池电极反应式的书写 金属的电化学防护 金属的表面防护 试题正文
  • 问答题
    对金属表面进行处理，形成一层致密的氧化物保护膜，是非常有效的一种金属防腐技术．
    Ⅰ．钢铁“发蓝”是在钢铁表面形成一层致密的Fe3O4薄膜的技术．其中一种方法是将钢铁制品浸到NaNO2和浓NaOH的混合溶液中加热到130℃．其过程可以用如下化学方程式表示：
    ①3Fe+NaNO2+5NaOH=3Na2FeO2+H2O+NH3↑
    ②6Na2FeO2+NaNO2+5H2O=3Na2Fe2O4+NH3↑+7NaOH
    ③Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O=Fe3O4+4NaOH
    则反应②中的氧化剂是______（填化学式）．
    Ⅱ．铝的阳极氧化，也是一种常用的金属表面处理技术，它能使铝的表面生成一层特别致密的氧化膜，该氧化膜不溶于稀硫酸．某化学研究小组在实验室中按下列步骤模拟该生产过程．请填写下列空白：
    （1）配制实验用的溶液．要配制500mL密度为1.2g•cm-3的溶质质量分数为16%的NaOH溶液，需要称取______g NaOH固体．
    （2）把铝片浸入热的16% NaOH溶液中约半分钟左右洗去油污，除去表面的氧化膜，取出用水冲洗．写出除去氧化膜有关反应的离子方程式：______．
    （3）如图，组装好仪器，接通开关K，通电约25min．在阳极生成氧化铝，阴极产生气体．写出该过程中的电极反应式：阳极：______；阴极：______．
    魔方格

    本题信息：化学问答题难度较难 来源:未知
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本试题 “对金属表面进行处理，形成一层致密的氧化物保护膜，是非常有效的一种金属防腐技术．Ⅰ．钢铁“发蓝”是在钢铁表面形成一层致密的Fe3O4薄膜的技术．其中一种方法...” 主要考查您对

氧化还原反应的本质和特征

氧化还原反应的定义

物质的量浓度

原电池电极反应式的书写

电解池电极反应式的书写

金属的电化学防护

金属的表面防护

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氧化还原反应的本质：
电子的转移（得失或偏移）

氧化还原反应的特征：
化合价升降（某些元素化合价在反应前后发生变化，是氧化还原反应判别的依据）

氧化还原反应的发展史：

  1. 物质与氧气发生的反应属于氧化反应，含氧化合物中氧被夺去的反应属于还原反应。
  2. 有化合价升降的反应属于氧化还原反应。
  3. 有电子得失或偏移的反应属于氧化还原反应。

对物质的认识存在发展的过程，从最初的隔离开的氧化反应、还原反应，到从表面上看化合价变化的氧化还原反应，把氧化与还原统一在一个概念下，再透过现象看本质，化合价的变化是有电子得失或偏移引起的。


氧化还原反应中应注意的几个问题：

 1、氧化剂氧化性的强弱，不是看得电子的多少，而是看得电子的难易；
　 还原剂还原性的强弱，不是看失电子的多少，而是看失电子的难易。
　 eg：氧化性：浓HNO3>稀HNO3还原性：Na>Al

2、有新单质参加或生成的反应不一定是氧化还原反应　　eg：C(金刚石）==C（石墨）；3O2==2O3(放电）；P4(白磷)==4P（红磷）

3、任何元素在化学反应中，从游离态变为化合态，或由化合态变为游离态，均发生氧化还原反应（比如置换反应，化合反应，分解反应）

4、置换反应一定是氧化还原反应，复分解反应一定不是氧化还原反应；有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应全部属于氧化还原反应。

5、元素具有最高价的化合物不一定具有强氧化性！ eg.H3PO4、H2SiO3(或H4SiO4)两酸均无强氧化性但硝酸有强氧化性。


氧化还原的表示可用单线桥也可用双线桥：

一、双线桥法：

此法不仅能表示出电子转移的方向和总数，还能表示出元素化合价升降和氧化、还原关系。双线桥的箭头始于反应物有关元素的原子或离子，箭头指向发生化合价变化后生成物中对应元素的原子或离子或原子团。

标变价 　　明确标出所有发生氧化还原反应的元素的化合价，不变价的元素不标化合价。

连双线　　将标化合价的同一元素用直线加箭头从反应物指向生成物(注意：箭头的起止一律对准各元素)

标得失　　1.标电子转移或偏离数 　　明确标出得失电子数，格式为“得/失发生氧化还原反应原子个数×单位原子得失电子数” 　　

                   2.标化合价变化 　　一律标出化合价的变化，只有“化合价升高”“化合价降低”这两种写法，不可写为“升价”“降价”等 　　

                   3.标出元素反应类型 　　一律标出元素所发生的反应，“被氧化”或“被还原”，其余写法均不正确 　　

                   4.检查得失电子守恒 　　检查得失电子数是否相等，如不相等则重新分析。

例如：

二、单线桥法：

在氧化还原反应中，有电子发生转移（得失或偏移），也就是在反应物中有元素电子发生得失或偏移，这时用一条带箭头的曲线从失去电子的元素指向得到电子的元素，并在“桥”上标出转移的电子数，这种表示方法叫单线桥法。

(1)标价态明确标明发生氧化还原反应的元素的化合价

(2)连单线连接方程式左边的氧化剂与还原剂，箭头一律指向氧化剂

 (3)不注得失标出转移的电子的总数，这里不用像双线桥那样，仅需直接标出电子总数

例如:

注意事项： 

(1)不得标明"得"或"失"，否则是错的

(2)箭头表示电子转移的方向，指向氧化剂注意：为了规范起见，单线桥法最好不用于自身氧化还原的反应，因为那样标记会使反应中的电子去向不明确，故在自身氧化还原的反应方程式中最好用双线桥法表示电子转移。


氧化还原反应：
有电子转移（得失或偏移）的反应；（无电子转移(得失或偏移)的反应为非氧化还原反应）

反应历程：
氧化还原反应前后，元素的氧化数发生变化。根据氧化数的升高或降低，可以将氧化还原反应拆分成两个半反应：氧化数升高的半反应，称为氧化反应；氧化数降低的反应，称为还原反应。氧化反应与还原反应是相互依存的，不能独立存在，它们共同组成氧化还原反应。


氧化还原反应中存在以下一般规律：

强弱律：氧化性：氧化剂>氧化产物；
还原性：还原剂>还原产物。
价态律：元素处于最高价态，只具有氧化性；元素处于最低价态，只具有还原性；处于中间价态，既具氧化性，又具有还原性。
转化律：同种元素不同价态间发生归中反应时，元素的氧化数只接近而不交叉，最多达到同种价态。
优先律：对于同一氧化剂，当存在多种还原剂时，通常先和还原性最强的还原剂反应。守恒律：氧化剂得到电子的数目等于还原剂失去电子的数目。

氧化还原性的强弱判定：

物质的氧化性是指物质得电子的能力，还原性是指物质失电子的能力。物质氧化性、还原性的强弱取决于物质得失电子的能力（与得失电子的数量无关）。从方程式与元素性质的角度，氧化性与还原性的有无与强弱可用以下几点判定：
（1）从元素所处的价态考虑，可初步分析物质所具备的性质（无法分析其强弱）。最高价态——只有氧化性，如H2SO4、KMnO4中的S、Mn元素；最低价态，只有还原性，如Cl-、S2-等；中间价态——既有氧化性又有还原性，如Fe、S、SO2等。
（2）根据氧化还原的方向判断：氧化性：氧化剂>氧化产物；还原性：还原剂>还原产物。
（3）根据反应条件判断：当不同的氧化剂与同一种还原剂反应时，如氧化产物中元素的价态相同，可根据反应条件的高、低进行判断，如是否需要加热，是否需要酸性条件，浓度大小等等。


电子的得失过程：


其过程用核外电子排布变化情况可表示为：


物质的量浓度：

定义：单位体积的溶液里所含溶质B的物质的量，也称为B的物质的量浓度
符号：cB
单位：mol/L(mol·L -1)
计算公式：物质的量浓度(cB)=物质的量(n)/溶液的体积(V)
物质的量浓度与溶液质量分数、密度的关系：c=1000ρω/M


稀释定理：

  1. 稀释前后溶液中溶质的物质的量不变
    c(浓溶液)V(浓溶液)=c(稀溶液)V(稀溶液)
  2. 稀释前后溶液中溶质的质量不变
    ρ(浓溶液)V(浓溶液)w%(浓溶液)=ρ(稀溶液)V(稀溶液)w%(稀溶液)

物质的量浓度与质量分数(质量百分比浓度)的比较:

 


 浓度计算的注意事项：

物质的量浓度(cB)=物质的量(n)/溶液的体积(V)
（1）V指溶液体积而不是溶剂的体积；
（2）取出任意体积的1mol/L溶液，其浓度都是1mol/L。但所含溶质的量则因体积不同而不同；
（3）“溶质”是溶液中的溶质，可以是化合物，也可以是离子或气体特定组合，特别的，像NH3、Cl2等物质溶于水后成分复杂，但求算浓度时，仍以溶解前的NH3、Cl2为溶质，如氨水在计算中使用摩尔质量时，用17g/mol。


 

溶液中溶质的质量分数与溶质的物质的量浓度的换算:

  1. 溶液中溶质的质量可以用溶质的质量分数表示:  m(溶质)=ρ(g·cm-3)·V(L)·w%     (1cm3=1mL)
  2. 溶液中溶质的质量可以用物质的量浓度来表示:  m(溶质)=c(mol/L)·V(L)·M(g·mol-1)
  3. 由于同一溶液中溶质的质量相等，溶液的体积也相等，但注意：1L=1000mL,所以，上述两式可以联系起来：
    ρ(g·cm-3)·1000V(mL)·w%=c(mol/L)·V(L)·M(g·mol-1) 化简得：1000ρw%=cM

原电池电极反应式的书写：

(1)以铜锌原电池为例：
负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+
正极（Cu）：2H++2e-=H2↑
(2)正负极反应式的书写技巧：
①先确定原电池的正负极，在两极的反应物上标出相同数目的电子得失。
②根据物质放电后生成物的组成和电解质溶液中存在的离子，找到电极反应中还需要的其它离子。此时要注意溶液的酸碱性，从而判断应该是H+、OH-还是H2O参与了反应。因Zn反应后生成了Zn(OH)2，而KOH为电解质，可知负极上OH-参与了反应。MnO2生成了MnO(OH)，即增加了氢元素，可知正极上有水参与了反应。
③根据电子守恒和电荷守恒写出电极反应式，即要注意配平和物质的正确书写形式，应按照离子方程式的书写要求进行。②中反应的电极反应式为：
负极：Zn+2OH--2e-＝Zn(OH)2 正极：2MnO2+2H2O+2e-＝2MnO(OH)+2OH-
（若只要求写正极的反应式，也可以写成MnO2+H2O+e-＝MnO(OH)+OH-）
原电池总反应式的书写：将正负电极反应相加，即为原电池总反应式。

原电池正、负极的判断方法：

原电池有两个电极，一个是正极，一个是负极，判断正极和负极的方法有以下几种。
1．由组成原电池的两极材料判断一般相对较活泼的金属为负极，相对不活泼的金属或能导电的非金属为正极。
2．根据电流方向或电子流动方向判断在外电路，电流由正檄流向负极；电子由负极流向正极
3．根据原电池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
4．根据原电池两极发生的变化来判断原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。
5．X极增重或减轻工作后，X极质量增加，说明X极有物质析出，X 极为正极：反之，X极质量减少，说明X极金属溶解，X 极为负极
6．X极有气泡冒出工作后，x极上有气泡冒出，一般是发生了析出H，的电极反应，说明x极为正极。
7．X极附近pH的变化析氢或吸氧的电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，因而工作后，X极附近pH增大了，说明X极为正极。
8．特例在判断金属活泼性的规律中，有一条为“当两种金属构成原电池时，活泼金属作负极，不活泼金属作正极”，但这条规律也有例外情况，如Mg和Al为原电池的两极，KOH为电解质溶液时，虽然Mg比Al活泼，但因Mg不和KOH反应，所以Mg作原电池的正极等。


电极反应式的书写:
1.根据装置书写电极反应式
(1)根据电源确定阴、阳两极→确定阳极是否是活性电极→据电极类型及电解质溶液中阴、阳离子的放电顺序写出电极反应式。
(2)在确保阴、阳两极转移电子数目相同的条件下，将两极电极反应式合并即得总反应式。
2.由氧化还原反应方程式书写电极反应式
(1)找出发生氧化反应和还原反应的物质→确定两极名称和生成物→利用电子守恒分别写出两极反应式。
(2)若写出一极反应式，而另一极反应式不好写，可用总反应式减去已写出的电极反应式，即得另一电极反应式。
电化学防护：

(1)外加电流的阴极保护法。如把金属连接在电源的负极上，这样就能消除引起金属腐蚀的原电池反应。
(2)牺牲阳极的阴极保护法。如在金属上铆接比它更活泼的另一种金属，发生金属腐蚀时是较活泼的金属被腐蚀而金属本身受到保护。

金属的表面防护：

(1)改变金属的组成或结构。如在铁中加入一定比例的铬炼制的铬钢，具有很强的耐腐蚀性。既含铬又含镍的铬镍不锈钢，其耐腐蚀性更好。
(2)在金属表面覆盖一层保护膜，使金属与周围具有腐蚀性的气体或电解质溶液隔离，便可保护金属，防止金属腐蚀。如在金属表面喷漆、电镀或表面钝化等。


发现相似题
与“对金属表面进行处理，形成一层致密的氧化物保护膜，是非常有...”考查相似的试题有：