2022-2023學(xué)年新教材高中化學(xué)第2章元素與物質(zhì)世界第3節(jié)氧化還原反應(yīng)第3課時(shí)氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用課件魯科版必修第一冊(cè)

1、第3課時(shí)氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用第2章內(nèi)容索引0102基礎(chǔ)落實(shí)必備知識(shí)全過(guò)關(guān)重難探究能力素養(yǎng)全提升03學(xué)以致用隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)1.通過(guò)對(duì)氧化還原反應(yīng)在生產(chǎn)、生活中的廣泛應(yīng)用的學(xué)習(xí),激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,體現(xiàn)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的化學(xué)核心素養(yǎng)。2.通過(guò)了解一些氧化還原反應(yīng)在生產(chǎn)、生活中造成的危害,培養(yǎng)學(xué)生辯證地分析、理解事物的能力,體現(xiàn)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的核心素養(yǎng)。3.通過(guò)學(xué)習(xí),體會(huì)化學(xué)與生產(chǎn)、生活、社會(huì)的密切關(guān)系,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)可以促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步,體現(xiàn)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的核心素養(yǎng)。基礎(chǔ)落實(shí)必備知識(shí)全過(guò)關(guān)自主梳理一、研究物質(zhì)的性質(zhì)1.過(guò)氧化氫的性質(zhì)(1)物理性質(zhì):無(wú)色液體,易溶于水。(

2、2)H2O2的氧化性和還原性。通過(guò)與酸性KMnO4溶液反應(yīng),KMnO4溶液褪色,證明H2O2具有還原性;通過(guò)與KI溶液反應(yīng)并加入淀粉溶液,混合溶液變藍(lán),證明H2O2具有氧化性。2.物質(zhì)在反應(yīng)中做氧化劑或還原劑的判斷判斷一種物質(zhì)在氧化還原反應(yīng)中是氧化劑還是還原劑,需要分析參與反應(yīng)的物質(zhì)間還原性或氧化性的相對(duì)強(qiáng)弱。物質(zhì)氧化性或還原性強(qiáng)弱由物質(zhì)得失電子的能力決定?！疚⑺伎?】為什么說(shuō)H2O2是“綠色氧化劑”呢?提示 H2O2中氧元素的化合價(jià)為-1價(jià),化合價(jià)可以升高也可以降低,作為氧化劑,其還原產(chǎn)物是水,不會(huì)造成污染,所以H2O2是“綠色氧化劑”。二、實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化與獲得能量1.金屬的冶煉方法(1)熱還

3、原法。適用于大多數(shù)中等活潑金屬的冶煉,常用的還原劑有碳、一氧化碳等。如CO還原Fe2O3得到金屬鐵:Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2。(2)金屬置換法。以活潑金屬為還原劑,將目標(biāo)金屬?gòu)钠潲}溶液中還原出來(lái)。如用鐵從CuSO4溶液中置換出銅:CuSO4+Fe=Cu+FeSO4。(3)電解法。利用外加電源提供電子,使金屬元素的化合價(jià)降低,從而獲得金屬單質(zhì)。如電解氧化鋁制備金屬鋁:2Al2O3(熔融) 4Al+3O2。(4)熱分解法。適用于不活潑金屬的冶煉。如加熱分解HgO制備金屬汞:2HgO 2Hg+O2。2.氯氣的實(shí)驗(yàn)室制備 必須有尾氣吸收裝置 (1)制備原理:4HCl(濃)+MnO2 MnC

4、l2 +Cl2+2H2O。(2)MnO2和濃鹽酸反應(yīng)制備Cl2屬于氧化還原反應(yīng),MnO2做氧化劑,HCl做還原劑?！疚⑺伎?】請(qǐng)討論實(shí)驗(yàn)室利用化學(xué)反應(yīng)制備新物質(zhì)應(yīng)考慮哪些因素?提示 主要考慮實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單易行、現(xiàn)象明顯、步驟盡可能少、要保證安全等。自我檢測(cè)判斷下列說(shuō)法是否正確,正確的畫“”,錯(cuò)誤的畫“”。1.由鋁土礦冶煉鋁涉及氧化還原反應(yīng)。()2.反應(yīng)Ag2O+H2O2=2Ag+O2+H2O中,H2O2體現(xiàn)氧化性。()3.H2O2既有氧化性又有還原性。()4.向KMnO4晶體滴加濃鹽酸,產(chǎn)生黃綠色氣體,該反應(yīng)中濃鹽酸做氧化劑。()5.工業(yè)上冶煉鈦的反應(yīng)為TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2,該

5、反應(yīng)中TiCl4發(fā)生氧化反應(yīng)。()6.工業(yè)上用CO還原鐵礦石來(lái)獲取金屬鐵。() 重難探究能力素養(yǎng)全提升探究1氧化還原反應(yīng)在研究物質(zhì)性質(zhì)中的應(yīng)用問(wèn)題探究(1)根據(jù)化合價(jià)知識(shí)分析過(guò)氧化氫具有氧化性還是還原性?提示 在H2O2中O的化合價(jià)為-1價(jià),處于-2價(jià)與0價(jià)之間,因此可預(yù)測(cè)過(guò)氧化氫既具有氧化性又有還原性。(2)證明過(guò)氧化氫具有氧化性或還原性的依據(jù)是什么?提示 利用酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)H2O2具有還原性;利用KI溶液和淀粉溶液檢驗(yàn)H2O2具有氧化性。歸納拓展1.過(guò)氧化氫的化學(xué)性質(zhì)(1)氧化性綠色氧化劑:H2O2+2KI+2HCl=2KCl+I2+2H2O 或H2O2+2I-+2H+=I2+2H

6、2O。(2)還原性:2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+5O2+8H2O。(3)不穩(wěn)定性:2H2O2 O2 +2H2O。2.探究過(guò)氧化氫的氧化性或還原性實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)及實(shí)施 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)往盛有5% H2O2溶液的試管中,用膠頭滴管滴加酸性KMnO4溶液紫色褪去H2O2具有還原性(2)往盛有KI溶液和淀粉溶液的試管中,用膠頭滴管滴加H2O2溶液溶液由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色H2O2具有氧化性3.主要用途:綠色氧化劑、漂白劑、消毒劑, 醫(yī)用雙氧水(3%左右或更低)是很好的消毒劑。應(yīng)用體驗(yàn)【例1】H2O2是一種綠色氧化還原試劑,在化學(xué)研究中應(yīng)用廣泛。(1)實(shí)驗(yàn)證明

7、在Fe2(SO4)3的催化作用下,H2O2可發(fā)生分解反應(yīng),寫出該過(guò)程中H2O2分解反應(yīng)的化學(xué)方程式,并用雙線橋標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目:。(2)在“海帶提碘”的實(shí)驗(yàn)中,利用酸性H2O2溶液得到碘單質(zhì)的離子方程式是。答案 (2)H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O 解析 (1)H2O2在Fe2(SO4)3做催化劑的條件下分解生成H2O和O2,在此反應(yīng)中H2O2既做氧化劑也做還原劑,所以用雙線橋表示電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目為:(2)I-被氧化生成I2的離子方程式為H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O。 方法點(diǎn)撥研究物質(zhì)氧化性或還原性的思路(1)根據(jù)物質(zhì)中所含元素化合價(jià)升高或降低的可能性,預(yù)測(cè)物

8、質(zhì)可能具有還原性或氧化性。若所含元素化合價(jià)有升高趨勢(shì),說(shuō)明該物質(zhì)具有還原性。反之,若所含元素化合價(jià)有降低趨勢(shì),說(shuō)明該物質(zhì)具有氧化性。(2)如果預(yù)測(cè)某物質(zhì)具有氧化性,就需要尋找具有還原性的另一物質(zhì),通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)兩者能否發(fā)生氧化還原反應(yīng),以驗(yàn)證預(yù)測(cè)。相應(yīng)地,如果預(yù)測(cè)某物質(zhì)具有還原性,就需要尋找具有氧化性的另一物質(zhì),通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證預(yù)測(cè)。變式訓(xùn)練1(2021新疆7月學(xué)考)處理汽車尾氣的反應(yīng)為2NO+2CO 2CO2+N2,關(guān)于該反應(yīng)的說(shuō)法正確的是()A.NO發(fā)生氧化反應(yīng)B.CO2得到電子C.CO被還原D.NO是氧化劑答案 D解析 NON2,氮元素化合價(jià)降低,發(fā)生還原反應(yīng),則NO是氧化劑,A錯(cuò)誤,D正確;

9、COCO2,C元素化合價(jià)升高,則CO被氧化,該反應(yīng)中CO2是氧化產(chǎn)物,未得到電子,B、C均錯(cuò)誤。探究2氧化還原反應(yīng)在物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用問(wèn)題探究(1)金屬冶煉有哪些方法?提示 冶煉金屬的方法有熱還原法、金屬置換法、電解法、熱分解法等。(2)日常生活中人們獲取能量的方式有哪些?提示 人們可用可燃物如液化氣和天然氣等作為還原劑,選擇合適的氧化劑與之發(fā)生燃燒這種氧化還原反應(yīng)獲得熱能;另外還可以通過(guò)氧化還原反應(yīng)獲得電能。(3)實(shí)驗(yàn)室有哪些方法制備氯氣?提示 加熱情況下利用濃鹽酸與二氧化錳反應(yīng)制取氯氣,也可以在常溫下用高錳酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)制備氯氣。歸納拓展氯氣的實(shí)驗(yàn)室制備(1)實(shí)驗(yàn)室制取、收集干燥

10、純凈的氯氣。實(shí)驗(yàn)裝置:所需試劑、制備原理及相關(guān)操作: 試劑濃鹽酸、二氧化錳固體反應(yīng)原理4HCl(濃)+MnO2 MnCl2 +Cl2+2H2O發(fā)生裝置固液混合加熱制氣裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有黃綠色的氣體產(chǎn)生收集方法用向上排空氣法或排飽和食鹽水法收集尾氣處理用強(qiáng)堿溶液如NaOH溶液吸收Cl2,化學(xué)方程式為Cl2 +2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(2)驗(yàn)滿方法。將濕潤(rùn)的淀粉KI試紙靠近盛Cl2的集氣瓶口,觀察到試紙變藍(lán),證明已集滿。將濕潤(rùn)的藍(lán)色石蕊試紙靠近盛Cl2的集氣瓶口,觀察到試紙先變紅后褪色的變化,則證明已集滿。實(shí)驗(yàn)室制取Cl2時(shí),常常根據(jù)氯氣的顏色判斷是否收集滿。應(yīng)用體驗(yàn)【例2】某化學(xué)興趣

11、小組在加熱條件下利用二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)來(lái)制取氯氣并收集。(1)若要制取純凈干燥的氯氣,應(yīng)使氣體依次通過(guò)裝有和的洗氣瓶。(2)實(shí)驗(yàn)室中若無(wú)MnO2,可用固體KMnO4代替,發(fā)生下列反應(yīng): 2KMnO4+16HCl(濃) =2MnCl2+2KCl+5Cl2+8H2O,則可選擇下列氣體發(fā)生裝置中的(填序號(hào))。(3)某同學(xué)不慎將MnO2和KCl粉末混合了,分離該混合物的方法和步驟如下,請(qǐng)補(bǔ)充完整:先在盛有混合粉末的燒杯中加入適量的水溶解;然后、洗滌、干燥沉淀得到MnO2;將所得液體,即得到KCl固體。答案 (1)飽和食鹽水濃硫酸(2)a(3)過(guò)濾蒸發(fā)結(jié)晶 解析 (1)二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)

12、生成氯化錳、水和氯氣,由于HCl具有揮發(fā)性,反應(yīng)是在溶液中進(jìn)行的,因此產(chǎn)生的氯氣中含有雜質(zhì)HCl及水蒸氣,要得到干燥純凈的Cl2,要先通過(guò)飽和NaCl的溶液除去雜質(zhì)HCl,然后用濃硫酸干燥。(2)固體KMnO4的氧化性強(qiáng),與濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣時(shí)不需要加熱,由于是用固體與液體在不加熱條件下反應(yīng)制取氣體,因此選擇的裝置為a。(3)分離MnO2和KCl的固體混合物,由于MnO2不溶于水,而KCl能溶于水,所以可向固體混合物中加入適量的水?dāng)嚢?使KCl充分溶解,然后過(guò)濾,分離出MnO2固體和KCl溶液,將固體洗滌、干燥,可得純凈的MnO2;將洗滌液與濾液合并,然后將該溶液蒸發(fā),可得到高溫下飽和KCl溶

13、液,根據(jù)KCl的溶解度受溫度的影響變化較大的特點(diǎn),然后冷卻結(jié)晶,即可得到KCl固體。易錯(cuò)警示(1)實(shí)驗(yàn)室制取Cl2時(shí)必須用濃鹽酸,稀鹽酸與MnO2不反應(yīng)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行,濃鹽酸將逐漸變稀,一定程度時(shí),該反應(yīng)會(huì)自動(dòng)停止,HCl不可能消耗盡。(2)因氧化性強(qiáng)弱不同,MnO2氧化濃鹽酸需要加熱, KMnO4氧化濃鹽酸不需要加熱。變式訓(xùn)練2無(wú)水FeCl3呈棕紅色,固體FeCl3極易潮解,100 左右時(shí)升華。某學(xué)習(xí)小組利用如圖裝置(某些夾持儀器略去)制備并收集無(wú)水FeCl3固體。請(qǐng)回答:(1)按氣流方向各裝置依次連接的合理順序?yàn)?填儀器接口的字母,部分裝置可重復(fù)使用)。(2)連接好各裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)步

14、驟如下:檢查裝置氣密性后,裝入藥品,(請(qǐng)按正確的順序填入下列步驟的序號(hào))。加熱Fe粉反應(yīng)一段時(shí)間打開(kāi)分液漏斗活塞通一段時(shí)間氣體關(guān)閉分液漏斗活塞停止加熱,充分冷卻(3)裝置F的作用為,裝置E中冷水浴的作用為。(4)寫出裝置D中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:。(5)若將裝置B中產(chǎn)生的氣體通入水中,則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。答案 (1)cijabdeghabf(2)(3)除去逸出的HCl冷卻收集產(chǎn)品(或使FeCl3凝華,合理即可)(4)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O(5)Cl2+H2O=HCl+HClO解析 (1)根據(jù)題意裝置依次是制備氯氣、除雜、 Cl2與鐵反應(yīng)裝置、尾氣處理,按照氣流方向連

15、接裝置時(shí)要注意進(jìn)氣的導(dǎo)管要插入液面以下,按此原則可得連接順序?yàn)閏ijabdeghabf。(2)連接好各裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),首先檢查裝置氣密性,然后裝入藥品,需要先打開(kāi)分液漏斗產(chǎn)生一會(huì)兒氯氣,再加熱鐵粉,反應(yīng)完全后,停止加熱,待充分冷卻后再停止制氯氣的反應(yīng),即按進(jìn)行。(3)裝置F中裝飽和食鹽水,可除去氯氣中的氯化氫;裝置C中鐵與氯氣反應(yīng)生成氯化鐵,裝置E收集生成的氯化鐵。(4)實(shí)驗(yàn)尾氣中有氯氣,要用D中氫氧化鈉溶液吸收,氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)的離子方程式為Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。(5)裝置B中產(chǎn)生氯氣,Cl2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cl2+H2O=HCl+HClO。學(xué)以致用隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)

16、 1.下列各組金屬最適合用H2或CO把它們從化合物中還原出來(lái)的是()A.Ca、MgB.Al、FeC.Fe、CuD.Hg、Ag答案 C解析 中等活性金屬的制備方法是熱還原法。金屬活動(dòng)性順序中,KAl等活潑的金屬一般用電解法冶煉,ZnCu等金屬一般用熱還原法冶煉,Hg、Ag等金屬可用熱分解法冶煉,當(dāng)然這些金屬的冶煉方法無(wú)嚴(yán)格的界線,如Cu可用熱還原法冶煉,也可用電解法冶煉。2.(2021廣東7月合格考)油畫修復(fù)涉及的反應(yīng)之一為PbS+4H2O2 = PbSO4+4H2O,下列關(guān)于該反應(yīng)的說(shuō)法正確的是()A.PbS被還原B.H2O2為氧化劑C.屬于復(fù)分解反應(yīng)D.PbSO4中硫元素的化合價(jià)為+4價(jià)答案

17、 B解析 PbSPbSO4,硫元素由-2價(jià)升高到+6價(jià),則PbS被氧化,A、D錯(cuò)誤;H2O2為氧化劑,得電子被還原,B正確;該反應(yīng)是氧化還原反應(yīng),不是復(fù)分解反應(yīng),C錯(cuò)誤。3. 18世紀(jì)70年代,瑞典化學(xué)家舍勒將軟錳礦與濃鹽酸混合加熱發(fā)現(xiàn)了氯氣,該方法至今還是實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的主要方法,下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)室制氯氣的說(shuō)法正確的是()A.濃鹽酸在反應(yīng)中起到酸性和氧化劑作用B.將87 g MnO2和足量濃鹽酸反應(yīng),與將含有146 g HCl的濃鹽酸與足量MnO2反應(yīng)制得的氯氣一樣多C.為防止氯氣污染環(huán)境,必須進(jìn)行尾氣處理,可選用氫氧化鈉溶液D.收集氯氣時(shí),可采用干燥的淀粉KI試紙進(jìn)行驗(yàn)滿答案 C解析 軟錳礦與

18、濃鹽酸混合加熱,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2+2H2O,在該反應(yīng)中,濃鹽酸中的一部分Cl由-1價(jià)變?yōu)镃l2中的0價(jià),失去電子,表現(xiàn)還原性,一部分化合價(jià)沒(méi)有變化,與Mn2+結(jié)合形成鹽,所以濃鹽酸在反應(yīng)中起到酸性和還原劑的作用,A錯(cuò)誤;87 g MnO2與足量濃鹽酸反應(yīng),所以根據(jù)方程式可知產(chǎn)生71 g Cl2,含有146 g HCl的濃鹽酸與足量MnO2反應(yīng),隨著反應(yīng)的進(jìn)行,鹽酸濃度降低,當(dāng)變?yōu)橄←}酸時(shí)反應(yīng)停止,所以生成的氯氣的質(zhì)量小于71 g,故兩種情況反應(yīng)產(chǎn)生的Cl2的質(zhì)量不等,B錯(cuò)誤;Cl2是大氣污染物,在尾氣排放前要進(jìn)行處理,可根據(jù)Cl2能夠與堿反應(yīng)的性質(zhì),用NaOH溶液進(jìn)行吸收,C正確;氯氣具有強(qiáng)的氧化性,可發(fā)生反應(yīng)Cl2+2KI = 2KCl+I2,淀粉溶液遇I2變?yōu)樗{(lán)色,因此可用濕潤(rùn)的淀粉KI試紙進(jìn)行驗(yàn)滿,