新教材高中化學(xué)第2章元素與物質(zhì)世界第3節(jié)第2課時(shí)氧化劑和還原劑課件魯科版必修第一冊

第2課時(shí)氧化劑和還原劑第2章2021素養(yǎng)目標(biāo)1.能夠列舉常見的氧化劑和復(fù)原劑,培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析的化學(xué)核心素養(yǎng)。2.掌握探究物質(zhì)氧化性和復(fù)原性的過程和方法。能夠根據(jù)所含元素化合價(jià)升降趨勢預(yù)測物質(zhì)可能具有的氧化性或復(fù)原性,并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行驗(yàn)證,培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的化學(xué)核心素養(yǎng)。3.通過對氧化復(fù)原反響的根本規(guī)律及其相關(guān)應(yīng)用的了解,表達(dá)變化觀念與平衡思想的化學(xué)核心素養(yǎng)。課前篇素養(yǎng)初探知識鋪墊1.化學(xué)反響與元素化合價(jià)變化的關(guān)系從反響過程中元素化合價(jià)有無變化的角度,可判斷一個(gè)反響為氧化復(fù)原反響或非氧化復(fù)原反響。氧化復(fù)原反響過程中有元素化合價(jià)的變化。2.氧化復(fù)原反響的特征、實(shí)質(zhì)。特征是反響過程中有元素化合價(jià)的變化;實(shí)質(zhì)是存在電子轉(zhuǎn)移。3.化合價(jià)與得失電子的關(guān)系化合價(jià)升高—被氧化—失去電子化合價(jià)降低—被復(fù)原—得到電子必備知識一、氧化劑和復(fù)原劑1.氧化劑和復(fù)原劑(1)氧化劑:在氧化復(fù)原反響中,所含某種(或某些)元素的化合價(jià)降低的反響物稱為氧化劑。(2)復(fù)原劑:在氧化復(fù)原反響中,所含某種(或某些)元素的化合價(jià)升高的反響物稱為復(fù)原劑。2.常見氧化劑和復(fù)原劑常見還原劑常見氧化劑活潑的金屬單質(zhì),如Na、Zn等活潑的非金屬單質(zhì),如O2、Cl2等非金屬離子、含低價(jià)態(tài)元素的化合物,如S2-、CO等含較高價(jià)態(tài)元素的化合物,如HNO3、KMnO4等低價(jià)陽離子,如Fe2+等高價(jià)陽離子,如Fe3+等非金屬單質(zhì)及其氫化物,如H2、H2S等過氧化物,如Na2O2等二、氧化性和復(fù)原性1.氧化性和復(fù)原性(1)氧化性:氧化劑所表現(xiàn)出的得電子的性質(zhì)。(2)復(fù)原性:復(fù)原劑所表現(xiàn)出的失電子的性質(zhì)。2.氧化性、復(fù)原性和元素化合價(jià)之間的關(guān)系【微思考1】同一反響中,氧化劑和復(fù)原劑可以是同一種物質(zhì)嗎提示在同一反響中氧化劑和復(fù)原劑可以是同一種物質(zhì)。例如在反響Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O中,0價(jià)的Cl一局部轉(zhuǎn)化成了-1價(jià)的Cl-,另一局部轉(zhuǎn)化成了含+1價(jià)氯的ClO-,所以,該反響中Cl2既是氧化劑又是復(fù)原劑;同理,反響2KClO32KCl+3O2↑中的KClO3既是氧化劑又是復(fù)原劑?！疚⑺伎?】含最高價(jià)元素的化合物一定具有強(qiáng)氧化性嗎提示不一定。如Na2SO4(S顯+6價(jià))、CO2等,它們沒有強(qiáng)氧化性?！疚⑺伎?】物質(zhì)氧化性、復(fù)原性的相對強(qiáng)弱是否取決于物質(zhì)本身得失電子的多少提示物質(zhì)氧化性、復(fù)原性的相對強(qiáng)弱取決于物質(zhì)本身得失電子的難易程度,而不是取決于得失電子數(shù)目的多少。正誤判斷判斷以下說法是否正確,正確的畫“√〞,錯(cuò)誤的畫“×〞。1.強(qiáng)氧化劑與強(qiáng)復(fù)原劑混合不一定能發(fā)生氧化復(fù)原反響。()2.陽離子只有氧化性,陰離子只有復(fù)原性。()3.Na2O2與H2O的反響中,H2O是復(fù)原劑、Na2O2屬于氧化劑。()4.難失電子的物質(zhì)一定易得電子。()5.元素的非金屬性越強(qiáng),其單質(zhì)氧化性越強(qiáng),相應(yīng)單質(zhì)越活潑。()6.工業(yè)煉鐵時(shí)需參加復(fù)原劑。()√××××√課堂篇素養(yǎng)提升探究1氧化性、還原性強(qiáng)弱的判斷方法問題探究分析以下反響,探究以下問題:(1)同一物質(zhì)在不同的反響中,可能既做氧化劑又做復(fù)原劑嗎提示同一物質(zhì)在不同的反響中,可能既做氧化劑又做復(fù)原劑。如S在反響①中做氧化劑,在反響②中做復(fù)原劑。(2)試通過反響③比較Fe和Cu復(fù)原性的強(qiáng)弱;比較Fe2+和Cu2+氧化性的強(qiáng)弱。提示在反響③中,Fe是復(fù)原劉,Cu2+是氧化劑,Fe2+是氧化產(chǎn)物,Cu是復(fù)原產(chǎn)物,故復(fù)原性:Fe>Cu;氧化性:Cu2+>Fe2+。深化拓展1.依據(jù)反響原理判斷氧化性、復(fù)原性的強(qiáng)弱一般而言,氧化復(fù)原反響總是朝著強(qiáng)氧化性物質(zhì)與強(qiáng)復(fù)原性物質(zhì)反響生成弱氧化性物質(zhì)與弱復(fù)原性物質(zhì)的方向進(jìn)行。氧化性:氧化劑>氧化產(chǎn)物;復(fù)原性:復(fù)原劑>復(fù)原產(chǎn)物。2.根據(jù)金屬、非金屬活動性順序判斷氧化性、復(fù)原性的強(qiáng)弱(1)依據(jù)金屬活動性順序。(2)依據(jù)非金屬活動性順序。

3.根據(jù)反響條件來判斷氧化性、復(fù)原性的強(qiáng)弱不同的氧化劑(復(fù)原劑)與同一復(fù)原劑(氧化劑)反響時(shí),反響越易進(jìn)行,那么對應(yīng)的氧化劑(復(fù)原劑)的氧化性(復(fù)原性)越強(qiáng),反之越弱。例如:MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O2KMnO4+16HCl(濃)==2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O4HCl+O22Cl2+2H2O從反響條件可以看出氧化劑的氧化能力:KMnO4>MnO2>O2。4.根據(jù)反響的程度判斷氧化性、復(fù)原性的強(qiáng)弱(1)同一物質(zhì)在相同條件下,被不同氧化劑氧化的程度越大,對應(yīng)氧化劑的氧化性越強(qiáng)。(2)同一物質(zhì)在相同的條件下,被不同復(fù)原劑復(fù)原的越徹底,對應(yīng)復(fù)原劑的復(fù)原性越強(qiáng)。注意:物質(zhì)的氧化性、復(fù)原性不是一成不變的。同一物質(zhì)在不同的條件下,其氧化能力或復(fù)原能力會有所不同。如氧化性:HNO3(濃)>HNO3(稀);Cu與濃硫酸常溫下不反響,但在加熱條件下能反響;KMnO4在酸性條件下的氧化性比在中性、堿性條件下強(qiáng)。典例剖析答案

D易錯(cuò)警示(1)氧化性、復(fù)原性強(qiáng)弱取決于物質(zhì)得失電子的難易,與得失電子數(shù)目無關(guān),如Na原子能失1個(gè)電子,Al原子可失3個(gè)電子,但復(fù)原性Na>Al。(2)不能依據(jù)氧化劑或復(fù)原劑自身化合價(jià)變化值的大小說明氧化性或復(fù)原性的強(qiáng)弱。如3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O、Cu+4HNO3(濃)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,濃硝酸中氮元素化合價(jià)變化值小,但氧化性:濃硝酸>稀硝酸。變式訓(xùn)練1根據(jù)離子方程式:(1)2Fe3++2I-==2Fe2++I2和(2)Br2+2Fe2+==2Br-+2Fe3+,可判斷離子的復(fù)原性從強(qiáng)到弱的順序是()A.Br-、Fe2+、I- B.I-、Fe2+、Br-C.Br-、I-、Fe2+ D.Fe2+、I-、Br-答案B解析根據(jù)同一氧化復(fù)原反響中,復(fù)原性:復(fù)原劑>復(fù)原產(chǎn)物進(jìn)行判斷。(1)中復(fù)原性:I->Fe2+,(2)中復(fù)原性:Fe2+>Br-。探究2氧化還原反應(yīng)的規(guī)律問題探究小明和小紅在對同一個(gè)氧化復(fù)原反響進(jìn)行分析的時(shí)候,寫出了兩種不同的雙線橋。(1)你認(rèn)為哪位同學(xué)的觀點(diǎn)合理(2)試總結(jié)一下這個(gè)氧化復(fù)原反響的規(guī)律。提示(1)小紅的觀點(diǎn)合理。(2)在氧化復(fù)原反響中,同種元素的不同價(jià)態(tài)在反響后只相互靠近或重合,不可能交叉。深化拓展1.氧化復(fù)原反響中的歸中規(guī)律此類反響的特點(diǎn)是同種元素在不同的反響物中有兩種不同的價(jià)態(tài)(高價(jià)、低價(jià)),反響后轉(zhuǎn)化成中間價(jià)態(tài),即其產(chǎn)物的價(jià)態(tài)既不相互交換,也不交錯(cuò)。例如H2S和濃硫酸反響,H2S不可能被氧化成H2SO4,同樣濃硫酸的復(fù)原產(chǎn)物也不可能為H2S。此反響中S為氧化產(chǎn)物,SO2為復(fù)原產(chǎn)物,二者不可能互換。2.鄰位轉(zhuǎn)化規(guī)律在一般情況下,大多數(shù)氧化復(fù)原反響中,氧化劑和復(fù)原劑的價(jià)態(tài)變化是鄰位轉(zhuǎn)化的。H2S一般被氧化成單質(zhì)S,濃硫酸一般被復(fù)原成SO2。當(dāng)氧化劑遇到強(qiáng)復(fù)原劑時(shí),或復(fù)原劑遇到強(qiáng)氧化劑時(shí),元素的價(jià)態(tài)變化不一定是鄰位變化。如Fe和S反響時(shí)生成FeS,而Fe與Cl2反響得到FeCl3。3.守恒規(guī)律對于一個(gè)氧化復(fù)原反響,元素化合價(jià)升高總數(shù)與降低總數(shù)相等;復(fù)原劑失電子總數(shù)與氧化劑得電子總數(shù)相等;反響前后電荷守恒(離子反響)。4.反響的先后規(guī)律在溶液中如果存在多種氧化劑,當(dāng)向溶液中參加一種復(fù)原劑時(shí),復(fù)原劑會先把氧化性最強(qiáng)的氧化劑復(fù)原。同樣,如果在溶液中存在多種復(fù)原劑時(shí),當(dāng)向溶液中參加一種氧化劑時(shí),氧化劑會先把復(fù)原性最強(qiáng)的復(fù)原劑氧化。典例剖析答案B解析由反響X2+2W2+==2X-+2W3+得出氧化性關(guān)系X2>W3+,由反響Z2+2X-==2Z-+X2得出氧化性關(guān)系Z2>X2,由反響2W3++2Y-==2W2++Y2得出氧化性關(guān)系W3+>Y2,所以氧化性順序是Z2>X2>W3+>Y2。根據(jù)以上分析,反響①③不能發(fā)生,反響②可發(fā)生。方法點(diǎn)撥1.假設(shè)法判斷氧化復(fù)原反響能否發(fā)生物質(zhì)的氧化性或者復(fù)原性的強(qiáng)弱關(guān)系,判斷某一氧化復(fù)原反響能否發(fā)生時(shí)可采用假設(shè)法。2.根據(jù)物質(zhì)氧化性、復(fù)原性強(qiáng)弱可用于判斷某個(gè)反響能否發(fā)生規(guī)律是“強(qiáng)制弱〞,即強(qiáng)氧化性物質(zhì)(氧化劑)+強(qiáng)復(fù)原性物質(zhì)(復(fù)原劑)→弱氧化性物質(zhì)(氧化產(chǎn)物)+弱復(fù)原性物質(zhì)(復(fù)原產(chǎn)物)。變式訓(xùn)練2將SO2氣體與足量Fe2(SO4)3溶液完全反響后,再參加K2Cr2O7溶液,發(fā)生如下兩個(gè)離子反響:以下有關(guān)說法正確的選項(xiàng)是()A.復(fù)原性:SO2>Fe2+>Cr3+D.兩個(gè)反響中Fe2(SO4)3均為復(fù)原劑答案

A探究3氧化還原反應(yīng)的配平問題探究氧化復(fù)原反響中氧化劑和復(fù)原劑得失電子總數(shù)相等,化合價(jià)升降總值相等,可以據(jù)此對氧化復(fù)原反響方程式進(jìn)行配平。(1)從氧化復(fù)原反響的角度分析銀針驗(yàn)毒時(shí)Ag表現(xiàn)了什么性質(zhì)提示反響中銀化合價(jià)升高,被氧化,表現(xiàn)了銀的復(fù)原性。(2)“銀針驗(yàn)毒〞的原理是Ag+H2S+O2→Ag2S+H2O,請將該化學(xué)方程式配平。提示Ag2S中的Ag為+1價(jià),O2中的氧元素化合價(jià)由0價(jià)降低到-2價(jià),因此1molO2參加反響得到4mol電子,Ag由0價(jià)升高到+1價(jià),1molAg參加反響失去1mol電子,因此根據(jù)得失電子守恒可配平該反響的化學(xué)方程式為4Ag+2H2S+O2==2Ag2S+2H2O。深化拓展1.氧化復(fù)原反響方程式的配平(1)配平原那么。(2)配平步驟。①標(biāo)價(jià)態(tài):寫出反響物和生成物的化學(xué)式,標(biāo)出發(fā)生氧化反響和復(fù)原反響的元素化合價(jià)。②列變化:標(biāo)出反響前后元素化合價(jià)的變化。③求總數(shù):依據(jù)得失電子守恒,使化合價(jià)升高和降低的總值相等。

④配系數(shù):用觀察法配平其他物質(zhì)的系數(shù),檢查電荷是否守恒,原子個(gè)數(shù)是否守恒,配平后,把箭頭改成雙線。C+4HNO3(濃)4NO2↑+CO2↑+2H2O2.用守恒法進(jìn)行有關(guān)氧化復(fù)原方程式的計(jì)算(1)計(jì)算依據(jù)——守恒規(guī)律。①化合價(jià)升高總值=化合價(jià)降低總值(得失電子守恒)。②各元素原子個(gè)數(shù)相等(質(zhì)量守恒)。③對于離子反響,反響前后電荷相等(電荷守恒)。④氧化劑得到的電子總數(shù)=復(fù)原劑失去的電子總數(shù)。(2)守恒法解題的思維流程。①找出氧化劑、復(fù)原劑及相應(yīng)的復(fù)原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。②找準(zhǔn)一個(gè)原子或離子得失電子數(shù)(注意化學(xué)式中粒子的個(gè)數(shù))。③根據(jù)題中物質(zhì)的物質(zhì)的量和得失電子守恒列出等式。n(氧化劑)×變價(jià)原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)變化值(高價(jià)-低價(jià))=n(復(fù)原劑)×變價(jià)原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)變化值(高價(jià)-低價(jià))。(3)計(jì)算類型。①計(jì)算參加反響的氧化劑或復(fù)原劑的量。②求氧化劑與復(fù)原劑的物質(zhì)的量之比。③確定反響前后某一元素的價(jià)態(tài)變化。④求電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目。典例剖析例3我國政府為了消除碘缺乏病,規(guī)定在食鹽中必須參加適量的碘酸鉀。檢驗(yàn)食鹽中是否加碘,可利用如下反響:KIO3+KI+H2SO4==K2SO4+I2+H2O

(1)配平該化學(xué)方程式,該反響中氧化劑和復(fù)原劑的物質(zhì)的量之比為;

(2)如果反響中轉(zhuǎn)移0.5mol電子,那么生成I2的物質(zhì)的量為。

答案

(1)KIO3+5KI+3H2SO4==3K2SO4+3I2+3H2O

1∶5(2)0.3mol解析(1)反響物KIO3中I元素化合價(jià)為+5價(jià),KI中I元素化合價(jià)為-1價(jià),反響中I元素化合價(jià)分別由+5價(jià)、-1價(jià)變化為0價(jià),根據(jù)化合價(jià)升降總值相等,結(jié)合質(zhì)量守恒,配平方程式為KIO3+5KI+3H2SO4==3K2SO4+3I2+3H2O;KIO3為氧化劑,KI為復(fù)原劑,氧化劑和復(fù)原劑的物質(zhì)的量之比為1∶5。(2)在上述反響中,轉(zhuǎn)移5mol電子生成碘單質(zhì)的量是3mol,那么反響中轉(zhuǎn)移0.5mol電子時(shí)生成I2的物質(zhì)的量為0.3mol。方法點(diǎn)撥配平氧化復(fù)原反響方程式的關(guān)鍵是正確標(biāo)出各元素的化合價(jià),找準(zhǔn)“1分子〞氧化劑中元素化合價(jià)降低總值,“1分子〞復(fù)原劑中元素化合價(jià)升高總值,在計(jì)算時(shí),切記不要忽略氧化劑、復(fù)原劑中的變價(jià)粒子個(gè)數(shù)。答案

(1)2K2MnF6+4SbF5==F2+4KSbF6+2MnF3(2)2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2==2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl+8H2O(3)2Mn+16H++10Br-==5Br2+2Mn2++8H2O解析(1)錳元素化合價(jià)從+4價(jià)降低到+3價(jià),氟元素化合價(jià)從-1價(jià)升高到0價(jià),所以根據(jù)得失電子守恒分析,F2與MnF3的系數(shù)之比為1∶2,再根據(jù)質(zhì)量守恒可得反響的化學(xué)方程式為2K2MnF6+4SbF5==F2+4KSbF6+2MnF3。(2)氯元素化合價(jià)從0價(jià)降低到-1價(jià),鐵元素化合價(jià)從+3價(jià)升高到+6價(jià),根據(jù)得失電子守恒分析,氯氣和硝酸鐵的系數(shù)之比為3∶2,再根據(jù)質(zhì)量守恒可得反響的化學(xué)方程式為2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2==2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl+8H2O。素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測1.以下轉(zhuǎn)化中,需要參加氧化劑才能實(shí)現(xiàn)的是()A.Cl2→ClO- B.Fe2+→Fe3+答案

B解析Cl2與NaOH溶液反響可以生成ClO-,Cl2本身既是氧化劑,又是復(fù)原劑,那么該轉(zhuǎn)化過程不需要參加氧化劑,A不符合題意;Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+的過程中,Fe2+是復(fù)原劑,該轉(zhuǎn)化過程需要參加氧化劑,B符合題意;轉(zhuǎn)化為CO2的過程沒有化合價(jià)的變化,不是氧化復(fù)原反響,不需要參加氧化劑,C不符合題意;轉(zhuǎn)化為MnO2的過程中,可以利用高錳酸鉀自身的分解反響實(shí)現(xiàn),該轉(zhuǎn)化過程不需要參加氧化劑或復(fù)原劑,D不符合題意。2.(2021遼寧大連高一期中)需參加適當(dāng)氧化劑才能實(shí)現(xiàn)的反響是()A.MnO2→Mn2+ B.SO2→SC.PCl3→PCl5 D.CaCO3→CO2答案C解析Mn元素化合價(jià)從+4價(jià)降到+2價(jià),被復(fù)原,參加復(fù)原劑才能實(shí)現(xiàn),A項(xiàng)錯(cuò)誤;S元素化合價(jià)沒有發(fā)生變化,沒有發(fā)生氧化復(fù)原反響,無需氧化劑,B項(xiàng)錯(cuò)誤;P元素的化合價(jià)從+3價(jià)升高到+5價(jià),被氧化,參加氧化劑可實(shí)現(xiàn),C項(xiàng)正確;CaCO3轉(zhuǎn)化為CO2,元素化合價(jià)未發(fā)生變化,并未發(fā)生氧化復(fù)原反響,無需氧化劑,D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.以下粒子中,只有氧化性的是()①S2-②Fe2+③Cu2+④S⑤H+⑥Na+⑦M(jìn)gA.①⑦ B.②④C.③⑤⑥ D.②④⑤⑥答案C解析元素在最高價(jià)態(tài)時(shí)只有氧化性。S2-處于最低價(jià)態(tài),Fe2+處于中間價(jià)態(tài),Cu2+處于最高價(jià)態(tài),S處于中間價(jià)態(tài),H+處于最高價(jià)態(tài),Na+處于最高價(jià)態(tài),Mg處于最低價(jià)態(tài),所