魯科版高中化學必修一 氧化還原反應 元素與物質(zhì)世界(第2課時氧化劑和還原劑)

第2課時

氧化劑和還原劑第3節(jié)氧化還原反應

知識鋪墊新知預習自主測試1.化學反應與元素化合價變化的關系從反應過程中元素化合價有無變化的角度,可將化學反應分為氧化還原反應和非氧化還原反應。氧化還原反應過程中有元素化合價的變化。2.氧化還原反應的特征、實質(zhì)。特征是反應過程中有元素化合價的變化;實質(zhì)是存在電子轉移。3.化合價與得失電子的關系化合價升高——被氧化——失去電子化合價降低——被還原——得到電子知識鋪墊新知預習自主測試一、氧化劑和還原劑1.氧化劑和還原劑(1)氧化劑:在氧化還原反應中,所含某種(或某些)元素的化合價降低的反應物稱為氧化劑。(2)還原劑:在氧化還原反應中,所含某種(或某些)元素的化合價升高的反應物稱為還原劑。知識鋪墊新知預習自主測試2.常見氧化劑和還原劑

知識鋪墊新知預習自主測試二、氧化性和還原性1.氧化性和還原性(1)氧化性:氧化劑所表現(xiàn)出的得電子的性質(zhì)。(2)還原性:還原劑所表現(xiàn)出的失電子的性質(zhì)。2.氧化性、還原性和元素化合價之間的關系知識鋪墊新知預習自主測試【微思考】同一反應中,氧化劑和還原劑可以是同一種物質(zhì)嗎?知識鋪墊新知預習自主測試1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。(1)金屬單質(zhì)只能做還原劑,非金屬單質(zhì)只能做氧化劑。

(

)(2)反應中,某元素化合價升高,表現(xiàn)還原性。

(

)(3)1molAl比1molNa失電子數(shù)多,所以還原性:Al>Na。

(

)(4)難失電子的物質(zhì)一定易得電子。

(

)答案:(1)×

(2)√

(3)×

(4)×知識鋪墊新知預習自主測試2.工業(yè)上利用鋁熱反應焊接鋼軌,反應方程式為2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,其中Fe2O3是(

)A.氧化劑 B.還原劑C.既是氧化劑又是還原劑 D.既不是氧化劑又不是還原劑答案:A解析:在上述反應中,鋁的化合價從0價變成+3價,發(fā)生的是氧化反應,Al做還原劑,Fe2O3中的鐵元素從+3價變成0價,做氧化劑。3.下列物質(zhì)中只有還原性的是(

)A.HClO B.NaC.CO2 D.N2O5答案:B解析:單質(zhì)Na的化合價只能升高,只具有還原性。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測氧化還原反應各概念間的關系問題探究分析以下反應,探究以下問題:(1)同一物質(zhì)在不同的反應中,可能既做氧化劑又做還原劑嗎?提示:同一物質(zhì)在不同的反應中,可能既做氧化劑又做還原劑。如S在反應①中做氧化劑,在反應②中做還原劑。(2)試通過反應③比較Fe和Cu還原性的強弱;比較Fe2+和Cu2+氧化性的強弱。提示:在反應③中,Fe是還原劉,Cu2+是氧化劑,Fe2+是氧化產(chǎn)物,Cu是還原產(chǎn)物,故還原性:Fe>Cu;氧化性:Cu2+>Fe2+。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測知識歸納氧化還原反應各概念間的關系記憶口訣:升失氧,還原劑;降得還,氧化劑。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測方法規(guī)律氧化性、還原性強弱的判斷方法(1)根據(jù)氧化還原反應的方向判斷氧化性:氧化劑>氧化產(chǎn)物還原性:還原劑>還原產(chǎn)物探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測(2)根據(jù)元素活動性順序判斷①根據(jù)金屬活動性順序。②根據(jù)非金屬活動性順序。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測典例剖析例1根據(jù)下列實驗事實,判斷微粒氧化性強弱順序正確的是(

)①FeCl3溶液中滴入KI溶液,溶液呈褐色,反應為2FeCl3+2KI===2KCl+2FeCl2+I2②FeCl2溶液中滴加氯水,溶液呈棕黃色,反應為2FeCl2+Cl2===2FeCl3③KMnO4溶液中滴加鹽酸,KMnO4溶液的紫色褪去,反應為2KMnO4+16HCl(濃)===2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O答案:C探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測A.Br-、Fe2+、I- B.I-、Fe2+、Br-C.Br-、I-、Fe2+ D.Fe2+、I-、Br-答案:B解析:根據(jù)同一氧化還原反應中,還原性:還原劑>還原產(chǎn)物進行判斷。(1)中還原性:I->Fe2+,(2)中還原性:Fe2+>Br-。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測氧化還原反應的規(guī)律問題探究小明和小紅在對同一個氧化還原反應進行分析的時候,寫出了兩種不同的雙線橋。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測(1)你認為哪位同學的觀點合理?(2)試總結一下這個氧化還原反應的規(guī)律。提示:(1)小紅的觀點合理。(2)在氧化還原反應中,同種元素的不同價態(tài)在反應后只相互靠近或重合,不可能交叉。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測知識歸納1.氧化還原反應中的歸中規(guī)律此類反應的特點是同種元素在不同的反應物中有兩種不同的價態(tài)(高價、低價),反應后轉化成中間價態(tài),即其產(chǎn)物的價態(tài)既不相互交換,也不交錯。例如H2S和濃硫酸反應,H2S不可能被氧化成H2SO4,同樣濃硫酸的還原產(chǎn)物也不可能為H2S。此反應中S為氧化產(chǎn)物,SO2為還原產(chǎn)物,二者不可能互換。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測2.鄰位轉化規(guī)律在一般情況下,大多數(shù)氧化還原反應中,氧化劑和還原劑的價態(tài)變化是鄰位轉化的。H2S一般被氧化成單質(zhì)S,濃硫酸一般被還原成SO2。當氧化劑遇到強還原劑時,或還原劑遇到強氧化劑時,元素的價態(tài)變化不一定是鄰位變化。如Fe和S反應時生成FeS,而Fe與Cl2反應得到FeCl3。3.守恒規(guī)律對于一個氧化還原反應,元素化合價升高總數(shù)與降低總數(shù)相等;還原劑失電子總數(shù)與氧化劑得電子總數(shù)相等;反應前后電荷守恒(離子反應)。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測4.反應的先后規(guī)律在溶液中如果存在多種氧化劑,當向溶液中加入一種還原劑時,還原劑會先把氧化性最強的氧化劑還原。同樣,如果在溶液中存在多種還原劑時,當向溶液中加入一種氧化劑,氧化劑會先把還原性最強的還原劑氧化。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測方法規(guī)律1.假設法判斷氧化還原反應能否發(fā)生已知物質(zhì)的氧化性或者還原性的強弱關系,判斷某一氧化還原反應能否發(fā)生時可采用假設法。2.根據(jù)物質(zhì)氧化性、還原性強弱可用于判斷某個反應能否發(fā)生。規(guī)律是“強制弱”,即強氧化性物質(zhì)(氧化劑)+強還原性物質(zhì)(還原劑)→弱氧化性物質(zhì)(氧化產(chǎn)物)+弱還原性物質(zhì)(還原產(chǎn)物)。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測典例剖析例2已知在相同條件下,下列幾種微粒的還原性強弱順序為Cl-<Br-<Fe2+<I-<SO2,由此判斷下列反應不能發(fā)生的是(

)答案:B解析:根據(jù)強弱規(guī)律分析。若B項反應能發(fā)生,則還原性:Br->SO2,與已知相矛盾,故B項反應是不能發(fā)生的。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測對點訓練2已知反應2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-。向10mL0.1mol·L-1的FeBr2溶液中通入0.001molCl2,反應后的溶液中,除含有Cl-外還一定(

)A.含F(xiàn)e2+,不含F(xiàn)e3+ B.含F(xiàn)e3+,不含Br-C.含F(xiàn)e3+、Br- D.含F(xiàn)e2+、Fe3+答案:C解析:Fe2+的還原性強于Br-的還原性,通入Cl2,Fe2+優(yōu)先被氧化,0.001

mol

Cl2轉移電子0.002

mol,Fe2+全部被氧化時轉移電子0.001

mol,根據(jù)電子守恒,還有0.001

mol

Br-被氧化,還剩余0.001

mol

Br-。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測1.在反應CaO+3CCaC2+CO↑中氧化劑與還原劑的質(zhì)量比是(

)A.2∶1 B.1∶2 C.1∶1 D.3∶1答案:A解析:在該反應中只有碳元素的化合價發(fā)生了變化,根據(jù)題意3

mol

C發(fā)生反應時,2

mol

C由0價變成-1價,得電子,做氧化劑;1

mol

C由0價變成+2價,失電子,做還原劑。故氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為2∶1。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測2.下列敘述正確的是(

)A.元素的單質(zhì)可由氧化或還原含該元素的化合物來制得B.得電子數(shù)越多的氧化劑,其氧化性就越強C.陽離子只能得到電子被還原,只能做氧化劑D.物質(zhì)失電子的反應為還原反應答案:A解析:氧化性的強弱是由得電子能力決定的,與得電子數(shù)的多少無關,B不正確;陽離子也可失電子,如Fe2+失電子生成Fe3+,C不正確;物質(zhì)失電子的反應為氧化反應,D不正確。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測3.下列粒子中,只有氧化性的是(

)①S2-

②Fe2+

③Cu2+

④S

⑤H+

⑥Na+

⑦MgA.①⑦ B.②④ C.③⑤⑥ D.②④⑤⑥答案:C解析:元素在最高價態(tài)時只有氧化性。S2-處于最低價態(tài),Fe2+處于中間價態(tài),Cu2+處于最高價態(tài),S處于中間價態(tài),H+處于最高價態(tài),Na+處于最高價態(tài),Mg處于最低價態(tài),所以選C。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測4.已知:X2、Y2、Z2、W2四種物質(zhì)的氧化能力W2>X2>Y2>Z2,下列氧化還原反應能發(fā)生的是(

)答案:D解析:假設各化學方程式均正確,找出氧化劑和氧化產(chǎn)物,根據(jù)氧化性氧化劑>氧化產(chǎn)物,得出氧化能力大小關系,再與題目中所給出的大小關系對比,若符合,則正確。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測5.已知反應:下列說法正確的是(

)A.氧化性由強到弱的順序為KBrO3>KClO3>Cl2>Br2B.①中KCl是氧化產(chǎn)物,KBr發(fā)生還原反應C.③中1mol氧化劑參加反應得到電子的物質(zhì)的量為2molD.反應②中的HCl只做還原劑答案:A探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測解析:分析題給反應,①②③中物質(zhì)的氧化性:Cl2>Br2、KClO3>Cl2、KBrO3>KClO3,A對;①中KCl是還原產(chǎn)物,KBr發(fā)生氧化反應,B錯;③中氧化劑是KBrO3,其轉化為Br2,故1

mol

KBrO3參加反應得到電子的物質(zhì)的量為5

mol,C錯;反應②中,還原劑是HCl,其中HCl還顯酸性與K+形成KCl,D錯。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測6.實驗室里迅速制備少量氯氣可利用如下反應:KMnO4+HCl(濃)→KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O,此反應不需加熱,常溫下就可以迅速進行,而且對鹽酸的濃度要求不高。(1)該反應中,氧化劑是

,還原劑是

。

(2)配平上述化學方程式:

。

(3)當參加反應的氧化劑的物質(zhì)的量是1mol時,電子轉移數(shù)目為

。

(4)氯化氫在該反應過程中表現(xiàn)出的化學性質(zhì)有

。

A.酸性 B.還原性 C.氧化性 D.揮發(fā)性答案:(1)KMnO4

HCl(2)2KMnO4+16HCl(濃)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O(3)5NA

(4)AB探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測解析:根據(jù)電子守恒和質(zhì)量守恒配平反應的化學方程式:由元素化合價變化可知,KMnO4做氧化劑,HCl做還原劑,而且n(氧化劑)∶n(還原劑)=2∶10=1∶5。當n(KMnO4)=1

mol時,轉移的電子數(shù)為5NA。由化學方程式可知,16

mol

HCl參加反應,只有10

mol做還原劑,其余HCl反應后生成KCl和MnCl2,所以HCl在反應中既表現(xiàn)還原性又表現(xiàn)酸性。

第3課時

氧化還原反應的應用第3節(jié)氧化還原反應

知識鋪墊新知預習1.氧化還原反應與物質(zhì)分類通過學習氧化還原反應認識物質(zhì)分類的新視角——從氧化性和還原性角度研究物質(zhì)的性質(zhì)。知識鋪墊新知預習一、研究物質(zhì)的性質(zhì)1.過氧化氫的性質(zhì)(1)物理性質(zhì):無色液體,易溶于水。(2)H2O2的氧化性和還原性①通過與酸性KMnO4溶液反應,KMnO4溶液褪色,證明H2O2具有還原性;②通過與KI溶液反應并加入淀粉溶液,混合溶液變藍,證明H2O2具有氧化性。2.物質(zhì)在反應中做氧化劑或還原劑的判斷判斷一種物質(zhì)在氧化還原反應中是氧化劑還是還原劑,需要分析參與反應的物質(zhì)間還原性或氧化性的相對強弱。物質(zhì)氧化性或還原性強弱由物質(zhì)得失電子的能力決定。知識鋪墊新知預習【微思考1】為什么說H2O2是“綠色氧化劑”呢?提示:H2O2中氧元素的化合價為-1價,化合價可以升高也可以降低,作為氧化劑,其還原產(chǎn)物是水,不會造成污染,所以H2O2是“綠色氧化劑”。知識鋪墊新知預習二、實現(xiàn)物質(zhì)轉化與獲得能量1.金屬的冶煉方法(1)熱還原法適用于大多數(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:(2)金屬置換法以活潑金屬為還原劑,將目標金屬從其鹽溶液中還原出來。如用鐵從CuSO4溶液中置換出銅:知識鋪墊新知預習(3)電解法利用外加電源提供電子,使金屬元素的化合價降低,從而獲得金屬單質(zhì),如電解氧化鋁制備金屬鋁(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:2.氯氣的實驗室制備(2)MnO2和濃鹽酸反應制備Cl2屬于氧化還原反應,MnO2做氧化劑,HCl做還原劑。知識鋪墊新知預習【微思考2】請討論實驗室利用化學反應制備新物質(zhì)應考慮哪些因素?提示:主要考慮實驗操作簡單易行、現(xiàn)象明顯、步驟盡可能少、要保證安全等。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測氧化還原反應在研究物質(zhì)性質(zhì)中的應用問題探究1.根據(jù)化合價知識分析過氧化氫具有氧化性還是還原性?提示:在H2O2中O的化合價為-1價,處于-2價與0價之間,因此可預測過氧化氫既具有氧化性又有還原性。2.證明過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H2O2具有還原性;利用KI溶液和淀粉溶液檢驗H2O2具有氧化性。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測知識歸納1.過氧化氫的化學性質(zhì)(1)氧化性——綠色氧化劑:(2)還原性:(3)不穩(wěn)定性:探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測2.探究過氧化氫的氧化性或還原性實驗方案的設計及實施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。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測方法提煉研究物質(zhì)氧化性或還原性的思路(1)根據(jù)物質(zhì)中所含元素化合價升高或降低的可能性,預測物質(zhì)可能具有還原性或氧化性。若所含元素化合價有升高趨勢,說明該物質(zhì)具有還原性。反之,若所含元素化合價有降低趨勢,說明該物質(zhì)具有氧化性。(2)如果預測某物質(zhì)具有氧化性,就需要尋找具有還原性的另一物質(zhì),通過實驗檢驗兩者能否發(fā)生氧化還原反應,以驗證預測。相應地,如果預測某物質(zhì)具有還原性,就需要尋找具有氧化性的另一物質(zhì),通過實驗驗證預測。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測典例剖析例1H2O2是一種綠色氧化還原試劑,在化學研究中應用廣泛。(1)實驗證明在Fe2(SO4)3的催化作用下,H2O2可發(fā)生分解反應,寫出該過程中H2O2分解反應的化學方程式并用雙線橋標明電子轉移的方向和數(shù)目:

。

(2)在“海帶提碘”的實驗中,利用酸性H2O2溶液得到碘單質(zhì)的離子方程式是

。

探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測解析:(1)H2O2在Fe2(SO4)3做催化劑的條件下分解生成H2O和O2,在此反應中H2O2既做氧化劑也做還原劑,所以用雙線橋表示電子轉移的方向和數(shù)目為:探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測對點訓練1實驗室使用酸性KMnO4溶液測定溶液中H2O2的濃度。(1)KMnO4溶液的顏色是

。

(2)完成并配平離子方程式:(3)在上述反應中H2O2做

(填“氧化”或“還原”)劑,每生成1molO2,轉移

mol電子。

答案:(1)紫色(2)2

5

6

2

5

8

H2O(3)還原2解析:(1)KMnO4溶液呈紫色;(2)利用氧化還原反應中得失電子守恒和質(zhì)量守恒配平;(3)在題給反應中H2O2做還原劑,由于H2O2中O是-1價,故生成1

mol

O2時轉移2

mol電子。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測氧化還原反應在物質(zhì)轉化和能量轉化中的應用問題探究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獲得熱能;另外還可以通過氧化還原反應獲得電能。3.實驗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制取氯氣,也可以在常溫下用高錳酸鉀與濃鹽酸反應制備氯氣。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測知識歸納氯氣的實驗室制備(1)實驗室制取、收集干燥純凈的氯氣①實驗裝置:探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測②所需試劑、制備原理及相關操作:(2)驗滿方法①將濕潤的淀粉KI試紙靠近盛Cl2的集氣瓶口,觀察到試紙變藍,證明已集滿。②將濕潤的藍色石蕊試紙靠近盛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。③實驗室制取Cl2時,常常根據(jù)氯氣的顏色判斷是否收集滿。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測方法提煉(1)實驗室制取Cl2時必須用濃鹽酸,稀鹽酸與MnO2不反應。隨著反應的進行,濃鹽酸將逐漸變稀,一定程度時,該反應會自動停止,HCl不可能消耗盡。(2)因氧化性強弱不同,MnO2氧化濃鹽酸需要加熱,

KMnO4氧化濃鹽酸不需要加熱,化學方程式為2KMnO4+16HCl(濃)===2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測典例剖析例2某化學小組用如圖所示裝置制取氯氣。下列說法正確的是(

)A.該裝置圖中至少存在三處明顯錯誤B.該實驗中收集氯氣的方法不正確C.如果需要得到干燥純凈的Cl2,只需在氣體發(fā)生裝置和收集裝置之間連接一個裝有濃硫酸的洗氣瓶即可D.含有2molHCl的某濃鹽酸與足量MnO2混合,在一定條件下反應,轉移1mol電子探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測答案:A解析:實驗室用MnO2和濃鹽酸反應制備Cl2,需使用分液漏斗,需使用酒精燈加熱,且多余的Cl2要用NaOH溶液吸收,裝置中存在三處明顯錯誤,A項正確。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測對點訓練2實驗室里用下圖所示裝置制取純凈的無水CuCl2。試回答下列問題:探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測(1)寫出圓底燒瓶中發(fā)生反應的化學方程式,并用雙線橋法標出電子轉移的方向和數(shù)目

。

(2)B處盛有飽和食鹽水,其作用是

。

(3)C處盛放的試劑是

(填名稱),其作用是

。

(4)E處盛有

(填名稱)溶液,發(fā)生反應的離子方程式為

。

(5)實驗結束時,應先熄滅

處酒精燈。

探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測解析:(1)A裝置是生成氯氣,實驗室用二氧化錳氧化濃鹽酸生成氯氣,其中二氧化錳是氧化劑,氯化氫是還原劑,產(chǎn)生1

mol

Cl2轉移2

mol電子。(2)由于和銅反應的氯氣應該是純凈干燥的,所以B