2022-2023学年新教材高中化学第2章元素与物质世界第3节氧化还原反应第3课时氧化还原反应的应用课件鲁科版必修第一册

1、第3课时氧化还原反应的应用第2章内容索引0102基础落实必备知识全过关重难探究能力素养全提升03学以致用随堂检测全达标素养目标1.通过对氧化还原反应在生产、生活中的广泛应用的学习,激发学习化学的兴趣,体现科学态度与社会责任的化学核心素养。2.通过了解一些氧化还原反应在生产、生活中造成的危害,培养学生辩证地分析、理解事物的能力,体现科学探究与创新意识的核心素养。3.通过学习,体会化学与生产、生活、社会的密切关系,引导学生认识到科学技术可以促进社会的发展和进步,体现科学态度与社会责任的核心素养。基础落实必备知识全过关自主梳理一、研究物质的性质1.过氧化氢的性质(1)物理性质:无色液体,易溶于水。(

2、2)H2O2的氧化性和还原性。通过与酸性KMnO4溶液反应,KMnO4溶液褪色,证明H2O2具有还原性;通过与KI溶液反应并加入淀粉溶液,混合溶液变蓝,证明H2O2具有氧化性。2.物质在反应中做氧化剂或还原剂的判断判断一种物质在氧化还原反应中是氧化剂还是还原剂,需要分析参与反应的物质间还原性或氧化性的相对强弱。物质氧化性或还原性强弱由物质得失电子的能力决定。【微思考1】为什么说H2O2是“绿色氧化剂”呢?提示 H2O2中氧元素的化合价为-1价,化合价可以升高也可以降低,作为氧化剂,其还原产物是水,不会造成污染,所以H2O2是“绿色氧化剂”。二、实现物质转化与获得能量1.金属的冶炼方法(1)热还

3、原法。适用于大多数中等活泼金属的冶炼,常用的还原剂有碳、一氧化碳等。如CO还原Fe2O3得到金属铁:Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2。(2)金属置换法。以活泼金属为还原剂,将目标金属从其盐溶液中还原出来。如用铁从CuSO4溶液中置换出铜:CuSO4+Fe=Cu+FeSO4。(3)电解法。利用外加电源提供电子,使金属元素的化合价降低,从而获得金属单质。如电解氧化铝制备金属铝:2Al2O3(熔融) 4Al+3O2。(4)热分解法。适用于不活泼金属的冶炼。如加热分解HgO制备金属汞:2HgO 2Hg+O2。2.氯气的实验室制备 必须有尾气吸收装置 (1)制备原理:4HCl(浓)+MnO2 MnC

4、l2 +Cl2+2H2O。(2)MnO2和浓盐酸反应制备Cl2属于氧化还原反应,MnO2做氧化剂,HCl做还原剂。【微思考2】请讨论实验室利用化学反应制备新物质应考虑哪些因素?提示 主要考虑实验操作简单易行、现象明显、步骤尽可能少、要保证安全等。自我检测判断下列说法是否正确,正确的画“”,错误的画“”。1.由铝土矿冶炼铝涉及氧化还原反应。()2.反应Ag2O+H2O2=2Ag+O2+H2O中,H2O2体现氧化性。()3.H2O2既有氧化性又有还原性。()4.向KMnO4晶体滴加浓盐酸,产生黄绿色气体,该反应中浓盐酸做氧化剂。()5.工业上冶炼钛的反应为TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2,该

5、反应中TiCl4发生氧化反应。()6.工业上用CO还原铁矿石来获取金属铁。() 重难探究能力素养全提升探究1氧化还原反应在研究物质性质中的应用问题探究(1)根据化合价知识分析过氧化氢具有氧化性还是还原性?提示 在H2O2中O的化合价为-1价,处于-2价与0价之间,因此可预测过氧化氢既具有氧化性又有还原性。(2)证明过氧化氢具有氧化性或还原性的依据是什么?提示 利用酸性KMnO4溶液检验H2O2具有还原性;利用KI溶液和淀粉溶液检验H2O2具有氧化性。归纳拓展1.过氧化氢的化学性质(1)氧化性绿色氧化剂:H2O2+2KI+2HCl=2KCl+I2+2H2O 或H2O2+2I-+2H+=I2+2H

6、2O。(2)还原性:2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+5O2+8H2O。(3)不稳定性:2H2O2 O2 +2H2O。2.探究过氧化氢的氧化性或还原性实验方案的设计及实施 实验内容实验现象实验结论(1)往盛有5% H2O2溶液的试管中,用胶头滴管滴加酸性KMnO4溶液紫色褪去H2O2具有还原性(2)往盛有KI溶液和淀粉溶液的试管中,用胶头滴管滴加H2O2溶液溶液由无色变为蓝色H2O2具有氧化性3.主要用途:绿色氧化剂、漂白剂、消毒剂, 医用双氧水(3%左右或更低)是很好的消毒剂。应用体验【例1】H2O2是一种绿色氧化还原试剂,在化学研究中应用广泛。(1)实验证明

7、在Fe2(SO4)3的催化作用下,H2O2可发生分解反应,写出该过程中H2O2分解反应的化学方程式,并用双线桥标明电子转移的方向和数目:。(2)在“海带提碘”的实验中,利用酸性H2O2溶液得到碘单质的离子方程式是。答案 (2)H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O 解析 (1)H2O2在Fe2(SO4)3做催化剂的条件下分解生成H2O和O2,在此反应中H2O2既做氧化剂也做还原剂,所以用双线桥表示电子转移的方向和数目为:(2)I-被氧化生成I2的离子方程式为H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O。 方法点拨研究物质氧化性或还原性的思路(1)根据物质中所含元素化合价升高或降低的可能性,预测物

8、质可能具有还原性或氧化性。若所含元素化合价有升高趋势,说明该物质具有还原性。反之,若所含元素化合价有降低趋势,说明该物质具有氧化性。(2)如果预测某物质具有氧化性,就需要寻找具有还原性的另一物质,通过实验检验两者能否发生氧化还原反应,以验证预测。相应地,如果预测某物质具有还原性,就需要寻找具有氧化性的另一物质,通过实验验证预测。变式训练1(2021新疆7月学考)处理汽车尾气的反应为2NO+2CO 2CO2+N2,关于该反应的说法正确的是()A.NO发生氧化反应B.CO2得到电子C.CO被还原D.NO是氧化剂答案 D解析 NON2,氮元素化合价降低,发生还原反应,则NO是氧化剂,A错误,D正确;

9、COCO2,C元素化合价升高,则CO被氧化,该反应中CO2是氧化产物,未得到电子,B、C均错误。探究2氧化还原反应在物质转化和能量转化中的应用问题探究(1)金属冶炼有哪些方法?提示 冶炼金属的方法有热还原法、金属置换法、电解法、热分解法等。(2)日常生活中人们获取能量的方式有哪些?提示 人们可用可燃物如液化气和天然气等作为还原剂,选择合适的氧化剂与之发生燃烧这种氧化还原反应获得热能;另外还可以通过氧化还原反应获得电能。(3)实验室有哪些方法制备氯气?提示 加热情况下利用浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气,也可以在常温下用高锰酸钾与浓盐酸反应制备氯气。归纳拓展氯气的实验室制备(1)实验室制取、收集干燥

10、纯净的氯气。实验装置:所需试剂、制备原理及相关操作: 试剂浓盐酸、二氧化锰固体反应原理4HCl(浓)+MnO2 MnCl2 +Cl2+2H2O发生装置固液混合加热制气装置实验现象有黄绿色的气体产生收集方法用向上排空气法或排饱和食盐水法收集尾气处理用强碱溶液如NaOH溶液吸收Cl2,化学方程式为Cl2 +2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(2)验满方法。将湿润的淀粉KI试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸变蓝,证明已集满。将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸先变红后褪色的变化,则证明已集满。实验室制取Cl2时,常常根据氯气的颜色判断是否收集满。应用体验【例2】某化学兴趣

11、小组在加热条件下利用二氧化锰与浓盐酸反应来制取氯气并收集。(1)若要制取纯净干燥的氯气,应使气体依次通过装有和的洗气瓶。(2)实验室中若无MnO2,可用固体KMnO4代替,发生下列反应: 2KMnO4+16HCl(浓) =2MnCl2+2KCl+5Cl2+8H2O,则可选择下列气体发生装置中的(填序号)。(3)某同学不慎将MnO2和KCl粉末混合了,分离该混合物的方法和步骤如下,请补充完整:先在盛有混合粉末的烧杯中加入适量的水溶解;然后、洗涤、干燥沉淀得到MnO2;将所得液体,即得到KCl固体。答案 (1)饱和食盐水浓硫酸(2)a(3)过滤蒸发结晶 解析 (1)二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应

12、生成氯化锰、水和氯气,由于HCl具有挥发性,反应是在溶液中进行的,因此产生的氯气中含有杂质HCl及水蒸气,要得到干燥纯净的Cl2,要先通过饱和NaCl的溶液除去杂质HCl,然后用浓硫酸干燥。(2)固体KMnO4的氧化性强,与浓盐酸反应制取氯气时不需要加热,由于是用固体与液体在不加热条件下反应制取气体,因此选择的装置为a。(3)分离MnO2和KCl的固体混合物,由于MnO2不溶于水,而KCl能溶于水,所以可向固体混合物中加入适量的水搅拌,使KCl充分溶解,然后过滤,分离出MnO2固体和KCl溶液,将固体洗涤、干燥,可得纯净的MnO2;将洗涤液与滤液合并,然后将该溶液蒸发,可得到高温下饱和KCl溶

13、液,根据KCl的溶解度受温度的影响变化较大的特点,然后冷却结晶,即可得到KCl固体。易错警示(1)实验室制取Cl2时必须用浓盐酸,稀盐酸与MnO2不反应。随着反应的进行,浓盐酸将逐渐变稀,一定程度时,该反应会自动停止,HCl不可能消耗尽。(2)因氧化性强弱不同,MnO2氧化浓盐酸需要加热, KMnO4氧化浓盐酸不需要加热。变式训练2无水FeCl3呈棕红色,固体FeCl3极易潮解,100 左右时升华。某学习小组利用如图装置(某些夹持仪器略去)制备并收集无水FeCl3固体。请回答:(1)按气流方向各装置依次连接的合理顺序为(填仪器接口的字母,部分装置可重复使用)。(2)连接好各装置进行实验,实验步

14、骤如下:检查装置气密性后,装入药品,(请按正确的顺序填入下列步骤的序号)。加热Fe粉反应一段时间打开分液漏斗活塞通一段时间气体关闭分液漏斗活塞停止加热,充分冷却(3)装置F的作用为,装置E中冷水浴的作用为。(4)写出装置D中所发生反应的离子方程式:。(5)若将装置B中产生的气体通入水中,则发生反应的化学方程式为。答案 (1)cijabdeghabf(2)(3)除去逸出的HCl冷却收集产品(或使FeCl3凝华,合理即可)(4)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O(5)Cl2+H2O=HCl+HClO解析 (1)根据题意装置依次是制备氯气、除杂、 Cl2与铁反应装置、尾气处理,按照气流方向连

15、接装置时要注意进气的导管要插入液面以下,按此原则可得连接顺序为cijabdeghabf。(2)连接好各装置进行实验,首先检查装置气密性,然后装入药品,需要先打开分液漏斗产生一会儿氯气,再加热铁粉,反应完全后,停止加热,待充分冷却后再停止制氯气的反应,即按进行。(3)装置F中装饱和食盐水,可除去氯气中的氯化氢;装置C中铁与氯气反应生成氯化铁,装置E收集生成的氯化铁。(4)实验尾气中有氯气,要用D中氢氧化钠溶液吸收,氯气和氢氧化钠反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。(5)装置B中产生氯气,Cl2与水反应的化学方程式为Cl2+H2O=HCl+HClO。学以致用随堂检测全达标

16、 1.下列各组金属最适合用H2或CO把它们从化合物中还原出来的是()A.Ca、MgB.Al、FeC.Fe、CuD.Hg、Ag答案 C解析 中等活性金属的制备方法是热还原法。金属活动性顺序中,KAl等活泼的金属一般用电解法冶炼,ZnCu等金属一般用热还原法冶炼,Hg、Ag等金属可用热分解法冶炼,当然这些金属的冶炼方法无严格的界线,如Cu可用热还原法冶炼,也可用电解法冶炼。2.(2021广东7月合格考)油画修复涉及的反应之一为PbS+4H2O2 = PbSO4+4H2O,下列关于该反应的说法正确的是()A.PbS被还原B.H2O2为氧化剂C.属于复分解反应D.PbSO4中硫元素的化合价为+4价答案

17、 B解析 PbSPbSO4,硫元素由-2价升高到+6价,则PbS被氧化,A、D错误;H2O2为氧化剂,得电子被还原,B正确;该反应是氧化还原反应,不是复分解反应,C错误。3. 18世纪70年代,瑞典化学家舍勒将软锰矿与浓盐酸混合加热发现了氯气,该方法至今还是实验室制备氯气的主要方法,下列关于实验室制氯气的说法正确的是()A.浓盐酸在反应中起到酸性和氧化剂作用B.将87 g MnO2和足量浓盐酸反应,与将含有146 g HCl的浓盐酸与足量MnO2反应制得的氯气一样多C.为防止氯气污染环境,必须进行尾气处理,可选用氢氧化钠溶液D.收集氯气时,可采用干燥的淀粉KI试纸进行验满答案 C解析 软锰矿与

18、浓盐酸混合加热,发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O,在该反应中,浓盐酸中的一部分Cl由-1价变为Cl2中的0价,失去电子,表现还原性,一部分化合价没有变化,与Mn2+结合形成盐,所以浓盐酸在反应中起到酸性和还原剂的作用,A错误;87 g MnO2与足量浓盐酸反应,所以根据方程式可知产生71 g Cl2,含有146 g HCl的浓盐酸与足量MnO2反应,随着反应的进行,盐酸浓度降低,当变为稀盐酸时反应停止,所以生成的氯气的质量小于71 g,故两种情况反应产生的Cl2的质量不等,B错误;Cl2是大气污染物,在尾气排放前要进行处理,可根据Cl2能够与碱反应的性质,用NaOH溶液进行吸收,C正确;氯气具有强的氧化性,可发生反应Cl2+2KI = 2KCl+I2,淀粉溶液遇I2变为蓝色,因此可用湿润的淀粉KI试纸进行验满,