鲁科版高中化学必修一 氧化还原反应 元素与物质世界(第2课时氧化剂和还原剂)

第2课时

氧化剂和还原剂第3节氧化还原反应

知识铺垫新知预习自主测试1.化学反应与元素化合价变化的关系从反应过程中元素化合价有无变化的角度,可将化学反应分为氧化还原反应和非氧化还原反应。氧化还原反应过程中有元素化合价的变化。2.氧化还原反应的特征、实质。特征是反应过程中有元素化合价的变化;实质是存在电子转移。3.化合价与得失电子的关系化合价升高——被氧化——失去电子化合价降低——被还原——得到电子知识铺垫新知预习自主测试一、氧化剂和还原剂1.氧化剂和还原剂(1)氧化剂:在氧化还原反应中,所含某种(或某些)元素的化合价降低的反应物称为氧化剂。(2)还原剂:在氧化还原反应中,所含某种(或某些)元素的化合价升高的反应物称为还原剂。知识铺垫新知预习自主测试2.常见氧化剂和还原剂

知识铺垫新知预习自主测试二、氧化性和还原性1.氧化性和还原性(1)氧化性:氧化剂所表现出的得电子的性质。(2)还原性:还原剂所表现出的失电子的性质。2.氧化性、还原性和元素化合价之间的关系知识铺垫新知预习自主测试【微思考】同一反应中,氧化剂和还原剂可以是同一种物质吗?知识铺垫新知预习自主测试1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)金属单质只能做还原剂,非金属单质只能做氧化剂。

(

)(2)反应中,某元素化合价升高,表现还原性。

(

)(3)1molAl比1molNa失电子数多,所以还原性:Al>Na。

(

)(4)难失电子的物质一定易得电子。

(

)答案:(1)×

(2)√

(3)×

(4)×知识铺垫新知预习自主测试2.工业上利用铝热反应焊接钢轨,反应方程式为2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,其中Fe2O3是(

)A.氧化剂 B.还原剂C.既是氧化剂又是还原剂 D.既不是氧化剂又不是还原剂答案:A解析:在上述反应中,铝的化合价从0价变成+3价,发生的是氧化反应,Al做还原剂,Fe2O3中的铁元素从+3价变成0价,做氧化剂。3.下列物质中只有还原性的是(

)A.HClO B.NaC.CO2 D.N2O5答案:B解析:单质Na的化合价只能升高,只具有还原性。探究1探究2素养脉络随堂检测氧化还原反应各概念间的关系问题探究分析以下反应,探究以下问题:(1)同一物质在不同的反应中,可能既做氧化剂又做还原剂吗?提示:同一物质在不同的反应中,可能既做氧化剂又做还原剂。如S在反应①中做氧化剂,在反应②中做还原剂。(2)试通过反应③比较Fe和Cu还原性的强弱;比较Fe2+和Cu2+氧化性的强弱。提示:在反应③中,Fe是还原刘,Cu2+是氧化剂,Fe2+是氧化产物,Cu是还原产物,故还原性:Fe>Cu;氧化性:Cu2+>Fe2+。探究1探究2素养脉络随堂检测知识归纳氧化还原反应各概念间的关系记忆口诀:升失氧,还原剂;降得还,氧化剂。探究1探究2素养脉络随堂检测方法规律氧化性、还原性强弱的判断方法(1)根据氧化还原反应的方向判断氧化性:氧化剂>氧化产物还原性:还原剂>还原产物探究1探究2素养脉络随堂检测(2)根据元素活动性顺序判断①根据金属活动性顺序。②根据非金属活动性顺序。探究1探究2素养脉络随堂检测典例剖析例1根据下列实验事实,判断微粒氧化性强弱顺序正确的是(

)①FeCl3溶液中滴入KI溶液,溶液呈褐色,反应为2FeCl3+2KI===2KCl+2FeCl2+I2②FeCl2溶液中滴加氯水,溶液呈棕黄色,反应为2FeCl2+Cl2===2FeCl3③KMnO4溶液中滴加盐酸,KMnO4溶液的紫色褪去,反应为2KMnO4+16HCl(浓)===2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O答案:C探究1探究2素养脉络随堂检测探究1探究2素养脉络随堂检测A.Br-、Fe2+、I- B.I-、Fe2+、Br-C.Br-、I-、Fe2+ D.Fe2+、I-、Br-答案:B解析:根据同一氧化还原反应中,还原性:还原剂>还原产物进行判断。(1)中还原性:I->Fe2+,(2)中还原性:Fe2+>Br-。探究1探究2素养脉络随堂检测氧化还原反应的规律问题探究小明和小红在对同一个氧化还原反应进行分析的时候,写出了两种不同的双线桥。探究1探究2素养脉络随堂检测(1)你认为哪位同学的观点合理?(2)试总结一下这个氧化还原反应的规律。提示:(1)小红的观点合理。(2)在氧化还原反应中,同种元素的不同价态在反应后只相互靠近或重合,不可能交叉。探究1探究2素养脉络随堂检测知识归纳1.氧化还原反应中的归中规律此类反应的特点是同种元素在不同的反应物中有两种不同的价态(高价、低价),反应后转化成中间价态,即其产物的价态既不相互交换,也不交错。例如H2S和浓硫酸反应,H2S不可能被氧化成H2SO4,同样浓硫酸的还原产物也不可能为H2S。此反应中S为氧化产物,SO2为还原产物,二者不可能互换。探究1探究2素养脉络随堂检测2.邻位转化规律在一般情况下,大多数氧化还原反应中,氧化剂和还原剂的价态变化是邻位转化的。H2S一般被氧化成单质S,浓硫酸一般被还原成SO2。当氧化剂遇到强还原剂时,或还原剂遇到强氧化剂时,元素的价态变化不一定是邻位变化。如Fe和S反应时生成FeS,而Fe与Cl2反应得到FeCl3。3.守恒规律对于一个氧化还原反应,元素化合价升高总数与降低总数相等;还原剂失电子总数与氧化剂得电子总数相等;反应前后电荷守恒(离子反应)。探究1探究2素养脉络随堂检测4.反应的先后规律在溶液中如果存在多种氧化剂,当向溶液中加入一种还原剂时,还原剂会先把氧化性最强的氧化剂还原。同样,如果在溶液中存在多种还原剂时,当向溶液中加入一种氧化剂,氧化剂会先把还原性最强的还原剂氧化。探究1探究2素养脉络随堂检测方法规律1.假设法判断氧化还原反应能否发生已知物质的氧化性或者还原性的强弱关系,判断某一氧化还原反应能否发生时可采用假设法。2.根据物质氧化性、还原性强弱可用于判断某个反应能否发生。规律是“强制弱”,即强氧化性物质(氧化剂)+强还原性物质(还原剂)→弱氧化性物质(氧化产物)+弱还原性物质(还原产物)。探究1探究2素养脉络随堂检测典例剖析例2已知在相同条件下,下列几种微粒的还原性强弱顺序为Cl-<Br-<Fe2+<I-<SO2,由此判断下列反应不能发生的是(

)答案:B解析:根据强弱规律分析。若B项反应能发生,则还原性:Br->SO2,与已知相矛盾,故B项反应是不能发生的。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练2已知反应2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-。向10mL0.1mol·L-1的FeBr2溶液中通入0.001molCl2,反应后的溶液中,除含有Cl-外还一定(

)A.含Fe2+,不含Fe3+ B.含Fe3+,不含Br-C.含Fe3+、Br- D.含Fe2+、Fe3+答案:C解析:Fe2+的还原性强于Br-的还原性,通入Cl2,Fe2+优先被氧化,0.001

mol

Cl2转移电子0.002

mol,Fe2+全部被氧化时转移电子0.001

mol,根据电子守恒,还有0.001

mol

Br-被氧化,还剩余0.001

mol

Br-。探究1探究2素养脉络随堂检测探究1探究2素养脉络随堂检测1.在反应CaO+3CCaC2+CO↑中氧化剂与还原剂的质量比是(

)A.2∶1 B.1∶2 C.1∶1 D.3∶1答案:A解析:在该反应中只有碳元素的化合价发生了变化,根据题意3

mol

C发生反应时,2

mol

C由0价变成-1价,得电子,做氧化剂;1

mol

C由0价变成+2价,失电子,做还原剂。故氧化剂与还原剂的质量比为2∶1。探究1探究2素养脉络随堂检测2.下列叙述正确的是(

)A.元素的单质可由氧化或还原含该元素的化合物来制得B.得电子数越多的氧化剂,其氧化性就越强C.阳离子只能得到电子被还原,只能做氧化剂D.物质失电子的反应为还原反应答案:A解析:氧化性的强弱是由得电子能力决定的,与得电子数的多少无关,B不正确;阳离子也可失电子,如Fe2+失电子生成Fe3+,C不正确;物质失电子的反应为氧化反应,D不正确。探究1探究2素养脉络随堂检测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:元素在最高价态时只有氧化性。S2-处于最低价态,Fe2+处于中间价态,Cu2+处于最高价态,S处于中间价态,H+处于最高价态,Na+处于最高价态,Mg处于最低价态,所以选C。探究1探究2素养脉络随堂检测4.已知:X2、Y2、Z2、W2四种物质的氧化能力W2>X2>Y2>Z2,下列氧化还原反应能发生的是(

)答案:D解析:假设各化学方程式均正确,找出氧化剂和氧化产物,根据氧化性氧化剂>氧化产物,得出氧化能力大小关系,再与题目中所给出的大小关系对比,若符合,则正确。探究1探究2素养脉络随堂检测5.已知反应:下列说法正确的是(

)A.氧化性由强到弱的顺序为KBrO3>KClO3>Cl2>Br2B.①中KCl是氧化产物,KBr发生还原反应C.③中1mol氧化剂参加反应得到电子的物质的量为2molD.反应②中的HCl只做还原剂答案:A探究1探究2素养脉络随堂检测解析:分析题给反应,①②③中物质的氧化性:Cl2>Br2、KClO3>Cl2、KBrO3>KClO3,A对;①中KCl是还原产物,KBr发生氧化反应,B错;③中氧化剂是KBrO3,其转化为Br2,故1

mol

KBrO3参加反应得到电子的物质的量为5

mol,C错;反应②中,还原剂是HCl,其中HCl还显酸性与K+形成KCl,D错。探究1探究2素养脉络随堂检测6.实验室里迅速制备少量氯气可利用如下反应:KMnO4+HCl(浓)→KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O,此反应不需加热,常温下就可以迅速进行,而且对盐酸的浓度要求不高。(1)该反应中,氧化剂是

,还原剂是

。

(2)配平上述化学方程式:

。

(3)当参加反应的氧化剂的物质的量是1mol时,电子转移数目为

。

(4)氯化氢在该反应过程中表现出的化学性质有

。

A.酸性 B.还原性 C.氧化性 D.挥发性答案:(1)KMnO4

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

(4)AB探究1探究2素养脉络随堂检测解析:根据电子守恒和质量守恒配平反应的化学方程式:由元素化合价变化可知,KMnO4做氧化剂,HCl做还原剂,而且n(氧化剂)∶n(还原剂)=2∶10=1∶5。当n(KMnO4)=1

mol时,转移的电子数为5NA。由化学方程式可知,16

mol

HCl参加反应,只有10

mol做还原剂,其余HCl反应后生成KCl和MnCl2,所以HCl在反应中既表现还原性又表现酸性。

第3课时

氧化还原反应的应用第3节氧化还原反应

知识铺垫新知预习1.氧化还原反应与物质分类通过学习氧化还原反应认识物质分类的新视角——从氧化性和还原性角度研究物质的性质。知识铺垫新知预习一、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)H2O2的氧化性和还原性①通过与酸性KMnO4溶液反应,KMnO4溶液褪色,证明H2O2具有还原性;②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。知识铺垫新知预习【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”。知识铺垫新知预习二、实现物质转化与获得能量1.金属的冶炼方法(1)热还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:(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:知识铺垫新知预习(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(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:2.氯气的实验室制备(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。知识铺垫新知预习【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。探究1探究2素养脉络随堂检测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。探究1探究2素养脉络随堂检测知识归纳1.过氧化氢的化学性质(1)氧化性——绿色氧化剂:(2)还原性:(3)不稳定性:探究1探究2素养脉络随堂检测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。探究1探究2素养脉络随堂检测方法提炼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。探究1探究2素养脉络随堂检测典例剖析例1H2O2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

。

探究1探究2素养脉络随堂检测解析:(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:探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练1实验室使用酸性KMnO4溶液测定溶液中H2O2的浓度。(1)KMnO4溶液的颜色是

。

(2)完成并配平离子方程式:(3)在上述反应中H2O2做

(填“氧化”或“还原”)剂,每生成1molO2,转移

mol电子。

答案:(1)紫色(2)2

5

6

2

5

8

H2O(3)还原2解析:(1)KMnO4溶液呈紫色;(2)利用氧化还原反应中得失电子守恒和质量守恒配平;(3)在题给反应中H2O2做还原剂,由于H2O2中O是-1价,故生成1

mol

O2时转移2

mol电子。探究1探究2素养脉络随堂检测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。探究1探究2素养脉络随堂检测知识归纳氯气的实验室制备(1)实验室制取、收集干燥纯净的氯气①实验装置:探究1探究2素养脉络随堂检测②所需试剂、制备原理及相关操作:(2)验满方法①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。②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。③实验室制取Cl2时,常常根据氯气的颜色判断是否收集满。探究1探究2素养脉络随堂检测方法提炼(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,化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓)===2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O探究1探究2素养脉络随堂检测典例剖析例2某化学小组用如图所示装置制取氯气。下列说法正确的是(

)A.该装置图中至少存在三处明显错误B.该实验中收集氯气的方法不正确C.如果需要得到干燥纯净的Cl2,只需在气体发生装置和收集装置之间连接一个装有浓硫酸的洗气瓶即可D.含有2molHCl的某浓盐酸与足量MnO2混合,在一定条件下反应,转移1mol电子探究1探究2素养脉络随堂检测答案:A解析:实验室用MnO2和浓盐酸反应制备Cl2,需使用分液漏斗,需使用酒精灯加热,且多余的Cl2要用NaOH溶液吸收,装置中存在三处明显错误,A项正确。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练2实验室里用下图所示装置制取纯净的无水CuCl2。试回答下列问题:探究1探究2素养脉络随堂检测(1)写出圆底烧瓶中发生反应的化学方程式,并用双线桥法标出电子转移的方向和数目

。

(2)B处盛有饱和食盐水,其作用是

。

(3)C处盛放的试剂是

(填名称),其作用是

。

(4)E处盛有

(填名称)溶液,发生反应的离子方程式为

。

(5)实验结束时,应先熄灭

处酒精灯。

探究1探究2素养脉络随堂检测探究1探究2素养脉络随堂检测解析:(1)A装置是生成氯气,实验室用二氧化锰氧化浓盐酸生成氯气,其中二氧化锰是氧化剂,氯化氢是还原剂,产生1

mol

Cl2转移2

mol电子。(2)由于和铜反应的氯气应该是纯净干燥的,所以B