高一化学人教版学案第一章第三节第2课时氧化剂和还原剂

第2课时氧化剂和还原剂一、氧化剂和还原剂1．氧化剂和还原剂化学反应CuO＋H2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Cu＋H2O2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())2NaCl元素化合价降低的物质CuOCl2发生还原反应，得到电子(或电子对偏向)元素化合价升高的物质H2Na发生氧化反应，失去电子(或电子对偏离)氧化剂：得到电子(或电子对偏向)、化合价降低的物质。还原剂：失去电子(或电子对偏离)、化合价升高的物质。2．氧化性、还原性利用双线桥分析下列反应：(1)氧化剂：MnO2，表现氧化性，发生还原反应得到产物为MnCl2(2)还原剂：HCl，表现还原性，发生氧化反应得到产物为Cl2基本概念的关系：(1)氧化剂eq\o(→,\s\up7(具有),\s\do5())氧化性eq\o(→,\s\up7(得电子),\s\do5())化合价降低eq\o(→,\s\up7(发生),\s\do5())还原反应eq\o(→,\s\up7(生成),\s\do5())还原产物。(2)还原剂eq\o(→,\s\up7(具有),\s\do5())还原性eq\o(→,\s\up7(失电子),\s\do5())化合价升高eq\o(→,\s\up7(发生))氧化反应eq\o(→,\s\up7(生成),\s\do5())氧化产物。二、生产、生活中的氧化还原反应1．正面影响，如金属的冶炼、电镀、燃料的燃烧、绿色植物的光合作用。2．负面影响，如易燃物的自燃、食物的腐败、钢铁的锈蚀等。1．判断下列说法是否正确：(1)金属阳离子只具有氧化性，不具有还原性。(×)提示：金属阳离子处于中间价态如Fe2＋，既有氧化性又有还原性。(2)金属元素的原子失去电子的数目越多，该金属的还原性越强。(×)提示：金属的还原性强弱与失电子难易程度有关，与数目无关，如K失去1个电子变为K＋而Mg失去2个电子变为Mg2＋，Mg比K失电子多，但还原性K>Mg。(3)元素处于最高价时，该物质一定具有强氧化性。(×)提示：钾元素的＋1价为最高价，但K＋氧化性很弱。(4)金属单质只有还原性，非金属单质只有氧化性。(×)提示：金属只有正价，故金属单质只有还原性；非金属通常有正价也有负价，故非金属单质既可以有氧化性，又可以有还原性。2．钢铁在潮湿环境下发生腐蚀的主要反应方程式为①2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2，②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3③2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O上述过程发生的反应中属于氧化还原反应的有哪些反应？指出氧化剂和还原剂。提示：①②。氧化剂：O2，还原剂：Fe、Fe(OH)2。3．近年来，医疗美容机构数量日渐增多。不法分子把有毒的H3AsO3用作脱毛剂坑害顾客。在浓盐酸中，H3AsO3与SnCl2反应的离子方程式为3SnCl2＋12Cl－＋2H3AsO3＋6H＋=2As＋3SnCleq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(6))＋6M。上述反应方程式中M是什么物质？提示：由原子守恒可知M为H2O。物质氧化性、还原性强弱的比较材料一：高锰酸钾消毒剂，化学名称是高锰酸钾，俗名是灰锰氧、PP粉，是一种常用的消毒剂。材料二：已知Cl2是一种黄绿色的气体且有毒，可用氢氧化钠溶液吸收，与氢氧化钠溶液、石灰乳分别反应可以制备“84”消毒液和漂白粉。材料三：Br2是深红棕色易挥发性液体，微溶于水，水溶液呈棕黄色。已知反应：2KMnO4＋16HCl(浓)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O2KBr＋Cl2=Br2＋2KCl物质氧化性、还原性强弱的比较(1)由上述材料的反应能否确定KMnO4、Cl2、Br2的氧化性的强弱？提示：根据同一氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知，氧化性KMnO4＞Cl2＞Br2。(2)设计实验，利用如图所示装置，证明KMnO4、Cl2、Br2氧化性的强弱，限选试剂：KBr溶液、KMnO4、浓盐酸、浓硫酸。提示：装置a中是浓盐酸，d中是KBr溶液；装置a中浓盐酸与c中KMnO4混合后高锰酸钾紫色褪去生成黄绿色气体，黄绿色气体进入试管d，d中溶液变为橙黄色，可证明氧化性：KMnO4>Cl2>Br2。(3)某同学认为可以根据反应方程式2Fe＋3Br2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())2FeBr3Fe＋I2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())FeI2判断Br2、I2氧化性强弱，你是否同意？提示：同意。Br2、I2分别与Fe反应，与溴反应生成＋3价的铁，说明Br2的得电子能力强，氧化性强。氧化性和还原性强弱的常规判断方法(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(2)根据元素的活动性顺序比较【特别提醒】(1)不能根据得失电子的多少判断氧化性、还原性的强弱；(2)氧化性、还原性的强弱还与物质的浓度等有关，如浓硝酸的氧化性大于稀硝酸。【思考讨论】(1)已知①Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu；②2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，写出Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋氧化性由强到弱顺序如何？提示：Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋。根据①Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu；②2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，则氧化性强弱顺序为Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋。(2)高锰酸钾溶液作氧化剂时，为什么要酸化？常用哪种酸酸化？提示：KMnO4的氧化性与溶液的酸碱性有关，酸性条件下，其氧化性增强。常用稀硫酸酸化。【典例】已知下列三个反应在同温、同浓度的情况下进行。下列结论正确的是()①2W－＋X2=2X－＋W2②2Y－＋W2=2W－＋Y2③2X－＋Z2=2Z－＋X2A．还原性：X－>Y－B．在Y－、X－、W－、Z－中以Z－的还原性最强C．氧化性：Z2>W2D．反应2Z－＋Y2=2Y－＋Z2能发生【思维建模】解答有关氧化剂、还原剂强弱比较题目的思维流程如下：【解析】选C。在氧化还原反应中氧化性：氧化剂>氧化产物；还原性：还原剂>还原产物，由此得出三个反应中有关微粒的氧化性、还原性强弱：①中氧化性X2>W2，还原性W－>X－；②中氧化性W2>Y2，还原性Y－>W－；③中氧化性Z2>X2，还原性X－>Z－。所以氧化性大小：Z2>X2>W2>Y2，还原性大小：Y－>W－>X－>Z－，D中反应不能发生。(1)向含有Z－和X－的溶液中通入Y2，能否发生反应？(关键能力——分析与推测)提示：根据氧化性强弱：Z2>X2>W2>Y2可知，Y2与Z－和X－不能反应。(2)向含有W－和X－的溶液中通入少量Z2，发生的反应是什么？(关键能力——分析与推测)提示：还原性W－>X－，通入少量Z2，只有W－发生反应，离子方程式为2W－＋Z2=2Z－＋W2。【规律方法】假设法判断氧化还原反应能否发生(1)已知氧化性或还原性强弱关系。(2)假设反应发生。(3)依据方法判断出假设反应中的氧化性或还原性关系。(4)结合已知判断结论是否符合事实，若符合，能发生；反之，不能发生。【备选例题】某反应中反应物与生成物有AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O和一种未知物质X。(1)已知KBrO3在反应中得到电子，则该反应的还原剂是________。(2)已知1个KBrO3在反应中得到5个电子生成X，则X的化学式为________。(3)根据上述反应可推知________。a．氧化性：KBrO3>H3AsO4b．氧化性：H3AsO4>KBrO3c．还原性：AsH3>Xd．还原性：X>AsH3(4)将氧化剂和还原剂的化学式及其配平后的系数填入下列方框中，并标出电子转移的方向和数目：【解题指南】解答本题注意以下两点：(1)氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物；还原剂的还原性大于还原产物；(2)利用得失电子数目相等或者化合价升降相等对氧化还原反应进行配平。【解析】(1)已知KBrO3为得电子物质，故其化合价一定降低，作氧化剂，那么还原剂只能是题目所提供的AsH3，AsH3中As的化合价为－3价，反应后变为含＋5价As的H3AsO4，故还原剂为AsH3。(2)1个KBrO3得5个电子，即反应后Br元素的化合价应从＋5价降为0价，故另一物质为Br2。(3)此题的考点为氧化还原反应中的基本规律：氧化剂的氧化性大于氧化产物，还原剂的还原性大于还原产物，故选a、c。(4)因为氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物已知，可直接进行配平。As：－3价→＋5价升8价Br：＋5价→0价降5价根据化合价升降相等，在AsH3前配系数5，在KBrO3前配系数8，在Br2前配系数4；再根据K原子守恒，K2SO4应在生成物中，系数为4；则H2SO4应在反应物中，系数为4；H2O在生成物中，系数为4；配平后用单线桥标出电子转移方向和数目。答案：(1)AsH3(2)Br2(3)a、c(4)已知反应2FeCl3＋Cu=CuCl2＋2FeCl2，则下列判断正确的是()A．该反应是置换反应B．该反应中化合物作还原剂C．还原性：Fe>CuD．氧化性：CuCl2>FeCl3【解析】选C。该反应是氧化还原反应，因只有单质参加反应，没有单质生成，不是置换反应，A错误；该反应中FeCl3是氧化剂，Cu是还原剂，B错误；由反应可知还原性：Fe>Cu，氧化性：FeCl3>CuCl2，C正确，D错误。【补偿训练】(2021·南京高一检测)PbO2、KMnO4、Cl2、FeCl3、Cu2＋的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是()A．Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋B．10Cl－＋2MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2OC．2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－D．5Pb2＋＋2MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋2H2O=5PbO2↓＋2Mn2＋＋4H＋【解析】选D。根据氧化还原反应规律，氧化剂的氧化性强于氧化产物。Fe3＋的氧化性强于Cu2＋，反应可以发生，A正确；KMnO4的氧化性强于Cl2，反应可以发生，B正确；Cl2的氧化性强于Fe3＋，反应可以发生，C正确；PbO2的氧化性强于KMnO4，反应不能发生，D错误。(1)铁钉浸入CuSO4溶液后，表面会附有红色物质；铜丝浸入AgNO3溶液后，表面会附有银白色物质。则在Cu、Fe、Ag中，________的还原性最强；在Cu2＋、Fe2＋、Ag＋中，________的氧化性最强。(2)铁钉在氯气中被锈蚀为棕褐色物质(FeCl3)，而在盐酸中生成浅绿色溶液(FeCl2)。在氯气分子(Cl2)、氯离子、氢离子中，________具有氧化性，________的氧化性最强。【解析】(1)发生反应的两个化学方程式为①Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu，②Cu＋2AgNO3=Cu(NO3)2＋2Ag据①知还原性：Fe＞Cu，氧化性：Cu2＋＞Fe2＋；据②知还原性：Cu＞Ag，氧化性：Ag＋＞Cu2＋，故还原性：Fe＞Cu＞Ag，氧化性：Ag＋＞Cu2＋＞Fe2＋。(2)发生的两个化学方程式为①2Fe＋3Cl2=2FeCl3，②Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑Cl2将Fe氧化为Fe3＋，而H＋将Fe氧化为Fe2＋，所以Cl2、H＋有氧化性，且Cl2氧化性最强。Cl－只有还原性。答案：(1)FeAg＋(2)Cl2、H＋Cl2氧化还原反应的基本规律“84”消毒液是一种高效消毒剂，主要成分为次氯酸钠(NaClO，Cl为＋1价)是无色或淡黄色液体，且具有刺激性气味。洁厕灵主要成分是盐酸，还有微量表面活性剂、香精、缓蚀剂、助剂。主要应用在家庭、宾馆、饭店、学校、医院、公厕、移动厕所等。氧化还原反应的基本规律(1)利用氧化还原反应的知识从氯元素的角度分析“84”消毒液和洁厕灵的主要成分具有哪些性质？提示：NaClO中Cl为＋1价，处于氯的中间价态，既有氧化性又有还原性；HCl中Cl为－1价，处于氯的最低价态，只有还原性。(2)“84”消毒液和洁厕灵不能混用，混用常常会发生中毒现象(已知氯气有毒)。①利用氧化还原反应的原理说明中毒的原因。提示：NaClO既有氧化性又有还原性；HCl具有还原性，两者混用会发生反应生成有毒气体Cl2。②写出反应的化学方程式，并分别用单线桥法、双线桥法表示电子转移。提示：③上述反应中氯元素的化合价变化符合了氧化还原反应中的什么规律？提示：归中规律。即同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时，高价态＋低价态→中间价态。1．守恒规律应用：氧化还原反应方程式的配平和相关计算。2．强弱规律还原性：还原剂＞还原产物。氧化性：氧化剂＞氧化产物。应用：物质间氧化性(或还原性)的强弱比较或判断有氧化性的物质和有还原性的物质在一定条件下是否发生反应。3．先后规律(1)同一氧化剂与多种还原剂混合，还原性强的先被氧化。(2)同一还原剂与多种氧化剂混合，氧化性强的先被还原。应用：判断物质的氧化性、还原性强弱或判断反应的先后顺序。如：氧化性Ag＋>Cu2＋，向Cu(NO3)2、AgNO3的混合溶液中加入Fe片，Fe先与Ag＋反应。4．价态规律(1)高低规律应用：判断物质是否具有氧化性、还原性。(2)归中规律①同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时，高价态＋低价态→中间价态，即“价态归中，互不交叉”，三种情况：如：(√)(×)②同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应。应用：判断同种元素不同价态的物质间发生氧化还原反应的可能性，如Na2SO3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋H2O是非氧化还原反应。(3)歧化规律同种元素的中间价态生成高价和低价，即中间价→高价＋低价。【误区警示】(1)元素处于最高价时只有氧化性，但氧化性不一定强。如CO2中C为＋4价是最高价，但CO2的氧化性很弱。(2)元素处于最低价态时只有还原性，但还原性不一定强。如H2O中O为－2价是最低价，但H2O的还原性非常弱。【思考讨论】(1)(1)已知氧化性：Fe3＋>S，Fe和S在加热条件下是否生成Fe2S3?提示：否。反应若发生则有氧化性S>Fe3＋，与题干矛盾。(2)已知SO2具有较强的还原性，浓硫酸具有吸水性和强氧化性，那么能否使用浓硫酸干燥SO2?提示：能。硫元素的化合价有－2、0、＋4、＋6，SO2和浓硫酸中硫元素的化合价分别为＋4、＋6，中间没有价态，不能发生氧化还原反应，故可以干燥。【典例】一定条件下，氨气与一氧化氮发生反应：NH3＋NO→N2＋H2O(未配平)。在该反应中，被氧化与被还原的氮原子数之比为()A．2∶3B．3∶2C．4∶5D．5∶6【解析】选A。在氧化还原反应中，得失电子数目相等。NH3中N的化合价为－3，反应后变为0，作还原剂被氧化；NO中N的化合价为＋2，反应后为0，作氧化剂被还原。为保持得失电子数目相等，则应为2个NH3和3个NO反应，所以被氧化与被还原的氮原子的原子个数比为2∶3。(1)典例中，氧化剂与还原剂的分子个数之比是多少？(关键能力——分析与推测)提示：3∶2。氧化剂、还原剂分别是NO、NH3，根据电子守恒知：N(NO)×2＝N(NH3)×3，则N(NO)∶N(NH3)＝3∶2。(2)典例中，结合氮元素的价态，分析NH3、N2分别具有氧化性还是还原性？(关键能力——理解与辨析)提示：NH3中氮元素的价态为－3价，是最低价，所以NH3具有还原性；N2在化学反应中，其价态可以降低(－3价)也可以升高(＋2等价态)，所以N2既具有氧化性也具有还原性。【易错提醒】氧化还原反应规律(1)电子守恒：N(氧化剂)×变价原子数×化合价变化值＝N(还原剂)×变价原子数×化合价变化值。(2)强弱规律：强氧化剂＋强还原剂→弱氧化剂＋弱还原剂。【备选例题】已知Pb3O4与HNO3溶液发生反应Ⅰ：Pb3O4＋4H＋=PbO2＋2Pb2＋＋2H2O；PbO2与酸化的MnSO4溶液发生反应Ⅱ：5PbO2＋2Mn2＋＋4H＋＋5SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=2MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋5PbSO4＋2H2O；高锰酸钾与浓盐酸发生反应Ⅲ：2KMnO4＋16HCl(浓)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。下列推断正确的是()A．由反应Ⅰ可知，Pb3O4中Pb(＋2价)和Pb(＋4价)含量之比为1∶2B．由反应Ⅰ、Ⅱ可知，氧化性：HNO3>PbO2>MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))C．Pb可与稀硝酸发生反应：3Pb＋16HNO3=3Pb(NO3)4＋4NO↑＋8H2OD．Pb3O4可与盐酸发生反应：Pb3O4＋8HCl=3PbCl2＋4H2O＋Cl2↑【解析】选D。由反应Ⅰ可知，Pb3O4中Pb(＋2价)和Pb(＋4价)含量之比为2∶1，A错误；反应Ⅰ中HNO3未将Pb2＋氧化，可证明氧化性HNO3<Pb(＋4价)，故B、C错误；根据反应Ⅱ可知氧化性：PbO2>MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))，根据反应Ⅲ可知氧化性：MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))>Cl2，故Pb3O4可与盐酸发生氧化还原反应，故D正确。(2021·浙江1月学考)反应8NH3＋6NO2=7N2＋12H2O中，还原剂是()A．NH3B．NO2C．N2D．H2O【解析】选A。在反应中失电子化合价升高的反应物是还原剂，在该反应中NH3中N元素的化合价由－3价变为N2中的0价，被氧化，则NH3是还原剂。【拔高题组】(2021·济宁高一检测)在一定条件下，ROeq\o\al(\s\up1(n－),\s\do1(3))和F2可发生如下反应：ROeq\o\al(\s\up1(n－),\s\do1(3))＋F2＋2OH－=ROeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋2F－＋H2O，从而可知在ROeq\