高中 化学 必修 第一册 第一章 物质及其变化《第三节 第3课时 氧化还原反应的规律及其应用》教学设计

第3课时氧化还原反应的规律及其应用[学习目标]1.能根据价态规律预测物质的性质及产物。2.能利用氧化性、还原性的强弱判断物质发生反应的先后及发生反应的可能性。3.利用电子守恒规律进行简单的计算。任务一价态规律及其应用1．归中规律(1)内容：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“只靠拢，不交叉”“就近变价”。(2)图示表达如下：(3)应用：同种元素的物质间发生氧化还原反应时，氧化产物、还原产物的判断，电子转移总数的计算。2．歧化规律(1)内容：歧化反应时，某元素的中间价态→高价态＋低价态。(2)应用：判断反应物和生成物中同种元素价态的高低，计算电子转移的数目。1．指出下列归中反应中的氧化产物和还原产物，用双线桥法标出电子转移的方向和数目。(1)H2S＋H2SO4(浓)=S↓＋SO2↑＋2H2O(2)KClO3＋6HCl(浓)=KCl＋3Cl2↑＋3H2O答案：(1)S是氧化产物，SO2是还原产物(2)Cl2既是氧化产物又是还原产物2．已知氯元素有－1、0、＋1、＋3、＋5、＋7等多种常见化合价，氯气跟氢氧化钾溶液在一定条件下发生如下反应：(1)Cl2＋KOH→KX＋KY＋H2O(未配平)；(2)KX→KY＋KZ(氯元素歧化反应，未配平)。KX、KY、KZ均是含氯元素的钾盐，Cl元素在①KX、②KY、③KZ中的价态由高到低的顺序是________________________________________________________________________(填序号)。答案：③①②任务二先后规律及其应用1．同一氧化剂与多种还原剂混合时，还原性强的先被氧化。例如，已知还原性：I－＞Fe2＋＞Br－，当把氯气通入FeBr2溶液时，氯气先氧化Fe2＋；然后再氧化Br－。2．(1)同一还原剂与多种氧化剂混合时，氧化性强的先被还原。例如，在含有Fe3＋、Cu2＋的溶液中加入铁粉，因为氧化性：Fe3＋＞Cu2＋，所以铁粉先与Fe3＋反应，然后再与Cu2＋反应。(2)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。1．在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2和AgNO3的溶液中加入适量锌粉，首先被置换出来的是()A．Mg B．CuC．Ag D．H2答案：C2．已知还原性：SO2＞I－＞Fe2＋，下列离子反应不正确的是()A．SO2＋2Fe3＋＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2Fe2＋＋4H＋B．I2＋2Fe2＋=2I－＋2Fe3＋C．SO2＋I2＋2H2O=2I－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)D．少量Cl2通入FeI2溶液中：Cl2＋2I－=2Cl－＋I2答案：B任务三守恒规律及其应用1．守恒规律氧化还原反应中，原子得失电子总数相等，元素化合价升降总数相等，即有关系式：还原剂失电子的总数＝氧化剂得电子的总数，元素化合价降低的总数＝元素化合价升高的总数。应用：氧化还原反应方程式的配平，氧化还原反应的相关计算。2．氧化还原反应的计算步骤(1)找物质：找出反应过程中的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。(2)定得失：确定一个原子或离子得失电子的个数，变价元素的原子总数。(3)列关系：根据氧化剂和还原剂得失电子总数守恒列出关系式。[交流研讨]已知X2Oeq\o\al(2－,7)能将SOeq\o\al(2－,3)氧化，当溶液中X2Oeq\o\al(2－,7)与SOeq\o\al(2－,3)数目之比为1∶3时，SOeq\o\al(2－,3)恰好被氧化为SOeq\o\al(2－,4)，X在还原产物中的化合价为____________。提示：＋3步骤如下：“一找物质”：X2Oeq\o\al(2－,7)在反应中是氧化剂，SOeq\o\al(2－,3)是还原剂，SOeq\o\al(2－,4)是氧化产物。“二定得失”：假设X在还原产物中的化合价为＋n价，则1个X2Oeq\o\al(2－,7)在反应中得到2×(6－n)个电子，1个SOeq\o\al(2－,3)→SOeq\o\al(2－,4)过程中失去2个电子。“三列关系”：N(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值＝N(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值。根据上述分析列出得失电子守恒等式：1×2×(6－n)＝3×2，解得n＝3。即X在还原产物中的化合价为＋3。1．一定条件下，当溶液中XOeq\o\al(－,4)与H2O2分子个数比恰好为2∶5时，溶液中XOeq\o\al(－,4)被还原为较低价态，则X元素的化合价变为()A．＋2 B．＋3C．＋4 D．＋5答案：A解析：H2O2恰好将XOeq\o\al(－,4)还原，反应中H2O2变成O2，O元素的化合价由－1价升高为0价，则X的化合价降低，设元素X在还原产物中的化合价为＋x，由得失电子守恒可知，2×(7－x)＝5×2×(1－0)，解得x＝2。2．(1)在氧化还原反应：3S＋6KOH=K2SO3＋2K2S＋3H2O中，被氧化与被还原的硫原子数目之比是____________。(2)在一定条件下，PbO2与Cr3＋反应，产物是Cr2Oeq\o\al(2－,7)和Pb2＋，则Cr3＋与PbO2反应的化学计量数之比为______________。答案：(1)1∶2(2)2∶31．已知在热的碱性溶液中，NaClO发生如下反应：3NaClO=2NaCl＋NaClO3。在相同条件下NaClO2也能发生类似的反应，其最终产物是()A．NaCl、NaClO B．NaCl、NaClO3C．NaClO、NaClO3 D．NaClO3、NaClO4答案：B解析：NaClO中Cl元素发生了歧化反应，则NaClO2中的Cl元素也应该发生歧化反应，即Cl元素化合价既升高，又降低，A中Cl元素化合价只有降低，故A错误；C中生成的NaClO不稳定，会继续反应生成NaCl、NaClO3，故C错误；D中Cl元素化合价只有升高，故D错误。2．多种氧化剂和还原剂相遇时，存在“争先恐后，强者优先”的现象。请预测，在含FeCl2、MgCl2和HCl的溶液中加入适量Zn粉，首先被置换出来的是()A．Fe B．H2C．Mg D．不能确定答案：B3．在酸性条件下，可发生如下反应：ClOeq\o\al(－,3)＋2M3＋＋4H2O=M2Oeq\o\al(n－,7)＋Cl－＋8H＋，M2Oeq\o\al(n－,7)中M的化合价是()A．＋4 B．＋5C．＋6 D．＋7答案：C解析：离子方程式中，反应前后离子所带电荷总数相等，即6－1＝8－n－1，解得n＝2，从而得出M2Oeq\o\al(2－,7)中M的化合价为＋6价，也可根据得失电子守恒计算。4．已知氮元素有多种可变化合价，常见的有－3、＋2、＋3、＋4、＋5价等。某同学写出以下三个化学方程式(未配平)：①NO＋HNO3→N2O3＋H2O②NH3＋NO→HNO2＋H2O③N2O4＋H2O→HNO3＋HNO2根据价态规律，判断上述反应是否有可能实现，说明判断的理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：①可能，反应物中的氮元素为＋2价、＋5价，生成物中为＋3价，符合归中反应规律。②不可能，反应物中的氮元素为－3价、＋2价，生成物中为＋3价，N元素的化合价只升不降。③可能，反应物中的氮元素为＋4价，生成物中为＋3价、＋5价，符合歧化反应规律课时测评9氧化还原反应的规律及其应用(本栏目内容在学生用书中以活页形式分册装订！)题点一价态规律及其应用1．下列物质中，按只有氧化性、只有还原性、既有氧化性又有还原性的顺序排列的一组是()A．Al3＋、K、Fe2＋ B．Cl－、Al、H2C．NO2、Na＋、Br2 D．O2、SO2、Fe答案：A2．下列反应中同一物质中同一价态的元素部分被氧化，部分被还原的是()A．Cl2＋H2O=HCl＋HClOB．NH4HCO3eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋CO2↑＋H2OC．5NH4NO3eq\o(=,\s\up7(△))2HNO3＋4N2↑＋9H2OD．SO2＋2H2S=2H2O＋3S答案：A3．一定条件下硝酸铵受热分解的化学方程式为5NH4NO3eq\o(=,\s\up7(△))2HNO3＋4N2↑＋9H2O，在反应中被氧化与被还原的氮原子数之比为()A．5∶3 B．5∶4C．1∶1 D．3∶5答案：A4．硝酸铵在不同条件下分解可以得到不同的产物，下列各组物质中肯定不可能是硝酸铵分解产物的是()A．N2O、H2O B．N2、O2、H2OC．N2、HNO3、H2O D．HNO3、H2O答案：D解析：硝酸铵(NH4NO3)中的两个氮原子的化合价分别为－3和＋5。硝酸铵分解为N2O和H2O，－3价氮化合价升高到＋1价，＋5价氮化合价也降低到＋1价，发生了归中反应，合理，故A不选；硝酸铵分解为N2、O2、H2O，硝酸铵中－3价氮化合价升高到0价，＋5价氮的化合价降低到0价，发生了氧化还原反应，合理，故B不选；硝酸铵分解为N2、HNO3、H2O，硝酸铵中的－3价氮和＋5价氮发生了归中反应，生成了氮气，合理，故C不选；硝酸铵分解为HNO3、H2O，硝酸铵中的氮元素只有化合价的升高，没有化合价的降低，不合理，故D选。题点二先后规律及其应用5．已知氧化性：Fe3＋>Cu2＋，在Fe2(SO4)3和CuSO4混合溶液中加入铁粉，下列说法不正确的是()A．若有铁粉剩余，则不溶物中有铁和铜单质B．若有铁粉剩余，则反应后的溶质为FeSO4C．若铁粉无剩余，且溶液中无Cu2＋，则溶液中一定没有Fe3＋D．若铁粉无剩余，且溶液中有Cu2＋，则溶液中一定没有Fe3＋答案：D解析：在Fe2(SO4)3和CuSO4混合溶液中加入铁粉的过程中，铁先与Fe2(SO4)3反应生成FeSO4，再与CuSO4反应生成FeSO4和Cu，据此分析。若有铁粉剩余，则铁过量，反应后生成FeSO4和Cu，不溶物中有过量的铁和生成的铜单质，A、B正确；因氧化性：Fe3＋>Cu2＋，若铁粉无剩余，必先还原Fe3＋，则溶液中无Cu2＋时一定也没有Fe3＋，C正确；若铁粉无剩余，只是加入少量铁粉，则可能只与部分Fe3＋反应，则溶液中可能有Fe3＋，一定有Fe2＋，D错误。6．已知氧化性：Cl2＞Br2＞Fe3＋＞I2，还原性：I－＞Fe2＋＞Br－＞Cl－，下列反应的化学方程式或离子方程式不成立的是()A．Br2＋2KI=I2＋2KBrB．向FeBr2溶液中通入少量氯气：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－C．3Cl2＋6FeI2=2FeCl3＋4FeI3D．2FeCl3＋2HI=2FeCl2＋2HCl＋I2答案：C解析：氧化性：Br2＞I2，Br2可将KI氧化为I2，A正确；还原性：I－＞Fe2＋，向FeI2溶液中通入Cl2，要先氧化I－为I2，不能生成FeI3，C错误；氧化性：Fe3＋＞I2，Fe3＋可将I－氧化为I2，而Fe3＋被还原为Fe2＋，D正确。题点三守恒规律及其应用7．反应：NO＋NH3→N2＋H2O(未配平)，该反应中被还原和被氧化的氮元素的质量比是()A．3∶2 B．2∶1C．1∶1 D．2∶3答案：A解析：NO中N元素化合价降低，NH3中N元素的化合价升高，根据得失电子守恒、原子守恒发生的反应为6NO＋4NH3=5N2＋6H2O，化合价升高的元素是氨气中的氮元素，占4mol，在反应中被氧化，化合价降低元素是一氧化氮中的氮元素，占6mol，在反应中被还原，该反应中被还原和被氧化的氮元素的物质的量之比是6∶4＝3∶2，所以被还原和被氧化的氮元素的质量比是3∶2。8．已知aM2＋＋O2＋4H＋=aM3＋＋2H2O，则化学计量数a的值是()A．1 B．2C．3 D．4答案：D解析：根据电子守恒结合反应方程式两边电荷守恒，得到a的值为4。9．已知Mn2Oeq\o\al(x－,7)与S2－在酸性溶液中能发生反应：Mn2Oeq\o\al(x－,7)＋3S2－＋14H＋=2Mn3＋＋3S↓＋7H2O，则Mn2Oeq\o\al(x－,7)中锰元素的化合价是()A．＋2 B．＋4C．＋3 D．＋6答案：D解析：由电荷守恒可得(－x)＋3×(－2)＋14×(＋1)＝2×(＋3)，解得x＝2，O元素为－2价，设Mn2Oeq\o\al(2－,7)中锰元素化合价为y，则y×2＋(－2)×7＝－2，解得y＝6，锰元素的化合价是＋6。10．关于反应K2H3IO6＋9HI=2KI＋4I2＋6H2O，下列说法正确的是()A．K2H3IO6发生氧化反应B．KI是还原产物C．生成4个I2时，转移7个电子D．还原剂与氧化剂的数目之比为1∶7答案：C解析：反应中K2H3IO6中的I元素得电子，化合价降低，发生还原反应，A错误；KI既不是氧化产物也不是还原产物，B错误；每生成4个I2转移7个电子，C正确；反应中HI为还原剂，K2H3IO6为氧化剂，在反应中每消耗1个K2H3IO6就有7个HI失电子，则还原剂与氧化剂的数目之比为7∶1，D错误。11．已知反应6HCl(浓)＋KClO3=3Cl2↑＋KCl＋3H2O，下列说法不正确的是()A．KClO3是氧化剂B．被氧化与被还原的氯原子的个数比为5∶1C．盐酸表现还原性和酸性D．用双线桥法表示该反应的电子转移为答案：D12．回答下列问题：(1)实验室制备氧气可以用加热高锰酸钾的方法实现，其发生的反应为2KMnO4eq\o(=,\s\up7(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑，其中被还原的元素是____________(填元素符号)，氧化产物是________(填化学式)。(2)下面三个方法都可以用来制氯气：①MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O②KClO3＋6HCl(浓)=3Cl2↑＋KCl＋3H2O③KMnO4＋HCl(浓)→KCl＋MnCl2＋Cl2↑＋H2O(未配平)根据以上三个反应，回答下列有关问题：a．反应②的离子方程式为___________________________________________________________________________________________________________________________。b．反应①中，氧化产物与还原产物的质量比为______。c．已知反应④：4HCl＋O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2Cl2＋2H2O(g)，该反应也能制得氯气。则MnO2、O2、KMnO4三种物质氧化性由强到弱的顺序为_____________________________________________。答案：(1)MnO2(2)a.ClOeq\o\al(－,3)＋6H＋＋5Cl－=3Cl2↑＋3H2Ob．71∶126c．KMnO4＞MnO2＞O213．(1)汞单质及其化合物在工业生产和科学研究上有着广泛用途。丹砂炼汞的反应原理包括以下两个反应：反应Ⅰ：HgS＋O2=Hg＋SO2反应Ⅱ：4HgS＋4CaOeq\o(=,\s\up7(△))4Hg＋3CaS＋CaSO4①反应Ⅰ中，还原产物是________，反应中每生成1