資源簡介 2.3 第2課時 氧化劑和還原劑【學習目標】1.通過學習具體的實例識別常見的氧化劑和還原劑,理解氧化性、還原性強弱與價態及電子轉移的關系。2.通過學習能夠對生產、生活中常見的氧化還原反應加以分析,熟練掌握氧化還原反應的判斷方法。【自主預習】一、氧化劑和還原劑1.用“雙線橋”法表示下列反應的電子轉移,并描述物質變化與化合價變化及電子轉移的關系(1)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(2)Fe2O3Fe:Fe元素化合價 , 電子,發生 反應。 COCO2:C元素化合價 , 電子,發生 反應。 2.氧化劑和還原劑的相關概念項目 氧化劑 還原劑概念 在氧化還原反應中,所含的某種(或某些)元素化合價 的反應物 在氧化還原反應中, 所含的某種(或某些)元素化合價 的反應物 發生的反應 反應 反應 具有的性質 性 性 對應的產物 產物 產物 舉例 高錳酸鉀、氧氣、氯氣等 活潑的金屬單質、SO2等3.常見的氧化劑和還原劑分類 實例常見 氧化劑 活潑的非金屬單質 、S 某些陽離子 H+、Ag+、Fe3+、Cu2+含較高價 態元素的 物質 某些含氧化合物 、H2O2、Na2O2 氧化性酸 某些鹽 、KClO3 常見 還原劑 活潑的金屬單質 、Na、Mg 非金屬單質 、P 含較低價 態元素的 物質 某些氧化物 、SO2 還原性酸 HCl、H2S某些鹽 KI、Na2S、FeCl2二、物質的氧化性和還原性1.氧化性和還原性(1)氧化性:氧化劑所表現出的 的性質。 (2)還原性:還原劑所表現出的 的性質。 2.物質的氧化性及還原性與核心元素化合價的關系核心元素化合價 實例 性質最高價 KnO4 eCl3 濃HO3 濃H2O4 只有 中間價 O2 eSO4 既有 又有 最低價 a K 只有 3.氧化性、還原性強弱比較(還原性強) (氧化性強) (氧化性較弱) (還原性較弱)氧化性:氧化劑 氧化產物; 還原性:還原劑 還原產物。 【參考答案】一、1.(1)(2)降低 得到 還原 升高 失去 氧化2.降低 升高 還原 氧化 氧化 還原 還原 氧化3.Cl2、O2 MnO2、NO2 濃硫酸、硝酸 KMnO4、FeCl3 Al、Zn、Fe H2、C CO二、1.得電子 失電子2.氧化性 氧化性 還原性 還原性3.> >【效果檢測】1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。(1)非金屬單質只具有氧化性。 ( )(2)金屬陽離子只具有氧化性,不具有還原性。 ( )(3)金屬元素的原子失去電子的數目越多,該金屬的還原性越強。 ( )(4)某元素從化合態變成游離態,該元素一定被氧化。 ( )(5)把少量鐵粉加入硝酸銅和硝酸銀的混合溶液中,結果只有銀白色物質析出,證明氧化性:Ag+>Cu2+。 ( )(6)一種物質若具有氧化性,則不具有還原性,反之亦然。 ( )【答案】(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×2.非金屬單質在氧化還原反應中作反應物時一定作氧化劑嗎 為什么 【答案】不一定。非金屬單質在氧化還原反應中,可能作氧化劑,如O2;也可能作還原劑,如C、H2;還可能既作氧化劑又作還原劑,如Cl2。3.金屬單質在氧化還原反應中作反應物時一定作還原劑嗎 為什么 【答案】是。金屬元素無負價,金屬單質在氧化還原反應中作反應物時一定是失電子,化合價升高,作還原劑。【合作探究】任務1:氧化劑與還原劑情境導入 酒精、84消毒液均可用于滅活病毒,某84消毒液的說明書部分內容如下:產品名稱 84消毒液性狀 淡黃色液體,有刺激性氣味主要成分 次氯酸鈉(NaClO)儲存 密閉、冷暗處注意事項 不能與潔廁靈(主要成分為鹽酸)混用問題生成1.84消毒液的主要成分NaClO中Cl元素的化合價是多少 用84消毒液消毒利用的是其什么性質 【答案】+1;利用了其氧化性。2.84消毒液說明書的注意事項中提到不能與潔廁靈(主要成分為鹽酸)混用,其實是二者混合會發生反應:NaClO+2HClNaCl+Cl2↑+H2O。請分析該反應中的氧化劑、還原劑、氧化產物和還原產物分別是什么,并用雙線橋法標出電子轉移的方向和數目。【答案】氧化劑是NaClO,還原劑是HCl,氧化產物和還原產物都是Cl2;3.如何通過氧化劑和還原劑、氧化產物和還原產物表示一個氧化還原反應呢 【答案】。【核心歸納】氧化還原反應中各概念間的關系【典型例題】【例1】利用鋁熱反應原理焊接鋼軌的化學方程式為Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3。下列敘述錯誤的是( )。A.該反應屬于置換反應B.該反應屬于氧化還原反應C.Al作還原劑D.Fe2O3被氧化【答案】D【解析】該反應中Fe2O3是氧化劑,被還原。【例2】下列說法正確的是( )。A.要實現Fe2+Fe3+的轉化,必須加入還原劑B.在反應CaH2+2H2OCa(OH)2+2H2↑中,水作氧化劑C.反應2H2S+SO23S↓+2H2O中,氧化劑和還原劑的質量之比是2∶1D.因Cl2的氧化性強于I2的氧化性,所以置換反應I2+2NaClO32NaIO3+Cl2不能發生【答案】B【解析】A項,Fe2+Fe3+,鐵元素被氧化,必須加入氧化劑,錯誤;B項,水中的氫元素化合價降低,水作氧化劑,正確;C項,H2S為還原劑,SO2為氧化劑,氧化劑和還原劑的質量之比是16∶17,錯誤;D項,碘單質將NaClO3還原為Cl2,說明碘單質的還原性強于氯氣的還原性,遵循氧化還原反應規律,反應可以發生,錯誤。任務2:氧化性和還原性情境導入 我國殲-31戰斗機使用了耐高溫的鈦合金材料。金屬鈦具有許多優異的性能,是航空、軍工、電力等領域的必需材料。金紅石[主要成分為二氧化鈦(TiO2)] 是地殼中鈦礦石中的一種。目前,大規模生產鈦的方法如下:第一步:讓金紅石、過量碳單質在高溫下與氯氣反應,制得四氯化鈦(TiCl4);第二步:在氬氣氛圍中加熱,使金屬鎂與四氯化鈦反應制得金屬鈦。問題生成1.寫出制備金屬鈦的兩步反應的化學方程式,并分析其中的氧化劑和還原劑分別是什么。【答案】第一步反應:TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO,氧化劑是Cl2,還原劑是C;第二步反應:TiCl4+2MgTi+2MgCl2,氧化劑是TiCl4,還原劑是Mg。2.分析Cl2、TiCl4兩種物質的氧化性強弱順序。【答案】Cl2>TiCl4。【核心歸納】1.氧化性、 還原性和元素化合價之間的關系【微點撥】元素的化合價處于最高(最低)價態時,具有氧化(還原)性,但不一定具有強氧化(還原)性,如 Na+ (F-)。2.物質氧化性、還原性強弱的比較(1)根據元素的活動性順序比較(2)根據反應條件來判斷當不同的氧化劑(或還原劑)與同一還原劑(或氧化劑)反應時,反應越易進行,則對應的氧化劑(或還原劑)的氧化性(或還原性)越強,反之越弱。如:①MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O2KMnO4+16HCl(濃)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O氧化性:KMnO4>MnO2。②Na與冷水劇烈反應,Mg與水需加熱才反應,Al與水在加熱條件下也難反應,故還原性:Na>Mg>Al。(3)根據氧化產物的價態高低判斷同一物質在相同條件下,被不同氧化劑氧化的程度越大,氧化劑的氧化性越強。例如:2Fe+3Cl22FeCl3,Fe+SFeS氧化性:Cl2>S。判斷還原劑的還原性的原理類似。【微點撥】(1)氧化性、還原性的強弱只與該元素原子得失電子的難易程度有關,而與得失電子數目的多少無關。得電子能力越強,其氧化性就越強;失電子能力越強,其還原性就越強。(2)一種反應物不一定只表現出一種性質。如反應2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑中,參加反應的KMnO4既表現了還原性,又表現了氧化性。【典型例題】【例3】已知下列三個反應在同溫、同濃度的情況下進行。下列結論正確的是( )。①2W-+X22X-+W2②2Y-+W22W-+Y2③2X-+Z22Z-+X2A.還原性:X->Y-B.在Y-、X-、W-、Z-中,Z-的還原性最強C.氧化性:Z2>W2D.反應2Z-+Y22Y-+Z2能發生【答案】C【解析】在氧化還原反應中,氧化性:氧化劑>氧化產物,還原性:還原劑>還原產物。由此可知,①氧化性X2>W2,還原性W->X-;②氧化性W2>Y2,還原性Y->W-;③氧化性Z2>X2,還原性X->Z-。【母題追問】(1)向含有Z-和X-的溶液中通入Y2,能否發生反應 【答案】根據氧化性強弱:Z2>X2>W2>Y2,Y2與Z-和X-不能反應。(2)向含有W-和X-的溶液中通入少量Z2,寫出發生反應的離子方程式。 【答案】還原性W->X-,通入少量Z2,只有W-發生反應,離子方程式為2W-+Z22Z-+W2。思維模型:解答有關氧化劑的氧化性、還原劑的還原性強弱比較題目的思維流程如下:任務3:氧化還原反應基本規律情境導入 84消毒液和潔廁靈是家庭必備的生活用品。84消毒液是一種高效消毒劑,主要成分為次氯酸鈉(NaClO,Cl為+1價),是無色或淡黃色液體,且具有刺激性氣味,被廣泛用于賓館、醫院、食品加工行業、家庭等的衛生消毒。潔廁靈主要成分是鹽酸,還含有微量表面活性劑、香精、緩蝕劑,主要應用在家庭、賓館、飯店、學校、醫院、公廁、移動廁所等場所。問題生成1.利用氧化還原反應的知識從氯元素的角度分析84消毒液和潔廁靈的主要成分具有哪些性質。【答案】NaClO中Cl為+1價,處于氯的中間價態,既有氧化性又有還原性;HCl中Cl為-1價,處于氯的最低價態,只有還原性。2.84消毒液和潔廁靈不能混用,混用常常會引發人體中毒(已知氯氣有毒)。(1)利用氧化還原反應的原理說明原因。 【答案】NaClO具有氧化性,HCl具有還原性,兩者混用會發生歸中反應生成有毒氣體Cl2。 (2)寫出該反應的化學方程式,并分別用單線橋法、雙線橋法表示電子轉移。 【答案】3.氯系氧化劑、消毒劑在生產、生活中有廣泛應用。其消毒能力可以用“有效氯”表示,有效氯定義為單位質量的消毒劑得電子能力與多少克氯氣相當。下列消毒劑(或氧化劑)的有效氯最高的是 。 A.NaClO B.Ca(ClO)2C.NaClO2 D.ClO2【答案】D【解析】單位質量的含氯氧化劑得電子數越多,有效氯越高。單位質量的NaClO、Ca(ClO)2、NaClO2、ClO2得電子數之比為∶∶∶,則有效氯最高的是ClO2,故D項正確。【核心歸納】氧化還原反應的基本規律1.守恒規律氧化還原反應中,得失電子總數相等,元素化合價升降總數相等,反應前后離子所帶電荷總數相等(離子反應)。即有關系式:還原劑失電子總數=氧化劑得電子總數化合價降低的總數=化合價升高的總數應用:氧化還原反應方程式的配平和相關計算。2.強弱規律還原性:還原劑>還原產物。氧化性:氧化劑>氧化產物。應用:物質間氧化性(或還原性)的強弱比較,判斷氧化劑和有還原性的物質在一定條件下能否發生反應。3.先后規律(1)同一氧化劑與多種還原劑混合,還原性強的先被氧化。(2)同一還原劑與多種氧化劑混合,氧化性強的先被還原。應用:判斷物質的氧化性、還原性強弱或判斷反應的先后順序。4.價態規律(1)高低規律元素最高價態:只有氧化性。元素中間價態:既有氧化性又有還原性。元素最低價態:只有還原性。應用:判斷元素或物質的氧化性、還原性。(2)歸中規律同種元素不同價態之間發生氧化還原反應,元素的化合價“只向中間靠攏不出現交叉”,如:(√)(×)(3)歧化規律歧化規律是指某元素的中間價態在適宜條件下同時向較高和較低的價態轉化,即“中間價高價+低價”。具有多種價態的元素(如Cl、S、N和P等)均可發生歧化反應,如Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O。【微點撥】(1)判斷氧化性強弱的標準是看其得電子的難易程度,而不是看其得電子數目的多少,如濃硝酸和稀硝酸。再如氯氣和硫,氧化性Cl2>S,但二者與Fe反應時,Cl2中每個Cl原子得到一個電子將鐵氧化為FeCl3,每個S原子得到兩個電子將Fe氧化為FeS。【微點撥】(2)判斷還原性強弱的標準是看其失電子的難易程度,而不是看其失電子數目的多少,如鈉和鋁。(3)同一元素的價態越高,氧化性不一定越強,如高氯酸和次氯酸。HClO4中氯元素為+7價,高于HClO中氯元素的+1價,但HClO4的氧化性卻弱于HClO,因為物質的氧化性強弱不僅與化合價高低有關,還與物質本身的穩定性有關。【典型例題】【例4】X、Y、Z、G、Q均為氯的含氧化合物,它們在一定條件下可發生如下轉化:①GQ+NaCl②Q+H2OX+H2③Y+NaOHG+Q+H2O④Z+NaOHQ+X+H2O則在這五種化合物中氯元素的化合價由高到低的順序是 。 【答案】X>Z>Q>Y>G【解析】首先觀察4個反應之間的特點,可知它們均為氧化還原反應,其中①③④為歧化反應,②為普通氧化還原反應。然后逐一分析,分別得出如下結論:對于轉化①,氯元素的化合價Q>G;對于轉化②,氯元素的化合價X>Q;對于轉化③,氯元素的化合價Q>Y>G;對于轉化④,氯元素的化合價X>Z>Q。【例5】工業制備高鐵酸鉀的離子方程式為2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-2Fe+3Cl-+5H2O。下列關于該反應的說法正確的是( )。A.Fe中Fe元素的化合價為+3B.ClO-發生還原反應C.Fe(OH)3是氧化劑D.OH-是氧化劑【答案】B【解析】Fe中O元素的化合價為-2,則Fe元素的化合價為+6,A項錯誤;反應中ClO-轉化為Cl-,氯元素的化合價降低,發生還原反應,B項正確;Fe(OH)3轉化為Fe,鐵元素的化合價升高,Fe(OH)3是還原劑,C項錯誤;OH-既不是氧化劑也不是還原劑,D項錯誤。任務4:氧化還原反應方程式的配平與計算情境導入 船底防污漆是一種加有防污劑的特種漆,涂裝于船底和海洋水下設施之上,通過漆膜中涂料的滲出、擴散或水解,達到防止藤壺、牡蠣等海生動物附著的目的。氧化亞銅(Cu2O)是一種鮮紅色粉末狀固體,主要用于制造船底防污漆,用來殺死低級海生動物。Cu2O幾乎不溶于水,可在酸性溶液中發生反應,與硫酸、鹽酸、硝酸的反應如下:①Cu2O+H2SO4CuSO4+Cu+H2O②Cu2O+4HCl2HCuCl2+H2O③aCu2O+bHNO3(稀)cCu(NO3)2+dNO↑+fH2O問題生成1.Cu2O中Cu的化合價是多少 反應①中氧化劑和還原劑分別是哪種物質 【答案】+1;氧化劑和還原劑都是Cu2O。2.反應②是不是氧化還原反應 若是,請說明轉移電子情況;若不是,請說明判斷依據。【答案】不是,反應前后沒有元素化合價的改變。3.請給反應③配平,并寫出配平思路與過程。【答案】3Cu2O+14HNO3(稀)6Cu(NO3)2+2NO↑+7H2O;Cu2OCu(NO3)2,Cu元素的化合價升高1,則1個Cu2O化合價升高2,HNO3NO,N元素的化合價降低3,根據氧化劑和還原劑得失電子數目守恒,可知Cu2O的化學計量數是3,作氧化劑的HNO3的化學計量數是2,由于硝酸在該反應中只有一部分化合價降低作氧化劑,所以還原產物的化學計量數也是2,根據原子守恒可以配出其他物質的化學計量數。4.反應③中每產生2個NO分子,轉移的電子數目是多少 【答案】6個。【核心歸納】氧化還原反應方程式的配平1.配平原則2.配平步驟(1)標價態:寫出反應物和生成物的化學式,標出發生氧化反應和還原反應的元素的化合價。+HO3(濃)O2↑+O2↑+H2O(2)列變化:標出反應前后元素化合價的變化。(3)求總數:依據電子得失守恒,使化合價升高和降低的總數相等。(4)配化學計量數:用觀察法配平其他物質的化學計量數,檢查電荷是否守恒,原子個數是否守恒。C+4HNO3(濃)4NO2↑+CO2↑+2H2O3.配平方法(1)正向配平法:若參加反應的氧化劑全部被還原,參加反應的還原劑全部被氧化,可采用正向配平法,即根據化合價升降總數相等,確定氧化劑和還原劑的化學計量數,然后用觀察法配平其他物質。(2)逆向配平法:部分氧化還原反應、自身氧化還原反應等宜選用逆向配平法,即先確定氧化產物和還原產物的化學計量數,然后用觀察法確定氧化劑和還原劑的化學計量數。(3)雙向配平法:若氧化劑(或還原劑)中某元素的化合價只有部分發生變化,配平要從還原劑、還原產物(氧化劑、氧化產物)著手,即從化學方程式的兩端進行配平。(4)缺項氧化還原反應方程式的配平①方法先用“化合價升降法”配平含有變價元素的物質的化學計量數,然后由元素守恒確定未知物,再根據原子守恒和電荷守恒進行配平。②補項原則條件 補項原則酸性條件 缺H(氫)或多O(氧)補H+,少O(氧)補H2O(水)堿性條件 缺H(氫)或多O(氧)補H2O(水),少O(氧)補OH-【典型例題】【例6】配平下列反應方程式。(1)正向配平類 KI+ KIO3+ H2SO4 I2+ K2SO4+ H2O 【答案】5 1 3 3 3 3(2)逆向配平類 S+ NaOH Na2S+ Na2SO3+ H2O 【答案】3 6 2 1 3【解析】S既是氧化劑又是還原劑,其化合價由0升高到+4,也由0降低到-2,因此從方程式右端產物開始分析,為了保證得失電子守恒,Na2S和Na2SO3化學計量系數之比是2∶1,確定S的系數是3,再根據觀察法配平其他物質的系數。(3)缺項配平類將NaBiO3固體(黃色,微溶)加入MnSO4和H2SO4的混合溶液里,加熱,溶液顯紫色(Bi3+無色)。配平該反應的離子方程式: NaBiO3+ Mn2++ Na++ Bi3++ Mn+ 。 【答案】5 2 14 H+ 5 5 2 7 H2O【解析】①先根據得失電子守恒,確定NaBiO3和Mn2+的系數分別為5、2;Bi3+和Mn的系數分別為5、2;②根據原子守恒,確定Na+的系數為5;③補項,根據酸性環境,以及方程式右端少氧,確定方程式左端是H+,右端是H2O,根據原子守恒配平系數。(4)雙向配平類 Cu+ HNO3(稀) Cu(NO3)2+ NO↑+ H2O 【答案】3 8 3 2 4【例7】有關氧化還原反應的計算(1)1個Cl2分子與NaOH發生反應:Cl2+2NaOHNaClO+NaCl+H2O,轉移電子數是多少 【答案】1 個。反應中一半Cl元素化合價升高,一半Cl元素化合價降低,且均變化1價。(2)Na2SO3與KMnO4按個數比5∶2完全反應,你能確定還原產物中被還原元素的價態嗎 【答案】+2。5 ×(6-4)=2 ×(7-x),解得x=2,即還原產物中被還原元素的化合價為+2。【隨堂檢測】1.下列轉化過程中必須加入還原劑的是( )。 A.FeSH2S B.SO2SC.Fe3+Fe2+ D.CuCu2+【答案】C【解析】A項,FeSH2S,無元素化合價變化,不屬于氧化還原反應;B項,SO2S,無元素化合價變化,不屬于氧化還原反應;C項,Fe3+Fe2+,Fe元素化合價降低,被還原,應加入還原劑才能實現;D項,CuCu2+,Cu元素化合價升高,被氧化,應加入氧化劑才能實現。2.下列說法正確的是( )。A.物質失電子越多,還原性越強,得電子越多,氧化性越強B.已知①Fe+Cu2+Fe2++Cu、②2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,則氧化性強弱順序為 Fe3+>Cu2+>Fe2+C.已知還原性:B->C->D-,反應 C-+D D-+C 和反應 C-+B B-+C 都能發生D.具有強氧化性和強還原性的物質混合一定能發生氧化還原反應【答案】B【解析】物質氧化性強弱與得電子能力有關,得電子能力越強,則氧化性越強,與得電子多少無關;物質還原性強弱與失電子能力有關,失電子能力越強,則還原性越強,與失電子多少無關,A項錯誤。氧化還原反應中,氧化劑的氧化性大于氧化產物的氧化性,在反應①中,氧化劑是Cu2+,氧化產物是Fe2+,所以氧化性:Cu2+>Fe2+,在反應②中,氧化劑是Fe3+,氧化產物是Cu2+,所以氧化性:Fe3+>Cu2+,故氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+,B項正確。氧化還原反應中,還原劑的還原性大于還原產物的還原性,還原性:C->D-,故反應C-+DD-+C能發生,還原性:B->C-,故反應C-+BB-+C不能發生,C項錯誤。具有強氧化性和強還原性的物質混合不一定發生氧化還原反應,化學反應需要適宜的反應條件,D項錯誤。3.氧化還原反應中,水的作用可以是氧化劑、還原劑、既是氧化劑又是還原劑、既不是氧化劑也不是還原劑等。下列反應與C+H2O(g)CO+H2相比較,水的作用相同的是( )。A.3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2B.Na2O+H2O2NaOHC.2F2+2H2O4HF+O2D.3NO2+H2O2HNO3+NO【答案】A【解析】反應C+H2O(g)CO+H2中,H2O作氧化劑。該反應中,水中H元素化合價降低,作氧化劑,A項正確;該反應沒有化合價的變化,為非氧化還原反應,B項錯誤;該反應中,水中O元素化合價升高,作還原劑,C項錯誤;該反應中,水中沒有元素化合價發生變化,既不作還原劑也不作氧化劑,D項錯誤。4.若S與R2按個數比3∶1發生氧化還原反應,其中SS,則R元素在還原產物中的化合價是( )。A.+1 B.+2 C.+3 D.+4【答案】C【解析】3×(6-4)=2×(6-x),解得x=3。5.配平下列反應方程式:(1) Na+ H2O NaOH+ H2↑ (2) P+ CuSO4+ H2O Cu+ H3PO4+ H2SO4 (3) ClO-+ Fe(OH)3+ OH- Cl-+ Fe+ H2O (4) Mn+ H2O2+ H+ Mn2++ O2↑+ H2O 【答案】(1)2 2 2 1(2)2 5 8 5 2 5(3)3 2 4 3 2 5(4)2 5 6 2 5 86.ClO2是一種消毒、殺菌效率高的消毒劑,具有強氧化性。工業上利用如下反應來制備ClO2:NaClO3+Na2SO3+H2SO4ClO2↑+Na2SO4+H2O。(1)配平上述化學方程式,并用單線橋法標出電子轉移的方向和數目: 。 (2)1 mol NaClO3參加反應時轉移 mol電子。 【答案】(1)2Na2O4+H2O(2)1【解析】由化學方程式可知,反應中Cl元素化合價由+5價降低到+4價,所以1 mol NaClO3參加反應時轉移1 mol電子。2 展開更多...... 收起↑ 資源預覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫