資源簡介

3.1 第3課時　氧化還原反應
【學習目標】
1.認識有化合價變化的反應是氧化還原反應,并根據此特征去判斷反應類型,構建氧化還原反應的認知模型。
2.通過實驗去探究氧化還原反應的本質,了解氧化還原反應的本質是電子的轉移,能夠判斷氧化劑、還原劑、氧化產物和還原產物,提升科學探究的水平。
3.能夠用雙線橋、單線橋表示氧化還原反應中電子的轉移,提升接受、吸收、整合信息的能力。
4.以中華優秀傳統文化“銅的冶煉”為情境,培養社會責任感、創新精神,感受中華文化的魅力以及科技進步對人類文明的推動作用。
【合作探究】
【學習情境】
早在3000多年前,我國古代勞動人民就掌握了火法煉銅術。以孔雀石[堿式碳酸銅Cu2(OH)2CO3]為原料,與點燃的木炭接觸而被分解為氧化銅,繼而被還原為金屬銅。化學方程式為Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O、2CuO+C2Cu+CO2↑。
西漢時期,劉安《淮南萬畢術》中記載“曾青得鐵則化為銅”,“曾青”指可溶性銅鹽,即銅鹽遇到鐵時就有銅生成。北宋科學家沈括在《夢溪筆談》中記載到:“信州鉛山縣有苦泉,流以為澗,挹其水熬之,則成膽礬,烹膽礬則成銅,熬膽礬鐵釜,久之亦化為銅。”化學方程式為CuSO4+FeCu+FeSO4。上述反應都是氧化還原反應。
任務1　氧化還原反應概念的認識
【新知生成】
電子的　　　　引起化合價的　　　　。
還原劑　　　　電子,導致化合價　　　　,發生　　　　反應,被　　　　,得到　　　　產物,表現出　　　　性。
氧化劑　　　　電子,導致化合價　　　　,發生　　　　反應,被　　　　,得到　　　　產物,表現出　　　　性。
【核心突破】
典例1　探究氧化還原反應中物質氧化性、還原性的強弱
(1)根據下列化學反應比較有關物質氧化性、還原性的強弱。
化學反應 ①Cu+2Ag+Cu2++2Ag ②Cl2+2Br-2Cl-+Br2
氧化劑與氧化產物的氧化性強弱比較
還原劑與還原產物的還原性強弱比較
得出結論:　。
　　(2)已知:①2KMnO4+16HCl(濃)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O;②MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O。
由反應條件可判斷氧化性:KMnO4
MnO2(填“>”或“<”,下同)。
(3)已知:①2Fe+3Cl22FeCl3;②Fe+SFeS。
根據變價元素被氧化或被還原的程度比較,鐵元素被氯氣氧化為+3價,被硫氧化為+2價,則氧化性:Cl2　　　　S。
歸納總結
氧化還原反應
(1)特征:反應前后元素的化合價發生變化(升高和降低)。
(2)實質:電子的轉移(電子的得失或共用電子對的偏移)。
(3)判斷:有元素化合價變化的化學反應(或有電子轉移的化學反應)是氧化還原反應。
(4)概念間的關系
訓練1　下列關于氧化還原反應的說法正確的是(　　)。
A.失去電子的物質發生還原反應
B.氧化反應的本質是得電子
C.原子得到電子后,元素的化合價一定升高
D.有單質參加或生成的反應不一定是氧化還原反應
訓練2　有下列反應:①2H2O+Cl2+SO2H2SO4+2HCl;
②2KMnO4+16HCl(濃)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
根據上述兩個反應回答下列問題:
(1)KMnO4、Cl2、H2SO4的氧化性強弱順序為　　　　　　　　　　,Cl-、SO2、Mn2+的還原性強弱順序為　　　　　　　　　　。
(2)反應①中氧化產物和還原產物的質量之比為　　　　。
任務2　氧化還原反應中電子轉移的表示方法
【新知生成】
一、雙線橋法(表示反應前后同一元素由反應物轉化為生成物時電子轉移的方向和數目的方法)
二、單線橋法(表示反應過程中不同原子間電子轉移的方向和數目的方法)
【核心突破】
典例2　實驗室可以用二氧化錳和濃鹽酸反應制取氯氣,反應化學方程式如下:
MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(1)該反應中,氧化劑是　　　　(填化學式,下同),還原劑是　　　　。氧化劑和還原劑的物質的量之比為　　　　。
(2)分別用雙線橋、單線橋法標出電子轉移的方向和數目。
(3)若反應中有4mol HCl被氧化,則反應中轉移了　　　　mol e-,生成的Cl2在標準狀況下的體積為　　　　L,發生反應的MnO2的質量為　　　　g。
電子轉移的表示方法
(1)雙線橋法:先標化合價,再看價變化;起止同元素,橋上標變化。
兩個箭號跨過等號,從反應物指向生成物,起止為同一變價元素。注明失去或得到電子的總數,“得到”或“失去”兩字不能省略。
(2)單線橋法:先確定變價元素,再計算價態變化;橋上標明電子數,箭頭還原到氧化。
箭號不跨過等號,起點為失電子元素,終點為得電子元素。只標電子轉移總數,不標“得到”與“失去”。
訓練3　高錳酸鉀與濃鹽酸在一定條件下可以反應生成氯氣。在反應
2KMnO4+16HCl(濃)2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O中:
(1)氧化劑是　　　　(填化學式,下同),還原劑是　　　　,被還原的物質是　　　　。
(2)分別用雙線橋、單線橋法標出電子轉移的方向和數目。
(3)若生成71g Cl2,則被氧化的HCl的物質的量為　　　　mol,反應中轉移電子的物質的量為　　　　。
課堂小結
【隨堂檢測】
1.用下列方法均可制得氯氣:
①4HCl(濃)+MnO2MnCl2+2H2O+Cl2↑
②KClO3+6HCl(濃)KCl+3Cl2↑+3H2O。
若要制得相同質量的氯氣,反應①②中電子轉移數目之比為(　　)。
A.1∶1 B.1∶3 C.6∶5 D.1∶6
2.下列氧化還原反應中,水作氧化劑的是(　　)。
A.CO+H2OCO2+H2
B.3NO2+H2O2HNO3+NO
C.2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
D.2F2+2H2O4HF+O2
3.ClO2是一種消毒殺菌效率高、二次污染小的水處理劑。實驗室可通過以下反應制得ClO2:2KClO3+H2C2O4+H2SO42ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O,下列說法正確的是(　　)。
A.KClO3在反應中失去電子
B.ClO2是還原產物
C.H2C2O4在反應中被還原
D.1mol H2C2O4參加反應有4mol電子轉移
4.飲用水中的N對人類健康會產生危害,為了降低飲用水中N的濃度,某研究人員提出,在堿性條件下用鋁粉將N還原為N2,反應的化學方程式為10Al+6NaNO3+4NaOH10NaAlO2+3N2↑+2H2O。
請回答下列問題:
(1)該反應中被氧化的物質是　　　　。
(2)用“雙線橋法”表示該反應中電子轉移的方向和數目:　 。
(3)若在標準狀況下生成2.24L氮氣,則該反應中轉移電子的物質的量是　　　　。
3.1 第3課時　氧化還原反應
【學習目標】
1.認識有化合價變化的反應是氧化還原反應,并根據此特征去判斷反應類型,構建氧化還原反應的認知模型。
2.通過實驗去探究氧化還原反應的本質,了解氧化還原反應的本質是電子的轉移,能夠判斷氧化劑、還原劑、氧化產物和還原產物,提升科學探究的水平。
3.能夠用雙線橋、單線橋表示氧化還原反應中電子的轉移,提升接受、吸收、整合信息的能力。
4.以中華優秀傳統文化“銅的冶煉”為情境,培養社會責任感、創新精神,感受中華文化的魅力以及科技進步對人類文明的推動作用。
【合作探究】
【學習情境】
早在3000多年前,我國古代勞動人民就掌握了火法煉銅術。以孔雀石[堿式碳酸銅Cu2(OH)2CO3]為原料,與點燃的木炭接觸而被分解為氧化銅,繼而被還原為金屬銅。化學方程式為Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O、2CuO+C2Cu+CO2↑。
西漢時期,劉安《淮南萬畢術》中記載“曾青得鐵則化為銅”,“曾青”指可溶性銅鹽,即銅鹽遇到鐵時就有銅生成。北宋科學家沈括在《夢溪筆談》中記載到:“信州鉛山縣有苦泉,流以為澗,挹其水熬之,則成膽礬,烹膽礬則成銅,熬膽礬鐵釜,久之亦化為銅。”化學方程式為CuSO4+FeCu+FeSO4。上述反應都是氧化還原反應。
任務1　氧化還原反應概念的認識
【新知生成】
電子的　　　　引起化合價的　　　　。
還原劑　　　　電子,導致化合價　　　　,發生　　　　反應,被　　　　,得到　　　　產物,表現出　　　　性。
氧化劑　　　　電子,導致化合價　　　　,發生　　　　反應,被　　　　,得到　　　　產物,表現出　　　　性。
【答案】轉移(得失或偏移)　升降　失去　升高　氧化　氧化　氧化　還原　得到　降低　還原　還原　還原　氧化
【核心突破】
典例1　探究氧化還原反應中物質氧化性、還原性的強弱
(1)根據下列化學反應比較有關物質氧化性、還原性的強弱。
化學反應 ①Cu+2Ag+Cu2++2Ag ②Cl2+2Br-2Cl-+Br2
氧化劑與氧化產物的氧化性強弱比較
還原劑與還原產物的還原性強弱比較
得出結論:　。
　　(2)已知:①2KMnO4+16HCl(濃)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O;②MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O。
由反應條件可判斷氧化性:KMnO4
MnO2(填“>”或“<”,下同)。
(3)已知:①2Fe+3Cl22FeCl3;②Fe+SFeS。
根據變價元素被氧化或被還原的程度比較,鐵元素被氯氣氧化為+3價,被硫氧化為+2價,則氧化性:Cl2　　　　S。
【答案】(1)①Ag+>Cu2+　Cu>Ag　②Cl2>Br2　Br->Cl-　同一氧化還原反應中,氧化劑的氧化性強于氧化產物的氧化性;還原劑的還原性強于還原產物的還原性　(2)>　(3)>
歸納總結
氧化還原反應
(1)特征:反應前后元素的化合價發生變化(升高和降低)。
(2)實質:電子的轉移(電子的得失或共用電子對的偏移)。
(3)判斷:有元素化合價變化的化學反應(或有電子轉移的化學反應)是氧化還原反應。
(4)概念間的關系
訓練1　下列關于氧化還原反應的說法正確的是(　　)。
A.失去電子的物質發生還原反應
B.氧化反應的本質是得電子
C.原子得到電子后,元素的化合價一定升高
D.有單質參加或生成的反應不一定是氧化還原反應
【答案】D
【解析】還原劑失去電子,化合價升高,發生氧化反應,氧化劑得到電子,化合價降低,發生還原反應,故A、B、C三項錯誤;有單質參加或生成的反應不一定是氧化還原反應,如3O22O3不是氧化還原反應,D項正確。
訓練2　有下列反應:①2H2O+Cl2+SO2H2SO4+2HCl;
②2KMnO4+16HCl(濃)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
根據上述兩個反應回答下列問題:
(1)KMnO4、Cl2、H2SO4的氧化性強弱順序為　　　　　　　　　　,Cl-、SO2、Mn2+的還原性強弱順序為　　　　　　　　　　。
(2)反應①中氧化產物和還原產物的質量之比為　　　　。
【答案】(1)KMnO4>Cl2>H2SO4　SO2>Cl->Mn2+　(2)98∶73
【解析】(1)由反應①知氧化性:Cl2>H2SO4,還原性:SO2>Cl-,由反應②知氧化性:KMnO4>Cl2,還原性:Cl->Mn2+。(2)在反應①中氧化產物為H2SO4,還原產物為HCl,其質量之比為98∶73。
任務2　氧化還原反應中電子轉移的表示方法
【新知生成】
一、雙線橋法(表示反應前后同一元素由反應物轉化為生成物時電子轉移的方向和數目的方法)
二、單線橋法(表示反應過程中不同原子間電子轉移的方向和數目的方法)
【答案】失去2e-　得到2e-　2e-
【核心突破】
典例2　實驗室可以用二氧化錳和濃鹽酸反應制取氯氣,反應化學方程式如下:
MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(1)該反應中,氧化劑是　　　　(填化學式,下同),還原劑是　　　　。氧化劑和還原劑的物質的量之比為　　　　。
(2)分別用雙線橋、單線橋法標出電子轉移的方向和數目。
(3)若反應中有4mol HCl被氧化,則反應中轉移了　　　　mol e-,生成的Cl2在標準狀況下的體積為　　　　L,發生反應的MnO2的質量為　　　　g。
【答案】(1)MnO2　HCl　1∶2
(2)
(3)4　44.8　174
歸納總結
電子轉移的表示方法
(1)雙線橋法:先標化合價,再看價變化;起止同元素,橋上標變化。
兩個箭號跨過等號,從反應物指向生成物,起止為同一變價元素。注明失去或得到電子的總數,“得到”或“失去”兩字不能省略。
(2)單線橋法:先確定變價元素,再計算價態變化;橋上標明電子數,箭頭還原到氧化。
箭號不跨過等號,起點為失電子元素,終點為得電子元素。只標電子轉移總數,不標“得到”與“失去”。
訓練3　高錳酸鉀與濃鹽酸在一定條件下可以反應生成氯氣。在反應2KMnO4+16HCl(濃)2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O中:
(1)氧化劑是　　　　(填化學式,下同),還原劑是　　　　,被還原的物質是　　　　。
(2)分別用雙線橋、單線橋法標出電子轉移的方向和數目。
(3)若生成71g Cl2,則被氧化的HCl的物質的量為　　　　mol,反應中轉移電子的物質的量為　　　　。
【答案】(1)KMnO4　HCl　KMnO4
(2)　
(3)2　2mol
【解析】在反應中元素化合價升降情況為2KO4+16H2nCl2+2KCl+5l2↑+8H2O,氧化產物為Cl2,反應中生成71g Cl2(即1mol)時,被氧化的HCl的物質的量為1mol×2=2mol,轉移電子的物質的量為1×2mol=2mol。
課堂小結
【隨堂檢測】
1.用下列方法均可制得氯氣:
①4HCl(濃)+MnO2MnCl2+2H2O+Cl2↑
②KClO3+6HCl(濃)KCl+3Cl2↑+3H2O。
若要制得相同質量的氯氣,反應①②中電子轉移數目之比為(　　)。
A.1∶1 B.1∶3 C.6∶5 D.1∶6
【答案】C
【解析】反應①中n(Cl2)與n(轉移電子)之比為1∶2,反應②中n(Cl2)與n(轉移電子)之比為3∶5,當反應①②制得等量氯氣時,轉移電子數目之比為6∶5。
2.下列氧化還原反應中,水作氧化劑的是(　　)。
A.CO+H2OCO2+H2
B.3NO2+H2O2HNO3+NO
C.2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
D.2F2+2H2O4HF+O2
【答案】A
【解析】水中氧元素處于最低價,不能得電子,只能是+1價氫原子得電子生成H2,因此水作氧化劑必然生成H2,A項符合;B、C項中水既不作氧化劑,也不作還原劑;D項中水作還原劑。
3.ClO2是一種消毒殺菌效率高、二次污染小的水處理劑。實驗室可通過以下反應制得ClO2:2KClO3+H2C2O4+H2SO42ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O,下列說法正確的是(　　)。
A.KClO3在反應中失去電子
B.ClO2是還原產物
C.H2C2O4在反應中被還原
D.1mol H2C2O4參加反應有4mol電子轉移
【答案】B
4.飲用水中的N對人類健康會產生危害,為了降低飲用水中N的濃度,某研究人員提出,在堿性條件下用鋁粉將N還原為N2,反應的化學方程式為10Al+6NaNO3+4NaOH10NaAlO2+3N2↑+2H2O。
請回答下列問題:
(1)該反應中被氧化的物質是　　　　。
(2)用“雙線橋法”表示該反應中電子轉移的方向和數目:　 。
(3)若在標準狀況下生成2.24L氮氣,則該反應中轉移電子的物質的量是　　　　。
【答案】(1)鋁(或Al)　
(2)
(3)1mol
【解析】在上述反應中鋁元素由0價變為+3價,化合價升高,失去電子,被氧化;氮元素由+5價變為0價,化合價降低,得到電子,被還原。標準狀況下生成0.1mol氮氣轉移電子的物質的量為0.1mol×2×5=1mol。
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