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(共38張PPT)
第3課時　氧化還原反應(yīng)的規(guī)律及其應(yīng)用
第三節(jié)　氧化還原反應(yīng)
化學(xué)
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.通過分析氧化還原反應(yīng)中的規(guī)律,培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認知、變化觀念與平衡思想的核心素養(yǎng)。
2.通過對氧化還原反應(yīng)中規(guī)律的學(xué)習(xí),掌握定性分析與定量判斷的方法,培養(yǎng)對比概括、歸納推理的能力。
3.通過對氧化還原反應(yīng)中規(guī)律的總結(jié)和應(yīng)用,培養(yǎng)科學(xué)的態(tài)度和探索精神,體會知識的應(yīng)用價值。
重點、難點：
氧化還原反應(yīng)的規(guī)律。
學(xué)習(xí)重難點
導(dǎo)入新課
金屬鈉、鎂、鋁與冷水反應(yīng)存在差異，思考同為金屬，為什么反應(yīng)存在差異？在反應(yīng)中體現(xiàn)了物質(zhì)怎樣的性質(zhì)
一、氧化還原反應(yīng)中的強弱規(guī)律與應(yīng)用
金屬的活動性不同。 金屬作還原劑，體現(xiàn)還原性。
氧化劑的氧化性強于氧化產(chǎn)物的，還原劑的還原性強于還原產(chǎn)物的，氧化性或還原性強的優(yōu)先反應(yīng)。
一、氧化還原反應(yīng)中的強弱規(guī)律與應(yīng)用
氧化劑的氧化性強于氧化產(chǎn)物的，還原劑的還原性強于還原產(chǎn)物的，氧化性或還原性強的優(yōu)先反應(yīng)。
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單質(zhì)與其對應(yīng)的簡單離子的氧化性、還原性有什么聯(lián)系
一、氧化還原反應(yīng)中的強弱規(guī)律與應(yīng)用
金屬單質(zhì)還原性越強，對應(yīng)簡單離子氧化性越弱，還原性越強。
非金屬單質(zhì)還原性越強，對應(yīng)簡單離子氧化性越強，還原性越弱。
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一、氧化還原反應(yīng)的強弱規(guī)律
在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑和還原劑的強弱規(guī)律可以用電極電勢來描述。電極電勢是衡量氧化還原反應(yīng)能力的物理量，它的大小決定了電子轉(zhuǎn)移的難易程度。一般情況下，電極電勢越高，氧化劑的氧化能力越強，還原劑的還原能力越弱；電極電勢越低，氧化劑的氧化能力越弱，還原劑的還原能力越強。
一、氧化還原反應(yīng)中的強弱規(guī)律與應(yīng)用
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根據(jù)電極電勢的大小，可以判斷氧化還原反應(yīng)的方向和程度。如果氧化劑的電極電勢高于還原劑的電極電勢，那么氧化劑就能夠氧化還原劑，發(fā)生氧化還原反應(yīng)；反之，如果氧化劑的電極電勢低于還原劑的電極電勢，那么氧化劑就不能夠氧化還原劑，不會發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
氧化性：氧化劑＞氧化產(chǎn)物；還原性：還原劑＞還原產(chǎn)物
一、氧化還原反應(yīng)中的強弱規(guī)律與應(yīng)用
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強弱規(guī)律
1.氧化性、還原性強弱比較
在同一氧化還原反應(yīng)中，氧化劑的氧化性強于氧化產(chǎn)物的氧化性，還原劑的還原性強于還原產(chǎn)物的還原性。
氧化性：氧化劑>氧化產(chǎn)物>還原產(chǎn)物>還原劑；還原性：還原劑>還原產(chǎn)物>氧化產(chǎn)物>氧化劑。
一、氧化還原反應(yīng)中的強弱規(guī)律與應(yīng)用
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2.根據(jù)方程式判斷
與同一氧化劑反應(yīng)時，還原劑越易失電子（反應(yīng)條件越容易、劇烈程度越大），其還原性就越強，對應(yīng)氧化產(chǎn)物的氧化性就越弱。
與同一還原劑反應(yīng)時，氧化劑越易得電子（反應(yīng)條件越容易、劇烈程度越大），其氧化性就越強，對應(yīng)還原產(chǎn)物的還原性就越弱。
一、氧化還原反應(yīng)中的強弱規(guī)律與應(yīng)用
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氧化還原反應(yīng)的強弱規(guī)律應(yīng)用
氧化還原反應(yīng)強弱規(guī)律在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活、科學(xué)實驗等方面都有著廣泛的應(yīng)用。例如，在電鍍工藝中，我們可以利用氧化還原反應(yīng)的原理，在金屬表面鍍上一層具有特定性質(zhì)的金屬或合金，以提高其耐腐蝕性和美觀度；在化學(xué)分析中，我們可以利用氧化還原反應(yīng)進行物質(zhì)的定性和定量分析等。
一、氧化還原反應(yīng)中的強弱規(guī)律與應(yīng)用
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高價+低價→中間價。
不同價態(tài)的同種元素之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，化合價有怎樣的變化規(guī)律
二、氧化還原反應(yīng)中的價態(tài)規(guī)律與應(yīng)用
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思考濃硫酸能干燥SO2氣體嗎
濃硫酸可以干燥二氧化硫氣體 。濃硫酸屬于酸性干燥劑，可以干燥中性或酸性氣體。二氧化硫是酸性氣體，雖然有一定的還原性，但不能與濃硫酸反應(yīng)，
價態(tài)規(guī)律的基本概念
價態(tài)規(guī)律是指在氧化還原反應(yīng)中，元素相鄰的價態(tài)之間溶液發(fā)生氧化或還原的反應(yīng)。也就是說，元素在反應(yīng)過程中能從較低價態(tài)升高到較高價態(tài)，或者從較高價態(tài)降低到較低價態(tài)，即化合價的鄰位轉(zhuǎn)化規(guī)律。例如，硫元素在反應(yīng)中能從-2價升高到0價。
二、氧化還原反應(yīng)中的價態(tài)規(guī)律與應(yīng)用
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價態(tài)規(guī)律的解釋
價態(tài)規(guī)律的實質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移和共用。在氧化還原反應(yīng)中，電子從較低價態(tài)的元素轉(zhuǎn)移到較高價態(tài)的元素，從而實現(xiàn)元素的價態(tài)變化。由于電子帶負電荷，因此在電子轉(zhuǎn)移過程中，元素的價態(tài)會相應(yīng)地發(fā)生變化。相鄰價態(tài)之間容易發(fā)生氧化或還原的反應(yīng)是因為它們之間的電子轉(zhuǎn)移相對容易實現(xiàn)，而非相鄰價態(tài)之間的轉(zhuǎn)化需要更多的電子轉(zhuǎn)移和能量變化，因此較難實現(xiàn)。
二、氧化還原反應(yīng)中的價態(tài)規(guī)律與應(yīng)用
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價態(tài)規(guī)律
1.高低規(guī)律：元素處于最高價態(tài)時，只有氧化性；元素處于最低價態(tài)時，只有還原性；元素處于中間價態(tài)時，既有氧化性又有還原性。應(yīng)用這一規(guī)律，我們可以判斷元素或物質(zhì)氧化性、還原性的有無。
二、氧化還原反應(yīng)中的價態(tài)規(guī)律與應(yīng)用
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2.歸中規(guī)律：含同種元素不同價態(tài)的物質(zhì)間發(fā)生氧化還原反應(yīng)時，該元素價態(tài)的變化遵循“高價+低價→中間價”的規(guī)律。這里的中間價可以相同，也可以不同，但一定是高價降低為中間價，低價升高成中間價，不會出現(xiàn)化合價升高和降低后的交叉現(xiàn)象。利用歸中規(guī)律，我們可以判斷同種元素不同價態(tài)物質(zhì)間發(fā)生氧化還原反應(yīng)的可能性，以及反應(yīng)產(chǎn)物。
二、氧化還原反應(yīng)中的價態(tài)規(guī)律與應(yīng)用
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3.歧化規(guī)律：同一種物質(zhì)中的同一元素部分原子的化合價升高，另一部分原子的化合價降低，發(fā)生自身的氧化還原反應(yīng)。其反應(yīng)規(guī)律是“中間價→高價+低價”。具有多種價態(tài)的元素，如氯、硫、氮和磷等，均可發(fā)生歧化反應(yīng)。
二、氧化還原反應(yīng)中的價態(tài)規(guī)律與應(yīng)用
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價態(tài)規(guī)律應(yīng)用實例
1.判斷反應(yīng)能否發(fā)生：根據(jù)價態(tài)規(guī)律，我們可以判斷氧化還原反應(yīng)能否發(fā)生。例如，濃硫酸與二氧化硫之間不發(fā)生氧化還原反應(yīng)，因為濃硫酸中的硫元素已處于最高價態(tài)，只具有氧化性，而二氧化硫中的硫元素處于中間價態(tài)，雖然具有還原性，但由于濃硫酸的氧化性過強，二者之間無法發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
2. 確定反應(yīng)產(chǎn)物：在氧化還原反應(yīng)中，我們可以利用價態(tài)規(guī)律來確定反應(yīng)產(chǎn)物。例如，在不同價態(tài)的硫之間發(fā)生的氧化還原反應(yīng)中，一定遵循歸中規(guī)律，反應(yīng)產(chǎn)物中的硫元素一定處于中間價態(tài)。
二、氧化還原反應(yīng)中的價態(tài)規(guī)律與應(yīng)用
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3.比較氧化性、還原性強弱：根據(jù)價態(tài)規(guī)律，我們還可以比較物質(zhì)間氧化性和還原性的強弱。一般來說，同種元素不同價態(tài)的物質(zhì)，價態(tài)越高氧化性越強（氯的含氧酸除外），價態(tài)越低還原性越強。例如，氧化性：濃硫酸>二氧化硫>硫；還原性：硫化氫>硫>二氧化硫。
4.理解化學(xué)反應(yīng)過程
價態(tài)轉(zhuǎn)化規(guī)律還可以用于理解復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)的機理和過程。在復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)中，往往涉及多個電子轉(zhuǎn)移和價態(tài)變化，通過分析元素的價態(tài)變化，可以更好地理解反應(yīng)機理和過程。
二、氧化還原反應(yīng)中的價態(tài)規(guī)律與應(yīng)用
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任何化學(xué)反應(yīng)中宏觀物質(zhì)保持反應(yīng)前后質(zhì)量不變，從微觀角度如何加以解釋 基于對氧化還原反應(yīng)的宏觀特征與微觀本質(zhì)的了解，化合價的升降與電子轉(zhuǎn)移之間又存在著怎樣的定量關(guān)系
三、氧化還原反應(yīng)中的守恒規(guī)律與應(yīng)用
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反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目均不改變。
化合價的升高數(shù)=化合價的降低數(shù)=得電子數(shù)=失電子數(shù)=電子轉(zhuǎn)移數(shù)。
質(zhì)量守恒：在化學(xué)反應(yīng)中，參加反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。這個定律是化學(xué)反應(yīng)的基本定律之一，它表明化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量是不變的。
電子守恒定律：在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑得到的電子總數(shù)等于還原劑失去的電子總數(shù)。這個守恒關(guān)系可以通過化合價的變化來體現(xiàn)，即化合價升高的總數(shù)等于化合價降低的總數(shù)。電子守恒是氧化還原反應(yīng)計算的關(guān)鍵，也是配平氧化還原反應(yīng)方程式的依據(jù)。
三、氧化還原反應(yīng)中的守恒規(guī)律與應(yīng)用
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電子守恒：在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑得到的電子總數(shù)等于還原劑失去的電子總數(shù)。這個守恒關(guān)系可以通過化合價的變化來體現(xiàn)，即化合價升高的總數(shù)等于化合價降低的總數(shù)。電子守恒是氧化還原反應(yīng)計算的關(guān)鍵，也是配平氧化還原反應(yīng)方程式的依據(jù)。
三、氧化還原反應(yīng)中的守恒規(guī)律與應(yīng)用
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守恒定律的應(yīng)用
1.氧化還原反應(yīng)的計算：利用電子守恒定律，我們可以進行氧化還原反應(yīng)的計算，如計算反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)、氧化劑或還原劑的物質(zhì)的量等。
2. 配平化學(xué)方程式：守恒定律還可以幫助我們配平化學(xué)方程式，特別是氧化還原反應(yīng)方程式。通過確定反應(yīng)物和生成物中各元素的化合價變化以及反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，我們可以平衡反應(yīng)方程式中的各物質(zhì)系數(shù)。
三、氧化還原反應(yīng)中的守恒規(guī)律與應(yīng)用
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3.判斷反應(yīng)能否進行：根據(jù)守恒定律和物質(zhì)性質(zhì)，我們可以判斷化學(xué)反應(yīng)能否進行。例如，在氧化還原反應(yīng)中，如果氧化劑的氧化性強于還原劑的氧化性，那么反應(yīng)就可以進行。
三、氧化還原反應(yīng)中的守恒規(guī)律與應(yīng)用
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在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用
金屬冶煉：
1. 熱還原法：這是利用還原劑（如C、CO、H2、活潑金屬等）將金屬從其氧化物中還原出來的方法。例如，用一氧化碳還原鐵礦石制取鐵，就是一個典型的氧化還原反應(yīng)。在這個過程中，一氧化碳作為還原劑，失去電子被氧化成二氧化碳，而鐵礦石中的鐵元素則得到電子被還原成鐵單質(zhì)。
2. 電解法：對于一些活潑性較強的金屬，如K、Ca、Na、Mg、Al等，通常采用電解熔融的金屬化合物的方法來冶煉。
三、氧化還原反應(yīng)中的守恒規(guī)律與應(yīng)用
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新型化學(xué)電源材料
1.電池：電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理就是基于氧化還原反應(yīng)。在電池中，通過化學(xué)反應(yīng)使氧化和還原過程在不同的區(qū)域進行，電子通過導(dǎo)線從負極流向正極，從而產(chǎn)生電流。常見的干電池、鋰電池等都是利用氧化還原反應(yīng)來實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化和儲存的。例如，在鋰離子電池中，正極材料通常為氧化物，負極材料為石墨。通過鋰離子在正極與負極之間的移動，實現(xiàn)電子的傳遞，從而實現(xiàn)電池的充放電過程。
三、氧化還原反應(yīng)中的守恒規(guī)律與應(yīng)用
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2. 燃料電池：燃料電池是一種直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理也是基于氧化還原反應(yīng)。在燃料電池中，燃料（如氫氣）在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化劑（如氧氣）在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電子的定向流動產(chǎn)生電流。燃料電池具有高效、環(huán)保等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于交通運輸、航空航天等領(lǐng)域。
三、氧化還原反應(yīng)中的守恒規(guī)律與應(yīng)用
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課堂練習(xí)
【練習(xí)1】
關(guān)于反應(yīng)Na2S2O3+H2SO4 = Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O，下列說法正確的是(　 )　
A.H2SO4發(fā)生還原反應(yīng)
B.Na2S2O3既是氧化劑又是還原劑
C.氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為2∶1
D.1 mol Na2S2O3發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)移4 mol電子
B
課堂練習(xí)
K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2(橙色)+H2O2Cr(黃色)+2H+。用K2Cr2O7溶液進行下列實驗
結(jié)合實驗，下列說法不正確的是(　　)
A.①中溶液橙色加深，③中溶液變黃
B.②中Cr2被C2H5OH還原
C.對比②和④，可知K2Cr2O7酸性溶液的氧化性強
D.若向④中加入70%H2SO4溶液至過量，溶液變?yōu)槌壬?br/>D
【練習(xí)2】
課堂練習(xí)
某鐵的氧化物(FexO)1.52 g溶于足量鹽酸中，向所得溶液中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下112 mL Cl2，恰好將Fe2+完全氧化。x值為(　　)　　　　　　　　　　　　　　
A.0.80
B.0.85
C.0.90
D.0.93
【練習(xí)3】
A
課堂練習(xí)
已知在堿性溶液中可發(fā)生如下反應(yīng):2R(OH)3+3ClO-+4OH-=2+3Cl-+5H2O。則中R的化合價是(　　)
A.+3
B.+4
C.+5
D.+6
【練習(xí)4】
D
課堂練習(xí)
完成以下氧化還原反應(yīng)的離子方程式:
(　　)+(　　) C2 +　　 ===(　　)Mn2++(　　)CO2↑+　　　。
【練習(xí)5】
2
5
16H+
2
10
8H2O
課堂練習(xí)
實驗小組制備高鐵酸鉀(K2FeO4)并探究其性質(zhì)。
資料:K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液;具有強氧化性，在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2，在堿性溶液中較穩(wěn)定。
(1)制備K2FeO4(夾持裝置略)
【練習(xí)6】
課堂練習(xí)
①A為氯氣發(fā)生裝置。A中反應(yīng)方程式是 : 　
(錳被還原為Mn2+)。
②將除雜裝置B補充完整并標(biāo)明所用試劑。
③C中得到紫色固體和溶液。C中Cl2發(fā)生的反應(yīng)有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，
另外還有　 。
【練習(xí)6】
2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O
課堂練習(xí)
【練習(xí)6】
(2)探究K2FeO4的性質(zhì)
①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，產(chǎn)生黃綠色氣體，得溶液a，經(jīng)檢驗氣體中含有Cl2。為證明是否K2FeO4氧化了Cl-而產(chǎn)生Cl2，設(shè)計以下方案:
ⅰ.由方案Ⅰ中溶液變紅可知a中含有　　　　　離子，但該離子的產(chǎn)生不能判斷一定是K2FeO4將Cl-氧化，還可能由 　　　　　　　　　　　　　　　
產(chǎn)生(用方程式表示)。

Fe3+
4Fe+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O
方案Ⅰ 取少量a，滴加KSCN溶液至過量，溶液呈紅色
方案Ⅱ 用KOH溶液充分洗滌C中所得固體，再用KOH溶液將K2FeO4溶解，得到紫色溶液b，取少量b，滴加鹽酸，有Cl2產(chǎn)生。
課堂練習(xí)
【練習(xí)6】
ⅱ.方案Ⅱ可證明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗滌的目的是
②根據(jù)K2FeO4的制備實驗得出:氧化性Cl2　　　　　Fe(填“>”或“<”)，而方案Ⅱ?qū)嶒灡砻?，Cl2和Fe的氧化性強弱關(guān)系相反，原因是　 　
③資料表明，酸性溶液中的氧化性Fe>Mn，驗證實驗如下:將溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振蕩后溶液呈淺紫色，該現(xiàn)象能否證明氧化性Fe>Mn。若能，請說明理由;若不能，進一步設(shè)計實驗方案。理由或方案:
>
能。紫色的Fe在酸性溶液中快速轉(zhuǎn)化為Fe3+和O2，不能穩(wěn)定存在，則溶液呈淺紫色，一定是Mn的顏色。
溶液的酸堿性不同
除去固體表面附著的氧化性離子ClO-等，防止其氧化Cl-，同時保持K2FeO4穩(wěn)定存在
課堂小結(jié)
謝謝大家

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