鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 氧化还原反应备课课件ppt

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学业要求1．能够列举常见的氧化剂和还原剂，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2．掌握探究物质氧化性和还原性的过程和方法。能够根据所含元素化合价升降趋势预测物质可能具有的氧化性或还原性，并设计实验方案进行验证，培养实验探究与创新意识的化学核心素养。3．通过对氧化还原反应的基本规律及其相关应用的了解，体现变化观念与平衡思想的核心素养。
一、氧化剂和还原剂1．氧化剂和还原剂(1)氧化剂：在氧化还原反应中，所含某种(或某些)元素的化合价________的反应物称为氧化剂。(2)还原剂：在氧化还原反应中，所含某种(或某些)元素的化合价________的反应物称为还原剂。
2．常见氧化剂和还原剂
二、氧化性和还原性1．氧化性和还原性(1)氧化性：氧化剂所表现出的________的性质。(2)还原性：还原剂所表现出的________的性质。2．氧化性、还原性和元素化合价之间的关系
[即学即练]1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)强氧化剂与强还原剂混合不一定能发生氧化还原反应。(　　)(2)阳离子只有氧化性，阴离子只有还原性。(　　)(3)Na2O2与H2O的反应中，H2O是还原剂、Na2O2属于氧化剂。(　　)(4)难失电子的物质一定易得电子。(　　)(5)元素的非金属性越强，其单质氧化性越强，相应单质越活泼。(　　)
2．下列关于氧化还原反应的叙述，正确的是(　　)A．失去电子的反应是还原反应B．做氧化剂的物质不能做还原剂C．发生氧化反应的物质是氧化剂D．失去电子的物质是还原剂
解析：失去电子的物质是还原剂，发生氧化反应，A错误，D正确；做氧化剂的物质也可能做还原剂，如反应Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O中，氯气既是氧化剂又是还原剂，B错误；得电子的物质是氧化剂，发生还原反应，C错误。
3．下列反应中水只能做还原剂的是(　　)A．2H2O＋2Na===2NaOH＋H2↑B．H2O＋3NO2===2HNO3＋NOC．2H2O＋2F2===O2＋4HFD．3H2O＋FeCl3 Fe(OH)3(胶体)＋3HCl
解析：A项，水中氢元素的化合价降低，水为氧化剂；B项，水既不是氧化剂也不是还原剂；C项，水中氧元素的化合价升高，水做还原剂；D项，没有元素化合价发生变化。
5．已知反应2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋I2＋2KCl，H2S＋I2===S↓＋2HI，2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，由此得出下列微粒氧化性由强到弱的顺序为(　　)A．Cl2＞I2＞FeCl3＞S B．Cl2＞FeCl3＞I2＞SC．FeCl3＞Cl2＞I2＞S D．S＞I2＞FeCl3＞Cl2
解析：同一反应方程式中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，在反应2FeCl2＋Cl2===2FeCl3中，氧化剂是Cl2，氧化产物是FeCl3，所以Cl2的氧化性大于FeCl3的氧化性；在反应2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋I2＋2KCl中，氧化剂是FeCl3，氧化产物是I2，所以FeCl3的氧化性大于I2的氧化性；在反应H2S＋I2===S↓＋2HI中，氧化剂是I2，氧化产物是S，所以I2的氧化性大于S的氧化性；氧化性由强到弱的顺序为Cl2>FeCl3>I2 >S；故选B。
6．N2O俗称“笑气”，曾用作可吸入性麻醉剂，对于可生成N2O的反应：3CO＋2NO2===3CO2＋N2O，下列说法正确的是(　　)A．反应中每生成1 ml N2O，转移4 ml电子B．CO发生氧化反应C．CO在反应中表现出氧化性D．NO2做还原剂
解析：根据化学方程式可知，氮元素的化合价由＋4价降低为＋1价，所以生成1 ml N2O，转移6 ml电子，故A错误；CO中碳元素的化合价升高，为还原剂，发生氧化反应，故B正确；CO为还原剂，表现出还原性，故C错误；NO2中氮元素的化合价降低，为氧化剂，故D错误。
状元随笔　氧化性强弱判断依据：氧化剂、氧化产物分别判断然后排序。判断氧化还原反应能否发生的方法已知物质的氧化性或还原性的强弱关系，判断某一氧化还原反应能否发生时可采用假设法。假设反应成立，根据氧化性：氧化剂>氧化产物，还原性：还原剂>还原产物，列出假设反应中的上述关系。结合题干条件判断结论是否符合事实，若符合事实，则反应能发生；反之，则反应不能发生。
[提升1]　已知PbO2在盐酸中易被还原成PbCl2，且PbO2、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列叙述正确的是(　　)A．将Cl2通入FeI2溶液中，可发生反应3Cl2＋6FeI2===2FeCl3＋4FeI3B．每1个PbO2在盐酸中被氧化为PbCl2时转移2个电子C．FeCl3溶液能将KI溶液中的I－氧化D．I2具有较强的氧化性，可以将PbCl2氧化为PbO2
解析：Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱，所以将Cl2通入FeI2溶液中，Cl2先氧化I－后氧化Fe2＋，不会生成FeI3，且不存在FeI3，A错误；1个PbO2在盐酸中被还原为PbCl2时，Pb元素化合价从＋4降低到＋2，转移2个电子，B错误；FeCl3的氧化性强于I2，所以FeCl3溶液能将KI溶液中的I－氧化成I2，C正确；PbO2、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱，因此I2不能把PbCl2氧化为PbO2，D错误。
状元随笔　(1)具有氧化性的物质不一定是氧化剂，具有还原性的物质不一定是还原剂，应视具体反应而定。(2)对同一元素而言，一般价态越高，氧化性越强，如氧化性：Fe3＋>Fe2＋>Fe。对同一元素而言，一般价态越低，还原性越强，如还原性：S2－>S>SO2。(3)元素的化合价处于最高价态时具有氧化性，但不一定具有强氧化性，如Na＋；元素的化合价处于最低价态时具有还原性，但不一定具有强还原性，如F－。
关键能力物质氧化性、还原性强弱比较方法1．根据氧化还原反应方程式进行比较例如：MnO2＋4HCl(浓) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O氧化剂　还原剂　　 还原产物 氧化产物氧化性：氧化剂>氧化产物，即MnO2>Cl2。还原性：还原剂>还原产物，即浓盐酸> MnCl2。
2．根据同一种元素的化合价进行比较元素处于最高价态：只有氧化性。元素处于中间价态：既具有氧化性又具有还原性。元素处于最低价态：只具有还原性。一般地，对于同一种元素，价态越高，其氧化性就越强；价态越低，其还原性就越强。例如：Fe、FeCl2、FeCl3，H2S、S、SO2，氧化性依次增强，还原性依次减弱。含不同价态的同种元素的化合物间发生反应时，同种元素高价态与低价态之间发生归中反应。例如：Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O。
4．根据反应的难易程度进行比较与同一种物质发生氧化还原反应时，反应条件越容易，一般可说明物质的氧化性或还原性越强。例如：MnO2＋4HCl(浓) Cl2↑＋MnCl2＋2H2O2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2OMnO2与浓盐酸需加热才能反应，KMnO4与浓盐酸在常温下即可反应，说明氧化性：KMnO4>MnO2。
状元随笔 氧化性、还原性强弱判断中的误区(1)氧化性、还原性强弱取决于物质得失电子的难易程度，与得失电子数目无关，如Na原子能失1个电子，Al原子可失3个电子，但还原性Na>Al。(2)不能依据氧化剂或还原剂自身化合价变化值的大小说明氧化性或还原性的强弱。如3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O和Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，氧化性：浓HNO3>稀HNO3。
5．根据变价元素被氧化或被还原的程度进行比较不同种氧化剂将同种还原剂中的元素氧化时，得到的元素价态越高，其氧化性越强。例如：Fe＋S FeS　2Fe＋3Cl2 2FeCl3　氧化性：Cl2>S。
二 氧化还原反应的基本规律[例2]　Ⅰ.高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能的绿色水处理剂，工业上是先制得高铁酸钠，然后在低温下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和，使高铁酸钾析出。(1)干法制备高铁酸钠的主要反应为2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑，该反应中Na2O2是________________。
解析：(1)反应中Fe元素由＋2价升高到＋6价，Na2O2中的部分氧元素由－1价升高到0价，另一部分氧元素由－1价降低到－2价，故Na2O2是氧化剂、还原剂。
Ⅱ.已知：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－。(3)含有1 ml FeI2和2 ml FeBr2的溶液中通入2 ml Cl2，此时被氧化的离子是__________。(4)若向含a ml FeI2和b ml FeBr2的溶液中通入c ml Cl2，当I－、Fe2＋、Br－完全被氧化时，c＝____________(用含a、b的代数式表示)。
状元随笔　多种氧化剂与一种还原剂发生反应时，要注意氧化剂的氧化性强弱顺序。多种氧化剂与一种还原剂反应时，氧化性最强的氧化剂首先与还原剂发生反应，直至这种氧化剂被消耗完，另一种氧化性相对较强的氧化剂再接着与还原剂发生反应，以此类推。多种还原剂与一种氧化剂发生反应的情况与上述情况类似。
[提升2]　KClO3与浓盐酸发生反应：KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O，下列说法不正确的是(　　)A．Cl2既是氧化产物，又是还原产物B．转移6个电子时，产生3个Cl2分子C．盐酸既表现酸性，又表现还原性D．被氧化的元素和被还原的元素的质量之比为5:1
状元随笔　依据化合价“只靠拢、不交叉”的规律判断元素化合价的变化，进而进行相关计算。
关键能力氧化还原反应中的规律1．守恒规律还原剂失电子总数＝氧化剂得电子总数＝氧化剂化合价降低的总数＝还原剂化合价升高的总数。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)强弱的比较或判断氧化剂(或还原剂)和有还原性(或氧化性)的物质在一定条件下能否发生反应。
3．先后规律(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，因为还原性：Fe2＋>Br－，所以氯气的量不足时首先氧化Fe2＋；把氯气通入FeI2溶液时，因为还原性：I－>Fe2＋，所以氯气的量不足时首先氧化I－。(2)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＋、H＋的溶液中加入铁粉，因为氧化性：Fe3＋>Cu2＋>H＋，所以铁粉先与Fe3＋反应，然后再依次与Cu2＋、H＋反应。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。
4．价态规律(1)高低规律元素处于最高价态时，只有氧化性；元素处于中间价态时，既有氧化性又有还原性；元素处于最低价态时，只有还原性。应用：判断物质的氧化性、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“只靠拢，不交叉”。
②同种元素相邻价态间不发生化学反应。应用：判断同种元素不同价态的物质间能否发生氧化还原反应。如：SO2有强还原性，浓H2SO4有强氧化性，但二者不能反应，是因为S元素的＋4价与＋6价之间无中间价态。
(3)歧化规律特征：只有一种元素的中间价态发生氧化还原反应，生成该元素的高价态和低价态物质，即中间价态―→高价态＋低价态。
三 氧化还原反应方程式配平与计算[例3]　高铁酸钾是一种非氯高效消毒剂，主要用于饮用水处理。高铁酸钾(K2FeO4)在强碱性条件下能够稳定存在。工业上是先制得高铁酸钠，然后在低温下，向高铁酸钠溶液中加入饱和的KOH溶液，使高铁酸钾析出。(1)方法一：可利用固体反应物反应：2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑①生成物Na2FeO4中铁元素的化合价为________。②该反应中的还原剂是________________，每生成1 ml Na2FeO4转移________ ml电子。
FeSO4、Na2O2
解析：(1)①根据化合价规则可判断Na2FeO4中铁元素的化合价为＋6。②反应中Fe元素由＋2价升高到＋6价，Na2O2中的部分氧元素由－1价升高到0价，另一部分氧元素由－1价降低到－2价，故FeSO4、Na2O2是还原剂。由化学方程式知每生成2 ml Na2FeO4，转移电子[(6－2)×2＋1×2]＝10 ml电子，故每生成1 ml Na2FeO4转移5 ml电子。
Na2FeO4＋2KOH===K2FeO4↓＋2NaOH
状元随笔　判断未知物的方法若一个氧化还原反应中缺少反应物或生成物。一般是把反应物和生成物中的所有原子进行比较，通过观察增加或减少了哪种元素。(1)若增加的元素是除H、O以外的非金属，未知物一般是相应的酸；(2)若增加的元素是金属，未知物一般是相应的碱。(3)若反应前后经部分配平后发现两边氢、氧原子个数不平衡，则未知物是水。
状元随笔　利用得失电子守恒法解题的一般步骤(1)找出氧化剂、还原剂及其物质的量以及1 ml氧化剂得到电子的数目、1 ml还原剂失去电子的数目。(2)根据得失电子守恒列等式：氧化剂的物质的量×1 ml氧化剂得到的电子数＝还原剂的物质的量×1 ml还原剂失去的电子数。利用得失电子守恒法解氧化还原反应的计算题，可化难为易，化繁为简。
关键能力1.氧化还原反应方程式的配平(1)配平原则。
(2)配平步骤。①标价态：写出反应物和生成物的化学式，标出发生氧化反应和还原反应的元素化合价。②列变化：标出反应前后元素化合价的变化。
③求总数：依据得失电子守恒，使化合价升高和降低的总值相等。④配化学计量数：用观察法配平其他物质的化学计量数，检查电荷是否守恒，原子个数是否守恒，配平后，把单线改成双线。C＋4HNO3(浓) 4NO2↑＋CO2↑＋2H2O
2．用守恒法进行有关氧化还原方程式的计算(1)计算依据——守恒规律。①化合价升高总值＝化合价降低总值(得失电子守恒)。②各元素原子个数相等(质量守恒)。③对于离子反应，反应前后电荷相等(电荷守恒)。④氧化剂得到的电子总数＝还原剂失去的电子总数。(2)守恒法解题的思维流程。①找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。②找准一个原子或离子得失电子数(注意化学式中粒子的个数)。③根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)。
(3)计算类型。①计算参加反应的氧化剂或还原剂的量。②求氧化剂与还原剂物质的量之比。③确定反应前后某一元素的价态变化。④求电子转移的数目。
解析：Mn元素化合价从＋4价降到＋2价，被还原，加入还原剂才能实现，A项错误；S元素化合价没有发生变化，没有发生氧化还原反应，无需氧化剂，B项错误；P元素的化合价从＋3价升高到＋5价，被氧化，加入氧化剂可实现，C项正确；CaCO3转化为CO2元素化合价未发生变化，并未发生氧化还原反应，无需氧化剂，D项错误。
2．下列粒子中，只有氧化性的是(　　)①S2－　②Fe2＋　③Cu2＋　④S　⑤H＋　⑥Na＋　⑦MgA．①⑦ B．②④C．③⑤⑥ D．②④⑤⑥
解析：元素在最高价态时只有氧化性。S2－处于最低价态，Fe2＋处于中间价态，Cu2＋处于最高价态，S处于中间价态，H＋处于最高价态，Na＋处于最高价态，Mg处于最低价态，所以选C。
3．(双选)已知反应：①Cl2＋2KBr===2KCl＋Br2②KClO3＋6HCl(浓)===3Cl2↑＋KCl＋3H2O③2KBrO3＋Cl2===Br2＋2KClO3下列说法正确的是(　　)A．氧化性由强到弱的顺序为KBrO3>KClO3>Cl2>Br2B．①中KCl是还原产物，KBr发生氧化反应C．③中1 ml氧化剂参加反应得到电子的物质的量为2 mlD．反应②中的HCl只做还原剂
解析：分析题给反应，①②③中物质的氧化性：Cl2>Br2、KClO3>Cl2、KBrO3>KClO3，A对；①中KCl是还原产物，KBr发生氧化反应，B对；③中氧化剂是KBrO3，其转化为Br2，故1 ml KBrO3参加反应得到电子的物质的量为5 ml，C错；反应②中，还原剂是HCl，其中HCl还显酸性与K＋形成KCl，D错。
4．已知X2、Y2、Z2、W2四种物质的氧化性：W2>Z2>X2>Y2，下列氧化还原反应能发生的是(　　)A．2NaW＋Z2===2NaZ＋W2 B．2NaX＋Z2===2NaZ＋X2C．2NaW＋Y2===2NaY＋W2 D．2NaZ＋X2===2NaX＋Z2
解析：氧化性强的物质与还原性强的物质间可以发生反应，如图所示的实线B所指的物质间能发生反应，虚线A、C、D所指的物质间不能发生反应。
5．某反应体系中的物质有K2Cr2O7、FeSO4、Fe2(SO4)3、H2SO4、Cr2(SO4)3、K2SO4、H2O。(1)请将K2Cr2O7之外的反应物与产物分别填入以下空格内(不用配平)。(2)反应中，被还原的元素是(标出价态)________。(3)将氧化剂与还原剂及其配平后的系数填入下列空格中(如果系数为1也要填写)，并标出电子转移的方向和数目。