人教版 (2019)必修 第一册第三节 氧化还原反应第3课时学案

这是一份人教版 (2019)必修 第一册第三节 氧化还原反应第3课时学案，共9页。学案主要包含了学习目标，自主预习，参考答案，效果检测，合作探究，核心归纳，典型例题，随堂检测等内容，欢迎下载使用。
1.掌握氧化还原反应的基本规律。
2.掌握氧化还原反应方程式的配平与有关计算。
【自主预习】
1.回忆氧化还原反应的特征、实质。
特征: ;
实质: 。
2.氧化还原反应电子转移的标注:KIO3+5KI+3H2SO43K2SO4+3I2+3H2O。
(1)双线桥: 。
(2)单线桥: 。
3.配平下列常见氧化还原反应:
(1) CuO+ C Cu+ CO2↑。
(2) Fe2O3+ CO Fe+ CO2。
(3) Zn+ HCl ZnCl2+ H2↑。
(4) Na+ Cl2 NaCl。
(5) H2+ Cl2 HCl。
(6) Fe2O3+ H2 Fe+ H2O。
(7) H2O2 H2O+ O2↑。
(8) P+ O2 P2O5。
【参考答案】1.化合价的变化(化合价的升高与降低) 电子的转移(得失或偏移)
2.(1)
(2)
3.(1)2 1 2 1 (2)1 3 2 3
(3)1 2 1 1 (4)2 1 2 (5)1 1 2
(6)1 3 2 3 (7)2 2 1 (8)4 5 2
【效果检测】
1.判断正误(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)元素的非金属性越强,其氧化性越强,相应单质越活泼。( )
(4)难失电子的物质一定易得电子。( )
(5)含有最高价元素的化合物一定具有强氧化性。( )
(6)MnO2不与稀盐酸反应是因为H+浓度小。( )
(7)氧化还原反应中的反应物,不是氧化剂就是还原剂。( )
(8)CaO2与水发生氧化还原反应时,CaO2只作氧化剂。( )
【答案】(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×
【合作探究】
任务1：氧化还原反应基本规律
情境导入 “84”消毒液和洁厕灵是家庭必备的生活用品。“84”消毒液是一种高效消毒剂,主要成分为次氯酸钠(NaClO,Cl为+1价),是无色或淡黄色液体,且具有刺激性气味,被广泛用于宾馆、医院、食品加工行业、家庭等的卫生消毒。洁厕灵主要成分是盐酸,还含有微量表面活性剂、香精、缓蚀剂,主要应用在家庭、宾馆、饭店、学校、医院、公厕、移动厕所等场所。
问题生成
1.利用氧化还原反应的知识从氯元素的角度分析“84”消毒液和洁厕灵的主要成分具有哪些性质。
【答案】NaClO中Cl为+1价,处于氯的中间价态,既有氧化性又有还原性;HCl中Cl为-1价,处于氯的最低价态,只有还原性。
2.“84”消毒液和洁厕灵不能混用,混用常常会引发人体中毒(已知氯气有毒)。
①利用氧化还原反应的原理说明原因。
【答案】NaClO具有氧化性,HCl具有还原性,两者混用会发生归中反应生成有毒气体Cl2。
②写出该反应的化学方程式,并分别用单线桥法、双线桥法表示电子转移。
【答案】
3.氯系氧化剂、消毒剂在生产、生活中有广泛应用。其消毒能力可以用“有效氯”表示,有效氯定义为单位质量的消毒剂得电子能力与多少克氯气相当。下列消毒剂(或氧化剂)的有效氯最高的是 。
A.NaClO B.Ca(ClO)2
C.NaClO2D.ClO2
【答案】D
【解析】单位质量的含氯氧化剂得电子数越多,有效氯越高。单位质量的NaClO、Ca(ClO)2、NaClO2、ClO2得电子数之比为274.5∶4143∶490.5∶567.5,则有效氯最高的是ClO2,故D项正确。
【核心归纳】
氧化还原反应的基本规律
1.守恒规律
氧化还原反应中,得失电子总数相等,元素化合价升降总数相等,反应前后电荷总数相等(离子反应)。即有关系式:
还原剂失电子总数=氧化剂得电子总数
化合价降低的总数=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)的强弱比较,判断氧化剂和有还原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,还原性强的先被氧化。
(2)同一还原剂与多种氧化剂混合,氧化性强的先被还原。
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
元素最高价态:只有氧化性。
元素中间价态:既有氧化性又有还原性。
元素最低价态:只有还原性。
应用:判断元素或物质的氧化性、还原性。
(2)归中规律
同种元素不同价态之间发生氧化还原反应,元素的化合价“只向中间靠拢不出现交叉”,如:
(√)
(×)
(3)歧化规律
歧化规律是指某元素的中间价态在适宜条件下同时向较高和较低的价态转化,即“中间价高价+低价”。具有多种价态的元素(如Cl、S、N和P等)均可发生歧化反应,如Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O。
【微点拨】
(1)判断氧化剂强弱的标准是看其得电子的难易程度,而不是看其得电子数目的多少,如浓硝酸和稀硝酸。再如氯气和硫,氧化性Cl2>S,但二者与Fe反应时,Cl2中每个Cl原子得到一个电子将铁氧化为FeCl3,每个S原子得到两个电子将Fe氧化为FeS。
(2)判断还原剂强弱的标准是看其失电子的难易程度,而不是看其失电子数目的多少,如钠和铝。
(3)同一元素的价态越高,氧化性不一定越强,如高氯酸和次氯酸。HClO4中氯元素为+7价,高于HClO中氯元素的+1价,但HClO4的氧化性却弱于HClO,因为物质的氧化性强弱不仅与化合价高低有关,还与物质本身的稳定性有关。
【典型例题】
【例1】X、Y、Z、G、Q均为氯的含氧化合物,它们在一定条件下可发生如下转化:
①GQ+NaCl
②Q+H2OX+H2
③Y+NaOHG+Q+H2O
④Z+NaOHQ+X+H2O
则在这五种化合物中氯元素的化合价由高到低的顺序是 。
【答案】X>Z>Q>Y>G
【解析】首先观察4个反应之间的特点,可知它们均为氧化还原反应,其中①③④为歧化反应,②为普通氧化还原反应。然后逐一分析,分别得出如下结论:对于转化①,氯元素的化合价Q>G;对于转化②,氯元素的化合价X>Q;对于转化③,氯元素的化合价Q>Y>G;对于转化④,氯元素的化合价X>Z>Q。
【例2】工业制备高铁酸钾的离子方程式为2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-2FeO42-+3Cl-+5H2O。下列关于该反应的说法正确的是( )。
A.FeO42-中Fe元素的化合价为+3
B.ClO-发生还原反应
C.Fe(OH)3是氧化剂
D.OH-是氧化剂
【答案】B
【解析】FeO42-中O元素的化合价为-2,则Fe元素的化合价为+6,A项错误;反应中ClO-转化为Cl-,氯元素的化合价降低,发生还原反应,B项正确;Fe(OH)3转化为FeO42-,铁元素的化合价升高,Fe(OH)3是还原剂,C项错误;OH-既不是氧化剂也不是还原剂,D项错误。
任务2：氧化还原反应方程式的配平与计算
情境导入
船底防污漆是一种加有防污剂的特种漆,涂装于船底和海洋水下设施之上,通过漆膜中毒料的渗出、扩散或水解,达到防止藤壶、牡蛎等海生动物附着的目的。
氧化亚铜(Cu2O)是一种鲜红色粉末状固体,主要用于制造船底防污漆,用来杀死低级海生动物。Cu2O几乎不溶于水,可在酸性溶液中发生反应,与硫酸、盐酸、硝酸的反应如下:
①Cu2O+H2SO4CuSO4+Cu+H2O
②Cu2O+4HCl2HCuCl2+H2O
③aCu2O+bHNO3(稀)cCu(NO3)2+dNO↑+fH2O
问题生成
1.Cu2O中Cu的化合价是多少?反应①中氧化剂和还原剂分别是哪种物质?
【答案】+1;氧化剂和还原剂都是Cu2O。
2.反应②是不是氧化还原反应?若是,请说明转移电子情况;若不是,请说明判断依据。
【答案】不是,反应前后没有元素化合价的改变。
3.请给反应③配平,并写出配平思路与过程。
【答案】3Cu2O+14HNO3(稀)6Cu(NO3)2+2NO↑+7H2O;Cu2O到Cu(NO3)2,Cu元素的化合价升高1,则1个Cu2O化合价升高2,HNO3到NO,N元素的化合价降低3,根据氧化剂和还原剂得失电子数目守恒,可知Cu2O的化学计量数是3,作氧化剂的HNO3的化学计量数是2,由于硝酸在该反应中只有一部分化合价降低作氧化剂,所以还原产物的化学计量数也是2,根据原子守恒可以配出其他物质的化学计量数。
4.反应③中每产生2个NO分子,转移的电子数目是多少?
【答案】6个。
【核心归纳】
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。
C0+HN+5O3(浓)N+4O2↑+C+4O2↑+H2O
(2)列变化:标出反应前后元素化合价的变化。
(3)求总数:依据电子得失守恒,使化合价升高和降低的总数相等。
(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。
C+4HNO3(浓)4NO2↑+CO2↑+2H2O
3.配平方法
(1)正向配平法:若参加反应的氧化剂全部被还原,参加反应的还原剂全部被氧化,可采用正向配平法,即根据化合价升降总数相等,确定氧化剂和还原剂的化学计量数,然后用观察法配平其他物质。
(2)逆向配平法:部分氧化还原反应、自身氧化还原反应等宜选用逆向配平法,即先确定氧化产物和还原产物的化学计量数,然后用观察法确定氧化剂和还原剂的化学计量数。
(3)双向配平法:若氧化剂(或还原剂)中某元素的化合价只有部分发生变化,配平要从还原剂、还原产物(氧化剂、氧化产物)着手,即从化学方程式的两端进行配平。
(4)缺项氧化还原反应方程式的配平
①方法
先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数,然后由元素守恒确定未知物,再根据原子守恒和电荷守恒进行配平。
②补项原则
【核心归纳】
【例3】配平下列反应方程式。
(1)正向配平类
KI+ KIO3+ H2SO4 I2+ K2SO4+ H2O。
【答案】5 1 3 3 3 3
(2)逆向配平类
S+ NaOH Na2S+ Na2SO3+ H2O。
【答案】3 6 2 1 3
【解析】S既是氧化剂又是还原剂,化合价有升高到+4,也有降低到-2,因此从方程式右端产物开始分析,为了保证得失电子守恒,Na2S和Na2SO3化学计量数之比是2∶1,确定S的系数是3,再根据观察法配平其他物质的系数。
(3)缺项配平类
将NaBiO3固体(黄色,微溶)加入MnSO4和H2SO4的混合溶液里,加热,溶液显紫色(Bi3+无色)。配平该反应的离子方程式:
NaBiO3+ Mn2++ Na++ Bi3++ MnO4-+ 。
【答案】5 2 14H+ 5 5 2 7H2O
【解析】①先根据得失电子守恒,确定NaBiO3和Mn2+的系数分别为5、2;Bi3+和MnO4-的系数分别为5、2;②原子守恒,确定Na+的系数为5;③补项,根据酸性环境,以及方程式右端少氧,确定方程式左端是H+,右端是H2O,原子守恒配平系数。
(4)双向配平类
Cu+ HNO3(稀) Cu(NO3)2+ NO↑+ H2O。
【答案】3 8 3 2 4
【例4】高锰酸钾溶液在酸性条件下可以与硫酸亚铁反应,化学方程式如下(未配平):
KMnO4+FeSO4+H2SO4K2SO4+MnSO4+Fe2(SO4)3+H2O
下列说法正确的是( )。
A.MnO4-是氧化剂,Fe3+是还原产物
B.Fe2+的还原性强于Mn2+
C.生成物水的化学计量数是7
D.生成4个水分子时,转移10个电子
【答案】B
【解析】Fe2+被氧化生成Fe3+,Fe3+为氧化产物,A项错误;Fe2+在该反应中是还原剂,Mn2+为还原产物,还原剂的还原性强于还原产物,B项正确;配平后该反应的化学方程式为2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4K2SO4+2MnSO4+5Fe2(SO4)3+8H2O,水的化学计量数是8,C项错误;根据配平的化学方程式可知,生成4个水分子时,转移5个电子,D项错误。
【随堂检测】
1.氧化还原反应中,水的作用可以是氧化剂、还原剂、既是氧化剂又是还原剂、既不是氧化剂也不是还原剂等。下列反应与C+H2O(g)CO+H2相比较,水的作用相同的是( )。
A.3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
B.Na2O+H2O2NaOH
C.2F2+2H2O4HF+O2
D.3NO2+H2O2HNO3+NO
【答案】A
【解析】A项,反应C+H2O(g)CO+H2中,H2O作氧化剂。该反应中水中H元素化合价降低,作氧化剂;B项,该反应没有化合价的变化,为非氧化还原反应;C项,该反应中水中O元素化合价升高,作还原剂;D项,该反应中水中没有元素化合价发生变化,既不作还原剂也不作氧化剂。
2.若SO32-与R2O72-按个数比3∶1发生氧化还原反应,其中SO32-→SO42-,则R元素在还原产物中的化合价是( )。
A.+1 B.+2 C.+3 D.+4
【答案】C
【解析】3×(6-4)=2×(6-x),解得x=+3。
3.配平下列反应方程式:
(1) Na+ H2O NaOH+ H2↑
(2) P+ CuSO4+ H2O Cu+ H3PO4+ H2SO4
(3) ClO-+ Fe(OH)3+ OH- Cl-+ FeO42-+ H2O
(4) MnO4-+ 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 8
4.ClO2是一种消毒、杀菌效率高的消毒剂,具有强氧化性。工业上利用如下反应来制备ClO2:NaClO3+Na2SO3+H2SO4ClO2↑+Na2SO4+H2O。
(1)配平上述化学方程式,并用单线桥法标出电子转移的方向和数目: 。
(2)1个NaClO3参加反应时转移 个电子。
【答案】(1)
2Na2SO4+H2O
(2)1
【解析】由化学方程式可知,反应中Cl元素化合价由+5价降低到+4价,所以1个NaClO3参加反应时转移1个电子。
条件
补项原则
酸性条件
缺H(氢)或多O(氧)补H+,少O(氧)补H2O(水)
碱性条件
缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水),少O(氧)补OH-