化学必修 第一册第一章 物质及其变化第三节 氧化还原反应第2课时导学案
展开1.通过学习具体的实例识别常见的氧化剂和还原剂,理解氧化性、还原性强弱与价态及电子转移的关系。
2.通过学习能够对生产、生活中常见的氧化还原反应加以分析,熟练氧化还原反应的判断方法。
【自主预习】
1.氧化剂与还原剂
(1)氧化剂:所含元素化合价 ,即 电子(或电子对 )的物质是氧化剂,具有 性。
(2)还原剂:所含元素化合价 ,即 电子(或电子对 )的物质是还原剂,具有 性。
(3)在氧化还原反应中,还原剂失去电子,化合价升高,生成的产物是 ,该产物具有 性。
(4)在氧化还原反应中,氧化剂得到电子,化合价降低,生成的产物是 ,该产物具有 性。
2.常见的氧化剂和还原剂
3.氧化性、还原性强弱比较
(还原性强) (氧化性强) (氧化性较弱) (还原性较弱)
氧化性:氧化剂 氧化产物;
还原性:还原剂 还原产物。
【微点拨】
(1)常见氧化剂及其还原产物:
(2)常见还原剂及其氧化产物:
4.氧化还原反应的应用
(1)汽车尾气的处理
汽车尾气的主要成分是氮氧化物(NO、NO2)和碳氧化物(CO、CO2),其中的NOx和CO都是有毒气体,直接排放会造成严重的大气污染。在一定条件下,利用氧化还原反应原理,可将NOx与CO转化成无毒的N2和CO2,从而减少或消除汽车尾气对大气的污染。
2NO+2CON2+2CO2;2NO2+4CON2+4CO2;2NOx+2xCON2+2xCO2。
(2)在生产、生活中所需的各种金属大多是通过氧化还原反应从矿石中冶炼出来的;同样,金属的腐蚀一般也是氧化还原反应。
(3)许多化工产品的制备,如合成氨、合成硝酸、制硫酸、电解法制烧碱等,主要反应都是氧化还原反应。
(4)农业生产中,植物的光合作用、呼吸作用都是复杂的氧化还原反应。
(5)日常生活中,食物的腐败就是氧化还原反应。因此袋装食品中加入脱氧剂可延长食品的保质期。
【参考答案】1.(1)降低 得到 偏向 氧化 (2)升高 失去 偏离 还原 (3)氧化产物 氧化 (4)还原产物 还原
2.Cl2、O2 MnO2、NO2 浓硫酸、硝酸 KMnO4、FeCl3 Al、Zn、Fe H2、C CO
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【效果检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)非金属单质只具有氧化性。( )
(2)金属阳离子只具有氧化性,不具有还原性。( )
(3)金属元素的原子失去电子的数目越多,该金属的还原性越强。( )
(4)某元素从化合态变成游离态,该元素一定被氧化。( )
(5)把少量铁粉加入硝酸铜和硝酸银的混合溶液中,结果只有银白色物质析出,证明氧化性:Ag+>Cu2+。( )
(6)一种物质若具有氧化性,则不具有还原性,反之亦然。( )
【答案】(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×
2.非金属单质在氧化还原反应中作反应物时一定是氧化剂吗?为什么?
【答案】不一定。非金属单质在氧化还原反应中,可能作氧化剂,如Cl2、O2,也可能作还原剂,如C、H2。
3.金属单质在氧化还原反应中作反应物时一定是作还原剂吗?为什么?
【答案】是。金属元素无负价,金属单质在氧化还原反应中作反应物时一定是失电子,化合价升高,作还原剂。
【合作探究】
任务1:氧化剂与还原剂
情境导入 酒精、“84”消毒液均可用于灭活病毒,某“84”消毒液的说明书部分内容如下:
问题生成
1.“84”消毒液的主要成分NaClO中Cl元素的化合价是多少?用“84”消毒液消灭病毒利用的是其什么性质?
【答案】+1价;利用了其氧化性。
2.“84”消毒液说明书的注意事项中提到不能与洁厕灵(主要成分为盐酸)混用,其实是二者混合会发生反应:NaClO+2HClNaCl+Cl2↑+H2O。
请分析该反应中的氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物分别是什么,并用双线桥法标出电子转移的方向和数目。
【答案】氧化剂是NaClO,还原剂是HCl,氧化产物和还原产物都是Cl2;。
3.如何通过氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物表示一个氧化还原反应呢?
【答案】
【核心归纳】
氧化还原反应中各概念间的关系
【核心归纳】
【例1】为实现下列物质之间的转化,必须要加入还原剂才能实现的是( )。
A.KClO3→KCl B.CuO→Cu
C.Cu→Cu(NO3)2D.HCO3-→CO2
【答案】B
【解析】氯酸钾在二氧化锰作催化剂的条件下受热分解生成氯化钾和氧气,不需要加入还原剂就能实现,A项不符合题意;氧化铜转化为铜时,铜元素的化合价降低,被还原,转化时需要加入还原剂才能实现,B项符合题意;铜转化为硝酸铜时,铜元素的化合价升高,被氧化,转化时需要加入氧化剂才能实现,C项不符合题意;HCO3-转化为二氧化碳时,没有元素发生化合价变化,不需要加入还原剂就能实现,D项不符合题意。
【例2】下列说法正确的是( )。
A.要实现Fe2+Fe3+的转化,必须加入还原剂
B.在反应CaH2+2H2OCa(OH)2+2H2↑中,水作氧化剂
C.反应2H2S+SO23S↓+2H2O中,氧化剂和还原剂的质量之比是2∶1
D.因Cl2的氧化性强于I2的氧化性,所以置换反应I2+2NaClO32NaIO3+Cl2不能发生
【答案】B
【解析】A项,Fe2+Fe3+,铁元素被氧化,必须加入氧化剂,错误;B项,水中的氢元素化合价降低,水作氧化剂,正确;C项,H2S为还原剂,SO2为氧化剂,氧化剂和还原剂的质量之比是16∶17,错误;D项,碘单质将NaClO3还原为Cl2,说明碘单质的还原性强于氯气的还原性,遵循氧化还原反应规律,反应可以发生,错误。
任务2:氧化性和还原性
情境导入 我国歼-31战斗机使用了耐高温的钛合金材料。金属钛具有许多优异的性能,是航空、军工、电力等领域的必需材料。金红石[主要成分为二氧化钛(TiO2)] 是地壳中钛矿石中的一种。目前,大规模生产钛的方法如下:
第一步:让金红石、过量碳单质在高温下与氯气反应,制得四氯化钛(TiCl4);
第二步:在氩气氛围中加热,使金属镁与四氯化钛反应制得金属钛。
问题生成
1.写出制备金属钛的两步反应的化学方程式,并分析其中的氧化剂和还原剂分别是什么。
【答案】第一步反应:TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO,氧化剂是Cl2,还原剂是C;第二步反应:TiCl4+2MgTi+2MgCl2,氧化剂是TiCl4,还原剂是Mg。
2.分析Cl2、TiCl4和Ti三种物质的氧化性强弱顺序。
【答案】Cl2>TiCl4>Ti。
【核心归纳】
1.氧化性、 还原性和元素化合价之间的关系
【微点拨】
元素的化合价处于最高(最低)价态时,具有氧化(还原)性,但不一定具有强氧化(还原)性,如 Na+ (F- )。
2.物质氧化性、还原性强弱的比较
(1)根据元素的活动性顺序比较
(2)根据反应条件来判断
当不同的氧化剂(或还原剂)与同一还原剂(或氧化剂)反应时,反应越易进行,则对应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,反之越弱。如:
①MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
氧化性:KMnO4>MnO2。
②Na与冷水剧烈反应,Mg与水需加热才反应,Al与水在加热条件下也难反应,故还原性:Na>Mg>Al。
(3)根据氧化产物的价态高低判断
同一物质在相同条件下,被不同氧化剂氧化的程度越大,氧化剂的氧化性越强。
例如:2Fe+3Cl22FeCl3,Fe+SFeS
氧化性:Cl2>S。
判断还原剂还原性的原理类似。
【微点拨】
(1)氧化性、还原性的强弱只与该元素原子得失电子的难易程度有关,而与得失电子数目的多少无关。得电子能力越强,其氧化性就越强;失电子能力越强,其还原性就越强。
(2)一种反应物不一定只表现出一种性质。如反应2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑中,参加反应的KMnO4既表现了还原性,又表现了氧化性。
【典型例题】
【例3】为了防止物品生锈,常采用化学处理使钢铁零件表面生成Fe3O4的致密保护层——“发蓝”。化学处理过程中,其中一步反应为3Fe+NaNO2+5NaOH3Na2FeO2+H2O+NH3↑。下列叙述不正确的是( )。
A.NH3为还原产物
B.上述反应中铁被氧化
C.NO2-的氧化性强于FeO22-
D.氧化产物和还原产物的质量之比是3∶1
【答案】D
【解析】N元素从NaNO2中的+3价变为NH3中的-3价,化合价降低了6价,氨气为还原产物,A项正确;该反应中Fe的化合价从0价变为+2价,化合价升高,Fe被氧化,B项
正确;反应中氧化剂为NO2-,氧化产物为FeO22-,氧化剂的氧化性强于氧化产物,则NO2-的氧化性强于FeO22-的氧化性,C项正确;氨气为还原产物,Na2FeO2是氧化产物,氧化产物和还原产物的质量之比是402∶17,D项错误。
思维建模:解答有关氧化剂氧化性、还原剂还原性强弱比较题目的思维流程如下:
【随堂检测】
1.反应2Mg+CO22MgO+C中,作氧化剂的是( )。
A.MgB.CO2C.MgOD.C
【答案】B
【解析】氧化剂被还原,所含元素化合价降低,B项正确。
2.下列转化过程中必须加入还原剂的是( )。
A.FeSH2SB.SO2SO32-
C.Fe3+Fe2+D.CuCu2+
【答案】C
【解析】A项,FeS→H2S,无元素化合价变化,不属于氧化还原反应;B项,SO2SO32-,无元素化合价变化,不属于氧化还原反应;C项,Fe3+Fe2+,Fe元素化合价降低,被还原,应加入还原剂才能实现;D项,CuCu2+,Cu元素化合价升高,被氧化,应加入氧化剂才能实现。
3.下列说法正确的是( )。
A.物质失电子越多,还原性越强,得电子越多,氧化性越强
B.已知①Fe+Cu2+Fe2++Cu、②2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,则氧化性强弱顺序为 Fe3+>Cu2+>Fe2+
C.已知还原性:B->C->D-,反应 C-+D D-+C 和反应 C-+B B-+C 都能发生
D.具有强氧化性和强还原性的物质混合一定能发生氧化还原反应
【答案】B
【解析】物质氧化性强弱与得电子能力有关,得电子能力越强,则氧化性越强,与得电子多少无关;物质还原性强弱与失电子能力有关,失电子能力越强,则还原性越强,与失电子多少无关,A项错误。氧化还原反应中,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,在反应①中,氧化剂是Cu2+,氧化产物是Fe2+,所以氧化性:Cu2+>Fe2+,在反应②中,氧化剂是Fe3+,氧化产物是Cu2+,所以氧化性:Fe3+>Cu2+,故氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+,B项正确。氧化还原反应中,还原剂的还原性大于还原产物的还原性,还原性:C->D-,故反应C-+DD-+C能发生;还原性:B->C-,故反应C-+BB-+C不能发生,C项错误。具有强氧化性和强还原性的物质混合不一定发生氧化还原反应,化学反应需要适宜的反应条件,如氯气有强氧化性,铁有强还原性,两者在点燃时才会反应,常温下不反应,D项错误。
4.针对以下A~D四个涉及H2O2的反应(未配平)回答下列问题:
A.Na2O2+HClH2O2+NaCl
B.Ag2O+H2O2Ag+O2↑+H2O
C.H2O2H2O+O2↑
D.H2O2+Cr2(SO4)3+KOHK2CrO4+K2SO4+H2O
H2O2仅表现氧化性的反应是 (填字母,下同),H2O2仅表现还原性的反应是 ,H2O2既表现氧化性又表现还原性的反应是 ,H2O2既不作氧化剂又不作还原剂的反应是 。
【答案】D B C A
【解析】反应A是一个非氧化还原反应,过氧化氢既不是氧化剂,也不是还原剂;反应B中Ag2O被还原成单质银,H2O2仅表现为还原性;反应C为过氧化氢的分解反应,H2O2既表现了氧化性,又表现了还原性;反应D过氧化氢中的氧元素化合价由-1变成-2,仅表现氧化性。
分类
实例
常见
氧化剂
活泼的非金属单质
、S
某些阳离子
H+、Ag+、Fe3+、Cu2+
含较高价态元素的物质
某些含氧化合物
、H2O2、Na2O2
氧化性酸
某些盐
、KClO3
常见
还原剂
活泼的金属单质
、Na、Mg
非金属单质
、P
含较低价态元素的物质
某些氧化物
、SO2
还原性酸
HCl、H2S
某些盐
KI、Na2S、FeCl2
产品名称
“84”消毒液
性状
淡黄色液体,有刺激性气味
主要成分
次氯酸钠(NaClO)
储存
密闭、冷暗处
注意事项
不能与洁厕灵(主要成分为盐酸)混用
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高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 硫及其化合物第2课时学案: 这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册<a href="/hx/tb_c4000033_t4/?tag_id=42" target="_blank">第一节 硫及其化合物第2课时学案</a>,共10页。学案主要包含了学习目标,自主预习,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。
人教版 (2019)必修 第二册第一节 硫及其化合物第1课时学案设计: 这是一份人教版 (2019)必修 第二册<a href="/hx/tb_c4000033_t4/?tag_id=42" target="_blank">第一节 硫及其化合物第1课时学案设计</a>,共11页。学案主要包含了学习目标,自主预习,效果检测,合作探究,典型例题,核心归纳,灵犀一点,随堂检测等内容,欢迎下载使用。