高中化学第3节 氧化还原反应图片课件ppt

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2.氧化还原反应的特征和实质(1)特征:有元素化合价发生变化。(2)实质:电子转移(包括电子得失或共用电子对偏移)。3.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系(1)置换反应一定是氧化还原反应,复分解反应一定不是氧化还原反应。(2)有单质参加的化合反应是氧化还原反应;有单质生成的分解反应是氧化还原反应。
思维建模4.氧化还原反应中电子转移的表示方法(详见定点2)
1.概念(1)氧化剂:在氧化还原反应中,所含某种(或某些)元素化合价降低的反应物。(2)还原剂:在氧化还原反应中,所含某种(或某些)元素化合价升高的反应物。(3)氧化性:表示物质得电子能力强弱的性质。(4)还原性:表示物质失电子能力强弱的性质。(5)氧化产物:还原剂被氧化得到的产物,氧化产物具有氧化性。(6)还原产物:氧化剂被还原得到的产物,还原产物具有还原性。
2.常见的氧化剂和还原剂(1)常见的氧化剂　
(3)既有氧化性又有还原性的物质　　某物质所含元素处于中间价态时,该物质既具有氧化性,又具有还原性,一般情况下主要 表现其中一种性质。
1.研究物质的性质(1)根据物质所含元素化合价的升降趋势判断其所具有的性质,比如Na元素的化合价有升高 的趋势,在发生氧化还原反应时常做还原剂,具有还原性。(2)物质氧化性或还原性强弱的比较(详见定点3)2.实现物质转化与获得能量(1)人们利用氧化还原反应实现物质的转化,例如金属的冶炼。①金属置换法:适用于活泼金属从溶液中还原不活泼金属,如用铁从CuSO4溶液中置换出铜。②电解法:适用于冶炼活泼金属,如Na、Mg、Al,一般通过电解熔融的氯化钠、氯化镁来冶 炼Na、Mg,电解熔融的氧化铝来冶炼Al。③热还原法:适用于冶炼较不活泼金属,如Zn、Fe、Sn、Pb、Cu,常用的还原剂有C、CO、H2等。
④热分解法:适用于冶炼Hg和Ag。(2)人们利用氧化还原反应获得能量。例如人们利用可燃物作为还原剂,选择合适的氧化剂 与之发生氧化还原反应获得热能;人们还可以利用氧化还原反应获得电能,如生活中使用的 电池。(3)利用氧化还原反应规律,丰富物质的转化、能量转化的途径,获取生产活动的更高社会效 益。
1.在氧化还原反应中,有一种元素被氧化,肯定有另一种元素被还原,这种说法正确吗? (　    )　　　如反应Cl2+2NaOH  NaClO+NaCl+H2O中,部分氯元素被氧化,部分氯元素被还原。2.有单质参加或生成的反应一定属于氧化还原反应,这种说法正确吗? (　    )　　　有单质参加或生成的反应不一定是氧化还原反应,如石墨转化为金刚石,没有元素 化合价的变化,不是氧化还原反应。3.含最高价元素的化合物,一定具有强氧化性,这种说法正确吗? (　    )　　　元素处于最高价态时有氧化性,但不一定有强氧化性,如NaCl中Na+有氧化性,但其 不具有强氧化性。
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。
4.在反应中某元素由化合态变为游离态,该元素一定被还原,这种说法正确吗? (　    )　　　该元素可能被氧化也可能被还原。5.实验室用二氧化锰和浓盐酸制取氯气的反应中,HCl只体现还原性,这种说法正确吗? (　    )　　　MnO2+4HCl(浓)  MnCl2+Cl2↑+2H2O中,体现了HCl的还原性和酸性。6.1 ml Fe3+  1 ml Fe的过程中得到3 ml电子,1 ml Cl2  2 ml Cl-的过程中得到2 ml电子,所以氧化性:Fe3+>Cl2,这种说法正确吗? (　    )　　　物质的氧化性强弱与得电子的数目无关,与得电子的能力有关;同理,还原性的强 弱与失电子的数目无关,与失电子的能力有关。
2.“巧”记忆氧化还原反应的概念可用“七字诀”记忆。　　同理还有:降得还原叫氧化。3.“用”步骤(1)正确标出反应前后变价元素的化合价。(2)先找化合价升高的元素,根据“升失氧化叫还原”找还原剂和相对应的氧化产物。
(3)再找对应的氧化剂和还原产物。
典例　煅烧硫酸亚铁的化学方程式为2FeSO4 SO2↑+Fe2O3+SO3↑,下列有关说法正确的是 (　    )A.该分解反应过程中氧元素的化合价降低B.FeSO4中铁元素被还原C.SO2是氧化产物D.该反应中FeSO4既是氧化剂,又是还原剂
思路点拨    解答本题的关键是正确标出化合价,然后根据“升失氧化叫还原”判断。
解析    该反应中氧元素的化合价不变,A错误;FeSO4生成Fe2O3时,Fe元素化合价由+2价升高 到+3价,被氧化,B错误;FeSO4生成SO2时,S元素化合价降低被还原,SO2为还原产物,C错误;Fe- SO4既是氧化剂,又是还原剂,D正确。
1.双线桥法(1)基本步骤 
(2)注意事项①箭头、箭尾必须对应化合价变化的同种元素的原子;②必须注明“得到”或“失去”;③得到电子总数=失去电子总数=转移电子总数。　　如: 
2.单线桥法(1)基本步骤
(2)注意事项①用箭头标明电子转移方向,箭头由反应物中失去电子元素的原子指向反应物中得到电子元 素的原子;②不标“得到”或“失去”,只标电子转移的数目。　　如:   2 a 
1.根据氧化还原反应判断　　一般而言,氧化还原反应总是朝着强氧化性物质与强还原性物质反应生成弱氧化性物质 与弱还原性物质的方向进行。氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。
2.根据活动性顺序判断(1)根据金属活动性顺序(2)根据非金属活动性顺序
3.根据反应条件判断　　不同的氧化剂(还原剂)与同一还原剂(氧化剂)反应时,反应条件要求越低,则对应的氧化 剂(还原剂)的氧化性(还原性)越强,反之越弱。例如:MnO2+4HCl(浓)  MnCl2+Cl2↑+2H2O    2KMnO4+16HCl(浓)  2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O4HCl+O2  2Cl2+2H2O从反应条件可以看出氧化剂的氧化性:KMnO4>MnO2>O2。
4.根据反应的程度判断(1)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。如根据Fe+ S  FeS、2Fe+3Cl2  2FeCl3可知,氧化性:Cl2>S。(2)同一物质在相同的条件下,被不同还原剂还原的程度越大,还原剂的还原性越强。如根据 Cu(足量)+2Fe3+  Cu2++2Fe2+、3Zn(足量)+2Fe3+  3Zn2++2Fe可知,还原性:Zn>Cu。5.根据元素的价态比较(1)一般来说,同种元素的价态越高,其氧化性越强,如氧化性:Fe3+>Fe2+;同种元素的价态越低, 其还原性越强,如还原性:S2->S>SO2。(2)最高价态的元素只有氧化性,最低价态的元素只有还原性,处于中间价态的元素兼有氧化性和还原性。
典例　已知反应:①Cl2+2FeCl2  2FeCl3②2Mn2++5PbO2+4H+  2Mn +5Pb2++2H2O③2KMnO4+16HCl(浓)  2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O④2FeCl3+2KI  2FeCl2+I2+2KCl下列叙述不正确的是 (　    )A.氧化性:PbO2>Mn >Cl2>FeCl3>I2B.还原性:I->Cl->Fe2+C.PbO2与浓盐酸共热可能发生反应:PbO2+4HCl(浓)  PbCl2+Cl2↑+2H2OD.向FeI2溶液中通入过量Cl2,存在反应:3Cl2+2FeI2  2FeCl3+2I2
思路点拨    首先根据元素的化合价变化判断出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物;然后 根据同一反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物,还原剂的还原性大于还原产物分析判断;最 后根据氧化性、还原性的强弱判断反应能否发生。
解析    同一反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物,由反应①得氧化性:Cl2>FeCl3,由反应②得 氧化性:PbO2>Mn ,由反应③得氧化性:Mn >Cl2,由反应④得氧化性:FeCl3>I2,所以氧化性:PbO2>Mn >Cl2>FeCl3>I2,故A正确;同一反应中还原剂的还原性大于还原产物,由反应①得还原性:Fe2+>Cl-,由反应④得还原性:I->Fe2+,所以还原性:I->Fe2+>Cl-,故B不正确;由于氧化性: PbO2>Cl2,所以PbO2与浓盐酸共热可能发生反应:PbO2+4HCl(浓)  PbCl2+Cl2↑+2H2O,故C正确;向FeI2溶液中通入过量Cl2,I-和Fe2+均被完全氧化,所以存在反应:3Cl2+2FeI2  2FeCl3+2I2,故D正确。
1.实验仪器:铁架台(带铁圈、铁夹)、酒精灯、陶土网、圆底烧瓶、分液漏斗(配双孔塞)、 导气管、集气瓶、烧杯。2.实验试剂:氢氧化钠溶液、浓盐酸、二氧化锰、饱和食盐水、浓硫酸。3.实验原理:MnO2+4HCl(浓)  MnCl2+Cl2↑+2H2O。4.制备装置
5.净化方法:用饱和食盐水除去氯气中混有的HCl(上图中装置B),再用浓硫酸除去氯气中混有 的水蒸气(上图中装置C)。6.收集方法:(1)氯气的密度比空气大,可以用向上排空气法收集(上图中装置D)。(2)氯气在饱 和食盐水中的溶解度小,可以用排饱和食盐水法收集。7.尾气处理:用氢氧化钠溶液(上图中装置E)吸收尾气,以防污染空气。8.验满方法1:将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的集气瓶口,观察到试纸立即变蓝,则证明已集 满。方法2:将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的集气瓶口,观察到试纸先变红后褪色,则证明已集 满。
9.实验室制氯气的注意事项①稀盐酸与MnO2不反应,制取氯气时必须选用浓盐酸;加热温度不宜过高,以减少氯化氢的挥 发。②为了便于控制反应速率,一般应选用分液漏斗,而不用长颈漏斗。③尾气处理时,不能用澄清石灰水吸收氯气,因为澄清石灰水中Ca(OH)2的含量少,吸收不完全。④实验结束后,先使反应停止并排出装置中残留的氯气,再拆卸装置,避免污染空气。
典例　某研究性学习小组的同学设计了用二氧化锰与浓盐酸反应制取纯净干燥的氯气的实 验,其实验装置如图: (1)装置连接完成后必须进行的操作是　　　    ,指出装置中的一处错误:　　　    。(2)装置A中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　    ,如果将过量的二氧
化锰与含14.6 g HCl的浓盐酸混合加热,充分反应后生成的氯气明显少于7.1 g,其主要的原因 有　　　　　　　　    、　　　　　　　　    。(3)B中盛放的液体是　　　    ,装置C的作用是　　　    。(4)L的作用是    ,装置E中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　    。(5)为了提高浓盐酸的利用率,可以使用KMnO4固体在常温下与浓盐酸反应,得到的氧化产物 和还原产物与浓盐酸和MnO2反应得到的相同,该反应的离子方程式为　　　　　　　　     　　　　    。
思路点拨    一套完整的气体制备与性质检验实验装置,一般应包含以下四部分: 
解析    (1)连接好仪器,应先检查装置的气密性,防止气体泄漏;装置D用于收集氯气,氯气密度 比空气大,应用向上排空气法,即“长进短出”。(2)装置A用于制取氯气,其反应为MnO2+4HCl(浓)  MnCl2+Cl2↑+2H2O,浓盐酸变为稀盐酸该反应停止。(3)装置B中为饱和食盐水,用于除去氯气中含有的HCl气体;装置C中为浓硫酸,干燥氯气。(4)L可以平衡圆底烧瓶和分液漏斗中的气压,使分液漏斗中的液体顺利滴下;装置E为尾气处 理装置,吸收多余的氯气,防止污染空气,发生反应的离子方程式为Cl2+2OH-  Cl-+ClO-+H2O。(5)根据题意,KMnO4固体与浓盐酸反应的离子方程式为2Mn +10Cl-+16H+  5Cl2↑+2Mn2++8H2O。
答案    (1)检查装置的气密性　装置D中的导管不对,左侧应为长导管,右侧应为短导管(2)MnO2+4HCl(浓)  MnCl2+Cl2↑+2H2O　浓盐酸变稀,不能继续反应　HCl挥发(3)饱和食盐水　干燥氯气(4)平衡气压,便于浓盐酸顺利滴下　Cl2+2OH-  Cl-+ClO-+H2O(5)2Mn +10Cl-+16H+  5Cl2↑+2Mn2++8H2O
1.配平依据(1)得失电子守恒:氧化剂得到电子总数和还原剂失去电子总数相等;氧化剂中所含元素化合 价降低总数和还原剂中所含元素化合价升高总数相等。(2)原子守恒:反应前后各元素的原子种类和数目不变。(3)电荷守恒:在氧化还原反应的离子方程式中,反应前各离子所带电荷代数和等于反应后各 离子所带电荷代数和。2.配平步骤　　以C和浓HNO3在加热条件下反应生成NO2(气体)、CO2和H2O为例。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的化合价。 +H O3(浓)—— O2↑+ O2↑+H2O
②列变化:标出反应前后元素化合价的变化。③求总数:依据得失电子守恒,使化合价升高和降低的总数相等。
④配化学计量数:用观察法确定其他物质的化学计量数。C+4HNO3(浓)——4NO2↑+CO2↑+2H2O⑤查守恒:原子个数是否相等,得失电子数是否相等,配平后,把单线改成等号,标注反应条件。 (离子方程式还要检查电荷是否守恒)C+4HNO3(浓)  4NO2↑+CO2↑+2H2O
典例　现取一定量硫酸酸化的硫酸锰(MnSO4)溶液,向其中依次加入下列试剂,对应的现象如 表所示:
已知:①金属元素铋(Bi)价态为+3价时较稳定,Bi3+无色;②铋酸钠(NaBiO3)为浅黄色固体,难溶于水;③淀粉溶液遇到I2变成蓝色。(1)由上述现象可得NaBiO3、H2O2、Mn 、I2的氧化性由强到弱的顺序为　　　　　    。(2)请写出NaBiO3与硫酸锰溶液在酸性条件下反应的离子方程式:　　　　　　　　　　     　　　　　　　    。(3)硫酸酸化的NaBiO3溶液和H2O2反应产生氧气,请将反应的化学方程式补充完整:　　NaBiO3+　　H2O2+　　H2SO4  　　Na2SO4+ 　　Bi2(SO4)3+　　O2↑+　　　    。
思路点拨  找出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物,再根据得失电子守恒和原子守恒配 平化学方程式。
解析    (1)将少量铋酸钠(NaBiO3)加入硫酸酸化的硫酸锰(MnSO4)溶液中,溶液呈紫红色,表明 NaBiO3(氧化剂)与MnSO4(还原剂)反应生成Mn (氧化产物),故氧化性NaBiO3>Mn ;加入过量的双氧水,溶液的紫红色消失并产生气泡(O2),说明Mn (氧化剂)与H2O2(还原剂)反应生成氧气,故氧化性Mn >H2O2;加入适量KI-淀粉溶液,溶液变成蓝色,说明H2O2(氧化剂)与KI(还原剂)反应生成I2(氧化产物),故氧化性H2O2>I2;综上,氧化性由强到弱的顺序为NaBiO3、Mn  、H2O2、I2。(2)NaBiO3与硫酸锰溶液在酸性条件下发生氧化还原反应,NaBiO3把Mn2+氧化为Mn 而自身被还原为Bi3+,根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒可得离子方程式为2Mn2++5NaBiO3+ 14H+  2Mn +5Bi3++5Na++7H2O。