必修 第一册第3节 氧化还原反应精品第2课时2课时学案
展开氧化剂和还原剂
1.氧化剂和还原剂及相关概念
(1)同一反应中的氧化剂和还原剂可以是不同的物质,也可以是同一物质,如电解水生成H2和O2,H2O既是氧化剂又是还原剂。
(2)在同一反应中,一种物质中的一种元素能发生既被氧化又被还原的反应(歧化反应),如Cl2+H2O===HCl+HClO,Cl元素既被氧化又被还原。
2.常见的氧化剂和还原剂
(1)常见的氧化剂
(2)常见的还原剂
物质做氧化剂或做还原剂要根据具体反应而定,同一物质在一个反应中做氧化剂,而在另一反应中则可能做还原剂,如N2与H2反应(N2+3H2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3)时N2做氧化剂,而与O2反应(N2+O2eq \(=====,\s\up7(放电))2NO)时做还原剂。
自我校对:
eq \(□,\s\up1(1))降低 eq \(□,\s\up1(2))升高 eq \(□,\s\up1(3))氧化 eq \(□,\s\up1(4))还原 eq \(□,\s\up1(5))还原 eq \(□,\s\up1(6))氧化
eq \(□,\s\up1(7))还原 eq \(□,\s\up1(8))氧化
1.氧化还原反应中各概念之间的关系
2.巧记氧化还原反应相关概念的关系
“升、失、氧,降、得、还;若问剂,正相反”。
所含元素化合价升高,失电子,发生氧化反应,做还原剂;所含元素化合价降低,得电子,发生还原反应,做氧化剂。
1.判断正误
(1)金属单质只能做还原剂,非金属单质只能做氧化剂。( )
(2)反应中,某元素化合价升高,表现还原性。( )
(3)难失电子的物质一定易得电子。( )
答案:(1)× (2)√ (3)×
2.工业上利用铝热反应焊接钢轨间的缝隙,反应方程式为2Al+Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe+Al2O3,其中Fe2O3是( )
A.氧化剂
B.还原剂
C.既是氧化剂又是还原剂
D.既不是氧化剂又不是还原剂
解析:选A。在题述反应中,Al的化合价从0价变成+3价,发生的是氧化反应,做还原剂;Fe2O3中的铁元素从+3价变成0价,做氧化剂。
3.在S+2KNO3+3Ceq \(=====,\s\up7(△))K2S+N2↑+3CO2↑的反应中,______元素被氧化,______元素被还原;________元素的原子得到电子,________元素的原子失去电子;______________是氧化剂,__________是还原剂;__________是氧化产物,__________是还原产物。
解析:eq \a\vs4\al(),碳元素(eq \(C,\s\up6(0))→eq \(C,\s\up6(+4)))化合价升高,失电子,被氧化,C是还原剂,CO2是氧化产物。硫元素(eq \(S,\s\up6(0))→eq \(S,\s\up6(-2)))、氮元素(eq \(N,\s\up6(+5))→eq \(N,\s\up6(0)))化合价均降低,得电子,被还原,S、KNO3是氧化剂,K2S、N2是还原产物。
答案:C S、N S、N C S、KNO3 C CO2 K2S、N2
氧化性和还原性
1.概念
(1)氧化性:氧化剂所表现出的eq \(□,\s\up1(1))______的趋势。
(2)还原性:还原剂所表现出的eq \(□,\s\up1(2))______的趋势。
2.元素价态与氧化性、还原性之间的关系
根据所学知识填写下表:
一种反应物不一定只表现出一种性质。如反应2KMnO4eq \(=====,\s\up7(△))K2MnO4+MnO2+O2↑中,参加反应的KMnO4既表现了还原性,又表现了氧化性。
自我校对:
eq \(□,\s\up1(1))降低价态 eq \(□,\s\up1(2))升高价态 eq \(□,\s\up1(3))还原 eq \(□,\s\up1(4))氧化 eq \(□,\s\up1(5))还原 eq \(□,\s\up1(6))氧化 eq \(□,\s\up1(7))Fe3+ eq \(□,\s\up1(8))O2 eq \(□,\s\up1(9))Fe eq \(□,\s\up1(10))S eq \(□,\s\up1(11))H2O eq \(□,\s\up1(12))还原
eq \(□,\s\up1(13))还原 eq \(□,\s\up1(14))氧化
1.下列粒子中,只有氧化性的是( )
①S2- ②Fe2+ ③Al3+ ④S ⑤H+ ⑥Na+ ⑦Mg
A.①⑦B.②④
C.③⑤⑥D.②④⑤⑥
解析:选C。元素在最高价态时只有氧化性。①S2-处于最低价态,②Fe2+处于中间价态,③Al3+处于最高价态,④S处于中间价态,⑤H+处于最高价态,⑥Na+处于最高价态,⑦Mg处于最低价态。
2.高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型的自来水处理剂,它的性质和作用是( )
A.有强氧化性,可杀菌消毒,还原产物能吸附水中杂质
B.有强还原性,可杀菌消毒,氧化产物能吸附水中杂质
C.有强氧化性,能吸附水中杂质,还原产物能杀菌消毒
D.有强还原性,能吸附水中杂质,氧化产物能杀菌消毒
解析:选A。高铁酸钾具有强氧化性,可杀菌消毒。同时生成的还原产物铁离子在溶液中能生成氢氧化铁胶体,吸附水中的悬浮杂质。
3.(2019·新疆实验中学高一期末)KClO3和浓盐酸在一定温度下反应会生成黄绿色的易爆物二氧化氯气体。
(1)请完成该过程的化学方程式并配平。
________KClO3+________HCl(浓)===________ KCl+________ClO2↑+________Cl2↑+________H2O。
(2)浓盐酸在反应中显示出来的性质是 __________(填写编号)。
①氧化性 ②还原性 ③酸性 ④碱性
(3)若反应生成0.1 ml Cl2,则转移电子的物质的量为________ml。
解析:(1)KClO3中氯元素化合价由+5价降低为ClO2中+4价,化合价降低1价;HCl中氯元素化合价由-1价升高为Cl2中0价,化合价共升高2价,化合价升降最小公倍数为2,故ClO2系数为2,Cl2系数为1,所以KClO3系数为2,KCl系数为2,HCl系数为4,H2O的系数是2,配平后的化学方程式为2KClO3+4HCl(浓)===2KCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O,故物质配平后的系数由前到后依次为2、4、2、2、1、2。
(2)反应2KClO3+4HCl(浓)===2KCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O中,HCl中氯元素化合价由-1价升高为Cl2中0价,HCl中氯元素被氧化,做还原剂,还有一部分Cl元素化合价没有发生变化,形成KCl,表现酸性,故HCl在反应中显示出来的性质是还原性、酸性,故正确选项是②③。
(3)反应中只有Cl2是氧化产物,HCl中氯元素化合价由-1价升高为Cl2中0价,所以生成0.1 ml Cl2,转移电子的物质的量为0.1 ml×2=0.2 ml。
答案:(1)2 4 2 2 1 2 (2)②③ (3)0.2
合格考训练[学生用书P85(单独成册)]
1.(2019·云南民族大学附属中学高一期中)人体血红蛋白中含有Fe2+,如果误食亚硝酸盐,会使人中毒,因为亚硝酸盐会使Fe2+转变成Fe3+,生成高铁血红蛋白而丧失与O2结合的能力。服用维生素C可缓解亚硝酸盐的中毒,这说明维生素C具有( )
A.还原性B.氧化性
C.酸性D.碱性
解析:选A。亚硝酸盐会使Fe2+转变为Fe3+,Fe2+被氧化成Fe3+,说明亚硝酸盐具有氧化性,维生素C可缓解亚硝酸盐的中毒,说明维生素C具有还原性。
2.(2019·台州高一期中)下列变化中,必须加入氧化剂才能发生的是( )
A.Cl2→HClOB.KClO3→KCl
C.HCOeq \\al(-,3)→COeq \\al(2-,3)D.Fe2+→Fe3+
解析:选D。氧化剂具有氧化性,在反应中得到电子。加入氧化剂后,选项中涉及的物质应被氧化,所含元素的化合价应升高。Cl2→HClO的过程中,Cl元素化合价升高,被氧化,但氯气可与水通过自身发生氧化还原反应实现;KClO3→KCl的过程中,Cl元素化合价降低,被还原,可以通过加入还原剂或自身发生分解反应实现;HCOeq \\al(-,3)→COeq \\al(2-,3)的过程中,没有元素化合价变化;Fe2+→Fe3+的过程中,铁元素化合价升高,被氧化。
3.以下各组物质所具有的性质依次为只有氧化性、只有还原性、既有氧化性又有还原性的是( )
A.Na、H+、H2OB.Cl2、KClO3、Fe
C.Na+、K、Fe2+D.KMnO4、CO、H2O
解析:选C。元素处于最高价态,只有氧化性,处于最低价态,只有还原性,处于中间价态,既有氧化性又有还原性。
4.(2019·张家口高一期末)中国最新战机歼-31使用了高强度、耐高温的钛合金材料。工业上冶炼钛的反应:TiCl4+2Mg===Ti+2MgCl2,下列有关该反应的说法正确的是( )
A.TiCl4是还原剂
B.Mg得到电子
C.TiCl4发生氧化反应
D.Mg被氧化
解析:选D。TiCl4+2Mg===Ti+2MgCl2,Ti元素化合价由+4价降低为0价,得电子发生还原反应,TiCl4是氧化剂;Mg元素化合价由0价升高为+2价,失电子发生氧化反应,Mg是还原剂。
5.(1)我国是世界上最早使用湿法炼铜的国家。湿法炼铜的原理是Fe+CuSO4===FeSO4+Cu,其中铁被__________(填“氧化”或“还原”),CuSO4做________(填“氧化”或“还原”)剂。在该反应中,若生成1 ml Cu,则消耗Fe的物质的量是_________。
(2)某学习小组设计下图所示装置观察氧化还原反应中电子的转移。
①实验Ⅰ中,Fe与CuSO4溶液反应的离子方程式是
________________________________________________________________________。
②根据实验Ⅰ的原理,推测实验Ⅱ中:锌片上发生__________(填“氧化”或“还原”)反应;铜片上的实验现象是__________。
解析:(1)湿法炼铜的原理是Fe+CuSO4===FeSO4+Cu,其中铁失去电子被氧化,Cu2+得到电子被还原,CuSO4做氧化剂。由反应可知,若生成了1 ml Cu,消耗Fe的物质的量是1 ml。
(2)①铁的活泼性强于铜,实验Ⅰ中,Fe与CuSO4溶液发生反应,Fe失去电子,Cu2+得到电子,则Fe与CuSO4溶液反应的离子方程式是Fe+Cu2+===Cu+Fe2+;②锌的活泼性强于铜,根据实验Ⅰ的原理,推测实验Ⅱ中Zn失去电子,H+得到电子,则锌片上发生氧化反应;铜片上H+得到电子生成氢气,即实验现象是产生无色气泡。
答案:(1)氧化 氧化 1 ml (2)①Fe+Cu2+===Cu+Fe2+ ②氧化 产生无色气泡
等级性测试[学生用书P85(单独成册)]
1.(2019·三明第一中学高一开学考试)国产航母001A等舰艇的船底都涂有含Cu2O的防污涂料,制备Cu2O的一种方法为Zn+2CuSO4+2NaOH===Cu2O+ZnSO4+Na2SO4+H2O。下列有关该反应的说法中正确的是( )
A.Zn 得到电子B.CuSO4 被氧化
C.CuSO4 是氧化剂D.NaOH 是还原剂
解析:选C。由反应Zn+2CuSO4+2NaOH===Cu2O+ZnSO4+Na2SO4+H2O可知,锌由0价变成+2价,失电子,发生氧化反应,是还原剂;铜元素由+2价降低到+1价,铜离子得电子生成氧化亚铜,发生还原反应,CuSO4 是氧化剂;NaOH中各元素化合价不变,既不是氧化剂也不是还原剂。
2.(2019·台州联谊五校高二期中)下列有水参加的反应中,属于氧化还原反应,但水既不是氧化剂也不是还原剂的是( )
A.CaH2+2H2O===Ca(OH)2+2H2↑
B.BrCl+H2O===HCl+HBrO
C.Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2↓+2NH3↑
D.2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
解析:选D。A.CaH2中H元素由-1价升高为0价,H2O中H元素由+1价降低为0价,水做氧化剂;B.BrCl+H2O===HCl+HBrO中没有元素化合价发生变化,不属于氧化还原反应;C.反应前后各元素的化合价不变,不属于氧化还原反应;D.Na2O2中氧元素化合价部分升高,部分降低,属于氧化还原反应,水中H、O元素的化合价不变,水既不是氧化剂又不是还原剂。
3.[2019·内蒙古集宁一中(西校区)高一期中]氯气是一种重要的工业原料,工业上利用反应:3Cl2+2NH3===N2+6HCl检查氯气管道是否漏气。下列说法错误的是( )
A.若管道漏气,遇氨就会产生白烟
B.该反应体现了氯气具有氧化性
C.该反应属于复分解反应
D.生成1 ml 氮气,有6 ml电子转移
解析:选C。反应生成HCl,NH3可与HCl反应生成氯化铵,有白烟生成;Cl元素化合价降低,被还原,Cl2为氧化剂,具有氧化性;反应中Cl和N元素化合价发生变化,属于氧化还原反应;N元素化合价由-3价升高到0价,则生成1 ml N2时有6 ml电子转移。
4.实验室中可利用如下反应制取氯气:2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,此反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为( )
A.1∶8B.1∶5
C.2∶5D.5∶1
解析:选B。反应2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O中,Mn元素的化合价由+7价降低到+2 价,Cl元素的化合价由-1价升高到0价,2 ml 高锰酸钾在反应中得电子做氧化剂,10 ml HCl失电子做还原剂(另外的6 ml HCl表现酸性),所以氧化剂与还原剂的物质的量之比是2∶10=1∶5,故选B。
5.(2019·长春汽车经济开发区第三中学高一月考)赤铜矿的主要成分是氧化亚铜(Cu2O),辉铜矿的主要成分是硫化亚铜(Cu2S),将赤铜矿与辉铜矿混合加热有如下反应:Cu2S+2Cu2Oeq \(=====,\s\up7(△))6Cu+SO2↑。下列关于该反应的说法中正确的是( )
A.Cu2O在反应中只做氧化剂
B.Cu2S在反应中只做还原剂
C.Cu既是氧化产物又是还原产物
D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为6∶1
解析:选A。在Cu2S+2Cu2Oeq \(=====,\s\up7(△))6Cu+SO2↑反应中,Cu2O中的+1价Cu元素得电子生成0价的Cu单质,所以Cu2O是氧化剂;Cu2S中硫元素化合价升高,铜元素化合价降低,所以Cu2S在反应中既是氧化剂又是还原剂;反应中,+1价Cu元素得电子生成0价的Cu,Cu2S中硫元素化合价由-2价升高到SO2中的+4价,所以Cu是还原产物,SO2是氧化产物;氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶6。
6.在某体系内有反应物和生成物5种物质:H2S、S、FeCl3、FeCl2、HCl。已知H2S为反应物,则另一反应物是( )
A.FeCl3B.FeCl2
C.SD.HCl
解析:选A。H2S为反应物时发生如下变化:H2eq \(S,\s\up6(-2))→eq \(S,\s\up6(0)),S元素化合价升高,则另一反应物所含某种元素化合价降低,则Feq \(e,\s\up6(+3))Cl3→Feq \(e,\s\up6(+2))Cl2,另一反应物是FeCl3。
7.(2019·山西大学附中高一模块诊断)明兰做实验时不小心沾了一些KMnO4,皮肤上的黑斑很久才能消除,如果用草酸的稀溶液洗涤马上可以复原,其离子方程式为MnOeq \\al(-,4)+H2C2O4+H+―→CO2↑+Mn2++____(未配平)。关于此反应的叙述正确的是( )
A.该反应的氧化产物是Mn2+
B.1 ml MnOeq \\al(-,4)在反应中失去5 ml电子
C.该反应右横线上的产物是OH-
D.配平该反应后,H+的化学计量数是6
解析:选D。该反应中,锰元素化合价由+7价变为+2价,1 ml MnOeq \\al(-,4)在反应中得到5 ml电子;MnOeq \\al(-,4)是氧化剂,Mn2+是还原产物;碳元素的化合价由+3价变为+4价,H2C2O4是还原剂,CO2是氧化产物,反应物中有H+,不能生成OH-;根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒配平离子方程式为2MnOeq \\al(-,4)+5H2C2O4+6H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O,H+的化学计量数是6。
8.下列药品在空气中易变质(括号中是变质产物),不是因氧化还原反应而变质的是( )
A.Na2SO3(Na2SO4)
B.FeCl2(FeCl3)
C.NaOH(Na2CO3)
D.Fe(OH)2[Fe(OH)3]
解析:选C。A.物质变质后S元素化合价升高,发生氧化还原反应;B.物质变质后Fe元素化合价升高,发生氧化还原反应;C.物质变质前后无元素化合价变化,不是因氧化还原反应而变质;D.物质变质后Fe元素化合价升高,发生氧化还原反应。
9.(2019·台州书生中学高一第一次月考)已知氢化锂(LiH)跟水反应可放出H2。下列叙述中正确的是( )
A.LiH既是氧化剂,又是还原剂
B.LiH中氢离子可以被还原成氢气
C.H2只是氧化产物
D.LiH在化学反应中是一种强还原剂
解析:选D。LiH与水反应生成H2,反应的化学方程式为LiH+H2O===H2↑+LiOH,反应中LiH中H元素化合价升高,LiH是还原剂,被氧化;H2O中H元素化合价降低,H2O是氧化剂,被还原;H2是既氧化产物又是还原产物;LiH中氢元素为-1价,在化学反应中是一种强还原剂。
10.在汽车尾气处理装置中加入某种催化剂,发生如下反应:4CO+2NO2===4CO2+N2。下列对该反应的说法中错误的是( )
A.该反应中氧化剂是CO、还原剂是NO2
B.该反应是氧化还原反应
C.该反应生成28 g N2时,转移8 ml e-
D.该反应能减少汽车尾气对环境的污染
解析:选A。化合价升高的物质是还原剂,化合价降低的物质是氧化剂,CO化合价升高,是还原剂,NO2化合价降低,是氧化剂,A项错误;该反应存在化合价的变化,属于氧化还原反应,B项正确;生成28 g氮气(即1 ml),转移电子2×4 ml=8 ml,C项正确;CO2、N2都是空气的组成成分,对环境无污染,D项正确。
11.(2019·莆田第二十五中学高一期末)Cl2可与强碱溶液反应,请回答下列问题:
________Cl2+________KOH===________KCl+________KClO3+________H2O
(1)请配平上述化学方程式。
(2)Cl2在该反应中表现出来的性质是________(填编号)。
①只有还原性
②只有氧化性
③既有氧化性又有还原性
(3)若该反应过程有0.5 ml电子转移,则参加反应的Cl2为________ml,其体积在标准状况下为________L。
(4)氧化产物是____________,还原产物是__________。
解析:(1)Cl2→KCl,化合价降低1价,Cl2→KClO3,化合价升高5价,最小公倍数为5,即KClO3的化学计量数为1,KCl的化学计量数为5,配平其他,反应方程式为3Cl2+6KOH===5KCl+KClO3+3H2O;(2)Cl2既是氧化剂又是还原剂,既表现氧化性又表现还原性;(3)根据化学方程式可知,3 ml Cl2参与反应,转移5 ml电子,因此转移0.5 ml电子时,参加反应的Cl2的物质的量为0.3 ml,其在标准状况下的体积为0.3 ml×22.4 L·ml-1=6.72 L;(4)氧化产物是KClO3,还原产物是KCl。
答案:(1)3 6 5 1 3 (2)③ (3)0.3 6.72
(4)KClO3 KCl
12.(2019·马关第二中学高一开学考试)针对以下A至D四个涉及H2O2的反应(未配平)填空:
A.Na2O2+HCl―→H2O2+NaCl
B.Ag2O+H2O2―→Ag+O2+H2O
C.H2O2―→H2O+O2
D.H2O2+Cr2(SO4)3+KOH―→K2CrO4+K2SO4+H2O
(1)H2O2仅体现氧化性的反应是____________(填字母,下同),H2O2仅体现还原性的反应是____________,H2O2既体现氧化性又体现还原性的反应是________________,H2O2既不做氧化剂又不做还原剂的反应是____________。
(2)配平并用单线桥法标出D反应中电子转移的方向和数目: ____________________,
该反应中氧化剂是________,被氧化的元素是______,还原产物是____________。
解析:(1)反应Na2O2+HCl―→H2O2+NaCl是一个非氧化还原反应,H2O2既不是氧化剂又不是还原剂;反应Ag2O+H2O2―→Ag+O2+H2O中,Ag2O被还原成单质银,H2O2仅体现还原性,其中氧元素转化为O2;反应H2O2―→H2O+O2是过氧化氢的分解反应,是一个自身氧化还原反应,H2O2既体现氧化性又体现还原性;反应H2O2+Cr2(SO4)3+KOH―→K2CrO4+K2SO4+H2O中,H2O2中氧元素化合价由-1价变成-2价,化合价降低,被还原,H2O2仅体现氧化性。
(2)Cr2(SO4)3中Cr的化合价为+3价,反应后生成K2CrO4,化合价变成+6价,H2O2中氧的化合价为-1价,反应后生成-2价的O,根据氧化还原反应中得失电子守恒和原子守恒,配平后的化学方程式为3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH===2K2CrO4+3K2SO4+8H2O,该反应中,H2O2中O元素化合价降低,被还原,做氧化剂,还原产物是H2O;被氧化的元素为Cr;用单线桥标出电子转移方向和数目为
答案:(1)D B C A
(2) H2O2 Cr H2O
课程标准
核心素养
1.知道常见的氧化剂和还原剂。了解氧化还原反应的基本规律。
2.依据氧化还原反应原理,预测物质的化学性质和变化,设计实验进行初步验证,并能分析、解释有关实验现象。
宏观辨识与微观探析:依据元素的化合价推断物质的氧化性或还原性。
氧化剂
还原剂
概念
在氧化还原反应中,所含某种(或某些)元素化合价eq \(□,\s\up1(1))______的反应物
在氧化还原反应中,所含某种(或某些)元素化合价eq \(□,\s\up1(2))______的反应物
具有的性质
eq \(□,\s\up1(3))______性
eq \(□,\s\up1(4))______性
发生的反应
eq \(□,\s\up1(5))______反应
eq \(□,\s\up1(6))______反应
对应的产物
eq \(□,\s\up1(7))______产物
eq \(□,\s\up1(8))______产物
举例
高锰酸钾、氧气、氯气等
活泼的金属单质、SO2等
活泼非金属单质
如氧气、氯气等
含较高价态元素的含氧酸
如硝酸、浓硫酸等
含较高价态元素的盐
如高锰酸钾、氯酸钾、氯化铁等
含较高价态元素的氧化物
如二氧化锰等
过氧化物
如过氧化钠、双氧水等
活泼金属单质
如Al、Fe、Zn等
某些非金属单质
如H2、C等
含较低价态元素的氧化物
如CO、SO2等
含较低价态元素的盐
如KI、Na2SO3、FeSO4等
含较低价态元素的酸
如H2S、H2SO3等
具有中间
价态的物质
Fe2+
SO2、SOeq \\al(2-,3)、H2SO3
H2O2
氧化产物
eq \(□,\s\up1(7))______
SO3、SOeq \\al(2-,4)、H2SO4
eq \(□,\s\up1(8))______
还原产物
eq \(□,\s\up1(9))______
eq \(□,\s\up1(10))______
eq \(□,\s\up1(11))______
表现的
主要性质
eq \(□,\s\up1(12))____性
eq \(□,\s\up1(13))____性
eq \(□,\s\up1(14))____性
课堂小结
实验Ⅰ
实验Ⅱ
装置
现象
电流计指针向右偏转;铁片溶解;铜片上有红色物质(铜)析出,铜片质量增加
电流计指针向右偏转;……
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