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高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 氧化还原反应备课ppt课件
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这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 氧化还原反应备课ppt课件，共55页。PPT课件主要包含了学习目标，任务分项突破，课堂小结提升，学科素养测评，自主梳理，互动探究，归纳拓展，题组例练，被氧化，还原性等内容，欢迎下载使用。
1.通过分析氧化还原反应中元素化合价的变化,建立氧化剂、还原剂、氧化性、还原性的概念。2.通过探讨元素价态变化与氧化性、还原性的关系,掌握通过元素化合价预测物质氧化性、还原性的方法。3.通过预测并验证物质的氧化性、还原性,培养利用实验验证预测的思维模型。4.通过生产、生活中氧化还原反应的应用分析,体验化学在改善人类生活中的作用。
学习任务1 氧化剂和还原剂
1.氧化剂和还原剂的相关概念
2.常见的氧化剂和还原剂(1)常见的氧化剂及还原产物。
(2)常见的还原剂及氧化产物。
3.氧化性和还原性(1)氧化性:氧化剂所表现出的得电子的性质。(2)还原性:还原剂所表现出的失电子的性质。4.元素价态与物质的氧化性、还原性(1)物质所含元素处于较高价态,该物质可能具有氧化性。(2)物质所含元素处于较低价态,该物质可能具有还原性。(3)物质所含元素处于中间价态,该物质往往既有氧化性也有还原性。
探究1 氧化剂、还原剂的关系氧化还原反应在生产、生活以及科学研究过程中都有着重要的应用。下面是我们在学习中会接触到的一些重要的氧化还原反应,通过分析元素化合价的变化情况,思考给出的问题。
问题1:同一反应中,氧化剂和还原剂可以是同一种物质吗?氧化产物和还原产物呢?提示:氧化剂和还原剂可以是同一种物质。在反应①中0价的Cl既转化生成了-1价的Cl-,又转化生成了+1价的ClO-,所以反应①中Cl2既是氧化剂又是还原剂;氧化产物和还原产物也可以是同一种物质,反应②中的S既是氧化产物(H2S被氧化生成)又是还原产物(SO2被还原生成)。问题2:同一物质在不同的反应中,是不是只能做氧化剂或还原剂?提示:这要看这种物质遇到的物质的性质,若遇到强氧化剂就只能做还原剂,如反应⑤中的H2O2;若遇到还原性物质则可以做氧化剂,如反应④中的H2O2。问题3:氧化还原反应中只能是一种氧化剂与一种还原剂反应吗?提示:不一定。反应③中就是KNO3与S都做氧化剂,同时氧化了还原剂C。
探究2 物质的氧化性和还原性强弱的比较氯气是中学化学实验中常用到的一种氧化性气体,有多种方法可以用来制取氯气。
实际上为了反应更便于控制,人们更多的是采用反应(2)的方法来制取氯气。问题4:从反应进行的方向来看,KMnO4可以把HCl氧化为Cl2,而KMnO4与Cl2都是实验室常用的氧化剂,你觉得谁的氧化性更强?提示:KMnO4氧化性更强。因为KMnO4可以把HCl氧化为Cl2,而Cl2则不能把MnCl2氧化为KMnO4。
问题5:KMnO4与MnO2都可以把HCl氧化为Cl2,从反应需要的条件看,KMnO4与MnO2谁的氧化性更强呢?提示:KMnO4的氧化性更强。因为MnO2必须加热才能与浓HCl反应,而KMnO4则不需要加热。问题6:反应(3)中氧化剂1 ml KClO3可以得到5 ml电子,反应(4)中1 ml NaClO只能得到1 ml电子。能否说KClO3氧化性强于NaClO?提示:不能这样说。氧化性是指得到电子的能力,而不是得电子的多少。
1.氧化剂、还原剂相关概念的关系(1)氧化还原反应各概念间的关系。
(2)记忆口诀:升失氧,还原剂;降得还,氧化剂。
2.氧化性和还原性强弱的判断方法(1)根据氧化还原反应进行的方向判断。
氧化性:氧化剂>氧化产物还原性:还原剂>还原产物(2)根据元素的活动性顺序比较。
题点一 氧化剂、还原剂的相关概念
A.①中H2O2是还原剂B.②中H2O2被MnO2氧化C.③中反应前后氧元素的化合价降低D.H2O2在反应中既可以做还原剂,也可以做氧化剂
解析:①中H2O2被氧化,做还原剂,故A正确;②中H2O2既是氧化剂又是还原剂,MnO2为催化剂,故B错误;③中反应前后氧元素的化合价从-1价变为-2价,化合价降低,故C正确;H2O2中O元素化合价为-1价,既可以被氧化为0价,也可以被还原为-2价,则H2O2在反应中既可以做还原剂,也可以做氧化剂,故D正确。
2.(2022·辽宁凌源期中)浓氨水能溶解金属钠,发生下列反应:2Na+2NH3 2NaNH2+H2↑,并形成蓝色的溶液。下列说法不正确的是( )A.NH3做还原剂 B.Na失电子C.NaNH2是氧化产物D.NH3被还原
解析:根据反应方程式,Na元素的化合价由0→+1,化合价升高,金属钠做还原剂,NH3中H的化合价由+1→0,化合价降低,氨气做氧化剂。根据上述分析,A说法错误;B、C、D说法正确。
题点二 氧化性和还原性强弱的比较
A.O2>I2>SB.H2S>NaI>H2OC.S>I2>O2D.H2O>NaI>H2S
4.(2021·河北石家庄月考)已知氧化性:Cl2>Br2>Fe3+>I2。判断下列化学方程式一定不正确的是( )
解析:根据A项反应式可以知道氧化性是Fe3+>I2,符合题干已知条件,故A正确;根据B项反应式可以知道氧化性是 Br2>Fe3+,符合题干已知条件,故B正确;亚铁离子的还原性强于溴离子,但氧化性Cl2>Br2,所以Br2与氯化亚铁反应只能氧化亚铁离子而不能产生氯气,故C错误;根据D项反应式可以知道氧化性是Cl2>I2,符合题干已知条件,故D正确。
学习任务2 氧化还原反应的应用
1.研究物质的性质(1)根据元素价态预测物质的氧化性、还原性。①元素处于最低价态时,只有还原性;②元素处于最高价态时,只有氧化性;③元素处于中间价态时既有氧化性又有还原性,但一般情况下主要表现某一方面的性质。
(2)H2O2的氧化性和还原性探究。①预测。H2O2中氧元素的化合价为-1价,是氧元素的中间价态,由此可推测H2O2既有氧化性,又有还原性。②实验方案。证明H2O2具有还原性,需加入氧化剂,如酸性KMnO4溶液。证明H2O2具有氧化性,需加入还原剂,如KI溶液。
③实验步骤、现象和结论。
微点拨:研究物质氧化性或还原性的思路(1)若所含某元素的化合价有升高的趋势,说明该物质可能具有还原性;若所含某元素的化合价有降低的趋势,说明该物质可能具有氧化性。(2)如果预测某物质具有氧化性,利用具有还原性的另一物质,通过实验检验两者能否发生氧化还原反应。如果预测某物质具有还原性,利用具有氧化性的另一物质,通过实验来验证预测是否正确。
2.实现物质转化与获得能量(1)金属冶炼。①金属冶炼的本质:利用氧化还原反应使金属元素的化合价由正价降低至0价,生成金属单质,即Mn++ne- M。②金属冶炼的方法。
(2)实验室制备氯气。①制取原理。利用氧化剂MnO2,在加热条件下,把浓盐酸中-1价Cl-氧化为Cl2。化学方程式:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。②实验装置。
(3)利用氧化还原反应获得能量。①燃烧:选择氧化剂氧化可燃物,利用氧化还原反应获得热能。②原电池:利用氧化还原反应获得电能。微点拨:MnO2只能与浓盐酸反应,随反应进行,盐酸浓度变小,反应不能完全进行。
探究1 氧化还原相关概念的关系纯过氧化氢(H2O2)是一种淡蓝色的黏稠液体,水溶液俗称双氧水。其水溶液适用于医用伤口消毒、环境消毒和食品消毒。其很大的优点就是消毒后的产物是水,对环境友好。H2O2分子中氧元素处于-1价,既有氧化性也有还原性。主要体现为
问题1:指出(1)中各物质的关系及发生的变化?提示:H2O2是氧化剂,得到电子转变为还原产物H2O;KI是还原剂,失去电子转变为氧化产物I2。问题2:反应(1)中氧化剂、还原剂间电子的转移情况是怎样的?提示:H2O2得到的电子来自KI失去的电子,这两部分电子数量上相等。问题3:从上面给出的化学反应方程式出发,你能比较KMnO4、H2O2、O2的氧化性相对强弱吗?说明你的依据。提示:氧化性KMnO4>H2O2>O2。根据氧化剂氧化性大于氧化产物,从(2)(3)可知氧化性KMnO4>O2,H2O2>O2;从(2)很容易得到氧化性KMnO4>H2O2。
探究2 实验室制备氯气实验室制纯净Cl2的装置如图所示:主要分为气体发生、气体净化、气体收集、尾气处理四个部分。
问题4:实验室制取氯气的实验中,一定量的浓盐酸和足量的二氧化锰反应,盐酸能否完全反应,为什么?提示:不能。这里发生的是氧化还原反应,MnO2只能氧化浓盐酸,随反应的进行盐酸浓度降低,反应停止。故盐酸不能完全反应。问题5:在制取的氯气中可能会有什么杂质?饱和食盐水和浓硫酸的作用分别是什么?能否将两者顺序颠倒?提示:由于浓盐酸易挥发,伴随加热,制取的氯气中会有HCl和水蒸气。饱和食盐水可用于除去HCl气体,因为HCl极易溶于水,而Cl2在饱和食盐水中的溶解度很小。浓硫酸有吸水性,可以吸收水蒸气。两者不能颠倒,如先通过浓硫酸,再通过饱和食盐水,Cl2中又带入了水蒸气,达不到干燥Cl2的目的。问题6:根据学过的知识判断如何收集氯气?提示:氯气的相对分子质量为71,远大于空气的平均相对分子质量29,根据同条件下气体的密度之比等于气体的相对分子质量之比,可以用向上排空气法收集。
问题7:为防止Cl2的污染,澄清石灰水、氢氧化钠溶液哪一个更适合用于尾气处理?请写出相应的化学方程式。提示:吸收Cl2时不宜用澄清石灰水,因为Ca(OH)2微溶于水,溶液浓度很小,不能保证Cl2全部被吸收,应该用NaOH溶液。化学方程式为2NaOH+Cl2 NaCl+NaClO+H2O。问题8:已知高锰酸钾和浓盐酸在常温下就可以制取氯气,试写出化学方程式,用双线桥法标出电子转移情况,并分析KMnO4、HCl在反应中的作用。提示:KMnO4为氧化剂,HCl在反应中做还原剂,同时还起到酸的作用。
一、氧化还原反应的规律1.守恒规律(1)意义:还原剂失电子总数=氧化剂得电子总数。(2)应用:氧化还原反应方程式的配平和相关计算。2.强弱规律(1)意义。还原性:还原剂>还原产物。氧化性:氧化剂>氧化产物。
(2)应用。①物质间氧化性(或还原性)的强弱比较。②判断氧化还原反应能否发生或判断反应是否合理。3.先后规律(1)意义。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。(2)应用:判断反应的先后顺序或比较物质的氧化性、还原性强弱。
4.价态规律(1)高低规律。①意义: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。②应用:预测物质的氧化性、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。
二、氯气的制取1.反应原理
2.实验装置(1)发生装置(Ⅰ)仪器:铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗等。(2)净化装置(Ⅱ):C盛放饱和氯化钠溶液,除去氯气中的氯化氢;D盛放浓硫酸,干燥氯气。(3)收集装置(Ⅲ)。①收集方法:向上排空气法(装置E,Cl2的密度大于空气的密度)。②验满方法:将湿润的淀粉KI试纸放在集气瓶口,若试纸变蓝,则证明Cl2已收集满。(4)尾气处理装置(Ⅳ):F中盛放氢氧化钠溶液,吸收过量的氯气,防止污染环境。
题点一 氯气的实验室制法
1.(2022·上海期中)实验室制取Cl2时,下列装置能达到相应实验目的的是( )
解析:浓盐酸与二氧化锰常温下不反应,缺少加热装置,不能制备氯气,A错误;应先通过饱和食盐水除去HCl,后通入浓硫酸干燥氯气,除杂顺序错误,B错误;氯气的密度比空气密度大,可用向上排空气法收集,但收集气体时不能密封,否则气体过多时易使仪器炸裂,C错误;氯气有毒,可用NaOH溶液吸收,Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O,图中装置可吸收尾气,D正确。
2.(2021·辽宁学业考试)实验室制取氯气的装置如图所示,主要操作步骤为①加热制取氯气 ②收集氯气 ③检查装置气密性 ④处理尾气下列选项中正确的实验操作顺序是( )A.①②③④B.③①②④C.②④③①D.④③①②
解析:制备氯气时,先连接装置后检验气密性,若气密性良好,则先向烧瓶中加固体,后向分液漏斗中加液体,然后加热制备氯气,等气泡均匀冒出后收集氯气,产生有毒气体需处理尾气,防止污染环境。由上述分析可知,利用图中装置,先检验气密性,再加热制备氯气,然后收集氯气,最后处理尾气,则正确的实验操作顺序是③①②④。
题点二 氧化还原反应的规律
A.+3B.+4C.+5D.+6
解析:该氧化还原反应是3个ClO-得到6个电子转变为3个Cl-,则根据电子守恒,2个R(OH)3失去6个电子。每分子R(OH)3失去3个电子,R元素的化合价由+3价升高为+6价。
4.已知氧化性强弱顺序:Cl2>Br2>Fe3+>I2,则下列说法不正确的是( )A.向含碘化钾、淀粉的溶液中滴加FeCl3溶液,溶液变蓝B.向FeBr2溶液中通入少量Cl2,发生反应的离子方程式为2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-C.某溶液中含有Fe2+、Cl-、I-,为了除去I-而不减少其他离子,可通入含Fe3+的溶液D.向含有NaBr、NaI的溶液中通入适量氯气,充分作用后,将溶液蒸干、灼烧,可能得到NaCl和NaI的固体混合物
常见物质的氧化性、还原性的强弱顺序
1.氧化性(1)Cl2>Br2>F>I2>S;(2)Ag+>F>Cu2+>H+>Fe2+。2.还原性(1)S2->I->Fe2+>Br->Cl-;(2)K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>(H)>Cu>Ag。
1.误认为过量MnO2与浓盐酸反应,HCl可全部转化。其实MnO2只能与浓盐酸反应,HCl不全部转化。2.误认为制氯气的反应中,HCl只起还原剂的作用。其实HCl既表现还原性,也体现酸性。3.还原剂失电子数越多,还原性不一定就越强。比如Al的还原性就不如Na强。4.误认为氧化产物与还原产物必须是两种不同的物质。其实一种物质可以既是氧化产物,也是还原产物。5.误认为阳离子只有氧化性。其实居于中间价态的金属阳离子也有还原性,如Fe2+。
请回答下列问题。(1)上述反应中,被氧化的元素是 ,还原产物是 。
答案:(1)Al N2
请回答下列问题。(2)用“双线桥法”表示反应中电子转移的方向和数目: 。
解析:(2)用双线桥法表示反应中电子转移的方向时,反应物中变价元素指向生成物中同种变价元素,数目为化合价变化总数,即为 。
请回答下列问题。(3)反应中每生成1个N2,转移 个电子。
解析:(3)反应中N元素由+5价降为0价,则每生成1个N2,转移10个电子。
答案:(4)8 10 2 8 1 5
请回答下列问题。(5)已知I-、Fe2+、SO2、Cl-、H2O2均有还原性,它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为SO2>I->H2O2>Fe2+>Cl-。下列反应不能发生的是 (填字母)。
1.通过分析氧化还原反应中元素化合价的变化,建立氧化剂、还原剂、氧化性、还原性的概念。2.通过探讨元素价态变化与氧化性、还原性的关系,掌握通过元素化合价预测物质氧化性、还原性的方法。3.通过预测并验证物质的氧化性、还原性,培养利用实验验证预测的思维模型。4.通过生产、生活中氧化还原反应的应用分析,体验化学在改善人类生活中的作用。
学习任务1 氧化剂和还原剂
1.氧化剂和还原剂的相关概念
2.常见的氧化剂和还原剂(1)常见的氧化剂及还原产物。
(2)常见的还原剂及氧化产物。
3.氧化性和还原性(1)氧化性:氧化剂所表现出的得电子的性质。(2)还原性:还原剂所表现出的失电子的性质。4.元素价态与物质的氧化性、还原性(1)物质所含元素处于较高价态,该物质可能具有氧化性。(2)物质所含元素处于较低价态,该物质可能具有还原性。(3)物质所含元素处于中间价态,该物质往往既有氧化性也有还原性。
探究1 氧化剂、还原剂的关系氧化还原反应在生产、生活以及科学研究过程中都有着重要的应用。下面是我们在学习中会接触到的一些重要的氧化还原反应,通过分析元素化合价的变化情况,思考给出的问题。
问题1:同一反应中,氧化剂和还原剂可以是同一种物质吗?氧化产物和还原产物呢?提示:氧化剂和还原剂可以是同一种物质。在反应①中0价的Cl既转化生成了-1价的Cl-,又转化生成了+1价的ClO-,所以反应①中Cl2既是氧化剂又是还原剂;氧化产物和还原产物也可以是同一种物质,反应②中的S既是氧化产物(H2S被氧化生成)又是还原产物(SO2被还原生成)。问题2:同一物质在不同的反应中,是不是只能做氧化剂或还原剂?提示:这要看这种物质遇到的物质的性质,若遇到强氧化剂就只能做还原剂,如反应⑤中的H2O2;若遇到还原性物质则可以做氧化剂,如反应④中的H2O2。问题3:氧化还原反应中只能是一种氧化剂与一种还原剂反应吗?提示:不一定。反应③中就是KNO3与S都做氧化剂,同时氧化了还原剂C。
探究2 物质的氧化性和还原性强弱的比较氯气是中学化学实验中常用到的一种氧化性气体,有多种方法可以用来制取氯气。
实际上为了反应更便于控制,人们更多的是采用反应(2)的方法来制取氯气。问题4:从反应进行的方向来看,KMnO4可以把HCl氧化为Cl2,而KMnO4与Cl2都是实验室常用的氧化剂,你觉得谁的氧化性更强?提示:KMnO4氧化性更强。因为KMnO4可以把HCl氧化为Cl2,而Cl2则不能把MnCl2氧化为KMnO4。
问题5:KMnO4与MnO2都可以把HCl氧化为Cl2,从反应需要的条件看,KMnO4与MnO2谁的氧化性更强呢?提示:KMnO4的氧化性更强。因为MnO2必须加热才能与浓HCl反应,而KMnO4则不需要加热。问题6:反应(3)中氧化剂1 ml KClO3可以得到5 ml电子,反应(4)中1 ml NaClO只能得到1 ml电子。能否说KClO3氧化性强于NaClO?提示:不能这样说。氧化性是指得到电子的能力,而不是得电子的多少。
1.氧化剂、还原剂相关概念的关系(1)氧化还原反应各概念间的关系。
(2)记忆口诀:升失氧,还原剂;降得还,氧化剂。
2.氧化性和还原性强弱的判断方法(1)根据氧化还原反应进行的方向判断。
氧化性:氧化剂>氧化产物还原性:还原剂>还原产物(2)根据元素的活动性顺序比较。
题点一 氧化剂、还原剂的相关概念
A.①中H2O2是还原剂B.②中H2O2被MnO2氧化C.③中反应前后氧元素的化合价降低D.H2O2在反应中既可以做还原剂,也可以做氧化剂
解析:①中H2O2被氧化,做还原剂,故A正确;②中H2O2既是氧化剂又是还原剂,MnO2为催化剂,故B错误;③中反应前后氧元素的化合价从-1价变为-2价,化合价降低,故C正确;H2O2中O元素化合价为-1价,既可以被氧化为0价,也可以被还原为-2价,则H2O2在反应中既可以做还原剂,也可以做氧化剂,故D正确。
2.(2022·辽宁凌源期中)浓氨水能溶解金属钠,发生下列反应:2Na+2NH3 2NaNH2+H2↑,并形成蓝色的溶液。下列说法不正确的是( )A.NH3做还原剂 B.Na失电子C.NaNH2是氧化产物D.NH3被还原
解析:根据反应方程式,Na元素的化合价由0→+1,化合价升高,金属钠做还原剂,NH3中H的化合价由+1→0,化合价降低,氨气做氧化剂。根据上述分析,A说法错误;B、C、D说法正确。
题点二 氧化性和还原性强弱的比较
A.O2>I2>SB.H2S>NaI>H2OC.S>I2>O2D.H2O>NaI>H2S
4.(2021·河北石家庄月考)已知氧化性:Cl2>Br2>Fe3+>I2。判断下列化学方程式一定不正确的是( )
解析:根据A项反应式可以知道氧化性是Fe3+>I2,符合题干已知条件,故A正确;根据B项反应式可以知道氧化性是 Br2>Fe3+,符合题干已知条件,故B正确;亚铁离子的还原性强于溴离子,但氧化性Cl2>Br2,所以Br2与氯化亚铁反应只能氧化亚铁离子而不能产生氯气,故C错误;根据D项反应式可以知道氧化性是Cl2>I2,符合题干已知条件,故D正确。
学习任务2 氧化还原反应的应用
1.研究物质的性质(1)根据元素价态预测物质的氧化性、还原性。①元素处于最低价态时,只有还原性;②元素处于最高价态时,只有氧化性;③元素处于中间价态时既有氧化性又有还原性,但一般情况下主要表现某一方面的性质。
(2)H2O2的氧化性和还原性探究。①预测。H2O2中氧元素的化合价为-1价,是氧元素的中间价态,由此可推测H2O2既有氧化性,又有还原性。②实验方案。证明H2O2具有还原性,需加入氧化剂,如酸性KMnO4溶液。证明H2O2具有氧化性,需加入还原剂,如KI溶液。
③实验步骤、现象和结论。
微点拨:研究物质氧化性或还原性的思路(1)若所含某元素的化合价有升高的趋势,说明该物质可能具有还原性;若所含某元素的化合价有降低的趋势,说明该物质可能具有氧化性。(2)如果预测某物质具有氧化性,利用具有还原性的另一物质,通过实验检验两者能否发生氧化还原反应。如果预测某物质具有还原性,利用具有氧化性的另一物质,通过实验来验证预测是否正确。
2.实现物质转化与获得能量(1)金属冶炼。①金属冶炼的本质:利用氧化还原反应使金属元素的化合价由正价降低至0价,生成金属单质,即Mn++ne- M。②金属冶炼的方法。
(2)实验室制备氯气。①制取原理。利用氧化剂MnO2,在加热条件下,把浓盐酸中-1价Cl-氧化为Cl2。化学方程式:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。②实验装置。
(3)利用氧化还原反应获得能量。①燃烧:选择氧化剂氧化可燃物,利用氧化还原反应获得热能。②原电池:利用氧化还原反应获得电能。微点拨:MnO2只能与浓盐酸反应,随反应进行,盐酸浓度变小,反应不能完全进行。
探究1 氧化还原相关概念的关系纯过氧化氢(H2O2)是一种淡蓝色的黏稠液体,水溶液俗称双氧水。其水溶液适用于医用伤口消毒、环境消毒和食品消毒。其很大的优点就是消毒后的产物是水,对环境友好。H2O2分子中氧元素处于-1价,既有氧化性也有还原性。主要体现为
问题1:指出(1)中各物质的关系及发生的变化?提示:H2O2是氧化剂,得到电子转变为还原产物H2O;KI是还原剂,失去电子转变为氧化产物I2。问题2:反应(1)中氧化剂、还原剂间电子的转移情况是怎样的?提示:H2O2得到的电子来自KI失去的电子,这两部分电子数量上相等。问题3:从上面给出的化学反应方程式出发,你能比较KMnO4、H2O2、O2的氧化性相对强弱吗?说明你的依据。提示:氧化性KMnO4>H2O2>O2。根据氧化剂氧化性大于氧化产物,从(2)(3)可知氧化性KMnO4>O2,H2O2>O2;从(2)很容易得到氧化性KMnO4>H2O2。
探究2 实验室制备氯气实验室制纯净Cl2的装置如图所示:主要分为气体发生、气体净化、气体收集、尾气处理四个部分。
问题4:实验室制取氯气的实验中,一定量的浓盐酸和足量的二氧化锰反应,盐酸能否完全反应,为什么?提示:不能。这里发生的是氧化还原反应,MnO2只能氧化浓盐酸,随反应的进行盐酸浓度降低,反应停止。故盐酸不能完全反应。问题5:在制取的氯气中可能会有什么杂质?饱和食盐水和浓硫酸的作用分别是什么?能否将两者顺序颠倒?提示:由于浓盐酸易挥发,伴随加热,制取的氯气中会有HCl和水蒸气。饱和食盐水可用于除去HCl气体,因为HCl极易溶于水,而Cl2在饱和食盐水中的溶解度很小。浓硫酸有吸水性,可以吸收水蒸气。两者不能颠倒,如先通过浓硫酸,再通过饱和食盐水,Cl2中又带入了水蒸气,达不到干燥Cl2的目的。问题6:根据学过的知识判断如何收集氯气?提示:氯气的相对分子质量为71,远大于空气的平均相对分子质量29,根据同条件下气体的密度之比等于气体的相对分子质量之比,可以用向上排空气法收集。
问题7:为防止Cl2的污染,澄清石灰水、氢氧化钠溶液哪一个更适合用于尾气处理?请写出相应的化学方程式。提示:吸收Cl2时不宜用澄清石灰水,因为Ca(OH)2微溶于水,溶液浓度很小,不能保证Cl2全部被吸收,应该用NaOH溶液。化学方程式为2NaOH+Cl2 NaCl+NaClO+H2O。问题8:已知高锰酸钾和浓盐酸在常温下就可以制取氯气,试写出化学方程式,用双线桥法标出电子转移情况,并分析KMnO4、HCl在反应中的作用。提示:KMnO4为氧化剂,HCl在反应中做还原剂,同时还起到酸的作用。
一、氧化还原反应的规律1.守恒规律(1)意义:还原剂失电子总数=氧化剂得电子总数。(2)应用:氧化还原反应方程式的配平和相关计算。2.强弱规律(1)意义。还原性:还原剂>还原产物。氧化性:氧化剂>氧化产物。
(2)应用。①物质间氧化性(或还原性)的强弱比较。②判断氧化还原反应能否发生或判断反应是否合理。3.先后规律(1)意义。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。(2)应用:判断反应的先后顺序或比较物质的氧化性、还原性强弱。
4.价态规律(1)高低规律。①意义: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。②应用:预测物质的氧化性、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。
二、氯气的制取1.反应原理
2.实验装置(1)发生装置(Ⅰ)仪器:铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗等。(2)净化装置(Ⅱ):C盛放饱和氯化钠溶液,除去氯气中的氯化氢;D盛放浓硫酸,干燥氯气。(3)收集装置(Ⅲ)。①收集方法:向上排空气法(装置E,Cl2的密度大于空气的密度)。②验满方法:将湿润的淀粉KI试纸放在集气瓶口,若试纸变蓝,则证明Cl2已收集满。(4)尾气处理装置(Ⅳ):F中盛放氢氧化钠溶液,吸收过量的氯气,防止污染环境。
题点一 氯气的实验室制法
1.(2022·上海期中)实验室制取Cl2时,下列装置能达到相应实验目的的是( )
解析:浓盐酸与二氧化锰常温下不反应,缺少加热装置,不能制备氯气,A错误;应先通过饱和食盐水除去HCl,后通入浓硫酸干燥氯气,除杂顺序错误,B错误;氯气的密度比空气密度大,可用向上排空气法收集,但收集气体时不能密封,否则气体过多时易使仪器炸裂,C错误;氯气有毒,可用NaOH溶液吸收,Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O,图中装置可吸收尾气,D正确。
2.(2021·辽宁学业考试)实验室制取氯气的装置如图所示,主要操作步骤为①加热制取氯气 ②收集氯气 ③检查装置气密性 ④处理尾气下列选项中正确的实验操作顺序是( )A.①②③④B.③①②④C.②④③①D.④③①②
解析:制备氯气时,先连接装置后检验气密性,若气密性良好,则先向烧瓶中加固体,后向分液漏斗中加液体,然后加热制备氯气,等气泡均匀冒出后收集氯气,产生有毒气体需处理尾气,防止污染环境。由上述分析可知,利用图中装置,先检验气密性,再加热制备氯气,然后收集氯气,最后处理尾气,则正确的实验操作顺序是③①②④。
题点二 氧化还原反应的规律
A.+3B.+4C.+5D.+6
解析:该氧化还原反应是3个ClO-得到6个电子转变为3个Cl-,则根据电子守恒,2个R(OH)3失去6个电子。每分子R(OH)3失去3个电子,R元素的化合价由+3价升高为+6价。
4.已知氧化性强弱顺序:Cl2>Br2>Fe3+>I2,则下列说法不正确的是( )A.向含碘化钾、淀粉的溶液中滴加FeCl3溶液,溶液变蓝B.向FeBr2溶液中通入少量Cl2,发生反应的离子方程式为2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-C.某溶液中含有Fe2+、Cl-、I-,为了除去I-而不减少其他离子,可通入含Fe3+的溶液D.向含有NaBr、NaI的溶液中通入适量氯气,充分作用后,将溶液蒸干、灼烧,可能得到NaCl和NaI的固体混合物
常见物质的氧化性、还原性的强弱顺序
1.氧化性(1)Cl2>Br2>F>I2>S;(2)Ag+>F>Cu2+>H+>Fe2+。2.还原性(1)S2->I->Fe2+>Br->Cl-;(2)K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>(H)>Cu>Ag。
1.误认为过量MnO2与浓盐酸反应,HCl可全部转化。其实MnO2只能与浓盐酸反应,HCl不全部转化。2.误认为制氯气的反应中,HCl只起还原剂的作用。其实HCl既表现还原性,也体现酸性。3.还原剂失电子数越多,还原性不一定就越强。比如Al的还原性就不如Na强。4.误认为氧化产物与还原产物必须是两种不同的物质。其实一种物质可以既是氧化产物,也是还原产物。5.误认为阳离子只有氧化性。其实居于中间价态的金属阳离子也有还原性,如Fe2+。
请回答下列问题。(1)上述反应中,被氧化的元素是 ,还原产物是 。
答案:(1)Al N2
请回答下列问题。(2)用“双线桥法”表示反应中电子转移的方向和数目: 。
解析:(2)用双线桥法表示反应中电子转移的方向时,反应物中变价元素指向生成物中同种变价元素,数目为化合价变化总数,即为 。
请回答下列问题。(3)反应中每生成1个N2,转移 个电子。
解析:(3)反应中N元素由+5价降为0价,则每生成1个N2,转移10个电子。
答案:(4)8 10 2 8 1 5
请回答下列问题。(5)已知I-、Fe2+、SO2、Cl-、H2O2均有还原性,它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为SO2>I->H2O2>Fe2+>Cl-。下列反应不能发生的是 (填字母)。
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