化学必修 第一册第三节 氧化还原反应优秀第2课时2课时教学设计

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氧化剂和还原剂





1．氧化剂和还原剂


(1)氧化剂


①定义


氧化还原反应中，得到电子(或电子对偏向)的物质叫作氧化剂。氧化剂具有氧化性。


②发生的变化


氧化还原反应中，氧化剂所含元素的化合价降低，发生还原反应。


③常见的氧化剂


a．活泼非金属单质，如Cl2、O2等。


b．高价或较高价含氧化合物，如浓硫酸、硝酸、高锰酸钾等。


c．高价金属阳离子，如Fe3＋等。


(2)还原剂


①定义


氧化还原反应中，失去电子(或电子对偏离)的物质叫作还原剂。还原剂具有还原性。


②发生的变化


氧化还原反应中，还原剂所含元素的化合价升高，发生氧化反应。


③常见的还原剂


a．一些非金属单质，如H2、C等。


b．活泼或较活泼的金属单质，如Al、Zn、Fe等。


c．较低价的化合物，如CO、SO2、H2S及其盐、H2SO3及其盐、HI及其盐等。


2．氧化产物和还原产物


(1)氧化产物：还原剂被氧化生成的物质。


(2)还原产物：氧化剂被还原生成的物质。


3．氧化性和还原性


(1)氧化性：氧化剂所表现出得电子(或电子对偏向)的性质。


(2)还原性：还原剂所表现出失电子(或电子对偏离)的性质。


(3)化合价与氧化性、还原性的关系








1．氧化还原反应的基本概念


(1)概念间的关系图





记忆口诀：


氧→得→降→还→还→还


还→失→升→氧→氧→氧


即氧化剂→得到电子→所含元素化合价降低→被还原→发生还原反应→生成还原产物；


还原剂→失去电子→所含元素化合价升高→被氧化→发生氧化反应→生成氧化产物。


(2)概念分析的方法


①正确标出反应前后变价元素的化合价。


②找出化合价变化(升、降)与氧化还原反应中各概念之间的对应关系。


③在分析转移电子总数时，不能将得到电子数和失去电子数加和作为转移电子总数。


2．氧化性和还原性强弱的比较


(1)根据氧化还原反应方程式比较





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





(3)根据反应条件比较


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。例如：


①MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；


2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O；


氧化性：KMnO4>MnO2。


②Na、Mg、Al单质与H2O反应时，Na与冷水剧烈反应，Mg加热条件下才反应，Al加热条件下也难反应，故还原性：Na>Mg>Al。


(4)根据氧化产物的价态高低判断


当变价的还原剂在相似的条件下作用于不同的氧化剂时，可由氧化产物元素价态的高低来判断氧化剂氧化性的强弱。既在相同条件下，使还原剂价态升得越高，则氧化剂的氧化性越强。


例如：2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(点燃))2FeCl3；Fe＋Seq \(=====,\s\up7(△))FeS；


氧化性：Cl2>S。


判断还原剂还原性强弱的原理类似。


(1)氧化性、还原性的强弱取决于物质得、失电子的难易程度，与得、失电子数目的多少无关。例如：Na原子能失去1个电子，Al原子可失去3个电子，但根据金属活动性顺序，Na比Al活泼，更易失去电子，所以Na比Al的还原性强。


(2)对同一元素而言，一般价态越高，氧化性越强，如Fe3＋>Fe2＋；价态越低，氧化性越弱，如S

(3)某些氧化剂的氧化性和还原剂的还原性的强弱与下列因素有关。


①温度，如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强；热的浓盐酸的还原性比冷的浓盐酸的还原性强。


②浓度，如硝酸的浓度越大其氧化性越强；浓盐酸的还原性强于稀盐酸。


③酸碱性，如KMnO4的氧化性随溶液酸性的增强而增强；再如NOeq \\al(－,3)在中性或碱性条件下几乎无氧化性，但在酸性条件下有较强的氧化性。





1．分析下列反应并按要求填空。


(1)2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(△))2FeCl3


氧化剂是______，还原剂是______；发生氧化反应的是______，发生还原反应的是______。


(2)2KMnO4eq \(=====,\s\up7(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑


氧化剂是______，还原剂是______；被氧化的元素是__________，被还原的元素是____________。


(3)2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O


氧化剂是______，还原剂是______；氧化产物是______，还原产物是______。


答案：(1)Cl2 Fe Fe Cl2 (2)KMnO4 KMnO4 KMnO4中的氧元素 KMnO4中的锰元素 (3)SO2 H2S S S


2．在常温下发生下列反应：


①16H＋＋10Z－＋2XOeq \\al(－,4)===2X2＋＋5Z2＋8H2O


②2A2＋＋B2===2A3＋＋2B－


③2B－＋Z2===B2＋2Z－


根据上述反应，判断下列结论错误的是( )


A．溶液中可发生反应Z2＋2A2＋===2A3＋＋2Z－


B．Z2在①③反应中为还原剂


C．氧化性强弱的顺序为XOeq \\al(－,4)>Z2>B2>A3＋


D．X2＋是XOeq \\al(－,4)的还原产物


解析：选B。A项，根据方程式③可知Z2的氧化性强于B2，根据方程式②可知B2氧化性强于A3＋，所以溶液中可发生反应Z2＋2A2＋===2A3＋＋2Z－，正确；B项，Z2在①③反应中分别为氧化产物和氧化剂，错误；C项，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，氧化性强弱的顺序为XOeq \\al(－,4)>Z2>B2>A3＋，正确；D项，①中X元素的化合价由＋7价降低到＋2价，X2＋是还原产物，正确。


3．现有下列几个离子反应：


①Cr2Oeq \\al(2－,7)＋14H＋＋6Cl－===2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2O


②2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－


③2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SOeq \\al(2－,4)＋4H＋


下列有关性质的比较正确的是( )


A．氧化性：Cr2Oeq \\al(2－,7)>Cl2>Fe3＋


B．氧化性：Cl2>Br2>Cr2Oeq \\al(2－,7)


C．还原性：SO2

D．还原性：Cl－>Cr3＋>Fe2＋


解析：选A。根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，并结合卤素单质及阴离子的性质递变规律可推知，氧化性强弱顺序为Cr2Oeq \\al(2－,7)>Cl2>Br2>Fe3＋>SOeq \\al(2－,4)；还原性强弱顺序为SO2>Fe2＋>Br－>Cl－>Cr3＋。


氧化还原反应的基本规律





氧化还原反应的基本规律有守恒规律、强弱规律、先后规律、价态规律等。





1．守恒规律





应用：有关氧化还原反应的计算与化学方程式的配平。


2．强弱规律





在一个氧化还原反应中，氧化性：氧化剂>氧化产物；还原性：还原剂>还原产物。


应用：比较物质间氧化性或还原性的强弱。


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


元素处于最高价态：只有氧化性。


元素处于中间价态：既有氧化性又有还原性。


元素处于最低价态：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


①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”。例如：


(√)


(×)


②同种元素相邻价态间不发生化学反应。


例如：SO2与浓硫酸不反应。


应用：判断同种元素不同价态的物质间发生氧化还原反应的可能性。


(3)歧化规律


同种元素的中间价态变为高价态和低价态，即中间价态→高价态＋低价态。


(1)元素处于最高价时只有氧化性，但氧化性不一定强，如CO2中C为＋4价，是最高价，但CO2的氧化性很弱。


(2)元素处于最低价态时只有还原性，但还原性不一定强，如H2O中O为－2价，是最低价，但H2O的还原性非常弱。





1．反应KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O中，被氧化的氯原子与被还原的氯原子的个数之比为( )


A．1∶6 B．6∶1


C．1∶5D．5∶1


解析：选D。KClO3中的氯元素由＋5价被还原为0价，HCl中的氯元素部分由－1价被氧化为0价，根据得失电子守恒可知，被氧化的氯原子(化合价升高的氯原子)和被还原的氯原子(化合价降低的氯原子)的个数之比为5∶1。


2．现有下列三个氧化还原反应：


①2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2；


②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3；


③2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋8H2O＋5Cl2↑。


若某溶液中有Fe2＋、I－、Cl－共存，要将I－氧化除去而不氧化Fe2＋和Cl－，则可加入的试剂是( )


A．Cl2B．KMnO4


C．FeCl3D．I2


解析：选C。根据三个方程式可知氧化性强弱顺序为KMnO4＞Cl2＞FeCl3＞I2，所以要将I－氧化除去而不氧化Fe2＋和Cl－，可加入FeCl3。


3．已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物，在一定条件下有下列转化关系(未配平)：


①G―→Q＋NaCl


②Q＋H2Oeq \(――→,\s\up7(电解))X＋H2


③Y＋NaOH―→G＋Q＋H2O


④Z＋NaOH―→Q＋X＋H2O


这五种化合物中氯元素化合价由低到高的顺序是( )


A．G、Y、Q、Z、XB．X、Z、Q、G、Y


C．X、Z、Q、Y、GD．G、Q、Y、Z、X


解析：选A。由①得出Q中氯元素价态高于G中氯元素价态，因为G中氯元素价态必介于Q中氯元素价态和－1价的Cl之间，－1价为氯元素的最低价；将该结论引用到③，Y中氯元素价态介于Q、G中氯元素价态之间，故有Q中氯元素价态高于Y中氯元素价态，Y中氯元素价态高于G中氯元素价态；分析②：H2O中的氢元素化合价降低，则Q中的氯元素转变为X中的氯元素，化合价必升高，则得出X中氯元素价态高于Q中氯元素价态；最后分析④：Z中氯元素价态介于Q、X中氯元素价态之间，则X中氯元素价态高于Z中氯元素价态，Z中氯元素价态高于Q中氯元素价态。








合格考训练


1．关于氧化还原反应，下列说法正确的是( )


A．被氧化的物质是还原剂


B．氧化剂被氧化，还原剂被还原


C．失去电子后化合价降低的物质是还原剂


D．氧化剂失去电子，化合价升高


解析：选A。依据概念关系判断：还原剂→失电子→所含元素化合价升高→被氧化→发生氧化反应→得到氧化产物；氧化剂→得电子→所含元素化合价降低→被还原→发生还原反应→得到还原产物。氧化剂被还原，还原剂被氧化，B项错误；失去电子后化合价升高的物质是还原剂，C项错误；氧化剂得到电子，化合价降低，D项错误。


2．银在空气中容易发黄变黑的原理是4Ag＋2H2S＋O2===2Ag2S＋2H2O，其中H2S是( )


A．氧化剂


B．还原剂


C．既是氧化剂也是还原剂


D．既不是氧化剂也不是还原剂


解析：选D。题述反应中H2S中的H元素和S元素的化合价在反应前后均未发生变化，故H2S既不是氧化剂也不是还原剂，D正确。


3．在一定条件下KClO3与I2发生反应：2KClO3＋I2===2KIO3＋Cl2，下列判断正确的是( )


A．该反应属于置换反应


B．氧化性：I2>KClO3


C．还原性：KClO3>I2


D．还原剂为KIO3，氧化剂为I2


解析：选A。从反应中变价元素的化合价分析：Keq \(C,\s\up6(＋5))lO3→eq \(C,\s\up6(0))l2，eq \(I,\s\up6(0))2→KIeq \(O,\s\up6(＋5))3，可知氧化剂为KClO3，还原剂为I2，氧化产物为KIO3，还原产物为Cl2，则氧化性：KClO3>KIO3，


还原性：I2>Cl2，可推知B、C、D三项均错误；由反应方程式中反应物和生成物的类别和种类数，可知A项正确。


4．在一定条件下，ROeq \\al(n－,3)和F2可发生如下反应：ROeq \\al(n－,3)＋F2＋2OH－===ROeq \\al(－,4)＋2F－＋H2O，从而可知在ROeq \\al(n－,3)中，元素R的化合价是( )


A．＋4价 B．＋5价


C．＋6价D．＋7价


解析：选B。所有的化学反应均遵循质量守恒和电荷守恒，对于氧化还原反应，还遵循得失电子守恒。可以根据守恒规律判断化学方程式或离子方程式的正误或进行有关计算。


方法1：设元素R在ROeq \\al(n－,3)中的化合价为x。根据得失电子守恒有(7－x)×1＝[0－(－1)]×2，所以x＝＋5价。


方法2：根据电荷守恒有n＋1×2＝1＋1×2，n＝1，则在ROeq \\al(－,3)中元素R的化合价为＋5价。


5．有如下反应：


K2Cr2O7＋14HCl===2KCl＋2CrCl3＋3Cl2↑＋7H2O


(1)________元素被氧化，________是氧化剂。


(2)________是氧化产物，________发生氧化反应。


(3)在参加反应的盐酸中，起还原剂作用(被氧化)的HCl与起酸性作用的HCl的质量比为________。


(4)用双线桥法标明电子转移的方向和数目：___________________________________


________________________________________________________________________。


答案：(1)Cl K2Cr2O7


(2)Cl2 HCl


(3)3∶4


(4)


等级性测试


1．下列叙述正确的是( )


A．元素的单质一定由氧化或还原该元素的化合物制得


B．在化学反应中，得电子越多的氧化剂，其氧化性越强


C．阳离子只能得到电子被还原，阴离子只能失去电子被氧化


D．含有最高价元素的化合物不一定具有很强的氧化性


解析：选D。N2、O2等可以利用分离液态空气的方法得到，A错误；氧化性强弱与氧化剂得电子的难易程度有关，与得电子多少无关，B错误；Fe2＋既可以被氧化为Fe3＋，也可以被还原为Fe单质，C错误；氧化性强弱与氧化剂得电子的难易程度有关，与氧化剂中元素化合价的高低无关，D正确。


2．下列物质按只有氧化性、只有还原性、既有氧化性又有还原性的顺序排列的是( )


A．O2、K、Cl2 B．Cl2、Al、H2


C．NO2、SO2、H2OD．HNO3、HCl、Fe2＋


解析：选A。元素处于最高价态时只有氧化性，处于最低价态时只有还原性，处于中间价态时既有氧化性又有还原性。O2只有氧化性，K只有还原性，Cl2既有氧化性又有还原性，故A正确；Cl2和H2既有氧化性又有还原性，Al只有还原性，故B错误；NO2、SO2、H2O都既有氧化性又有还原性，故C错误；HNO3只有氧化性，HCl和Fe2＋既有氧化性又有还原性，故D错误。


3．已知：①2BrOeq \\al(－,3)＋Cl2===Br2＋2ClOeq \\al(－,3)；②5Cl2＋I2＋6H2O===2HIO3＋10HCl；③ClOeq \\al(－,3)＋5Cl－＋6H＋===3Cl2↑＋3H2O。下列按物质氧化性由强到弱顺序排列正确的是( )


A．Cl2>BrOeq \\al(－,3)>ClOeq \\al(－,3)>IOeq \\al(－,3)


B．BrOeq \\al(－,3)>ClOeq \\al(－,3)>Cl2>IOeq \\al(－,3)


C．ClOeq \\al(－,3)>BrOeq \\al(－,3)>IOeq \\al(－,3)>Cl2


D．BrOeq \\al(－,3)>Cl2>ClOeq \\al(－,3)>IOeq \\al(－,3)


解析：选B。①2BrOeq \\al(－,3)＋Cl2===Br2＋2ClOeq \\al(－,3)中，氧化剂为BrOeq \\al(－,3)，氧化产物为ClOeq \\al(－,3)，所以氧化性：BrOeq \\al(－,3)>ClOeq \\al(－,3)；②5Cl2＋I2＋6H2O===2HIO3＋10HCl中，氧化剂为Cl2，氧化产物为IOeq \\al(－,3)，所以氧化性：Cl2>IOeq \\al(－,3)；③ClOeq \\al(－,3)＋5Cl－＋6H＋===3Cl2↑＋3H2O中，氧化剂为ClOeq \\al(－,3)，氧化产物为Cl2，氧化性：ClOeq \\al(－,3)>Cl2；综合以上分析可知，氧化性：BrOeq \\al(－,3)>ClOeq \\al(－,3)>Cl2>IOeq \\al(－,3)。


4．新型纳米材料氧缺位铁酸盐(MFe2Ox)(3




下列有关上述转化过程的叙述正确的是( )


A．MFe2O4表现了还原性


B．MFe2Ox表现了还原性


C．SO2和NO2表现了还原性


D．SO2和NO2发生了分解反应


解析：选B。A.由信息可知，MFe2O4与H2的反应中，M元素的化合价降低，则MFe2O4为氧化剂，具有氧化性，故A错误；B.在常温下MFe2Ox能使工业废气中的CO2、SO2、NO2等氧化物转化为单质，则氧化物为氧化剂，MFe2Ox为还原剂，表现还原性，故B正确；C.由B项分析可知，SO2和NO2表现了氧化性，故C错误；D.SO2和NO2发生了还原反应，故D错误。


5．已知还原性：B－>C－>D－，下列方程式不正确的是( )


A．2C－＋D2===2D－＋C2


B．2C－＋B2===2B－＋C2


C．2B－＋D2===2D－＋B2


D．2B－＋C2===2C－＋B2


解析：选B。还原性：C－>D－，则反应2C－＋D2===2D－＋C2能发生，A正确；还原性：B－>C－，则反应2C－＋B2===2B－＋C2不能发生，B错误；还原性：B－>D－，则反应2B－＋D2===2D－＋B2能发生，C正确；还原性：B－>C－，则反应2B－＋C2===2C－＋B2能发生，D正确。


6．进入人体的O2有2%转化为氧化性极强的“活性氧”，它能加速人的衰老，被称为“生命杀手”，服用含硒(Se)元素的化合物亚硒酸钠(Na2SeO3)能消除人体内的“活性氧”。有关此过程中Na2SeO3的说法正确的是( )


A．亚硒酸钠做还原剂


B．亚硒酸钠中硒元素的化合价为＋6价


C．亚硒酸钠既做还原剂又做氧化剂


D．亚硒酸钠做氧化剂


解析：选A。“活性氧”的氧化性极强，服用含硒元素(Se)的化合物亚硒酸钠(Na2SeO3)能消除人体内的“活性氧”，说明Na2SeO3能将“活性氧”还原，“活性氧”为氧化剂，Na2SeO3为还原剂，Na2SeO3中硒元素的化合价为＋4价，故A正确。


7．对于反应O3＋I－＋H＋―→I2＋O2＋H2O(未配平)，下列说法正确的是( )


A．O2和H2O是还原产物


B．该反应能说明O2的氧化性大于I2


C．氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶1


D．配平后的化学方程式为2O3＋2I－＋4H＋===I2＋2O2＋H2O


解析：选C。此反应中氧化剂是O3，还原剂是I－，氧化产物是I2，还原产物是H2O，故A错；由题意可知氧化性O3>I2，不能说明氧化性O2>I2，故B错；D中电荷不守恒，应为O3＋2I－＋2H＋===I2＋O2＋H2O，故D错。


8．科学家指出，多种海产品，如虾、蟹、牡蛎等体内含有＋5价的砷(As)元素，它对人体是无毒的，但吃饭时不要同时大量食用海鲜和青菜，否则容易中毒，并给出了一个公式：“大量海鲜＋大量维生素C＝砒霜(As2O3)”。下面有关解释正确的是( )


A．维生素C具有还原性


B．维生素C具有氧化性


C．该反应中＋5价砷被氧化


D．砒霜中毒后可服用维生素C解毒


解析：选A。海产品中的As元素为＋5价，As2O3中As元素为＋3价，吃饭时同时大量食用海鲜和青菜，容易中毒的原因是＋5价砷被还原为＋3价砷，说明维生素C具有还原性，故A正确，B、C错误；维生素C具有还原性，＋3价的砷需要加入氧化剂才能转化为＋5价，所以砒霜中毒后服用维生素C不能解毒，故D错误。


9．现有下列反应：


①2H2O＋Cl2＋SO2===H2SO4＋2HCl


②2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O


根据上述两个反应回答下列问题：


(1)氧化性强弱顺序为____________，还原性强弱顺序为____________。


(2)反应①中氧化产物和还原产物的质量之比为______。


(3)反应②中浓盐酸表现出的性质是______(填字母)。


A．还原性 B．酸性 C．氧化性


解析：(1)由反应①知氧化性Cl2>H2SO4，还原性SO2>Cl－，由反应②知氧化性KMnO4>Cl2，还原性Cl－>Mn2＋。(2)在反应①中氧化产物为H2SO4，还原产物为HCl，其质量比为98∶73。(3)在反应②中HCl被氧化为Cl2，表现的是还原性，同时还生成了盐和水，表现的是酸性。


答案：(1)KMnO4>Cl2>H2SO4 SO2>Cl－>Mn2＋ (2)98∶73 (3)AB


10．现有中学化学中常见的几种物质：①O2；②Mg；③CO；④WO3；⑤W；⑥CO2。


请回答下列问题：


(1)①②③④四种物质中常用作还原剂的是__________(填序号)。


(2)请将③④⑤⑥对应物质填在下列横线上，以组成一个氧化还原反应方程式(配平)：


__________＋__________eq \(=====,\s\up7(高温))__________＋__________。


(3)随着人们环保意识的增强，许多汽车都已经装上了如图所示的尾气处理装置。在催化剂的作用下，尾气中两种主要的有毒气体反应生成两种无害气体，两种无害气体均为空气中的成分，写出该反应的化学方程式：


________________________________________________________________________。


该反应中__________是氧化剂。





解析：(1)Mg是活泼金属，CO是低价态的化合物，二者常用作还原剂；(2)根据题干中四种物质可判断，该反应为3CO＋WO3eq \(=====,\s\up7(高温))W＋3CO2；(3)由示意图可知两种有毒气体为CO和NO，两者反应生成的无害气体均为空气中的成分，即为N2和CO2，化学方程式为2NO＋2COeq \(=====,\s\up7(催化剂))N2＋2CO2，在该反应中CO做还原剂，NO做氧化剂。


答案：(1)②③ (2)3CO WO3 W 3CO2


(3)2CO＋2NOeq \(=====,\s\up7(催化剂))N2＋2CO2 NO


课程标准
核心素养
1.知道常见的氧化剂和还原剂。


2.了解氧化还原反应的基本规律。


3.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。
1.变化观念：认识化学变化的本质是有新物质生成。


2.宏观辨识：认识物质的组成、结构、性质和变化。
课堂小结
1.氧化性、还原性的比较依据


(1)某一个氧化还原反应中eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(氧化性：氧化剂>氧化产物,还原性：还原剂>还原产物))；


(2)金属或非金属活动性顺序；


(3)反应条件；


(4)产物的价态。
2.氧化还原反应的基本规律：守恒规律、强弱规律、先后规律、价态规律。