鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 氧化还原反应优秀第2课时2课时学案

这是一份鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 氧化还原反应优秀第2课时2课时学案，共26页。



[知 识 梳 理]


知识点一 氧化剂、还原剂





氧化剂为什么是这样的标识？什么是氧化剂与还原剂，常见的氧化剂与还原剂有哪些？完成下列知识点：


1．氧化剂与还原剂


(1)在氧化还原反应中，所含的某种元素的化合价降低的反应物称为氧化剂。


(2)在氧化还原反应中，所含的某种元素的化合价升高的反应物称为还原剂。 一种物质可以既是氧化剂又是还原剂


2．氧化性与还原性


(1)概念


①氧化性：氧化剂中的某种元素得电子的性质。


②还原性：还原剂中的某种元素失电子的性质。


(2)与元素价态的关系


元素处于最高价态时，只有氧化性；


元素处于最低价态时，只有还原性；


元素处于中间价态时，既有氧化性又有还原性。


3．常见的氧化剂和还原剂


(1)常见的氧化剂


①活泼的非金属单质，如Cl2、O2等。


②部分含有较高价态元素的含氧酸，如HNO3、浓硫酸等。


③某些含有较高价态元素的盐，如KMnO4、KClO3、FeCl3、CuCl2等。


(2)常见的还原剂


①活泼的金属单质，如Mg、Fe、Zn等。


②某些非金属单质，如C、H2等。


③含有较低价态元素的化合物，如CO、SO2、KI、Na2S、Na2SO3、FeSO4等。


4．氧化还原反应概念间的关系及实质


(1)概念间关系


①氧化剂在反应中所含元素化合价降低→具有氧化性→被还原→生成还原产物→发生还原反应。


②还原剂在反应中所含元素化合价升高→具有还原性→被氧化→生成氧化产物，发生氧化反应。


抓住化合价升降的两条线


(2)特征


一种或几种元素的化合价发生变化。


(3)实质


氧化还原反应的实质是电子的转移(即电子的得失或电子对的偏移)。


知识点二 氧化还原反应的应用








钢铁冶炼的原理是什么？氯气在实验室是如何制备的？氧化还原反应还有哪些应用？请完成下列知识点


1．在研究物质性质中的应用


(1)过氧化氢的氧化性：


H2O2与KI的反应：H2O2＋2KI===I2＋2KOH


I2的生成一般用淀粉来检验


(2)过氧化氢的还原性：


H2O2与酸性高锰酸钾溶液(酸为硫酸) 的反应：5H2O2＋2KMnO4＋3H2SO4===5O2↑＋2MnSO4＋K2SO4＋8H2O


2．在物质转化和能量转化中的应用


(1)金属的冶炼


冶炼金属的方法有热还原法、湿法、电解法等


(2)氯气的实验室制法


(1)反应原理


实验室用MnO2和浓盐酸加热反应制取Cl2，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，


另一种不加热的：2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O


离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。


(2)实验装置





装置A中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl气体；


装置B中浓硫酸的作用是干燥Cl2；


烧杯中NaOH溶液的作用是吸收多余的Cl2、以防污染环境。


eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(①没有防倒吸装置,②停止加热时，注意防倒吸))


微判断


(1)非金属单质只具有氧化性，金属单质只有还原性。(×)


(2)元素的价态越高，物质的氧化性越强。(×)


(3)某元素从化合态到游离态，则该元素一定被氧化。(×)


(4)一种物质若具有氧化性，则不具有还原性，反之亦然。(×)


(5)元素处于最高价时，该物质一定具有强氧化性。(×)


(6)得电子难的元素，失电子越容易。(×)


微训练


1．在下列反应中：


①2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑


②2F2＋2H2O===4HF＋O2


③Cl2＋H2O===HCl＋HClO


④C＋H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))CO＋H2


⑤CaO＋H2O===Ca(OH)2


⑥2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑


试从氧化还原的角度，回答下列问题：


(1)水只作氧化剂的是________。


(2)水只作还原剂的是________。


(3)水既不作氧化剂又不作还原剂的是________。


答案 (1)①④ (2)② (3)③⑤


2．在S2－、Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋、S、I－、H＋中，只有氧化性的是________，只有还原性的是________，既有氧化性又有还原性的是________。


答案 Fe3＋、Mg2＋、H＋ S2－、I－ Fe2＋、S


3．某实验室的尾气中含有较多的氯气，有毒，要吸收这些尾气，下列试剂最适合的是( )


A．饱和的石灰水 B．饱和的食盐水


C．自来水D．烧碱溶液


解析 虽然氯气能与饱和石灰水反应，但相同条件下，氢氧化钠的溶解度大于氢氧化钙的溶解度，吸收效果烧碱溶液更好，A项错误、D项正确；饱和食盐水中氯离子浓度达到最大，抑制氯气的溶解，则吸收效果最不好，B项错误；自来水中含有氯离子，将抑制氯气的溶解，且氯气在水中的溶解度较小，用自来水吸收效果不好，C项错误。


答案 D


微思考


1．写出下列氧化剂对应的还原产物。


eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(Cl2→Cl－,O2→\(O,\s\up6(－2)) ,HNO3→\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(NO,NO2)),浓H2SO4→SO2,MnOeq \\al(－,4)→Mn2＋（H＋）,KClO3→\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(Cl－,Cl2)),Fe3＋→Fe2＋,Cu2＋→Cu))


2．写出下列还原剂对应的氧化产物。


eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(Mg→Mg2＋,Fe→\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(Fe2＋,Fe3＋)),Zn→Zn2＋,C→\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(CO,CO2)),H2→H2O,CO→CO2,SO2\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(SOeq \\al(2－,4),SO3)),SOeq \\al(2－,3)→SOeq \\al(2－,4),I－→I2,Fe2＋→Fe3＋,S2－→S))





学习任务1 探究过氧化氢的氧化性、还原性


生活情景：








1．从价态角度考虑，过氧化氢有什么性质？


提示 氧元素处于中间价态，既有氧化性，又有还原性。


H2eq \(O,\s\up6(－1))2―→H2eq \(O,\s\up6(－2)) (表现氧化性，绿色氧化剂)


H2eq \(O,\s\up6(－1))2―→eq \(O,\s\up6(0))2(表现还原性)


2．向过氧化氢中加入二氧化锰，如图所示现象是什么？





提示 H2O2具有不稳定性2H2O2eq \(=====,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑





过氧化氢具有：


1．不稳定性——易分解，实验室制氧气；


2．还原性——可制氧气；


3．强氧化性——可用于漂白、杀菌、消毒。可催化分解H2O2


的有：MnO2、


Fe3＋、Cu2＋


【例题1】 H2O2被称为绿色氧化剂，在生产工艺中应用广泛，请回答下列有关过氧化氢的问题：


(1)Fe3＋可以催化H2O2分解，请写出该反应的化学方程式____________________________________________________________。


(2)酸性条件下，在FeCl3和FeCl2的混合溶液中加入H2O2以除去Fe2＋，反应的离子方程式为____________________________________。


(3)H2O2可用于SO2的尾气处理，请写出反应的化学方程式____________________________________。


(4)可以用酸性KMnO4测定溶液中的H2O2含量，反应的离子方程式为__________________________________________________________________。


答案 (1)2H2O2eq \(=====,\s\up7(Fe3＋))2H2O＋O2↑


(2)2H＋＋H2O2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2H2O


(3)SO2＋H2O2===H2SO4


(4)6H＋＋5H2O2＋2MnOeq \\al(－,4)===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O


变式训练1 过氧化氢(H2O2)俗名双氧水，医疗上可作外科消毒剂。


(1)向含有酚酞的NaOH溶液中滴加双氧水，此时溶液由红色褪至无色，主要原因是双氧水的________性。


(2)将双氧水加入到经酸化的高锰酸钾溶液中，发现溶液的紫红色消褪了，此时双氧水表现出________性。


答案 (1)氧化


(2)还原


学习任务2 物质氧化性、还原性强弱的比较





1．“钠原子能失去1个电子，铝原子能失去3个电子，所以铝的还原性比钠强。”这种说法正确吗？


提示 错误。还原性钠比铝强，还原性强弱与失电子能力强弱有关，而与失电子数多少无关。


2．根据Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，你能判断Fe和Cu的还原性谁强吗？


提示 Fe是还原剂，Cu是还原产物，还原性Fe强于Cu。





1．氧化性和还原性强弱的判断方法


(1)根据氧化还原反应的方向判断


eq \a\vs4\al(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：


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


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


氧化性：KMnO4>MnO2


(2)Na、Mg、Al单质与H2O反应情况如下，Na与冷水剧烈反应，Mg加热才反应，Al加热条件下也难反应。


还原性：Na＞Mg＞Al


4．根据氧化产物的价态高低判断


同种物质被不同氧化剂氧化的价态越高，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。


判断还原剂还原性的原理类似


5．根据元素的价态进行判断


元素处于最高价态时只有氧化性，元素处于最低价态时只有还原性，元素处于中间价态时既有氧化性，又有还原性。


【例题2】 有A、B、C、D四种物质，已知它们能发生下列反应：


①A2＋＋B=== B2＋＋A ②A2＋＋C===C2＋＋A


③B2＋＋C=== C2＋＋B ④C2＋＋D===D2＋＋C


由此可推知，各物质的氧化性、还原性强弱顺序正确的是(双选)( )


eq \b\lc\ (\a\vs4\al\c1(A.氧化性：A2＋＞B2＋＞C2＋＞D2＋,B.氧化性：D2＋＞C2＋＞B2＋＞A2＋)) eq \a\vs4\al(氧化性：,氧化剂>氧化产物)


eq \b\lc\ (\a\vs4\al\c1(C.还原性：A＞B＞C＞D,D.还原性：D＞C＞B＞A)) eq \a\vs4\al(还原性：,还原剂>还原产物)


解析 氧化还原反应中，反应物与生成物之间氧化性与还原性强弱比较的一般规律是eq \x(强氧化剂)＋eq \x(强还原剂)―→eq \x(弱还原剂)＋eq \x(弱氧化剂)


根据上述关系，由①知，氧化性：A2＋＞B2＋，还原性：B＞A；由②知，氧化性：A2＋＞C2＋，还原性：C＞A；由③知，氧化性：B2＋＞C2＋，还原性：C＞B；由④知，氧化性：C2＋＞D2＋，还原性：D＞C。综合①～④可得，氧化性：A2＋＞B2＋＞C2＋＞D2＋，还原性：D＞C＞B＞A。


答案 AD


变式训练2 已知如下反应：


①2BrOeq \\al(－,3)＋Cl2===Br2＋2ClOeq \\al(－,3)，


②ClOeq \\al(－,3)＋5Cl－＋6H＋===3Cl2↑＋3H2O，


③2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2，


④2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。


下列各微粒氧化能力由强到弱的顺序正确的是( )


A．ClOeq \\al(－,3)＞BrOeq \\al(－,3)＞Cl2＞Fe3＋＞I2


B．BrOeq \\al(－,3)＞Cl2＞ClOeq \\al(－,3)＞I2＞Fe3＋


C．BrOeq \\al(－,3)＞ClOeq \\al(－,3)＞Cl2＞Fe3＋＞I2


D．BrOeq \\al(－,3)＞ClOeq \\al(－,3)＞Fe3＋＞Cl2＞I2


解析 反应①中氧化剂是BrOeq \\al(－,3)、氧化产物是ClOeq \\al(－,3)，则氧化性BrOeq \\al(－,3)＞ClOeq \\al(－,3)；同理，由反应②知，氧化性ClOeq \\al(－,3)＞Cl2；由反应③知，氧化性Fe3＋＞I2，由反应④知，氧化性Cl2＞Fe3＋；综上可知，氧化性强弱为BrOeq \\al(－,3)＞ClOeq \\al(－,3)＞Cl2＞Fe3＋>I2。


答案 C


学习任务3 氧化还原反应的基本规律





1．在一个反应中，氧化剂和还原剂的物质的量一定相等吗？


提示 氧化剂得电子数和还原剂失电子数一定相等，但二者的物质的量不一定相等。


2．金属阳离子一定只有氧化性吗？


提示 金属阳离子若处于中间价态则既有氧化性，又有还原性。


3．Fe2＋具有较强的还原性，Fe3＋具有较强的氧化性，二者之间能反应吗？为什么？


提示 Fe2＋与Fe3＋为相邻价态，无中间价态，二者不能反应。





1．守恒规律


还原剂失电子总数＝氧化剂得电子总数＝氧化剂化合价降低的总数＝还原剂化合价升高的总数。


氧化还原反应方程式的配平和相关计算


2．强弱规律





还原性：还原剂＞还原产物。


氧化性：氧化剂＞氧化产物。


物质间氧化性(或还原性)的强弱比较或判断有氧化性和有还原性的物质在一定条件下是否发生反应


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。


把氯气通入FeBr2溶液时，还原性Fe2＋>Br－，若氯气的量不足时首先氧化Fe2＋；把氯气通入FeI2溶液时，还原性I－>Fe2＋，若氯气的量不足时首先氧化I－


4．价态规律


(1)高低规律


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。


判断物质的氧化性、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”


如：





②同种元素相邻价态间不发生化学反应。


判断同种元素不同价态的物质间发生氧化还原的可能性


(3)歧化规律


同种元素的中间价态生成高价和低价，即中间价―→高价＋低价。


【例题3】 24 mL 0.05 ml·L－1的Na2SO3溶液恰好与20 mL 0.02 ml·L－1的K2Cr2O7(重铬酸钾)溶液完全反应。已知Na2SO3被K2Cr2O7氧化为Na2SO4，则Cr在还原产物中的化合价为 得失电子守恒( )


A．＋2B．＋3


C．＋4D．＋5


解析 n(Na2SO3)＝0.05 ml·L－1×0.024 L＝0.001 2 ml


n(K2Cr2O7)＝0.02 ml·L－1×0.02 L＝0.000 4 ml


K2eq \(Cr,\s\up6(＋6))2O7eq \(――→,\s\up7(得到2×（6－x）e－))2eq \(Cr,\s\up6(＋x))


Na2eq \(S,\s\up6(＋4))O3eq \(――→,\s\up7(失去2e－))Na2eq \(S,\s\up6(＋6))O4


K2Cr2O7在反应中得到电子：0.000 4×2×(6－x) ml


Na2SO3在反应中失去电子：0.001 2×2 ml。


根据氧化还原反应中，氧化剂和还原剂得失电子总数相等，有0.000 4×2×(6－x)＝0.001 2×2，解得x＝3。


答案 B


变式训练3 ClO2遇浓盐酸会生成Cl2，反应方程式为2ClO2＋8HCl(浓)===5Cl2＋4H2O，若该反应中转移电子的数目为9.632×1023，则产生的Cl2在标准状况下的体积为( )


A．11.2 LB．33.6 L


C．22.4 LD．44.8 L


解析 n(e－)＝eq \f(9.632×1023,6.02×1023ml－1)＝1.6 ml。因为2ClO2～Cl2～8e－，8HCl～4Cl2～8e－，所以该反应转移的电子数为8e－，即5Cl2～8e－，所以n(Cl2)＝eq \f(5,8)n(e－)＝eq \f(5,8)×1.6 ml＝1 ml，V(Cl2)＝1 ml×22.4 L·ml－1＝22.4 L。


答案 C


学习任务4 氯气的实验室制法


情景：


氯气的发现史


舍勒发现氯气是在1774年，当时他正在研究软锰矿(二氧化锰)，当他使软锰矿与浓盐酸混合并加热时，产生了一种黄绿色的气体，这种气体的强烈的刺激性气味使舍勒感到极为难受，但是当他确信自己制得了一种新气体后，他又感到一种由衷的快乐。


舍勒制备出氯气以后，把它溶解在水里，发现这种水溶液对纸张、蔬菜和花都具有永久性的漂白作用；他还发现氯气能与金属或金属氧化物发生化学反应。从1774年舍勒发现氯气以后，到1810年，许多科学家先后对这种气体的性质进行了研究。这期间，氯气一直被当作一种化合物。直到1810年，戴维经过大量实验研究，才确认这种气体是由一种化学元素组成的物质。他将这种元素命名为chlrine，这个名称来自希腊文，有“绿色的”意思。我国早年的译文将其译作“绿气”，后改为氯气。





请写出其反应原理方程式？除MnO2外还有哪些能氧化浓盐酸，得氯气？


提示 MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O除MnO2外，也可用KMnO4去氧化浓盐酸。





1．反应原理


化学方程式：MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，离子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up7(△))Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑。


也可以用高锰酸钾、重铬酸钾、氯酸钾等氧化剂代替二氧化锰。


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


2．实验装置





(1)发生装置(Ⅰ)


①特点：固体＋液体eq \(――→,\s\up7(△))气体。


②仪器：铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗等。


③试剂：A中盛放浓盐酸，B中盛放二氧化锰。


(2)净化装置(Ⅱ)


(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)。也可用排饱和食盐水法(Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去实验过程中挥发产生的HCl气体)。


②验满方法：用湿润的淀粉­KI试纸检验。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)


①导气管要伸入液面以下。


②F中盛放试剂：氢氧化钠溶液，作用：吸收过量的氯气，防止污染环境。


特别提醒：(1)实验室制备Cl2注意事项


①必须用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应。


②为了减少制得的Cl2中HCl的含量，所以加热温度不宜过高，减少HCl的挥发。


③实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气。


④尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因为溶液中Ca(OH)2浓度小，吸收不完全。


(2)气体净化装置的选择


气体净化装置的设计必须同时考虑主要成分和杂质成分的性质，以便选择适当的装置除去杂质。用浓盐酸和二氧化锰制取氯气时，氯气中混有HCl和水蒸气等杂质，除去氯气中的HCl可以用饱和食盐水(如下图中Ⅰ所示)；除去氯气中的水蒸气可用浓硫酸(如下图中Ⅱ所示)或干燥的CaCl2(如下图中Ⅲ所示)。





(3)MnO2与浓HCl反应特点


①浓盐酸中，部分Cl－的化合价升高，4 ml HCl参加反应，被氧化的Cl－为2 ml。


②随着反应的进行盐酸浓度变小，故MnO2足量时，盐酸不能完全反应，反应后溶液为盐酸和MnCl2混合液。


【例题4】 如图所示是某学生设计的实验室制备并干燥Cl2及吸收多余氯气的实验装置图，请回答：





(1)指出上述图中的各处错误：


①______________________________________________________________；


②_________________________________________________________________；


③_________________________________________________________________；


④__________________________________________________________________。


(2)在改进后的装置中，下列物质的作用分别是：


①饱和食盐水______________________________________________________；


②浓硫酸________________________________________________________；


③NaOH溶液________________________________________________________。


(3)制备实验开始时，先检查装置的气密性，接下来的操作依次是________。


A．向烧瓶中加入MnO2粉末


B．加热


C．向烧瓶中加入浓盐酸


(4)如果将过量二氧化锰与20 mL 12 ml·L－1的盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气明显少于 0.06 ml。其主要原因有：


①____________________________________________________，


②________________________________________________________________。


(5)为了提高浓盐酸的利用率，你对实验的建议是__________________________


__________________________________________________________。


(6)圆底烧瓶中发生反应的离子方程式是______________________________


___________________________________________________________。


实验结束清洗仪器时，为了减少烧瓶中残留氯气对环境的污染，可以向烧瓶中加入的溶液是________，有关的离子方程式是_______________________。


解析 (2)先除HCl，后干燥，再收集，最后尾气吸收。(3)检查装置气密性后的操作顺序为先加固体药品，然后加入液体药品，最后加热。(4)题中所给盐酸中HCl的物质的量是 0.24 ml，但由于盐酸受热易挥发，且随反应的不断进行，盐酸浓度越来越小，变为稀盐酸后不再与MnO2反应，所以产生的Cl2的物质的量小于0.06 ml。(5)为减少盐酸的挥发，慢慢滴加浓盐酸，用小火加热。(6)利用Cl2和NaOH溶液反应除多余的Cl2。


答案 (1)①不能用稀盐酸，而应用浓盐酸 ②应有加热装置，应用酒精灯加热 ③盛浓硫酸和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒 ④两洗气瓶里进气导管和出气导管的长短颠倒


(2)①除去Cl2中的氯化氢 ②除去氯气中的水蒸气


③吸收多余的氯气


(3)ACB


(4)①加热使HCl大量挥发 ②盐酸变稀后不再发生反应


(5)将浓盐酸慢慢滴下；加热用小火


(6)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O


NaOH溶液 Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O


变式训练4 某研究小组为了制备84消毒液(主要成分为NaClO)设计了如图装置。并查阅到下列资料：“卤素单质与水的反应是放热反应，在加热情况下卤素单质与碱液发生如下反应：3X2＋6OH－eq \(=====,\s\up7(70 ℃))5X－＋XOeq \\al(－,3)＋3H2O”。





回答下列问题：


(1)装置中的试管内发生反应的离子方程式为________________________


____________________________________________________________。


(2)装置中能否省去盛饱和NaCl溶液的洗气瓶？________(填“能”或“不能”，下同)，理由是_______________________________________


_____________________________________________________。


(3)装置中能否省去盛浓硫酸的洗气瓶？________，理由是


_______________________________________________________。


(4)装置中能否省去盛冰水的烧杯？________，理由是___________________


____________________________________________________________。


解析 本题具有较强的综合性，装置产生的Cl2在冰水冷却下与NaOH发生反应制得消毒液。运用该装置必须通过饱和NaCl溶液除去HCl，否则与NaOH反应将生成NaCl，降低NaClO的纯度；但干燥装置可以省略，因为少量水蒸气不会影响反应；冷却装置不可省略，因为题给信息：氯气与水的反应是放热反应，温度升高，引起副反应：3Cl2＋6OH－eq \(=====,\s\up7(70 ℃))5Cl－＋ClOeq \\al(－,3)＋3H2O。


答案 (1)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O


(2)不能 氯气中混有的HCl气体进入试管中也会和氢氧化钠溶液反应，降低了NaClO的产量和纯度


(3)能 少量水蒸气进入试管中不影响反应


(4)不能 氯气与水的反应是放热反应，反应时温度升高，可能引起副反应，生成NaClO3


学习任务5 (核心素养)氧化还原反应规律的应用


一、知识要点


1．氧化性


(1)Cl2>Br2>Fe3＋>I2>S


(2)Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋


2．还原性


(1)S2－>I－>Fe2＋>Br－>Cl－


(2)K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>(H)>Cu>Fe2＋>Ag


二、核心素养


【素养解题】


[典例示范] 在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2、AgNO3的酸性溶液中加入适量锌粉，首先置换出的是( )


A．MgB．Cu C．AgD．H2


[反应发生先后顺序问题解题思维模型]


答案 C


三、对点训练


1．下列物质在化学反应中常作还原剂的一组是( )


A．HNO3、Cl2、FeCl3、KMnO4


B．Al、CO、O2、H2


C．Zn、C、H2、CO


D．KClO3、MnO2、C、Fe


解析 A中常用作氧化剂；B中O2，D中KClO3、MnO2都常用作氧化剂。


答案 C


2．已知下列三个离子反应方程式如下：


①X2＋＋Y===X＋Y2＋


②Y2＋＋W===W2＋＋Y


③W2＋＋Z===Z2＋＋W


则氧化性最弱的粒子是( )


A．X2＋B．Y2＋


C．W2＋D．Z2＋


解析 根据反应①，氧化性X2＋＞Y2＋；根据反应②，氧化性Y2＋＞W2＋；根据反应③，氧化性W2＋＞Z2＋。可见，上述四种阳离子中，氧化性最弱的是Z2＋。


答案 D


3．反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO中，当有6 ml e－发生转移时，被氧化的物质与被还原的物质的物质的量之比为( )


A．1∶1B．1∶2


C．2∶1D．3∶1


解析 在反应中3 ml NO2参与反应，其中2 ml NO2被氧化，1 ml被还原，不论有多少电子发生转移，被氧化与被还原的NO2的物质的量之比均为2∶1。


答案 C


4．已知以下两个氧化还原反应的化学方程式：


①2KClO3eq \(=====,\s\up7(MnO2),\s\d5(△))2KCl＋3O2↑


②2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))Al2O3＋2Fe


(1)用单线桥法表示反应②中的电子转移情况。


________________________________________________________________________。


(2)反应①中每生成1 ml O2，转移电子的物质的量是________。


解析 根据元素化合价的变化标出反应中电子转移的方向和数目。


①


从上式中看出，每生成1 ml O2转移4 ml电子。


②


答案 (1) (2)4 ml





[学 考 练]


1．在反应中，X元素的原子将电子转移给Y元素的原子，则下列说法正确的是( )


①元素X被氧化 ②元素Y被氧化 ③元素X发生还原反应 ④元素Y发生还原反应


A．①② B．③④


C．②③ D．①④


解析 根据题意知，X元素的原子失去电子，X元素化合价升高，发生氧化反应；而Y元素的原子获得电子，Y元素化合价降低，发生还原反应。


答案 D


2．下列对氧化还原反应的分析中不合理的是( )


A．Mg变成MgO时化合价升高，失去电子，因此Mg在该反应中作氧化剂


B．KMnO4受热分解时，Mn元素被还原


C．反应CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4不属于氧化还原反应


D．在反应2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑中，H2O既是还原剂，又是氧化剂


解析 A项中Mg失电子作还原剂，不正确。


答案 A


3．常温下，在溶液中可发生以下反应：


①2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－，


②2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－，


③2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2；


由此判断下列说法错误的是( )


A．铁元素在反应①和③中均被氧化


B．反应②中当有1 ml Cl2被还原时，有2 ml Br－被氧化


C．氧化性强弱顺序为Cl2＞Br2＞Fe3＋＞I2


D．还原性强弱顺序为I－＞Fe2＋＞Br－＞Cl－


解析 选项A，反应①中Fe2＋作还原剂，在反应中被氧化，反应③中Fe3＋作氧化剂，在反应中被还原，A不正确；反应②中Cl2作氧化剂，当1 ml Cl2被还原时，有2 ml Br－被氧化，B正确；由反应①可知，氧化性Br2＞Fe3＋，还原性Fe2＋＞Br－；由反应②可知，氧化性：Cl2＞Br2，还原性Br－＞Cl－，由反应③可知，氧化性Fe3＋>I2，还原性，I－＞Fe2＋，故C、D正确。


答案 A


4．已知氮元素的最低化合价是－3价，最高化合价是＋5价，下列物质中的氮元素只具有氧化性的是( )


A．NH3B．N2


C．NO2D．HNO3


解析 物质所含元素处于最高价态，只具有氧化性；处于中间价态，既具有氧化性，又具有还原性；处于最低价态只具有还原性，故答案选D。


答案 D


5．已知常温下，在溶液中发生如下反应：


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


②2A2＋＋B2===2A3＋＋2B－


③2B－＋Z2===B2＋2Z－


由此推断下列说法错误的是( )


A．反应Z2＋2A2＋===2A3＋＋2Z－可以进行


B．Z元素在反应③中被还原，在反应①中被氧化


C．氧化性由强到弱的顺序是XOeq \\al(－,4)、Z2、B2、A3＋


D．还原性由强到弱的顺序是Z－、B－、A2＋、X2＋


解析 由题给方程式知氧化性的强弱顺序为XOeq \\al(－,4)>Z2>B2>A3＋，A、C正确；在反应①中Z元素被氧化，在反应③中Z元素被还原，B项正确；还原性为A2＋>B－>Z－>X2＋，D项错误。


答案 D


6．已知C2O3在酸性溶液中易被还原成C2＋，C2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列反应的化学方程式错误的是( )


A．3Cl2＋6FeI2===2FeCl3＋4FeI3


B．Cl2＋FeI2===FeCl2＋I2


C．C2O3＋6HCl===2CCl2＋Cl2↑＋3H2O


D．2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2


解析 此题可结合题给信息：氧化性强弱顺序C2O3＞Cl2＞FeCl3＞I2，可推知还原性强弱顺序I－＞Fe2＋＞Cl－＞C2＋，然后根据氧化剂先氧化强还原剂的规律，知A选项中Cl2应该先氧化I－后氧化Fe2＋，所以A选项错误。


答案 A


7．根据世界环保联盟的要求，广谱消毒剂(ClO2)将逐渐取代Cl2作为自来水的消毒剂。工业上ClO2常用NaClO3与Na2SO3溶液混合并加H2SO4酸化后反应制得，则反应后Na2SO3将转化为( )


A．Na2SO4B．SO2


C．SD．Na2S


解析 根据题意，反应后氯元素化合价降低，则NaClO3为氧化剂，ClO2为还原产物，硫酸只起酸化作用没有参与氧化还原反应，则Na2SO3必为还原剂，只能是硫元素化合价升高被氧化，答案为A项。


答案 A


8．日常生活中的许多现象与化学反应有关，下列现象与氧化还原反应无关的是 ( )


A．铜铸塑像上出现铜绿[Cu2(OH)2CO3]


B．充有氢气的气球遇明火爆炸


C．大理石雕像被酸雨腐蚀毁坏


D．铁质菜刀生锈


解析 A中铜元素的化合价由0价升高为＋2价；B中氢气爆炸后生成水，元素化合价由0价变为＋1价；D中铁元素的化合价由0价变为＋3价(铁锈成分主要为Fe2O3)。


答案 C


9．实验室制取Cl2的反应：


4HCl(浓)＋MnO2eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。下列说法不正确的是( )


A．氧化剂是MnO2，还原剂是HCl


B．每生成1 ml Cl2，转移电子的物质的量是2 ml


C．每消耗1 ml MnO2，表现还原作用的HCl为4 ml


D．Cl2是氧化产物


解析 由，可知，MnO2中锰元素化合价降低，是氧化剂，MnCl2是还原产物，HCl中氯元素化合价升高，是还原剂，Cl2是氧化产物，A对、D对；氯元素化合价由－1价升高到0价，每生成1 ml Cl2转移电子的物质的量是2 ml，B对；每消耗1 ml MnO2，参加反应的HCl为4 ml，表现还原作用的HCl为2 ml，另2 ml HCl表现酸性生成MnCl2，C错。


答案 C


10．一反应体系有反应物和生成物共7种物质：O2、KMnO4、MnSO4、H2SO4、H2O、H2O2、K2SO4。已知该反应中H2O2只发生如下过程：H2O2―→O2，试回答下列问题：


(1)该反应中的氧化剂是______________________________________。


(2)该反应中，发生还原反应的过程是________________________________。


(3)该反应中，氧化产物与还原产物的物质的量之比是________。


(4)如反应转移了0.3 ml电子，则产生的气体在标准状况下体积为________。


解析 本题考查氧化还原反应中氧化剂的判断、还原反应过程的分析及有关计算。由于H2O2发生的变化为H2eq \(O,\s\up6(－1))2―→eq \(O,\s\up6(0))2，H2O2为还原剂，氧化产物为O2，则KMnO4为氧化剂，Keq \(M,\s\up6(＋7))nO4―→eq \(M,\s\up6(＋2))nSO4，发生还原反应，还原产物为MnSO4。每生成1 ml O2失去2 ml电子，每生成1 ml MnSO4，得到5 ml电子，故n(O2)∶n(MnSO4)＝5∶2。若反应转移0.3 ml电子则生成O2的体积为0.3 ml÷2×22.4 L·ml－1＝3.36 L。


答案 (1)KMnO4 (2)KMnO4―→MnSO4 (3)5∶2


(4)3.36 L


[能 力 练]


11．Cu2S与一定浓度的HNO3反应，生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O。当产物n(NO2)∶n(NO)＝1∶1时。下列说法正确的是( )


A．1 ml Cu2S参加反应时有8 ml电子转移


B．参加反应的n(Cu2S)∶n(HNO3)＝1∶5


C．反应中Cu2S既作氧化剂，又作还原剂


D．产物n[Cu(NO3)2]∶n[CuSO4]＝1∶1


解析 1 ml Cu2S参加反应时有1 ml×2×(2－1)＋1 ml×[6－(－2)]＝10 ml电子转移，故A错误；Cu2S作还原剂，C错误；由2Cu2S＋14HNO3===2Cu(NO3)2＋2CuSO4＋5NO2↑＋5NO↑＋7H2O可知，参加反应的n(Cu2S)∶n(HNO3)＝1∶7；产物n[Cu(NO3)2]∶n[(CuSO4)]＝1∶1，B错误，D正确。故D正确。


答案 D


12．(1)铁钉在氯气中被锈蚀为棕黄色物质FeCl3，而在盐酸中生成浅绿色的FeCl2溶液。则在Cl2、Cl－、H＋中，具有氧化性的是________，其中氧化性强的是________。


(2)盐酸在不同的反应中，可以分别表现出酸性、氧化性和还原性。现有如下四个反应，请写出盐酸在四个反应中，分别表现什么性质：


①Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑________；


②NaOH＋HCl===NaCl＋H2O________；


③2HCleq \(=====,\s\up7(电解))H2↑＋Cl2↑________；


④KClO3＋6HCl(浓)===3Cl2↑＋KCl＋3H2O________。


(3)题(2)④中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________，若有5 ml还原剂被氧化，则生成的Cl2为________ ml。


解析 (1)Cl－中氯元素处于最低价态，只表现还原性，H＋中氢元素处于最高价态，只表现氧化性，Cl2中氯元素处于中间价态，且Cl2是常见的强氧化剂，所以具有氧化性的是Cl2和H＋，又由于铁在氯气中反应得FeCl3，Fe3＋的价态为＋3价，而铁与盐酸反应生成FeCl2 ，Fe2＋的价态为＋2价，则Cl2的氧化性大于H＋的氧化性。


(2)①Zn与HCl反应，HCl表现为酸性，同时发生氧化还原反应，eq \(H,\s\up6(＋1))Cl→eq \(H,\s\up6(＋0))2↑，HCl又表现为氧化性。②NaOH与HCl反应生成盐和水，发生中和反应，HCl表现为酸性。③电解稀盐酸，发生氧化还原反应，eq \(H,\s\up6(＋1))＋→eq \(H,\s\up6(0))2↑，eq \(C,\s\up6(－1))l－→eq \(C,\s\up6(0))l2↑，HCl既表现为氧化性又表现为还原性。④6HCl中5eq \(C,\s\up6(－1))l－→eq \f(5,2)eq \(C,\s\up6(0))l2↑，Cl元素被氧化，HCl表现出还原性，又6H＋→3H2O，故HCl中的H＋表现出酸性。


(3)若有1 ml KClO3参加反应，则有6 ml HCl参与反应，KClO3中Cl元素化合价降低，故氧化剂为1 ml KClO3，6 ml HCl中有5 ml Cl化合价升高，1 ml Cl化合价不变，故还原剂为5 ml HCl，氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶5。若有5 ml HCl被氧化，则生成Cl2为3 ml。


答案 (1)Cl2、H＋ Cl2 (2)①酸性、氧化性 ②酸性 ③氧化性、还原性 ④还原性、酸性


(3)1∶5 3





学业要求
核心素养对接
1.知道常见的氧化剂和还原剂。


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、解释有关现象。
1.通过探究H2O2的性质，把化学科学与生产、生活联系起来。


2.通过氧化性、还原性强弱比较的学习，进一步提升知识概括水平，增强小组合作实验探究、讨论交流等多样化方式解决问题的能力。
组成
盛放试剂
试剂的作用
C
饱和氯化钠溶液
除去氯气中的氯化氢
D
浓硫酸
干燥氯气
性质分析先后顺序⇒提升学生的模型认知素养
实验分析先后顺序⇒培养学生的实验探究、证据推理意识
明晰性质的强弱顺序
确定反应的先后顺序
氧化性强弱顺序为Ag＋>Cu2＋>H＋>Mg2＋
反应的先后顺序为Ag＋>Cu2＋>H＋