2019_2020版新教材高中化学第1章第3节第2课时氧化剂和还原剂教案新人教版必修第一册 (2)

第2课时　氧化剂和还原剂 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，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。[知识梳理]知识点一　氧化剂和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即得到电子(或电子对偏向)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即失去电子(或电子对偏离)的反应物称为还原剂。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；　只能得电子元素处于最低价态时，只有还原性；　只能失电子元素处于中间价态时，既有氧化性又有还原性。既能得电子又能失电子(3)氧化性和还原性的比较一般来说，得电子能力越强，物质的氧化性就越强；失电子能力越强，物质的还原性就越强。氧化性：氧化剂＞氧化产物；还原性：还原剂＞还原产物。3．氧化还原反应概念间的关系及实质(1)概念间关系①氧化剂在反应中得到电子(或电子对偏向)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还原剂在反应中失去电子(或电子对偏离)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。(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)。4．常见的氧化剂和还原剂(1)常见的氧化剂　要记牢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。氧化反应或还原反应不能单独存在。因为在化学反应中，有失去电子的原子，就必然有得到电子的原子。有化合价升高的元素，就必然有化合价降低的元素，所以氧化反应和还原反应必须同时存在于同一个化学反应里，不可能单独存在。知识点二　生产、生活中的氧化还原反应微判断(1)非金属单质只具有氧化性。(　　)(2)金属阳离子只具有氧化性，不具有还原性。(　　)(3)某元素从化合态到游离态，则该元素一定被氧化。(　　)(4)把少量铁粉加入到硝酸铜和硝酸银的混合溶液中，结果只有银白色物质析出，证明氧化性Ag＋＞Cu2＋。(　　)(5)一种物质若具有氧化性，则不具有还原性，反之亦然。(　　)(6)元素处于最高价时，该物质一定具有强氧化性。(　　)(7)已知硫元素的常见价态有－2价、0价、＋4价、＋6价，可知SO2、浓硫酸不可能发生反应。(　　)(8)得电子难的元素，失电子越容易。(　　)答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)√　(8)×微训练1．在下列反应中：①2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑②2F2＋2H2O===4HF＋O2③Cl2＋H2OHCl＋HClO④C＋H2O(g)⑤CaO＋H2O===Ca(OH)2⑥2H2O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)③⑤2．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微思考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。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，过氧化氢的性质？提示　H2H2H22．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2H2O2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。【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：H2O2中氧为－1价中间价态(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___________________________。(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)2H2O2(2)2H＋＋H2O2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2H2O(3)SO2＋H2O2===H2SO4(4)6H＋＋5H2O2＋2MnO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)强氧化　(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。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)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，故还原性：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＋3Cl2氧化性：Cl2＞S。判断还原剂还原性的原理类似　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【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＋＋A③B2＋＋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)(　　)A．氧化性：A2＋＞B2＋＞C2＋＞D2＋　判断氧化剂B．氧化性：D2＋＞C2＋＞B2＋＞A2＋　还原剂C．还原性：A＞B＞C＞DD．还原性：D＞C＞B＞A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：①2BrO②ClO③2FeCl3＋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．ClOB．BrOC．BrOD．BrO解析　反应①中氧化剂是BrO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，氧化剂和还原剂的数量一定相等吗？提示　氧化剂得电子数和还原剂失电子数一定相等，但二者的数量不一定相等。2．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(强还原性)(强氧化性)　(弱氧化性)　(弱还原性)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】　24mL0.05mol·L－1的Na2SO3溶液恰好与20mL0.02mol·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．＋3C．＋4D．＋5解析　n(Na2SO3)＝0.05mol·L－1×0.024L＝0.0012moln(K2Cr2O7)＝0.02mol·L－1×0.02L＝0.0004molK2Na2K2Cr2O7在反应中得到电子：0.0004×2×(6－x)molNa2SO3在反应中失去电子：0.0012×2mol。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0.0004×2×(6－x)＝0.0012×2，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，该反应中若转移电子的数目为9.632×1023，则产生的Cl2在状况下的体积为(　　)A．11.2LB．33.6LC．22.4LD．44.8L解析　n(e－)＝答案　C学习任务4　(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 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【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．CuC．AgD．H2[反应发生先后顺序问题解题思维模型] 明晰性质的强弱顺序 确定反应的先后顺序 易错防范 氧化性强弱顺序为Ag＋>Cu2＋>H＋>Mg2＋ 反应的先后顺序为Ag＋>Cu2＋>H＋ (1)对反应的判断如Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱，则3Cl2＋6FeI2===2FeCl3＋4FeI3不成立。(2)对转移电子数的判断如向FeI2溶液中通入一定量的Cl2，当有1个Fe2＋被氧化时，转移电子数应大于1。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、KMnO4B．Al、CO、O2、H2C．Zn、C、H2、COD．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　C2．多种氧化剂和还原剂相遇时，存在“争先恐后，强者优先”的现象。请预测，在含FeCl2、MgCl2和HCl的溶液中加入适量Zn粉，首先置换出来的是(　　)A．FeB．H2C．MgD．不能确定解析　因为氧化性H＋>Fe2＋>Zn2＋>Mg2＋，所以Zn粉先跟氧化性最强的H＋发生置换反应，然后再与Fe2＋发生置换反应。答案　B3．已知下列三个离子反应方程式如下：①X2＋＋Y===X＋Y2＋②Y2＋＋W===W2＋＋Y③W2＋＋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　D4．反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO中，当有6个e－发生转移时，被氧化的物质与被还原的物质的分子个数之比为(　　)A．1∶1B．1∶2C．2∶1D．3∶1解析　在反应中3个NO2参与反应，其中2个NO2被氧化，1个被还原，不论有多少电子发生转移，被氧化与被还原的NO2的分子个数之比均为2∶1。故选C。答案　C5．ClO2遇浓盐酸会生成Cl2，反应方程式为2ClO2＋8HCl(浓)===5Cl2＋4H2O，该反应中若转移电子的数目为16x，则产生的Cl2个数为(　　)A．5xB．15xC．10xD．20x解析　因为2ClO2～Cl2～8e－，8HCl～4Cl2～8e－，所以该反应转移的电子数为8e－，即5Cl2～8e－，所以生成10x个Cl2。答案　C6．已知以下两个氧化还原反应的化学方程式：①2KClO3②2Al＋Fe2O3(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个O2，转移电子________个。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。从上式中看出，每生成1个O2转移4个电子。[合格练]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．①②B．③④C．②③D．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　D2．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2H2O解析　A项中Mg失电子作还原剂，不正确。答案　A3．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个Cl2被还原时，有2个Br－被氧化C．氧化性强弱顺序为Cl2＞Br2＞Fe3＋＞I2D．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个Cl2被还原时，有2个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　A4．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．N2C．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　D5．硫代硫酸钠可用作脱氧剂，已知1个Na2S2O3恰好把2个Cl2完全转化为Cl－时，S2OA．S2－B．SC．SO解析　由电子得失总数相等可知2×(x－2)＝2×2×[0－(－1)]，x＝＋4。答案　C6．已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2＋，Co2O3、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＋4FeI3B．Cl2＋FeI2===FeCl2＋I2C．Co2O3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2OD．2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2解析　此题可结合题给信息：氧化性强弱顺序Co2O3＞Cl2＞FeCl3＞I2，可推知还原性强弱顺序I－＞Fe2＋＞Cl－＞Co2＋，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　A7．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∶6B．6∶1C．1∶5D．5∶1解析　不同价态的同种元素发生氧化还原反应时，高价态元素和低价态元素反应生成中间价态元素(即两头变中间，只靠拢不交叉)。KClO3中的氯元素由＋5价被还原成0价，HCl中的氯元素一部分由－1价被氧化成0价，由得失电子守恒知，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。答案　D8．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中氢气球爆炸后生成水，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　C9．实验室制取Cl2的反应：4HCl(浓)＋MnO2A．氧化剂是MnO2，还原剂是HClB．每生成1个Cl2，转移电子2个C．每消耗1个MnO2，表现还原作用的HCl为4个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个Cl2转移电子2个，B对；每消耗1个MnO2，参加反应的HCl为4个，表现还原作用的HCl为2个，另2个HCl表现酸性生成MnCl2，C错。答案　C10．一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数量之比是________。解析　由于H2O2发生的变化为H2答案　(1)KMnO4　(2)KMnO4―→MnSO4　(3)5∶2[能力练]11．Cu2S与一定浓度的HNO3反应，生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O。当产物个数比N(NO2)∶N(NO)＝1∶1时。下列说法正确的是(　　)A．1个Cu2S参加反应时有8个电子转移B．参加反应的N(Cu2S)∶N(HNO3)＝1∶5C．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个Cu2S参加反应时有1×2×(2－1)＋1×[6－(－2)]＝10电子转移，故A错误；由2Cu2S＋14HNO3===2Cu(NO3)2＋2CuSO4＋5NO2↑＋5NO↑＋7H2O可知，参加反应的N(Cu2S)∶N[Cu(NO3)2]∶N[CuSO4]＝1∶1∶1，故D正确。答案　D12．(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，请写出盐酸在三个反应中，分别表现什么性质：①Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑________；②NaOH＋HCl===NaCl＋H2O________；③2HCl④KClO3＋6HCl(浓)===3Cl2↑＋KCl＋3H2O________。(3)题(2)④中氧化剂与还原剂的个数之比为________，若有5个还原剂被氧化，则生成的Cl2为________个。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，(3)若有1个KClO3参加反应，则有6个HCl参与反应，KClO3中Cl元素化合价降低，故氧化剂为1个KClO3，6个HCl中有5个Cl化合价升高，1个Cl化合价不变，故还原剂为5个HCl，氧化剂与还原剂个数比为1∶5。若有5个HCl被氧化，则生成Cl2为3个。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　3PAGE