2020-2021學(xué)年高中化學(xué)新教材魯科版必修第1冊學(xué)案：第2章 第3節(jié) 第2課時(shí)　氧化劑和還原劑　氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用

1、第2課時(shí)氧化劑和還原劑氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建1能夠結(jié)合具體的氧化還原反應(yīng)建立如下關(guān)聯(lián)：化學(xué)反應(yīng)中某物質(zhì)所含元素化合價(jià)升高(或降低)，相應(yīng)原子失電子(或得電子)，該物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)(或還原反應(yīng))，是氧化還原反應(yīng)中的還原劑(或氧化劑)。2能夠列舉常見的氧化劑和還原劑。3能夠根據(jù)所含元素化合價(jià)升降趨勢預(yù)測物質(zhì)可能具有的氧化性或還原性，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。4能夠運(yùn)用氧化還原反應(yīng)的有關(guān)理論解釋相關(guān)現(xiàn)象或解決有關(guān)問題。一、氧化劑和還原劑1氧化劑和還原劑的相關(guān)概念比較項(xiàng)目氧化劑還原劑概念在氧化還原反應(yīng)中，所含某種(或某些)元素化合價(jià)降低的反應(yīng)物在氧化還原反應(yīng)中，所含某種(或某些)元素化合價(jià)升高的

2、反應(yīng)物發(fā)生的反應(yīng)還原反應(yīng)氧化反應(yīng)具有的性質(zhì)氧化性還原性對應(yīng)的產(chǎn)物還原產(chǎn)物氧化產(chǎn)物舉例高錳酸鉀、氧氣、氯氣等活潑的金屬單質(zhì)、so2等2.常見的氧化劑和還原劑(1)常見的氧化劑非金屬性較強(qiáng)的單質(zhì)，如o2、cl2等。含有較高價(jià)態(tài)元素的鹽，如fecl3、kmno4、kclo3等。含有較高價(jià)態(tài)元素的含氧酸，如硝酸、濃硫酸等。(2)常見的還原劑活潑的金屬單質(zhì)，如al、fe、zn。某些非金屬單質(zhì)，如h2、c等。低價(jià)態(tài)元素的氧化物，如一氧化碳、二氧化硫等。低價(jià)態(tài)的鹽，如碘化鉀、亞硫酸鈉、硫酸亞鐵等。微點(diǎn)撥：(1)金屬單質(zhì)只能作還原劑，非金屬單質(zhì)一般作氧化劑，有時(shí)也可作還原劑。(2)氧化劑得電子能力越強(qiáng)，則氧化

3、性越強(qiáng)，氧化性強(qiáng)弱與得電子數(shù)目多少無關(guān)。還原劑失電子能力越強(qiáng)，則還原性越強(qiáng)，還原性強(qiáng)弱與失電子數(shù)目多少無關(guān)。二、氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用1研究物質(zhì)的性質(zhì)(1)氧化性、還原性與價(jià)態(tài)的關(guān)系元素處于最低價(jià)態(tài)時(shí)，只有還原性；元素處于中間價(jià)態(tài)時(shí)既有氧化性又有還原性，但一般情況下主要表現(xiàn)某一方面的性質(zhì)；元素處于最高價(jià)態(tài)時(shí)，只有氧化性。(2)h2o2的氧化性和還原性探究預(yù)測h2o2中的氧元素的化合價(jià)為1價(jià)，是氧元素的中間價(jià)態(tài)，由此可推測h2o2既有氧化性又有還原性。實(shí)驗(yàn)方案證明h2o2具有還原性，需加入氧化劑，如酸性kmno4溶液。證明h2o2具有氧化性，需加入還原劑，如ki溶液。實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象和結(jié)論實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)

4、現(xiàn)象結(jié)論滴入酸性kmno4溶液，有氣泡產(chǎn)生，酸性kmno4溶液紫紅色褪去h2o2被氧化為o2，表現(xiàn)還原性向h2o2中滴加ki溶液，溶液變黃色，再滴加淀粉溶液，溶液變藍(lán)h2o2可氧化ki生成i2，h2o2表現(xiàn)氧化性2.實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化與獲得能量(1)金屬冶煉金屬的冶煉本質(zhì)：利用氧化還原反應(yīng)使金屬元素的化合價(jià)由正價(jià)降低至0價(jià)，生成金屬單質(zhì)，即mnne=m。金屬冶煉的方法：(2)實(shí)驗(yàn)室制備氯氣制取cl2的裝置設(shè)計(jì)在橫線上填寫對應(yīng)試劑名稱。制取cl2的反應(yīng)原理化學(xué)方程式：mno24hcl(濃)mncl2cl22h2o離子方程式：mno24h2clmn2cl22h2o。氧化劑：mno2，還原劑：濃鹽酸，濃鹽

5、酸在反應(yīng)中表現(xiàn)的性質(zhì)有還原性和酸性。吸收cl2的反應(yīng)原理化學(xué)方程式：cl22naoh=naclnacloh2o。離子方程式：cl22oh=clcloh2o。氧化劑：cl2，還原劑：cl2。(3)利用氧化還原反應(yīng)獲得能量燃燒：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。原電池：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。1判斷正誤(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)反應(yīng)中，某元素化合價(jià)升高，表現(xiàn)還原性。()(2)1 mol al比1 mol na失電子數(shù)多，所以還原性：al>na。()(3)難失電子的物質(zhì)一定易得電子。()(4)hcl既有氧化性，又有還原性。()(5)實(shí)驗(yàn)室在制取氯氣和氧氣時(shí)均用到二氧化錳，二氧化錳在兩個(gè)反應(yīng)中

6、所起的作用完全相同。()答案(1)(2)×(3)×(4)(5)×2工業(yè)上利用鋁熱反應(yīng)焊接鋼軌間的縫隙，反應(yīng)方程式：2alfe2o32feal2o3，其中fe2o3是()a氧化劑b還原劑c既是氧化劑又是還原劑d既不是氧化劑又不是還原劑a在上述反應(yīng)中，鋁的化合價(jià)從0價(jià)變成3價(jià)，發(fā)生的是氧化反應(yīng)，al作還原劑，fe2o3中的鐵元素從3價(jià)變成0價(jià)，作氧化劑。3下列常用干燥劑，不能干燥氯氣的是()a濃硫酸b五氧化二磷c堿石灰d氯化鈣c氯氣能與堿反應(yīng)。氧化還原反應(yīng)各概念間的關(guān)系及氧化性、還原性比較分析下列六大反應(yīng)，探究以下問題：cl22naoh=naclnacloh2o2kc

7、lo32kcl3o2mgsmgsso2so22h2sso2=3s2h2ofecu2=fe2cu1同一反應(yīng)中，氧化劑和還原劑可以是同一種物質(zhì)嗎？氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物呢？提示：氧化劑和還原劑可以是同一種物質(zhì)。在反應(yīng)中0價(jià)的cl既轉(zhuǎn)化生成了1價(jià)的cl，又轉(zhuǎn)化生成了1價(jià)的clo，所以反應(yīng)中cl2既是氧化劑又是還原劑；同理反應(yīng)中的kclo3既是氧化劑又是還原劑。氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物也可能為同種物質(zhì)，如反應(yīng)。2同一物質(zhì)在不同的反應(yīng)中，可能作氧化劑也可能作還原劑嗎？提示：同一物質(zhì)在不同的反應(yīng)中，可能作氧化劑也可能作還原劑。如s在反應(yīng)中作氧化劑，在反應(yīng)中作還原劑。3試通過上述反應(yīng)比較fe、cu還原性的強(qiáng)弱；比較f

8、e2、cu2氧化性的強(qiáng)弱。提示：在反應(yīng)中，fe是還原劑，cu2是氧化劑，fe2是氧化產(chǎn)物，cu是還原產(chǎn)物，故還原性：fe>cu；氧化性：cu2>fe2。1氧化還原反應(yīng)各概念間的關(guān)系記憶口訣：升失氧還原劑；降得還氧化劑。2氧化性、還原性強(qiáng)弱的判斷方法(1)根據(jù)氧化還原反應(yīng)的方向判斷氧化性：氧化劑>氧化產(chǎn)物，還原性：還原劑>還原產(chǎn)物。(2)根據(jù)元素活動(dòng)性順序判斷根據(jù)金屬活動(dòng)性順序根據(jù)非金屬活動(dòng)性順序1下列關(guān)于氧化還原反應(yīng)的敘述，正確的是()a失去電子的反應(yīng)是還原反應(yīng)b做氧化劑的物質(zhì)不能做還原劑c發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)是氧化劑d失去電子的物質(zhì)是還原劑d失去電子的反應(yīng)是氧化反應(yīng)，a

9、錯(cuò)誤；一種物質(zhì)可能是氧化劑，也可能是還原劑，也有可能既是氧化劑也是還原劑，b錯(cuò)誤；還原劑失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，c錯(cuò)誤，d正確。2下列變化，需要加入氧化劑才能完成的是()apcl3pcl5bmnomn2cso2sodcl2hclab、d選項(xiàng)化合價(jià)降低，需加入還原劑；a項(xiàng)化合價(jià)升高，需加入氧化劑；c項(xiàng)化合價(jià)無變化，不需要加入氧化劑。3根據(jù)離子方程式：(1)2fe32i=2fe2i2；(2)br22fe2=2br2fe3，可判斷離子的還原性從強(qiáng)到弱的順序是()abr、fe2、ibi、fe2、brcbr、i、fe2dfe2、i、brb根據(jù)同一氧化還原反應(yīng)中，還原性：還原劑>還原產(chǎn)物進(jìn)行判斷。(

10、1)中，還原性：i>fe2，(2)中，還原性：fe2>br。氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法氯氣的發(fā)現(xiàn)史舍勒發(fā)現(xiàn)氯氣是在1774年，當(dāng)時(shí)他正在研究軟錳礦礦石(主要成分是二氧化錳)時(shí)，當(dāng)他使軟錳礦礦石與濃鹽酸混合并加熱時(shí)，產(chǎn)生了一種黃綠色的氣體，這種氣體的強(qiáng)烈的刺激性氣味使舍勒感到極為難受，但是當(dāng)他確信自己制得了一種新氣體后，他又感到一種由衷的快樂。從1774年舍勒發(fā)現(xiàn)氯氣以后，到1810年，許多科學(xué)家先后對這種氣體的性質(zhì)進(jìn)行了研究。這期間，氯氣一直被當(dāng)作一種化合物。直到1810年，戴維經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)研究，才確認(rèn)這種氣體是由一種化學(xué)元素組成的物質(zhì)。他將這種元素命名為chlorine，這個(gè)名稱來自希臘文

11、，有“綠色的”意思。我國早年的譯文將其譯作“綠氣”，后改為氯氣。1若實(shí)驗(yàn)室需要制取少量氯氣，應(yīng)選用什么儀器作發(fā)生器？提示：實(shí)驗(yàn)室常用mno2與濃鹽酸制取cl2，屬于固體液體氣體的反應(yīng)，應(yīng)選用燒瓶作發(fā)生器。2試寫出舍勒發(fā)現(xiàn)氯氣的化學(xué)方程式。提示：mno24hcl(濃)mncl2cl22h2o。3除mno2外還有哪些物質(zhì)可氧化濃鹽酸生成cl2？(寫出3種)提示：kmno4、k2cr2o7、kclo3等。4氯氣有毒，如何處理尾氣？提示：應(yīng)該使用濃氫氧化鈉溶液吸收。1反應(yīng)原理化學(xué)方程式：mno24hcl(濃)mncl2cl22h2o，離子方程式：mno24h2clmn22h2ocl2。也可以用高錳酸鉀

12、、重鉻酸鉀、氯酸鉀等氧化劑代替二氧化錳。如2kmno416hcl(濃)=2kcl2mncl25cl28h2o。2實(shí)驗(yàn)裝置(1)發(fā)生裝置()特點(diǎn)：固體液體氣體。儀器：鐵架臺、酒精燈、石棉網(wǎng)、圓底燒瓶、分液漏斗等。試劑：a中盛放濃鹽酸，b中盛放二氧化錳。(2)凈化裝置()裝置盛放試劑試劑的作用c飽和氯化鈉溶液除去氯氣中的氯化氫d濃硫酸干燥氯氣(3)收集裝置()收集方法：向上排空氣法(裝置e，cl2的密度大于空氣的密度)。也可用排飽和食鹽水法(cl2在飽和nacl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去實(shí)驗(yàn)過程中揮發(fā)產(chǎn)生的hcl氣體)。驗(yàn)滿方法：用濕潤的淀粉ki試紙檢驗(yàn)。將濕潤的淀粉ki試紙放在集氣瓶口，

13、若試紙變藍(lán)，則證明cl2已收集滿。(4)尾氣處理裝置()導(dǎo)氣管要伸入液面以下。f中盛放試劑：氫氧化鈉溶液，作用：吸收過量的氯氣，防止污染環(huán)境。(1)實(shí)驗(yàn)室制備cl2注意事項(xiàng)必須用濃鹽酸，mno2與稀鹽酸不反應(yīng)。為了減少制得的cl2中hcl的含量，所以加熱溫度不宜過高，減少hcl的揮發(fā)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，先使反應(yīng)停止并排出裝置中殘留的cl2，再拆卸裝置，避免污染空氣。尾氣吸收時(shí)，不能用澄清石灰水吸收cl2，因?yàn)槿芤褐衏(oh)濃度小，吸收不完全。(2) mno2與濃鹽酸反應(yīng)特點(diǎn)濃鹽酸中，部分cl的化合價(jià)升高，4 mol hcl參加反應(yīng)，被氧化的cl為2 mol。隨著反應(yīng)的進(jìn)行鹽酸濃度變小，故mno2足

14、量時(shí)，鹽酸不能完全反應(yīng)，反應(yīng)后溶液為鹽酸和mncl2的混合液。1某化學(xué)小組用如圖所示裝置制取氯氣。下列說法正確的是()a該裝置圖中至少存在三處明顯錯(cuò)誤b該實(shí)驗(yàn)中收集氯氣的方法不正確c如果需要得到干燥純凈的cl2，只需在氣體發(fā)生裝置和收集裝置之間連接一個(gè)裝有濃硫酸的洗氣瓶即可d含有2 mol hcl的某濃鹽酸與足量mno2混合，在一定條件下反應(yīng)，轉(zhuǎn)移1 mol電子aa項(xiàng)，該裝置的錯(cuò)誤：沒有用酒精燈加熱，mno2與濃鹽酸不發(fā)生反應(yīng)，從而得不到cl2；裝置中沒有用分液漏斗而采用長頸漏斗導(dǎo)致氣體外逸和hcl的揮發(fā)；沒有進(jìn)行尾氣處理；b項(xiàng)，cl2的密度比空氣大，該收集方法正確；c項(xiàng)，要得到干燥純凈的cl

15、2，首先應(yīng)將氣體通過飽和食鹽水除去hcl，再通過濃硫酸除去水蒸氣；d項(xiàng)，根據(jù)反應(yīng)：mno24hcl(濃)mncl2cl22h2o，鹽酸濃度變稀后便不再反應(yīng)，使產(chǎn)生的cl2的物質(zhì)的量小于0.5 mol，轉(zhuǎn)移的電子小于1 mol。2某同學(xué)用下列裝置制備并檢驗(yàn)cl2的性質(zhì)。下列說法正確的是()a圖中：如果mno2過量，濃鹽酸就可全部被消耗b圖中：可以除去氯氣中的少量氯化氫c圖中：發(fā)生的反應(yīng)不是燃燒反應(yīng)d圖中：濕潤的有色布條能褪色da項(xiàng)，稀鹽酸與mno2不反應(yīng)；b項(xiàng)，cl2能與nahco3溶液反應(yīng)且氯化氫氣體與nahco3反應(yīng)產(chǎn)生co2氣體；c項(xiàng)，cu在cl2中發(fā)生了燃燒反應(yīng)；d項(xiàng)，cl2h2o=hc

16、lhclo，hclo具有漂白作用。3實(shí)驗(yàn)室里用下圖所示裝置制取純凈的無水cucl2。試回答下列問題：(1)寫出圓底燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式，并用雙線橋法標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：_。(2)b處盛有飽和食鹽水，其作用是_。(3)c處盛放的試劑是_(填名稱)，其作用是_。(4)e處盛有_(填名稱)溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_。(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)先熄滅_處酒精燈。解析(1)a裝置是生成氯氣，實(shí)驗(yàn)室用二氧化錳氧化濃鹽酸生成氯氣，其中二氧化錳是氧化劑，氯化氫是還原劑，產(chǎn)生1 mol cl2轉(zhuǎn)移2 mol電子。(2)由于和銅反應(yīng)的氯氣應(yīng)該是純凈干燥的，所以b中盛有飽和食鹽水，除去氯化氫。(3)c處盛

17、放的是濃硫酸，其作用是干燥氯氣。(4)氯氣有毒，需要進(jìn)行尾氣處理，可用氫氧化鈉溶液吸收多余的氯氣，離子方程式為2ohcl2=clcloh2o。(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)先熄滅d處酒精燈，以防止倒吸。答案(1) (2)吸收hcl氣體(3)濃硫酸干燥氯氣(4)氫氧化鈉2ohcl2=clcloh2o(5)d1均能將fe2o3還原成fe的一組物質(zhì)是()aco、o2、h2bco、h2、ccco2、h2o、o2dco2、o2、c答案b2下列反應(yīng)中，co2作氧化劑的是()aca(oh)2co2=caco3h2obco2c2coc2fe2o33c4fe3co2dcoh2oh2co2bco2若在反應(yīng)中作氧化劑，則其所

18、含碳元素的化合價(jià)降低。a選項(xiàng)中co2中碳元素化合價(jià)無變化，b選項(xiàng)中co2中碳元素化合價(jià)由4價(jià)降低為2價(jià)，c、d選項(xiàng)中co2均為氧化產(chǎn)物。3下列微粒中，只有氧化性的是()s2fe2fe3sh na mgabcdc元素在最高價(jià)態(tài)時(shí)只有氧化性。s2處于最低價(jià)態(tài)，fe2處于中間價(jià)態(tài)，fe3處于最高價(jià)態(tài)，s處于中間價(jià)態(tài)，h處于最高價(jià)態(tài)，na處于最高價(jià)態(tài)，mg處于最低價(jià)態(tài)，所以選c。4實(shí)驗(yàn)室制取氯氣時(shí)有如下操作，其中操作順序正確的是()連好裝置，檢查氣密性緩緩加熱加入二氧化錳粉末加入濃鹽酸將多余氯氣用氫氧化鈉溶液吸收用向上排空氣法收集氯氣abcdd制取cl2的基本流程：檢查氣密性加物品加熱收集尾氣處理。5實(shí)驗(yàn)室里迅速制備少量氯氣可利用如下反應(yīng)：kmno4hcl(濃)kclmncl2cl2h2o，此反應(yīng)不需加熱，常溫下就可以迅速進(jìn)行，而且對鹽酸的濃度要求不高。(1)該反應(yīng)中，氧化劑是_，還原劑是_。(2)配平上述方程