第1章 第3节 第2课时 氧化剂和还原剂（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册（人教版2019 不定项版）

第2课时　氧化剂和还原剂 课程标准 核心素养目标 1.知道常见的氧化剂和还原剂。 2．能从物质类别、元素价态的角度，依据复分解反应和氧化还原反应原理，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。 3．能从物质类别和元素价态变化的视角说明物质的转化路径。 1.证据推理与模型认知：能利用氧化还原反应概念判断物质的氧化性和还原性，归纳常见的氧化剂和还原剂。 2．科学态度与社会责任：从化学的视角分析和解决实际问题，体会化学对人类文明和社会发展的促进作用。 [对应学生用书P29] 一、氧化剂和还原剂 1．概念 2．相互关系 (1)在氧化还原反应中，一种物质失去电子(或电子对偏离)，必然同时有物质得到电子(或电子对偏向)。 (2)在氧化还原反应中，电子从还原剂转移到氧化剂，如图所示： 3．氧化性和还原性 4．常见的氧化剂和还原剂 物质类别 实例 常见氧化剂 活泼的非金属单质 O2、Cl2、S、Br2等 大部分阳离子 Cu2＋、Fe3＋、Ag＋、H＋等 含较高价态元素的物质 某些含氧化合物 MnO2、H2O2等 大多数含氧酸 浓硫酸、HNO3等 某些盐 KMnO4、KClO3、FeCl3等 常见还原剂 活泼金属单质 Al、Zn、Fe、Na、Mg等 非金属单质 C、H2等 含较低价态元素的物质 某些氧化物 CO、SO2等 非金属氢化物 HCl、H2S、NH3等 某些盐 KI、FeCl2、Na2SO3等 二、生产、生活中的氧化还原反应 ◆名师点拨 氧化剂和还原剂 (1)氧化剂和还原剂是针对反应物而言的。 (2)在氧化还原反应中，必定存在氧化剂和还原剂，但可以是不同种物质，也可以是同种物质。 (3)依据反应前后元素化合价的变化判断氧化剂和还原剂。 备课札记 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ◆易错警示 氧化性和还原性 (1)物质越易得电子，其氧化性越强；物质越易失电子，其还原性越强。 (2)物质的氧化性、还原性的强弱与其得失电子的难易程度有关，与得失电子的数目多少无关。例如，Na、Mg、Al作还原剂时，失去电子数目依次增多，但还原性依次减弱。 ◆拓展延伸 氧化产物和还原产物 (1)氧化产物：还原剂失去电子被氧化，发生氧化反应所得产物。 (2)还原产物：氧化剂得到电子被还原，发生还原反应所得产物。 备课札记 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [对应学生用书P30] 探究一 氧化剂、还原剂及相关概念 高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效多功能的新型绿色消毒剂，主要用于城市污水的处理、鱼塘水产养殖类水处理等，可直接将Cl2通入Fe(OH)3、KOH的混合物中制取，反应如下：3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O。 [问题设计] (1)该反应中，氧化剂是 (填化学式，下同)，还原剂是 。 提示：Cl2　Fe(OH)3 (2)该反应中，氧化产物是 ，还原产物是 。 提示：K2FeO4　KCl (3)该反应中，Cl2表现 性，Fe(OH)3表现 性。 提示：氧化　还原 氧化还原反应的概念之间的关系 【例1】 氮氧化物是大气中常见的主要污染物，可用NaOH溶液吸收空气中氮氧化物，发生反应：NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O。下列有关该反应的说法错误的是(　　) A．NO2表现氧化性 B．NO是还原剂，被氧化 C．氧化产物是NaNO2 D．该反应中转移电子数目为2e— 解答本题的思路如下： (1)分析价态变化。NO2→NaNO2(氮元素：＋4价→＋3价)，NO→NaNO2(氮元素：＋2价→＋3价)。 (2)判断“两剂”“两生成物”。根据氮元素价态变化，判断氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物。 D　解析：NO2→NaNO2，氮元素的化合价由＋4变为＋3，则NO2作氧化剂，表现氧化性，A正确；NO→NaNO2，氮元素的化合价升高，则NO是还原剂，NaNO2是氧化反应的生成物，B、C正确；NO→NaNO2失去1个电子，NO2→NaNO2得到1个电子，则该反应中转移电子数目为e—，D错误。 1．高温下，铝粉与氧化铁的反应可用来焊接钢轨，反应为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，该反应放出大量的热，下列说法错误的是(　　) A．Fe2O3属于碱性氧化物 B．该反应中，Al2O3为氧化产物 C．当生成11.2 g Fe，此时氧化剂与还原剂的质量之比为27∶80 D．进行该反应时，必须做好高温防护措施 C　解析：Fe2O3能够与酸反应生成盐和水，因此属于碱性氧化物，A正确；在该反应中铝元素化合价由反应前Al单质的0变为反应后Al2O3中的＋3，化合价升高，失去电子被氧化，所以Al为还原剂，Al2O3为氧化产物，B正确；在该反应中Fe2O3为氧化剂，Al为还原剂，参加反应的氧化剂和还原剂的质量比为160 g∶54 g＝80∶27，C错误；该反应在高温条件下进行，反应放出大量热，使产生的Fe以液体形式存在，故进行该反应时，必须做好高温防护措施，D正确。 探究二 氧化性和还原性的强弱比较 碘被称为“智力元素”，科学合理地补碘可防止碘缺乏症。海带、紫菜、裙带菜、石花菜等海藻都含有大量碘元素，其中海带是含碘量最高的海藻，从海带中提取碘元素发生反应：2KI＋Cl2===I2＋2KCl。 [问题设计] (1)上述反应中， (填化学式，下同)表现氧化性， 表现还原性。 提示：Cl2　KI (2)由上述反应可知，氧化性： ＞ 。 提示：Cl2　I2 (3)由上述反应可知，还原性： ＞ 。 提示：KI　KCl 判断氧化性和还原性的强弱 (1)根据化学方程式判断 ①氧化性：氧化剂＞氧化产物；氧化剂＞还原剂。 ②还原性：还原剂＞还原产物；还原剂＞氧化剂。 (2)根据金属的活动性顺序判断 (3)根据产物中元素价态的高低判断 ①相同条件下，不同氧化剂作用于同一种还原剂，氧化产物价态高的其氧化性强。例如， ②相同条件下，不同还原剂作用于同一种氧化剂，还原产物价态低的其还原性强。例如， (4)根据氧化还原反应的难易程度判断 一般情况，同种氧化剂与不同还原剂(或同种还原剂与不同氧化剂)反应时，反应条件要求越低、反应越剧烈，对应物质的氧化性(或还原性)越强。 例如，MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O， 2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O， 结合反应条件判断，氧化性：KMnO4＞MnO2。 【例2】 常温下，在溶液中可以发生如下反应： ①2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br—； ②2Br—＋Cl2===Br2＋2Cl—； ③2Fe3＋＋2I—===2Fe2＋＋I2。 由此判断下列说法不正确的是(　　) A．氧化性：Cl2＞Br2＞Fe3＋＞I2 B．还原性：I—＞Fe2＋＞Br—＞Cl— C．铁元素在反应①中被氧化，在③中被还原 D．FeCl3能将KBr氧化生成Br2 D　解析：根据①可得，氧化性：Br2＞Fe3＋，还原性：Fe2＋＞Br—；根据②可得，氧化性：Cl2＞Br2，还原性：Br—＞Cl—；根据③可得，氧化性：Fe3＋＞I2，还原性：I—＞Fe2＋，综合可得，氧化性：Cl2＞Br2＞Fe3＋＞I2，还原性：I—＞Fe2＋＞Br—＞Cl—，A、B正确；①中铁元素被氧化，③中铁元素被还原，C正确；由于Br2的氧化性强于Fe3＋，故FeCl3与KBr不能发生反应，D错误。 2．已知有下列三个反应：①Cl2＋2Br—===2Cl—＋Br2；②2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－；③Co2O3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O。下列说法不正确的是(　　) A．反应①②③中的氧化产物分别是Br2、Fe3＋、Cl2 B．可以推理得到Cl2＋2Fe2＋===2Cl—＋2Fe3＋ C．根据以上反应可以得到氧化性：Co2O3＞Cl2＞Br2＞Fe3＋ D．在反应③中有2个Cl2生成时，有4个HCl被还原 D　解析：元素化合价升高得到的产物是氧化产物，反应①②③中的氧化产物分别是Br2、Fe3＋、Cl2，A正确；氧化性关系为Cl2> Fe3＋，则反应Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋能发生，B正确；可以得到氧化性关系为Co2O3＞Cl2＞Br2＞Fe3＋，C正确；在反应③中氯元素化合价升高被氧化，有2个Cl2生成时，有4个HCl被氧化，D错误。 探究三 氧化还原反应方程式的配平 目前，汽车尾气系统中均安装了催化转化器，在催化转化器中，汽车尾气中的CO和NO、NO2在催化剂作用下发生反应，生成CO2和N2。 [问题设计] (1)配平化学方程式：CO＋NOCO2＋N2。 提示：2CO＋2NO2CO2＋N2 (2)配平化学方程式：CO＋NO2CO2＋N2。 提示：4CO＋2NO24CO2＋N2 1．配平原则 2．配平步骤(模型认知) 【例3】 (2024·辽宁沈阳联合体期中)氧化还原反应在工农业生产、日常生活中具有广泛的用途。 (1)在焊接铜器时，可先用NH4Cl除去其表面的氧化铜再进行焊接。 ①请配平上述过程中发生的氧化还原反应的化学方程式： CuO＋ NH4Cl Cu＋ CuCl2＋ N2↑＋ H2O。(1也要写出) ②该反应中，氧化剂是 (填化学式)，被氧化的元素是 (填元素名称)。 (2)二氧化氯是一种高效消毒剂。工业上制备ClO2的反应为2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O＋2NaCl。 ①该反应中的还原产物是 (填化学式)。 ②该反应中每生成1个ClO2分子，转移 个电子。 ③ClO2在杀菌消毒的过程中会生成副产物亚氯酸盐(ClO)，需要将其转化为Cl－除去，为实现其转化过程可加入的试剂是 (填标号)。 A．O2　　　　　 B．FeCl2 C．KI D．KMnO4 (3)H2O2溶液是公认的绿色氧化剂。请写出向FeI2溶液中加入足量硫酸酸化的H2O2溶液时发生氧化还原反应的离子方程式： 。 (已知：FeI2是可溶性盐) 答案：(1)①4　2　3　1　1　4　②CuO　氮 (2)①ClO2　②1　③BC (3)2Fe2＋＋4I－＋3H2O2＋6H＋===2Fe3＋＋2I2＋ 6H2O 解析：(1)①该反应中铜元素化合价降低，生成1个Cu得到2个电子，氮元素化合价升高，生成1个氮气失去6个电子，由得失电子守恒，Cu前系数配3，结合原子守恒配平化学方程式：4CuO＋2NH4Cl3Cu＋CuCl2＋N2↑＋4H2O。 ②CuO中铜元素的化合价降低，作氧化剂；氯化铵转化为氮气的过程中，氮元素化合价升高，失去电子，被氧化。 (2)①该反应中NaClO3得电子被还原，生成的ClO2为还原产物。 ②该反应中2个NaClO3得到2个电子转化为2个ClO2，故每生成1个分子，转移1个电子。 ③将ClO转化为Cl－，ClO得电子则需要加入还原剂。O2不是还原剂，常作氧化剂，A不符合题意；FeCl2中亚铁离子能失电子生成铁离子，可用作还原剂，B符合题意；KI中的碘离子能失电子作还原剂，C符合题意；高锰酸钾具有强氧化性，无法作还原剂，D不符合题意。 (3)H2O2溶液过量，则按比例氧化亚铁离子、碘离子，向FeI2溶液中加入足量硫酸酸化的H2O2溶液，发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋4I－＋3H2O2＋6H＋===2Fe3＋＋2I2＋6H2O。 3．氧化还原反应原理在研究物质性质和物质转化方面具有重要的意义。NaNO2易溶于水，外观和食盐相似，有咸味，人误食会中毒。 (1)人体正常的血红蛋白中含有Fe2＋，若误食亚硝酸盐(如NaNO2)，则导致血红蛋白中的Fe2＋转化为Fe3＋，而使人体中毒，服用维生素C可解毒。Fe2＋转化为Fe3＋时，Fe2＋在反应中被 (填“氧化”或“还原”)；服用维生素C可使血液中的Fe3＋转化为Fe2＋，说明维生素C作 (填“氧化剂”或“还原剂”)。 (2)已知NaNO2能发生反应：2NaNO2＋4HI===2NO＋I2＋2NaI＋2H2O，淀粉遇碘会变蓝色。则鉴别NaNO2和NaCl固体，无须选用的物质为 (填标号)。 ①水　②碘化钾淀粉试纸　③食醋　④白酒 (3)某厂废液中含有2%～5%的NaNO2，直接排放会造成污染，下列试剂能使NaNO2转化为不引起二次污染的N2的是 (填标号)。 a．NaCl　　b．NH4Cl　　c．HNO3 (4)NaNO2也可作为食品防腐剂，但由于NaNO2具有一定的毒性，因此用量和残留量均有严格规定。可用酸性高锰酸钾溶液测定NaNO2的含量，配平反应： NO＋ MnO＋ H＋=== NO＋ Mn2＋＋ H2O。 答案：(1)氧化　还原剂　(2)④　(3)b　(4)5　2　6　5　2　3 解析：(1)Fe2＋转化为Fe3＋时，Fe2＋在反应中化合价升高，发生氧化反应，被氧化；服用维生素C可使血红蛋白中的Fe3＋转化为Fe2＋，铁离子发生还原反应生成亚铁离子，说明维生素C作还原剂。(2)已知NaNO2在酸性环境下和碘离子反应生成碘单质，淀粉遇碘变蓝，故需选择①水、②碘化钾淀粉试纸、③食醋，不需选择④白酒。(3)NaNO2转化为不引起二次污染的N2的过程中氮元素化合价降低，发生还原反应，需要加入还原剂，故需加入氯化铵，氯化铵和亚硝酸钠发生氧化还原反应生成氮气，选b。(4)酸性KMnO4和NaNO2反应，锰元素化合价由＋7降低到＋2，氮元素由化合价＋3升高到＋5，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平化学方程式得5NO＋2MnO＋6H＋===5NO＋2Mn2＋＋3H2O。 [对应学生用书P33] 1．(2022·辽宁学业水平合格考)氧化还原反应广泛存在于生产和生活中，下列变化过程不涉及氧化还原反应的是(提示：自然固氮是将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程)(　　) A.燃料的燃烧 B.钟乳石的形成 C.雷电作用的自然固氮 D.钢铁的锈蚀 B　解析：钟乳石的形成发生反应CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2，各元素的化合价均未变化，不是氧化还原反应。 2．(2024·浙江温岭中学学科素养测试)已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应： Ce4＋＋Fe2＋===Ce3＋＋Fe3＋、 Sn2＋＋Fe3＋===Sn4＋＋Fe2＋ 由此可以确定Fe2＋、Ce3＋、Sn2＋三种离子的还原性由强到弱的顺序为(　　) A．Sn2＋、Fe2＋、Ce3＋ B．Sn2＋、Ce3＋、Fe2＋ C．Ce3＋、Fe2＋、Sn2＋ D．Fe2＋、Sn2＋、Ce3＋ A　解析：两个反应得到的结论分别是还原性Fe2＋＞Ce3＋，Sn2＋＞Fe2＋，则还原性Sn2＋>Fe2＋>Ce3＋，A符合题意。 3．(2024·江苏南京六校联合体期中)在酸性条件下，黄铁矿(FeS2)催化氧化的离子方程式为2FeS2＋7O2＋2H2O===2Fe2＋＋4SO＋4H＋。实现该反应的物质间转化关系如图所示。下列分析错误的是(　　) A.反应Ⅰ的离子方程式为4Fe(NO)2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋4NO＋2H2O B．反应Ⅱ中的氧化剂是FeS2 C．反应Ⅲ的离子方程式为Fe2＋＋NO===Fe(NO)2＋ D．在酸性条件下，黄铁矿催化氧化反应中，NO作催化剂 B　解析：由图可知，反应Ⅰ中：Fe(NO)2＋中的铁元素化合价由＋2变成＋3，氧气中氧元素化合价由0变成－2，根据得失电子守恒，反应的离子方程式为4Fe(NO)2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋4NO＋2H2O，A正确；反应Ⅱ中，Fe3＋由＋3价变成＋2价，所以反应Ⅱ中氧化剂是Fe3＋，B错误；反应Ⅲ中无元素化合价变化，所以反应Ⅲ是非氧化还原反应，离子方程式为Fe2＋＋NO===Fe(NO)2＋，C正确；NO与Fe2＋反应生成Fe(NO)2＋，Fe(NO)2＋被氧化为Fe3＋，同时又生成NO，且NO的物质的量不发生变化，则黄铁矿催化氧化反应中，NO作催化剂，D正确。 4．根据以下四个反应：①H2S＋I2===S↓＋2I—＋2H＋；②SO2＋2H2S===3S＋2H2O；③2I—＋Br2===I2＋2Br—；④SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI。判断Br—、I—、H2S、SO2的还原性由强到弱的顺序为(　　) A．SO2＞H2S＞I—＞Br— B．H2S＞SO2＞I—＞Br— C．H2S＞I—＞Br—＞SO2 D．I—＞Br—＞H2S＞SO2 B　解析：根据还原性关系：还原剂＞还原产物、还原剂＞氧化剂，由①～④分别可得还原性关系，H2S＞I—、H2S＞SO2、I—＞Br—、SO2＞I—，综合可得还原性关系为H2S＞SO2＞I—＞Br—。 5．氧化还原反应是重要的化学反应类型，在生活、生产、科研领域都有广泛应用，请回答以下问题。 (1)人体正常的血红蛋白含有Fe2＋，若误食亚硝酸盐会导致血红蛋白中的Fe2＋转化为Fe3＋而中毒，服用维生素C可解毒。以上过程中分别体现了亚硝酸盐、维生素C的什么性质： 、 (填“氧化性”或“还原性”)。 (2)生活中若将84消毒液(有效成分是NaClO)和洁厕灵(主要成分是HCl)混合，易产生黄绿色有毒气体Cl2。 ①将化学方程式补充完整： NaClO＋ HCl(浓)=== NaCl＋ Cl2↑＋ H2O。 ②该反应中氧化剂是 (填化学式)，氧化产物与还原产物个数比为 。 (3)砒霜(As2O3)可与Zn反应：As2O3＋6Zn＋6H2SO4===2AsH3＋6ZnSO4＋3H2O。 每生成1个AsH3分子转移 个电子。 (4)金属钛具有熔点高、硬度大，常温下耐酸碱、耐腐蚀等优良的性能，被誉为“未来金属”。在工业上常采用金属钠还原熔融TiCl4的方法制取：TiCl4＋4NaTi＋4NaCl，用单线桥法表示该反应电子转移的方向和数目。 答案：(1)氧化性　还原性 (2)①1　2　1　1　1　②NaClO　1∶1 (3)6　(4) 解析：(1)硝酸盐会导致血红蛋白中的Fe2＋转化为Fe3＋，Fe2＋发生氧化反应，体现了亚硝酸盐的氧化性，服用维生素C，Fe3＋转化为Fe2＋，Fe3＋发生还原反应，体现维生素C的还原性。 (2)①NaClO中Cl元素化合价由＋1降低为0，HCl中Cl元素化合价由－1升高为0，根据得失电子守恒和原子守恒，反应的化学方程式为NaClO＋2HCl(浓)===NaCl＋Cl2↑＋H2O。②该反应中，NaClO中氯元素化合价由＋1降低为0，氧化剂是NaClO，HCl中氯元素化合价由－1升高为0，氯气既是还原产物又是氧化产物，还原产物与氧化产物个数比为1∶1。 (3)As2O3＋6Zn＋6H2SO4===2AsH3＋6ZnSO4＋3H2O反应中，砷元素化合价由＋3降低为－3，每生成1个AsH3分子转移6个电子。 (4)TiCl4＋4NaTi＋4NaCl，TiCl4中Ti元素化合价由＋4降低为0，Na元素化合价由0升高为＋1，用单线桥法表示该反应电子转移的方向和数目为。 学科网（北京）股份有限公司 $$