第2章 第3节 第2课时 氧化还原反应的应用（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册（鲁科版2019）

元素与物质世界 第2章 第3节　氧化还原反应 第2课时　氧化还原反应的应用 课程标准要求 学业质量水平 1.能从元素价态的角度，依据氧化还原反应原理，预测物质的氧化性和还原性及其变化，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象。 2.结合金属的冶炼、氯气的制备、能量转化等实例了解氧化还原反应在生产中的具体应用，认识化学工业在国民经济发展中的重要地位。 1.能将氧化还原反应有关知识与生产、生活实际结合，能主动关心并参与有关的社会性议题的讨论，赞赏化学对人类生活和生产所作的贡献。(水平1) 2.能分析化学科学在实现物质转化和获得能量等方面的价值和贡献。(水平2) 3.能从化合价方面认识物质的氧化性和还原性，能从物质的氧化性和还原性视角对物质进行分类。(水平3) 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 栏目索引 课前预习案 课堂探究案 冲关演练案 一、研究物质的性质 1．研究物质氧化性或还原性的思路 课前预习案 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 2．过氧化氢氧化性和还原性的探究 (1)过氧化氢性质的预测： ①氢元素的化合价为＋1价，有降低的趋势，具有________性； ②氧元素的化合价为－1价，有升高和降低的趋势，具有________性和________性。 氧化 氧化 还原 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L (2)实验探究 溶液颜色逐渐变浅至褪色，并有气 泡放出 溶液变蓝色 还原 氧化 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 3.影响物质氧化性或还原性的因素 (1)内因：物质____________的能力； (2)外因：环境条件，如浓度、酸碱度和温度等。如KMnO4溶液的酸性越强，其氧化性________。 得失电子 越强 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 二、实现物质转化与获得能量 1．实现物质转化 (1)金属的冶炼 在自然界中，绝大部分活泼金属以化合态的形式存在，少数性质稳定的金属以单质的形式存在。 ①冶炼的本质：利用氧化还原反应中的____________，使被还原的化合物中的金属元素的化合价从______价降低到_____价，生成金属单质。即：Mn＋＋ne－=== M(M表示金属元素)。 电子转移 正 0 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L ②冶炼方法： 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L (2)氯气的实验室制法 ①实验装置 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L MnO2 HCl 向上排空气 氧化 还原 2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O Cl2 MnCl2 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 2．获得能量 利用可燃物作__________，选择合适__________与之发生____________反应获得热量；通过氧化还原反应获得______能，如燃料电池。 还原剂 氧化剂 氧化还原 电 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 1．巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)物质所含元素的价态越高其氧化性越强(　　) (2)还原剂失电子越多，其还原性就越强(　　) (3)越易与铁化合的非金属单质，其氧化性越强(　　) (4)越活泼的金属对应离子的氧化性越弱(　　) (5)浓盐酸与MnO2反应制备氯气，加热是为了加快反应(　　) (6)实验室制氯气为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热温度不宜过高(　　) (7)实验室快速制取氯气可以采用高锰酸钾与浓盐酸的反应(　　) (8)用NaOH溶液吸收多余的Cl2时，为防止倒吸，导气管不能伸到液面以下(　　) × × √ × × √ √ × 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 2．现有下列反应：2H2S＋O2===2S↓＋2H2O，Na2S＋I2===2NaI＋S↓，4NaI＋O2＋2H2SO4===2I2＋2Na2SO4＋2H2O。有关物质氧化性强弱的判断正确的是(　　) A．O2＞I2＞S B．H2S＞NaI＞H2O C．S＞I2＞O D．H2O＞NaI＞H2S 答案　A 解析　反应2H2S＋O2===2S↓＋2H2O中，氧化剂为O2，氧化产物为S，所以氧化性：O2＞S；反应Na2S＋I2===2NaI＋S中，氧化剂为I2，氧化产物为S；反应4NaI＋O2＋2H2SO4===2I2＋2Na2SO4＋2H2O中，氧化剂为O2，氧化产物为I2，所以氧化性：O2＞I2所以氧化性：I2＞S，故氧化性：O2＞I2＞S，A项正确。 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 3．在下面横线上写出对应的金属冶炼的方法。 (1)Al2O3 →Al　__________ (2)AgNO3→Ag ______________ (3)NaCl→Na __________ (4)Fe2O3→Fe ____________ 电解法 金属置换法 电解法 热还原法 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 学习任务一　物质氧化性、还原性强弱的比较 课堂探究案 1．请根据反应2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，分析Cl2与Fe3＋的氧化性和Fe2＋和Cl－的还原性的强弱关系。 提示　在该反应中Cl2把Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe2＋把Cl2还原为Cl－，则氧化性Cl2＞Fe3＋，还原性Fe2＋＞Cl－。 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 2．金属活动顺序表中前面的金属可以把后面的金属从其盐溶液中置换出来，如Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，由此可以说明什么规律？ 提示　金属活动顺序表中，前面的金属能把后面的金属从其盐溶液中置换出来，说明前面金属的还原性大于后面的金属，后面金属阳离子的氧化性大于前面的金属阳离子。 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 4．已知利用浓盐酸和MnO2在加热的条件可以制取氯气，但通过实验证实，利用浓盐酸和MnO2在常温条件下以及利用稀盐酸和MnO2在加热的条件下都不可以制取氯气，试分析两种情况下不能制取氯气的原因。 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 提示　Cl2的氧化性大于S，因为Cl2与Fe反应生成了＋3价的FeCl3，S与Fe反应生成了＋2价的FeS，说明Cl2得到电子的能力大于S。 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 1．根本依据：物质的氧化性、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。如：Na－e－===Na＋，Al－3e－===Al3＋，但根据金属活动性顺序表，Na比Al活泼，更易失去电子，即Na比Al的还原性强。 2．判断方法 (1)根据氧化还原反应方程式判断： 较强氧化性的氧化剂跟较强还原性的还原剂反应，生成较弱还原性的还原产物和较弱氧化性的氧化产物，即 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 1．根据下列反应现象判断物质的氧化性和还原性的强弱顺序。 (1)铁钉浸入CuSO4溶液后，表面会附有红色物质；铜丝浸入AgNO3溶液后，表面会附有银白色物质。则在Cu、Fe、Ag中，________的还原性最强，在Cu2＋、Fe2＋、Ag＋中，________的氧化性最强。 (2)铁钉在氯气中被锈蚀为棕褐色物质(FeCl3)，而在盐酸中生成淡绿色溶液(FeCl2)。则在氯Cl2、H＋的氧化性强弱顺序为_______。 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 答案　C 解析　A项，反应中还原剂为SO2，还原产物为Fe2＋，还原性： SO2＞Fe2＋，反应可以发生；B项，反应中还原剂为SO2，还原产物为I－，还原性：SO2＞I－，反应可以发生；C项，反应中还原剂为H2O2，还原产物为SO2，还原性：H2O2＞SO2，与题目给出的顺序不符，反应不能发生；D项，反应中还原剂为I－，还原产物为Fe2＋，还原性：I－＞Fe2＋，反应可以发生。 [思路点拨]　根据所给氧化还原反应，判断物质的氧化性或还原性强弱是否与已知顺序相符合，若相符合，则该反应能够发生，若不符合，则不能发生。 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 学习任务二　氯气的实验室制法 阅读教材P68～P69“迁移·应用”内容，讨论回答下列问题： 1．实验室利用浓盐酸和MnO2反应制备氯气，应用教材P69发生装置的依据是什么？ 提示　反应物的状态和反应条件是选择发生装置的依据，由于实验室制氯气的反应物是固体和液体，反应条件是加热，所以应用教材P69的发生装置。 2．根据反应物的性质和反应条件判断制得的氯气中含有的杂质是什么？ 提示　浓盐酸和MnO2反应制备氯气，由于浓盐酸易挥发且反应条件是加热，故制得的氯气中含有氯化氢和水蒸气两种杂质。 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 3．在气体的除杂和干燥中是先除杂还是先干燥？ 提示　由于通过水溶液洗气除杂时往往会引入水蒸气，所以一般先除杂后干燥。 4．根据氯气的性质分析，氯气能否用排水法收集？若用排空气法收集，是用向上排空气法还是用向下排空气法收集？ 提示　由于氯气可溶解于水且能与水发生反应故不能用排水法收集；另外，由于氯气的密度大于空气，故应用向上排空气法收集。 5．氯气有毒，有关氯气的实验应进行尾气处理，以防污染空气，应用氢氧化钠溶液还是饱和石灰水？ 提示　由于饱和石灰水的浓度很小，不能充分吸收尾气中的氯气，故应用浓的氢氧化钠溶液吸收。 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 另外：利用强氧化剂(KMnO4等)也可氧化盐酸制备氯气，其化学反应方程式为： 16HCl＋2KMnO4===2KCl＋2MnCl2＋8H2O＋5Cl2↑； 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 2．实验装置 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 3．验满方法：将湿润的淀粉－KI试纸靠近集气瓶口，观察到试纸立即变蓝色，则证明已集满；或将湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 1．(2020·辽宁沈阳高一期中)实验室利用下面的装置制取并收集氯气，有关描述正确的是(　　) 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L A．发生装置应先加热再逐滴加入浓盐酸 B．饱和食盐水可以用饱和碳酸氢钠溶液代替 C．若用稀盐酸代替浓盐酸不能制得氯气，说明浓盐酸的氧化性较强 D．可以通过观察集气瓶中气体的颜色判断氯气是否收集满 答案　D 解析　浓盐酸易挥发，先加热会加速盐酸的挥发，所以应先加入浓盐酸，再用小火逐渐加热，A项错误；饱和食盐水的作用是除去氯气中的氯化氢，如果用饱和碳酸氢钠溶液，则碳酸氢钠溶液既能吸收氯化氢又能吸收氯气， B项错误；若用稀盐酸代替浓盐酸不能制得氯气，说明浓盐酸的还原性强，C项错误；氯气为黄绿色，可以通过观察集气瓶中气体的颜色判断氯气是否收集满，D项正确。 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 2．实验室用下列两种方法制氯气：①用含HCl 146 g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87 g MnO2与足量浓盐酸反应。所得的氯气(　　) A．①比②多　　　　　　　　 B．②比①多 C．一样多 D．无法比较 答案　B 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L [易错警示]　实验室用MnO2和浓盐酸制取Cl2时应注意以下四点 (1)为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热温度不宜过高，以减少HCl的挥发。 (2)因盐酸浓度越小，其还原性越弱，所以必须用浓盐酸加热才可反应，稀盐酸不反应。 (3)实验结束后，应先使反应停止并排出残留的Cl2后，再拆卸装置，避免污染空气。 (4)尾气吸收时，用NaOH溶液吸收Cl2，不能用澄清石灰水吸收，因为Ca(OH)2溶解度小，溶液浓度低，吸收不完全。 返回导航 第2章　元素与物质世界 化学　必修　第一册　L 谢谢观看！ 实验一 实验二 实验操作 取1 mL酸性KMnO4溶液于试管中，逐滴加入5%的H2O2溶液至过量 取1 mL KI溶液于试管中，加入几滴淀粉溶液， 逐滴加入5%的H2O2溶液至过量 反应原理 2MnOeq \o\al(－,4)＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O 实验现象 ________________________________________ ______________ 实验结论 H2O2具有________性 H2O2具有________性 点拨　金属活动性与其冶炼方法的关系——越活泼，越难还原 其中热分解法冶炼汞和银的反应分别为：2HgOeq \o(=====,\s\up15(△))2Hg＋O2↑，2Ag2Oeq \o(=====,\s\up15(△))4Ag＋O2↑。 ②制备原理：MnO2＋4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up15(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，该反应是氧化还原反应，其中氧化剂是________，还原剂是_______。 ③收集方法：______________法。 ④尾气处理：用NaOH溶液吸收，其反应的化学方程式是Cl2＋2NaOH===NaClO＋NaCl＋H2O，其中Cl2在该反应中既表现________性又表现________性。 另外：也可以利用高锰酸钾与浓盐酸在常温下反应制取氯气，其反应的化学方程式为_______________________________________________________，其中氧化产物是_______，还原产物是_________。 3．已知：HCl(浓)eq \o(――→,\s\up15(MnO2),\s\do12(加热))Cl2，HCl(浓)eq \o(――→,\s\up15(KMnO4),\s\do12(常温))Cl2，试分析KMnO4和MnO2的氧化性强弱关系。 提示　由于KMnO4能在常温下把浓盐酸中的Cl－氧化为Cl2，MnO2在加热条件下能把浓盐酸中的Cl－氧化为Cl2，说明KMnO4的氧化性比MnO2强。 提示　在浓盐酸和MnO2的反应MnO2＋4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up15(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O中，MnO2是氧化剂，表现氧化性，HCl是还原剂，表现还原性。利用浓盐酸和MnO2在常温条件下不可以制取氯气，可能是因为常温下MnO2的氧化性和HCl(浓)的还原性都较弱；利用稀盐酸和MnO2在加热的条件下不可以制取氯气可能是因为稀盐酸的还原性小于浓盐酸。 5．已知Cl2与S和Fe反应的化学方程式为2Fe＋3Cl2eq \o(=====,\s\up15(△))2FeCl3、Fe＋Seq \o(=====,\s\up15(△))FeS，则Cl2与S的氧化性谁的强？为什么？ 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判断 ①根据金属活动性顺序判断 ②根据非金属活动性顺序判断 特点：上左下右可反应，隔之愈远愈易行，如Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。 解析　(1)发生反应的两个化学方程式分别为 根据①知还原性：Fe>Cu，氧化性：Cu2＋>Fe2＋，根据②知还原性：Cu>Ag，氧化性：Ag＋>Cu2＋，则还原性：Fe>Cu>Ag，氧化性：Ag＋>Cu2＋>Fe2＋。 (2)发生反应的两个化学方程式分别为： ①2Fe＋3Cl2===2FeCl3；②Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ 可知Cl2将Fe氧化为Fe3＋，而HCl将Fe氧化为Fe2＋，所以Cl2的氧化性大于H＋。 答案　(1)Fe　Ag＋　(2)Cl2＞H＋ 2．(2020·天津实验中学高一月考)已知还原性Cl－＜Fe2＋＜H2O2＜I－＜SO2，判断下列反应不能发生的是(　　) A．2Fe3＋＋SO2＋2H2O===SOeq \o\al(2－,4)＋4H＋＋2Fe2＋ B．I2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HI C．H2O2＋2H＋＋SOeq \o\al(2－,4)===SO2＋O2＋2H2O D．2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 1．反应原理：利用MnO2氧化浓盐酸制取氯气，其化学方程式为：MnO2＋4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up15(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 其中，①反应中盐酸既体现了还原性又体现了酸性(生成了盐)。 ②随着反应的进行盐酸浓度逐渐变小，还原性逐渐减弱，当成为稀盐酸时反应停止，则即使MnO2足量时，盐酸也不能完全反应。 其中： (1)发生装置(A)类型：固体＋液体eq \o(――→,\s\up15(△))气体 (2)净化装置(B)：用饱和食盐水洗气除去氯气中的HCl(HCl易溶于饱和食盐水，而Cl2难溶于饱和食盐水)。 (3)干燥装置(C)：用浓硫酸洗气除去水蒸气。 (4)收集方法(D)：向上排空气法或排饱和食盐水法。 (5)尾气吸收装置(E)：用NaOH溶液吸收。 解析　146 g HCl的物质的量为4 mol,87 g MnO2的物质的量为1 mol，由化学方程式：MnO2＋4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up15(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O知，1 mol MnO2可以与4 mol HCl反应，但是由于稀盐酸与MnO2不反应，所以随着反应的进行，盐酸逐渐变为稀盐酸，故含有4 mol HCl的浓盐酸不能与足量的MnO2完全反应，但1 mol MnO2可以与足量的浓盐酸完全反应。 $$