内容正文:
第2课时 氧化剂和还原剂 氧化还原反应的应用
学业水平目标 学科核心素养
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
对应学生讲义P47
[知识梳理]
1.氧化剂和还原剂
(1)氧化剂和还原剂
反
应
物
(1)氧化剂:在氧化还原反应中,得到电子或所
含元素化合价降低的物质.
(2)还原剂:在氧化还原反应中,失去电子或所
含元素化合价升高的物质.
ì
î
í
ï
ïï
ï
ï
(2)氧化产物和还原产物
生
成
物
(1)氧化产物:反应物中的某元素发生氧化
反应所对应的生成物.
(2)还原产物:反应物中的某元素发生还原
反应所对应的生成物.
ì
î
í
ï
ïï
ï
ï
(3)常见的氧化剂和还原剂
①常见的氧化剂(填名称).
活泼非金属单质 如氧气、氯气等
含较高价态元素的
含氧酸
如硝酸、浓硫酸等
含较高价态元素
的盐
如高锰酸钾、氯酸钾、氯化铁等
含高价态元素的氧
化物
如二氧化锰等
过氧化物 如过氧化钠、双氧水等
②常见的还原剂(填化学式).
活泼金属单质 如Al、Fe、Zn等
某些非金属单质 如H2、C等
含低价态元素的氧化物 如CO、SO2 等
含低价态元素的盐 如KI、Na2SO3、FeSO4 等
含低价态元素的酸 如 H2S、H2SO3 等
2.氧化性和还原性
(1)概念
①氧化性:氧化剂所表现出的得电子的性质.
②还原性:还原剂所表现出的失电子的性质.
(2)元素价态与氧化性、还原性之间的关系
最低价态
只具有
还原性
最高价态
只具有
氧化性
中间价态
既具有还原性
又具有氧化性
3.氧化还原反应各概念之间的关系
(1)氧化剂:在反应中得到电子的物质.
得到电子
发生
→还原反应
表现
→氧化性
得到
→还原产物.
(2)还原剂:在反应中失去电子的物质.
失去电子
发生
→氧化反应
表现
→还原性
得到
→氧化产物.
4.氧化还原反应的应用
(1)研究物质性质
①预测物质具有氧化性或还原性
若物质所含元素的化合价有升高的趋势,则该物
质可能具有还原性;反之,若物质所含元素的化合
价有的降低趋势,则该物质可能具有氧化性.如
H2O2 既有氧化性又有还原性.
②判断物质氧化性或还原性的相对强弱
物质的氧化性或还原性的强弱由物质得失电子的
能力决定,借助氧化还原反应可以比较不同物质
氧化能力或还原能力的强弱.
③分析环境条件对物质氧化性或还原性的影响
含氧酸根作氧化剂时,溶液的酸性越强,含氧酸根
的氧化性就越强.
(2)实现物质转化和获得能量
①物质的转化———金属冶炼
a.冶炼金属的方法:热还原法、湿法、电解法等.
b.冶炼金属的本质:利用氧化还原反应中的电子
转移,使被还原的化合物中的金属元素的化合价
从正价降低至0价,生成金属单质.
②能量的转化———获得热能和电能
用可燃物作为还原剂,选择合适的氧化剂与之发
生燃烧,这种氧化还原反应获得热能;另外,人们
还可以通过氧化还原反应获得电能.
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化学(LK)必修第一册
5.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)
△
MnCl2+
Cl2↑+2H2O.
离子方程式为MnO2+4H+ +2Cl-
△
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.
[预习质检]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”).
(1)反应中,某元素化合价升高,表现还原性. (√)
(2)1molAl比1molNa失电子数多,所以还原性:
Al>Na. (×)
(3)难失电子的物质一定易得电子. (×)
(4)HCl既有氧化性,又有还原性. (√)
(5)实验室在制取氯气和氧气时均用到二氧化锰,二
氧化锰在两个反应中所起的作用完全相同. (×)
2.工业上利用铝热反应焊接钢轨间的缝隙,反应的化
学方 程 式:2Al+Fe2O3
高温
2Fe+Al2O3,其 中
Fe2O3 是 ( )
A.氧化剂
B.还原剂
C.既是氧化剂又是还原剂
D.既不是氧化剂又不是还原剂
解析:A [在上述反应中,铝的化合价从0价变成
+3价,发生的是氧化反应,Al作还原剂,Fe2O3 中
的铁元素从+3价变成0价,作氧化剂.]
3.下列常用干燥剂,不能干燥氯气的是 ( )
A.浓硫酸 B.五氧化二磷
C.碱石灰 D.氯化钙
解析:C [氯气能与碱反应.]
对应学生讲义P49
氧化性、还原性强弱的判断方法
[问题探究]
分析以下反应,探究以下问题;
①Mg+S
△
MgS ②S+O2
点燃
SO2
③Fe+Cu2+Fe2+ +Cu
(1)同一物质在不同的反应中,可能既做氧化剂又
做还原剂吗?
提示:同一物质在不同的反应中,可能既做氧化剂
又做还原剂.如S在反应①中做氧化剂,在反应②
中做还原剂.
(2)试通过反应③比较Fe和Cu还原性的强弱;比
较Fe2+ 和Cu2+ 氧化性的强弱.
提示:在反应③中,Fe是还原剂,Cu2+ 是氧化剂,
Fe2+ 是氧化产物,Cu是还原产物,故还原性:Fe>
Cu;氧化性:Cu2+ >Fe2+ .
[深化拓展]
1.依据反应原理判断
一般而言,氧化还原反应总是朝着强氧化性物质与
强还原性物质反应生成弱氧化性物质与弱还原性
物质的方向进行.
氧化性:氧化剂>氧化产物;
还原性:还原剂>还原产物.
2.根据金属、非金属活动性顺序判断
(1)依据金属活动性顺序
(2)依据非金属活动性顺序
3.根据反应条件来判断
不同的氧化剂(还原剂)与同一还原剂(氧化剂)反
应时,反应越易进行,则对应的氧化剂(还原剂)的
氧化性(还原性)越强,反之越弱.例如:
MnO2+4HCl(浓)
△
MnCl2+Cl2↑+2H2O
78
第二章 元素与物质世界
2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2 ↑
+8H2O
4HCl+O2
CuCl2
450℃2Cl2+2H2O
从反应条件可以看出氧化剂的氧化能力:KMnO4
>MnO2>O2.
4.根据反应的程度判断
(1)同一物质在相同条件下,被不同氧化剂氧化的程
度越大,对应氧化剂的氧化性越强.
如Fe+S
△
FeS、2Fe+3Cl2
点燃
2FeCl3,则氧化
性:Cl2>S.
(2)同一物质在相同的条件下,被不同还原剂还原的
越彻底,对应还原剂的还原性越强.
如 HCl+H2SO4(浓)
△
→不反应、HBr+H2SO4
(浓) △→Br2+SO2↑+H2O、HI+H2SO4(浓)
△
→I2+H2S↑+H2O,则还原性:HI>HBr>HCl.
注意:物质的氧化性、还原性不是一成不变的.同
一物质在不同的条件下,其氧化能力或还原能力
会有 所 不 同.如 氧 化 性:HNO3 (浓)> HNO3
(稀);Cu与浓硫酸常温下不反应,但在加热条件
下能反应;KMnO4 在酸性条件下的氧化性比在中
性、碱性条件下强.
◉[典例剖析]
[例1] 在相同条件下,溶液中下列反应均可发生:
①3S2O2-8 +2Cr3+ +7H2OCr2O2-7 +6SO2-4 +
14H+ ,②Cr2O2-7 +14H+ +6Cl- 2Cr3+ +3Cl2↑
+7H2O,③Cl2+2Fe2+ 2Cl- +2Fe3+ ,④Sn2+
+2Fe3+ 2Fe2+ +Sn4+ .下列有关微粒的氧化
性由强到弱的顺序正确的是 ( )
A.Cr2O2-7 >S2O2-8 >Cl2>Sn4+ >Fe3+
B.S2O2-8 >Cr2O2-7 >Fe3+ >Cl2>Sn4+
C.S2O2-8 >Fe3+ >Sn4+ >Cr2O2-7 >Cl2
D.S2O2-8 >Cr2O2-7 >Cl2>Fe3+ >Sn4+
[解析] D [在氧化还原反应中氧化剂的氧化性
强于氧 化 产 物 的 氧 化 性,则 根 据 反 应 3S2O2-8 +
2Cr3+ +7H2OCr2O2-7 +6SO2-4 +14H+ 可知氧
化性是S2O2-8 >Cr2O2-7 ;根据反应 Cr2O2-7 +14H+
+6Cl-2Cr3+ +3Cl2↑+7H2O 可知氧化性是
Cr2O2-7 >Cl2;根 据 反 应 Cl2 +2Fe2+ 2Cl- +
2Fe3+ 可知氧化性是 Cl2>Fe3+ ;根据反应 Sn2+ +
2Fe3+ 2Fe2+ +Sn4+ 可 知 氧 化 性 是 Fe3+ >
Sn4+ ,所以氧化性强弱顺序是 S2O2-8 >Cr2O2-7 >
Cl2>Fe3+ >Sn4+ .]
[易错警示] (1)氧化性、还原性强弱取决于物质得
失电子的难易,与得失电子数目无关,如 Na原子
能失1个电子,Al原子可失3个电子,但还原性
Na>Al.
(2)不能依据氧化剂或还原剂自身化合价变化值
的大小说明氧化性或还原性的强弱.如3Cu+
8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O、
Cu+4HNO3 (浓)Cu(NO3)2 +2NO2 ↑ +
2H2O,浓硝酸化合价变化值小,但氧化性:浓硝酸
>稀硝酸.
◉[变式训练]
1.根据离子方程式:(1)2Fe3+ +2I- 2Fe2+ +I2 和
(2)Br2+2Fe2+2Br- +2Fe3+ ,可判断离子的还
原性从强到弱的顺序是 ( )
A.Br- 、Fe2+ 、I-
B.I- 、Fe2+ 、Br-
C.Br- 、I- 、Fe2+
D.Fe2+ 、I- 、Br-
解析:B [根据同一氧化还原反应中,还原性:还原
剂>还原产物进行判断.(1)中还原性:I- >Fe2+ ,
(2)中还原性:Fe2+ >Br- .]
氧化还原反应的规律
[问题探究]
小明和小红在对同一个氧化还原反应进行分析的
时候,写出了两种不同的双线桥法.
小明:H2S
-2
+H2S
+6
O4(浓)S
0
化合价降低,得到6e- ×1,还原反应
↓
↓+S
+4
化合价升高,失去6e- ×1,氧化反应
↑
O2↑+2H2O
小红:H2S
-2
+H2S
+6
O4(浓)S
0
化合价升高,失去2e- ×1,氧化反应
↑
↓+S
+4
化合价降低,得到2e- ×1,还原反应
↓
O2↑+2H2O
(1)你认为哪位同学的观点合理?
提示:小红的观点合理.
(2)试总结一下这个氧化还原反应的规律.
提示:在氧化还原反应中,同种元素的不同价态在
反应后只相互靠近或重合,不可能交叉.
[深化拓展]
1.氧化还原反应中的归中规律
此类反应的特点是同种元素在不同的反应物中有
两种不同的价态(高价、低价),反应后转化成中间
价态,即其产物的价态既不相互交换,也不交错.
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化学(LK)必修第一册
例如 H2S 和浓硫酸反应,H2S 不可能被氧化成
H2SO4,同样浓硫酸的还原产物也不可能为 H2S.
H2S
-2
+H2S
+6
O4(浓)S
0
化合价升高,失去
2e- ×1,氧化反应
↓
↓+S
+4
化合价降低,得到
2e- ×1,还原反应
↑
O2↑+2H2O
此反应中S为氧化产物,SO2 为还原产物,二者不
可能互换.
2.邻位转化规律
在一般情况下,大多数氧化还原反应中,氧化剂和
还原剂的价态变化是邻位转化的.如:S
-2
S
0
S
+4
S
+6
.
H2S一般被氧化成单 质 S,浓 硫 酸 一 般 被 还 原
成SO2.
当氧化剂遇到强还原剂时,或还原剂遇到强氧化剂
时,元素的价态变化不一定是邻位变化.如 Fe和
S反应时生成FeS,而Fe与Cl2 反应得到FeCl3.
3.守恒规律
对于一个氧化还原反应,元素化合价升高总数与降
低总数相等;还原剂失电子总数与氧化剂得电子总
数相等;反应前后电荷守恒(离子反应).
4.反应的先后规律
在溶液中如果存在多种氧化剂,当向溶液中加入一
种还原剂时,还原剂会先把氧化性最强的氧化剂还
原.同样,如果在溶液中存在多种还原剂时,当向
溶液中加入一种氧化剂时,氧化剂会先把还原性最
强的还原剂氧化.
◉[典例剖析]
[例2] 常温下,下列三个化学反应均能发生:X2+
2W2+ 2X- +2W3+ ,Z2 +2X- 2Z- +X2,
2W3+ +2Y-2W2+ +Y2.则在相同条件下,下
列三个反应①Y2+2X- 2Y- +X2,②Z2+2Y-
2Z- +Y2,③2W3+ +2Z- 2W2+ +Z2 也能
发生的是 ( )
A.只有① B.只有②
C.①和② D.②和③
[解析] B [由反应 X2+2W2+ 2X- +2W3+
得出氧化性关系 X2>W3+ ,由反应 Z2+2X-
2Z- +X2 得出氧化性关系Z2>X2,由反应2W3+ +
2Y-2W2+ +Y2 得出氧化性关系 W3+ >Y2,所
以单质的氧化性顺序是Z2>X2>W3+ >Y2.根据
以上分析,反应①③均不能发生,反应②可发生.]
[方法点拨] 1.假设法判断氧化还原反应能否发生
已知物质的氧化性或者还原性的强弱关系,判断某
一氧化还原反应能否发生时可采用假设法.
先假
设反
应成
立
→
然后根据氧化剂的氧化性>
氧化产物的氧化性,还原剂
的还原性>还原产物的还原
性的规律,列出假设反应中
的上述关系
→
结合题干条件判断
该结论是否符合事
实.若符合事实,
则反应成立;反之,
则不成立
2.根据物质氧化性、还原性强弱可用于判断某个反
应能否发生
规律是“强制弱”,即强氧化性物质(氧化剂)+强还
原性物质(还原剂)→弱氧化性物质(氧化产物)+
弱还原性物质(还原产物).
◉[变式训练]
2.已知反应2Fe2++Br2 2Fe3++2Br-.向10mL
0.1molL-1的FeBr2 溶液中通入0.001molCl2,
反应后的溶液中,除含有Cl- 外还一定 ( )
A.含Fe2+ ,不含Fe3+
B.含Fe3+ ,不含Br-
C.含Fe3+ 、Br-
D.含Fe2+ 、Fe3+
解析:C [Fe2+ 的还原性强于 Br- 的还原性,通入
Cl2,Fe2+ 优 先 被 氧 化,0.001 molCl2 转 移 电 子
0.002mol,Fe2+ 全部被氧化时转移电子0.001mol,根
据电子守恒,还有0.001molBr- 被氧化,还剩余
0.001molBr- .]
氧化还原反应的配平
[问题探究]
氧化还原反应中氧化剂和还原剂得失电子总数相
等,化合价升降总值相等,可以据此对氧化还原反
应化学方程式进行配平.
(1)从氧化还原反应的角度分析银针验毒时 Ag表
现了什么性质?
98
第二章 元素与物质世界
提示:反应中银化合价升高,被氧化,表现了银的还
原性.
(2)“银针验毒”的原理是 Ag+H2S+O2 →Ag2S
+H2O,请将该化学方程式配平.
提示:Ag2S中的 Ag为+1价,O2 中的氧元素化合
价由0价降低到-2价,因此1molO2 参加反应得
到4mol电子,Ag由 O 价升高到+1价,1molAg
参加反应失去1mol电子,因此根据得失电子守恒
可配平该反应的化学方程式为4Ag+2H2S+O2
2Ag2S+2H2O.
[深化拓展]
1.氧化还原反应方程式的配平
(1)配平原则
配
平
原
则
得失电
子守恒
氧化剂和还原剂得失电子总数相等,
化合价升高总数 = 化合价降低总数
电荷
守恒
离子反应前后,阴、阳离子所带电荷总
数相等
质量
守恒
反应前后原子的种类和个数不变
(2)配平步骤
①标价态:写出反应物和生成物的化学式,标出发
生氧化反应和还原反应的元素化合价.
C
0
+HN
+5
O3(浓)
△
N
+4
O2↑+C
-4
O2↑+H2O
②列变化:标出反应前后元素化合价的变化.
C
0
+HN
+5
O3(浓)
△
N
+4
化合价降低1
↑
O2↑+C
+4
化合价升高4
↓
O2↑+H2O
③求总数:依据得失电子守恒,使化合价升高和降
低的总值相等.
C
0
+HN
+5
O3(浓)
△
N
+4
化合价降低4×1
↑
O2↑+C
+4
化合价升高4×1
↓
O2↑+H2O
④配化学计量数:用观察法配平其他物质的化学
计量数,检查电荷是否守恒,原子个数是否守恒,
配平后,把单线改成双线.
C+4HNO3(浓)
△
4NO2↑+CO2↑+2H2O
2.用守恒法进行有关氧化还原方程式的计算
(1)计算依据———守恒规律
①化合价升高总值=化合价降低总值(得失电子
守恒).
②各元素原子个数相等(质量守恒).
③对于离子反应,反应前后电荷相等(电荷守恒).
④氧化剂得到的电子总数=还原剂失去的电子总数.
(2)守恒法解题的思维流程
①找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物.
②找准一个原子或离子得失电子数(注意化学式
中粒子的个数).
③根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出
等式.
n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价
一低价)=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变
化值(高价一低价).
(3)计算类型
①计算参加反应的氧化剂或还原剂的量.
②求氧化剂与还原剂物质的量之比.
③确定反应前后某一元素的价态变化.
④求电子转移的数目.
◉[典例剖析]
[例3] 我国政府为了消除碘缺乏病,规定在食盐中
必须加入适量的碘酸钾.检验食盐中是否加碘,可
利用如下反应:
KIO3+ KI+ H2SO4
K2SO4+ I2+ H2O
(1)配平该化学方程式,该反应中氧化剂和还原剂
的物质的量之比为 ;
(2)如果反应中转移0.5mol电子,则生成I2 的物
质的量为 .
[解析] (1)反应物 KIO3 中I元素化合价为+5
价,KI中I元素化合价为-1价,反应中I元素化
合价分别由+5价、-1价变化为0价,根据化合价
升降总值相等,结合质量守恒,配平化学方程式为
KIO3+5KI+3H2SO4 3K2SO4+3I2+3H2O;
KIO3 为氧化剂,KI为还原剂,氧化剂和还原剂的
物质的量之比为1∶5.
(2)在上述反应中,转移5mol电子生成碘单质的
量是3mol,则反应中转移0.5mol电子时生成I2
的物质的量为0.3mol.
[答案] KIO3+5KI+3H2SO4 3K2SO4+3I2
+3H2O (1)1∶5 (2)0.3mol
[方法点拨] 配平氧化还原反应方程式的关键是正
确标出各元素的化合价,找准“1分子”氧化剂中元
素化合价降低总值,“1分子”还原剂中元素化合价
升高总值,在计算时,切记不要忽略氧化剂、还原剂
中的变价粒子个数.
◉[变式训练]
3.配平下列化学方程式或离子方程式.
(1) K2MnF6+ SbF5 F2+
KSbF6+ MnF3
09
化学(LK)必修第一册
(2) Fe(NO3)3+ NaOH+ Cl2
Na2FeO4+ NaNO3+ NaCl+ H2O
(3) MnO-4 + H+ + Br- Br2
+ Mn2+ + H2O
解析:(1)锰元素化合价从+4价降低到+3价,氟
元素化合价从-1价升高到0价,所以根据得失电
子守恒分析,F2 与 MnF3 的系数之比为1∶2,再根
据质量守恒可得反应的化学方程式为2K2MnF6+
4SbF5 F2+4KSbF6+2MnF3.
(2)氯元素化合价从0价降低到-1价,铁元素化
合价从+3价升高到+6价,根据得失电子守恒分
析,氯气和硝酸铁的系数之比为3∶2,再根据质量
守恒 可 得 反 应 的 化 学 方 程 式 为 2Fe(NO3)3 +
16NaOH+3Cl2 2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl
+8H2O.
(3)反应中锰元素化合价从+7价降低到+2价,溴
元素化合价从-1价升高到0价,所以根据得失电
子守恒分析,MnO-4 与 Br- 的系数之比为2∶10,
再根据质量守恒可得反应的化学方程式为2MnO-4
+16H+ +10Br-5Br2+2Mn2+ +8H2O.
答案:(1)2K2MnF6 +4SbF5 F2 +4KSbF6
+2MnF3
(2)2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2 2Na2FeO4+
6NaNO3+6NaCl+8H2O
(3)2MnO-4 +16H+ +10Br- 5Br2 +2Mn2+
+8H2O
氧化还原反应在研究物质性质
中的应用
[问题探究]
1.根据化合价知识分析过氧化氢具有氧化性还是还
原性?
提示:在 H2O2 中 O的化合价为-1价,处于-2价
与0价之间,因此可预测过氧化氢既具有氧化性又
有还原性.
2.证明过氧化氢具有氧化性或还原性的依据是什么?
提示:利用酸性 KMnO4 溶液检验 H2O2 具有还原
性;利 用 KI溶 液 和 淀 粉 溶 液 检 验 H2O2 具 有 氧
化性.
[深化拓展]
1.过氧化氢的化学性质
(1)氧化性———绿色氧化剂;H2O2+2KI+2HCl
2KCl+I2 +2H2O 或 H2O2 +2I- +2H+ I2
+2H2O.
(2)还 原 性:2KMnO4 +5H2O2 +3H2SO4
2MnSO4+K2SO4+5O2↑+8H2O.
(3)不稳定性:2H2O2
催化剂
△O2↑+2H2O或2H2O2
MnO2
2H2O+O2↑.
2.探究过氧化氢妁氧化性或还原性实验方案的设计
及实施
实验内容 实验现象 实验结论
(1)往盛有5%H2O2 溶
液的试管中,用胶头滴
管 滴 加 酸 性 KMnO4
溶液
紫色褪去 H2O2 具有还原性
(2)往盛有 KI溶液和
淀粉溶液的试管中,用
胶头 滴 管 滴 加 H2O2
溶液
溶液由无色
变为蓝色
H2O2 具有氧化性
3.主要用途:绿色氧化剂、漂白剂、消毒剂,医用双氧
水(3%左右或更低)是很好的消毒剂.
◉[典例剖析]
[例4] H2O2 是一种绿色氧化还原试剂,在化学研
究中应用广泛.
(1)实验证明在Fe2(SO4)3 的催化作用下,H2O2 可
发生分解反应,写出该过程中 H2O2 分解反应的化
学方程式并用双线桥标明电子转移的方向和数目:
.
(2)在“海带提碘”的实验中,利用酸性 H2O2 溶液
得到碘单质的离子方程式是 .
[解析] (1)H2O2 在 Fe2(SO4)3 做催化剂的条件
下分解生成 H2O 和 O2,在此反应中 H2O2 既做氧
化剂也做还原剂,所以用双线桥法表示电子转移的
方向和数目为:
2H2O2
-1 Fe2(SO4)3
2H2O
-2
化合价降低,得到1e- ×2,还原反应
↓
+O2
0
化合价升高,失去1e- ×2,氧化反应
↑
↑.
(2)I- 被氧化生成I2 的离子方程式为 H2O2+2I-
+2H+I2+2H2O.
[答案] (1)2H2O2
-1 Fe2(SO4)3
2H2O
-2
化合价降低,得到1e- ×2,还原反应
↓
+O2
0
化合价升高,失去1e- ×2,氧化反应
↑
↑
(2)H2O2+2I- +2H+I2+2H2O
[方法点拨] 研究物质氧化性或还原性的思路
(1)根据物质中所含元素化合价升高或降低的可能
性,预测物质可能具有还原性或氧化性.若所含元
素化合价有升高趋势,说明该物质具有还原性.反
之,若所含元素化合价有降低趋势,说明该物质具
有氧化性.
19
第二章 元素与物质世界
(2)如果预测某物质具有氧化性,就需要寻找具有
还原性的另一物质,通过实验检验两者能否发生氧
化还原反应,以验证预测.相应地,如果预测某物
质具有还原性,就需要寻找具有氧化性的另一物
质,通过实验验证预测.
◉[变式训练]
4.实验室使用酸性KMnO4 溶液测定溶液中 H2O2 的
浓度.
(1)KMnO4 溶液的颜色是 .
(2)完成并配平离子方程式:□MnO-4 +□H2O2+
□H+□Mn2+ +□O2↑+□ .
(3)在上述反应中 H2O2 做 (填“氧化”或
“还原”)剂,每生成1molO2,转移 mol
电子.
解析:(1)KMnO4 溶液呈紫色.
(2)利用氧化还原反应中得失电子守恒和质量守恒
配平.
(3)在题给反应中 H2O2 做还原剂,由于 H2O2 中O
是-1价,故生成1molO2 时转移2mol电子.
答案:(1)紫色
(2)2 5 6 2 5 8 H2O
(3)还原 2
氧化还原反应在物质转化和能量
转化中的应用
[问题探究]
1.金属冶炼有哪些方法?
提示:冶炼金属的方法有热还原法、金属置换法、电
解法、热分解法等.
2.日常生活中人们获取能量的方式有哪些?
提示:人们可用可燃物如液化气和天然气等作为还
原剂,选择合适的氧化剂与之发生燃烧这种氧化还
原反应获得热能;另外还可以通过氧化还原反应获
得电能.
3.实验室有哪些方法制备氯气?
提示:加热情况下利用浓盐酸与二氧化锰反应制取
氯气,也可以在常温下用高锰酸钾与浓盐酸反应制
备氯气.
[深化拓展]
氯气的实验室制备
(1)实验室制取、收集干燥纯净的氯气.
①实验装置:
②所需试剂、制备原理及相关操作:
试剂 浓盐酸、二氧化锰固体
反应原理 4HCl(浓)+MnO2
△
MnCl2+Cl2↑
+2H2O
发生装置 固液混合加热制气装置
实验现象 有黄绿色的气体产生
收集方法 用向上排空气法或排饱和食盐水法收集
尾气处理
用强碱溶液如 NaOH 溶液吸收 Cl2,
化学 方 程 式 为 Cl2 +2NaOH
NaCl+NaClO+H2O
(2)验满方法.
①将湿润的淀粉 KI试纸靠近盛Cl2 的集气瓶口,
观察到试纸变蓝,证明已集满.
②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛 Cl2 的集气瓶
口,观察到试纸先变红后褪色的变化,则证明已
集满.
③实验室制取 Cl2 时,常常根据氯气的颜色判断
是否收集满.
◉[典例剖析]
[例5] 某化学兴趣小组在加热条件下利用二氧化
锰与浓盐酸反应来制取氯气并收集.
(1)若要制取纯净干燥的氯气,应使气体依次通过
装有 和 的洗气瓶.
(2)实验室中若无 MnO2,可用固体 KMnO4 代替,
发生下列反应:2KMnO4+16HCl(浓)2MnCl2
+2KCl+5Cl2↑+8H2O,则可选择的下列气体发
生装置中的 (填序号).
(3)某同学不慎将 MnO2 和 KCl粉末混合了,分离
该混合物的方法和步骤如下,请补充完整:先在盛
有混合粉末的烧杯中加入适量的水溶解;然后
、洗涤、干燥沉淀得到 MnO2;将所得液体
,即得到 KCl固体.
[解析] (1)二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应
生成氯化锰、水和氯气,由于 HCl具有挥发性,反
应是在溶液中进行的,因此产生的氯气中含有杂质
HCl及水蒸气,要得到干燥纯净的Cl2,要先通过饱
和 NaCl的溶液除去杂质 HCl,然后用浓硫酸干燥.
(2)固体 KMnO4 的氧化性强,与浓盐酸反应制取
29
化学(LK)必修第一册
氯气时不需要加热,由于是用固体与液体在不加热
条件下反应制取气体,因此选择的装置为a.
(3)分离 MnO2 和 KCl的固体混合物,由于 MnO2
不溶于水,而 KCl能溶于水,所以可向固体混合物
中加入适量的水搅拌,使 KCl充分溶解,然后过滤,
分离出 MnO2 固 体 和 KCl溶 液,将 固 体 洗 涤、干
燥,可得纯净的 MnO2;将洗涤液与滤液合并,然后
将该溶液蒸发,可得到高温下饱和 KCl溶液,根据
KCl的溶解度受温度的影响变化较大的特点,然后
冷却结晶,即可得到 KCl固体.
[答案] (1)饱和食盐水 浓硫酸
(2)a
(3)过滤 蒸发结晶
[易错警示] (1)实验室制取 Cl2 时必须用浓盐酸,
稀盐酸与 MnO2 不反应.随着反应的进行,浓盐
酸将逐渐变稀,一定程度时,该反应会自动停止,
HCl不可能消耗尽.
(2)因氧化性强弱不同,MnO2 氧化浓盐酸需要加
热,KMnO4 氧化浓盐酸不需要加热,KMnO4 与
浓盐酸反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl
(浓)2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O.
◉[变式训练]
5.无水FeCl3 呈棕红色,固体FeCl3 极易潮解,100℃
左右时升华.某学习小组利用如图装置(某些夹持
仪器略去)制备并收集无水FeCl3 固体.请回答:
(1)按气流方向各装置依次连接的合理顺序为
(填仪器接口的字母,部分
装置可重复使用).
(2)连接好各装置进行实验,实验步骤如下:检查装
置气密性后,装入药品, (请按正确的顺序
填入下列步骤的序号).
①加热Fe粉反应一段时间
②打开分液漏斗活塞通一段时间气体
③关闭分液漏斗活塞
④停止加热,充分冷却
(3)装置F的作用为 ,
装置E中冷水浴的作用为 .
(4)写出装置D中所发生反应的离子方程式
.
(5)若将装置B中产生的气体通入水中,则发生反
应的化学方程式为 .
解析:(1)根据题意装置依次是制备氯气、除杂、反
应装置、尾气处理,按照气流方向连接装置时要注
意进气的导管要插入液面以下,按此原则可得连接
顺序为c→i→j→a→b→d→e→g→h→a→b→f.
(2)连接好各装置进行实验,首先检查装置气密性后,
然后装入药品,需要先打开分液漏斗产生一会儿氯气,
再加热铁粉,反应完全后,停止加热,待充分冷却后再
停止制氯气的反应,即按②①④③进行.
(3)F装置中装饱和食盐水,可除去氯气中的氯化
氢;C装置中铁与氯气反应生成氯化铁,E 装置收
集生成的氯化铁.
(4)实验尾气中有氯气,要用 D 中氢氧化钠溶液吸
收,氯气和氢氧化钠反应的 离 子 方 程 式 为 Cl2+
2OH-Cl- +ClO- +H2O.
(5)装置B产生氯气,Cl2 与水反应的化学方程式为
Cl2+H2OHCl+HClO.
答案:(1)c→i→j→a→b→d→e→g→h→a→b→f
(2)②①④③
(3)除去逸出的 HCl 冷却收集产品(或使 FeCl3
凝华,合理即可)
(4)Cl2+2OH-Cl- +ClO- +H2O
(5)Cl2+H2OHCl+HClO
对应学生讲义P54
1.下列有关氧化还原反应的叙述正确的是( )
A.氧化剂发生还原反应,还原剂发生氧化反应
B.氧化剂被氧化,还原剂被还原
C.一个氧化还原反应中,氧化剂和还原剂一定是两
种不同的物质
D.氧化还原反应中,金属单质只作还原剂,非金属
单质只作氧化剂
解析:A [氧化剂被还原,还原剂被氧化,B错误;
一个氧化还原反应中,氧化剂和还原剂可以是同一
种物质,如电解水的反应,C错误;金属单质只作还
原剂,非金属单质既可作氧化剂又可作还原剂,D
错误.]
39
第二章 元素与物质世界
2.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:C [A 项常作氧化剂;B项中的氧气,D项中
的 KClO3、MnO2 都常作氧化剂.]
3.在氧化还原反应中,一定有元素化合价发生变化.关
于氧化还原反应,下列说法正确的是 ( )
A.被氧化的物质是还原剂
B.氧化剂被氧化,还原剂被还原
C.失去电子,化合价降低的物质是还原剂
D.氧化剂失去电子,化合价升高
解析:A [还原剂应是被氧化的物质,所以 A 项正
确;氧化剂被还原,还原剂应被氧化,所以 B 项错
误;还原剂应失电子、化合价升高,所以 C项错误;
氧化剂应得电子、化合价降低,所以 D项错误.]
4.单质X和单质Y反应生成X3+ 和Y2- ,现有下列叙
述:①X被氧化 ②X是氧化剂 ③X3+ 是氧化产
物 ④X具有氧化性 ⑤Y2- 是还原产物 ⑥X3+
具有氧化性.其中正确的是 ( )
A.①④⑤⑥ B.②③④⑤
C.①③⑤⑥ D.①②④⑥
解析:C [X化合价由0价升高到+3价,被氧化,
为还原剂,X3+ 是氧化产物,具有氧化性,Y 化合价
由0价降低到-2价,被还原,为氧化剂,Y2- 是还
原产物,则①③⑤⑥正确.]
5.有反应①2H2O+Cl2+SO2 H2SO4+2HCl,
②2KMnO4+16HCl2KCl+2MnCl2+5Cl2↑
+8H2O,针对上述两个反应回答:
(1)两反应中的氧化剂的氧化性强弱顺序为 ,
还原剂的还原性强弱顺序为 .
(2)反应①中氧化产物和还原产物质量比为
.
(3)反应②中氯化氢表现出的性质是 (填
字母).
a.还原性 b.酸性 c.氧化性
解析:(1)由同一氧化还原反应中氧化剂的氧化性
强于氧化产物,还原剂的还原性强于还原产物,由
反应①氧化性:Cl2>H2SO4,还原性:SO2>HCl.
由反应 ② 氧 化 性:KMnO4 >Cl2,还 原 性:HCl>
MnCl2.综 合 比 较 可 知 两 反 应 的 氧 化 剂 分 别 为
Cl2、KMnO4,氧化性:KMnO4>Cl2>H2SO4;还原
剂分别为SO2、HCl,还原性:SO2>HCl>MnCl2.
(2)反应①中氧化产物为 H2SO4,还原产物为 HCl,
由反应 方 程 式 中 各 物 质 的 系 数 可 知 其 质 量 比 为
98∶(36.5×2)=98∶73.
(3)反应②中有一部分 HCl被氧化,一部分未参与
氧化还原这一过程,即该反应中 HCl既表现出还
原性,又表现出酸性.
答案:(1)KMnO4>Cl2 >H2SO4 SO2 >HCl>
MnCl2 (2)98∶73 (3)ab
[课堂小结]
对应课时作业P23
1.下列叙述中正确的是 ( )
A.氧化剂中的每一种元素在反应中都得到电子
B.还原剂在同一反应中既可以是反应物,也可以是
反应产物
C.还原剂所含元素化合价升高
D.电子从氧化剂转移到还原剂
答案:C
2.下列叙述正确的是 ( )
A.元素的单质一定由氧化或还原该元素的化合物
制得
B.在化学反应中,得电子越多的氧化剂,其氧化性
越强
C.阳离子只能得到电子被还原,阴离子只能失去电
子被氧化
D.含有最高价元素的化合物不一定具有很强的氧
化性
49
化学(LK)必修第一册
解析:D [N2、O2 等可以利用分离液态空气的方
法得到,A 错误;氧化性强弱与氧化剂得电子的难
易程度有关,与得电子多少无关,B错误;Fe2+ 既可
以被氧化为 Fe3+ ,也可以被还原为 Fe单质,C 错
误;氧化性强弱与氧化剂得电子的难易程度有关,
与氧化剂中元素化合价的高低无关,D正确.]
3.在反应2KMnO4
△
K2MnO4+MnO2+O2↑中,
还原产物是 ( )
A.只有 K2MnO4
B.只有 MnO2
C.K2MnO4 和 MnO2
D.O2
解析:C [还原产物指的是氧化剂被还原后得到的
产物,该反应中锰元素化合价一部分从+7价变为
+6价,一部分从+7价变为+4价,化合价降低,
得到 电 子,被 还 原,所 以 还 原 产 物 是 K2MnO4
和 MnO2.]
4.下列化学变化中,需加入氧化剂才能实现的是
( )
A.C→CO2 B.CO2→CO
C.CuO→Cu D.H2SO4→BaSO4
解析:A [A 项中 C化合价升高,被氧化,需要加
入氧化剂,B项、C项中C、Cu化合价降低,被还原,
需要加入还原剂,D项中元素化合价不变.]
5.单宁是葡萄酒中所含有的两种酚类化合物其中的
一种物质,单宁有独特的抗氧化性,能有效抵御生
物氧化作用,它还有清除活性氧的功能.
下列对于单宁在保护葡萄酒过程中的有关说法中,
正确的是 ( )
A.单宁作还原剂 B.单宁作氧化剂
C.单宁被还原 D.单宁中某元素化合价降低
解析:A [单宁可以有效避免葡萄酒因为被氧化
而变酸,这说明单宁易被氧化,可作抗氧化剂,因此
可以作还原剂,单宁中某些元素的化合价升高,答
案选 A.]
6.我国是一个多民族国家.很多少数民族对银饰情
有独 钟,像 苗 族、壮 族、瑶 族、布 依 族、侗 族、畲
族时间久了银饰表面会变成黑褐色,这是因为
银与空气中的硫化物作用,生成黑色的硫化银.
变黄变黑的原理是:4Ag+2H2S+O2 2Ag2S+
2H2O,其中 H2S是 ( )
A.氧化剂
B.还原剂
C.既是氧化剂又是还原剂
D.既不是氧化剂又不是还原剂
解析:D [题述反应中,H2S中的氢元素和硫元素
的化合价均未发生改变,故 H2S既不是氧化剂也
不是还原剂.]
7.下列物质按只有氧化性、只有还原性、既有氧化性
又有还原性的顺序排列的是 ( )
A.O2、K、Cl2 B.Cl2、Al、H2
C.NO2、SO2、H2O D.HNO3、HCl、Fe2+
解析:A [元素处于最高价态时只有氧化性,处于
最低价态时只有还原性,处于中间价态时既有氧化
性又有还原性.O2 只有氧化性,K 只有还原性,
Cl2 既有氧化性又有还原性,故 A 正确;Cl2 和 H2
既有氧化性又有还原性,Al只有还原性,故 B 错
误;NO2、SO2、H2O 都既有氧化性又有还原性,故
C错误;HNO3 只有氧化性,HCl和 Fe2+ 既有氧化
性又有还原性,故 D错误.]
8.(双选)进入人体的 O2 有2%转化为氧化性极强的
“活性氧”,它能加速人的衰老,被称为“生命杀手”,
服用含硒(Se)元素的化合物亚硒酸钠(Na2SeO3)
能消 除 人 体 内 的 “活 性 氧”. 有 关 此 过 程 中
Na2SeO3 的说法正确的是 ( )
A.亚硒酸钠做还原剂
B.亚硒酸钠中硒元素的化合价为+6价
C.亚硒酸钠既做还原剂又做氧化剂
D.亚硒酸钠做氧化剂
解析:AC [“活性氧”的氧化性极强,服用含硒元
素(Se)的化合物亚硒酸钠(Na2SeO3)能消除人体
内的“活性氧”,说明 Na2SeO3 能将“活性氧”还原,
“活性氧”为氧化剂,Na2SeO3 为还原剂,Na2SeO3 中
硒元素的化合价为+4价,化合价也能降低,故也可
做氧化剂,故 A、C正确.]
9.(双选)新型纳米材料氧缺位铁酸盐(MFe2Ox)(3<x
<4;M 表示 Mn、Co、Zn或Ni的二价离子),常温下
能使工业废气中的 SO2、NO2 等氧化物转化为单
质.转化流程如图所示:
MFe2O4
H2
300~500℃
→MFe
常温分解CO2、SO2、NO2 等
↑
2Ox
下列有关上述转化过程的叙述正确的是 ( )
A.MFe2O4 表现了还原性
B.MFe2Ox 表现了还原性
C.SO2 和 NO2 表现了还原性
D.SO2 和 NO2 发生了还原反应
解析:BD [A.由信息可知,MFe2O4 与 H2 的反应
中,MFe2O4 中 O原子个数减少,Fe元素的化合价
降低,则 MFe2O4 为氧化剂,具有氧化性,故 A 错
误;B.在常温下 MFe2Ox 能使工业废气中的 CO2、
SO2、NO2 等氧化物转化为单质,则氧化物为 C、S、
N 元素化合价降低,做氧化剂,MFe2Ox 为还原剂,
表现还原性,故 B 正确;C.由 B 项分析可知,SO2
和 NO2 表现了氧化性,故 C 错误;D.SO2 和 NO2
发生了还原反应,故 D正确.]
10.在反应3NO2+H2O2HNO3+NO中,发生还原
反应和发生氧化反应的物质质量之比为 ( )
A.3∶1 B.1∶3
C.1∶2 D.2∶1
解析:C [根据反应3N
+4
O2+H2O2HN
+5
O3+
N
+2
O 知,1N
+4
O2 →1N
+2
O 发 生 还 原 反 应,2N
+4
O2 →
2HN
+5
O3 发生氧化反应,故发生还原反应和发生氧
化反应的物质质量之比为1∶2.]
59
第二章 元素与物质世界
11.«资治通鉴»中记载:“杭人削松木为小片,其薄如
纸,熔硫磺涂木片顶端分许,名曰发烛,陈宣帝太
建九年,齐后妃贫苦,至以卖烛为业.”文中的发烛
就是原始的火柴.K2Cr2O7 是火柴工业用作制造
火柴头的氧化剂.在下列反应中:
K2Cr2O7+14HCl(浓)2KCl+2CrCl3 +3Cl2 ↑
+7H2O
(1) 元素被氧化, 是氧化剂.
(2) 是氧化产物, 发生氧化
反应.
(3)在参加反应的盐酸中,起还原剂(被氧化)作用
的 HCl 与 起 酸 性 作 用 的 HCl 的 质 量 比
为 .
(4)该 反 应 中 每 生 成 3 分 子 Cl2 转 移 电 子 数
为 个.
解析:(1)反应中氯元素的化合价由-1价升高到
0价,被氧化;K2Cr2O7 中铬元素的化合价由+6
价降低 到 +3 价,被 还 原,K2Cr2O7 作 氧 化 剂.
(2)HCl →Cl2,氯元素化合价升高,发生氧化反
应,Cl2 为氧化产物.(3)14个 HCl分子参加反
应,有6个 HCl分子被氧化,生成3个 Cl2 分子,
另外8个 HCl分子起酸性作用,所以起还原剂
(被氧化)作用的 HCl与起酸性作用的 HCl的质
量比为6∶8=3∶4.(4)氯元素的化合价由-1
价变到0价,故生成3分子Cl2 转移电子数为3×
2×[0-(-1)]=6个.
答案:(1)氯 K2Cr2O7 (2)Cl2 HCl (3)3∶4
(4)6
12.氟利昂,又名氟里昂,氟里昂在常温下都是无色气
体或易挥发液体,常作制冷剂.但由于二氯二氟
甲烷等CFC类制冷剂破坏大气臭氧层,已限制使
用.F2 用于合成氟里昂等冷却剂,化学史上首次
用化学方法制得F2 的三步反应如下:
①KMnO4 +KF+ H2O2 + HF →K2MnF6 +
+H2O
②SbCl5+5HFSbF5+5HCl
③2K2MnF6 +4SbF5 4KSbF6 +2MnF3 +
F2↑
请根据以上信息回答下列问题:
(1)反应①中横线上应填物质的化学式为 .
(2)反应②是否为氧化还原反应 (填“是”
“否”或“无法确定”).
(3)反应③中的氧化剂为 ,被氧化的元素
为 .
解析:(1)该 反 应 是 氧 化 还 原 反 应,在 反 应 中
KMnO4作氧化剂得到电子,被还原为 K2MnF6,
H2O2 失去电子,被氧化为 O2,所以根据氧化还原
反应的规律可知:横线处应是 O2.(2)在反应②
中元素的化合价没有发生变化,所以该反应不是
氧化还 原 反 应.(3)在 反 应 ③ 中 K2MnF6 中 的
Mn化合价为+4价,反应后变为 MnF3 中的+3
价,化合价降低,得到电子,作氧化剂,氟元素由反
应前的-1价变为反应后的0价,化合价升高,失
去电子,被氧化.
答案:(1)O2 (2)否 (3)K2MnF6 F
13.船底防污漆是一种加有防污剂的特种漆.涂装于
船底和海洋水下设施之上,通过漆膜中毒料的渗
出、扩散或水解,达到防止藤壶、牡蜗等海生物附
着的目的.
氧化亚铜(Cu2O)是一种鲜红色粉末状固体,主要
用于制造船底防污漆,用来杀死低级海生动物.
几乎不溶于水,可在酸性溶液中发生反应,与硫
酸、盐酸、硝酸等反应如下:
①Cu2O+H2SO4 CuSO4+Cu+H2O
②Cu2O+2HCl2CuCl+H2O
③3Cu2O+14HNO3(稀)6Cu(NO3)2+2NO↑
+7H2O
(1)Cu2O中Cu的化合价为 .
(2)反应①中氧化剂为 ,还原剂为
.
(3)反应② (填“是”或“不是”)氧化还原
反应;若是请说明转移电子情况,若不是请说明判
断依据:
.
(4)请写出反应③的离子方程式:
.
解析:(1)根据化合物中各元素化合价的代数和为
零可知,Cu2O中Cu的化合价为+1价.
(2)反应①中只有铜元素的化合价发生了改变,
+1价的Cu变为+2价和0价的Cu,化合价既有
升高又有降低,故Cu2O既是氧化剂又是还原剂.
(3)反应②中没有元素的化合价发生改变,所以不
是氧化还原反应.
(4)反应③中的 HNO3 和 Cu(NO3)2 可拆写成离
子形式,并 删 去 12 个 NO-3 ,得 到 离 子 方 程 式:
3Cu2O+14H+ +2NO-3 6Cu2+ +2NO↑
+7H2O.
答案:(1)+1
(2)Cu2O Cu2O
(3)不是 反应前后没有元素化合价发生改变
(4)3Cu2O+14H+ +2NO-3 6Cu2+ +2NO↑
+7H2O
69
化学(LK)必修第一册