内容正文:
第2课时 氧化剂和还原剂
学习目标
核心素养
1.了解常见的氧化剂和还原剂,了解氧化性和还原性。
2.了解氧化还原反应的应用。
1.宏观辨识:能从氧化还原反应的角度对物质进行分类。
2.证据推理:依据氧化还原反应原理分析物质的氧化性、还原性,建立判断物质氧化性、还原性强弱的思维模型。
知识点一 氧化还原反应的基本概念
1.氧化剂和还原剂
(1)氧化剂
①氧化剂是__得到__电子(或电子对__偏向__)的物质,具有氧化性。
②氧化剂在反应时所含元素的化合价__降低__,本身被还原。
(2)还原剂
①还原剂是__失去__电子(或电子对偏离)的物质,具有还原性。
②还原剂在反应时所含元素的化合价__升高__,本身被氧化。
2.氧化产物和还原产物
(1)氧化产物:还原剂被__氧化__生成的物质。
(2)还原产物:氧化剂被__还原__生成的物质。
3.氧化性和还原性
(1)氧化性:氧化剂所表现出__得电子__的性质。
(2)还原性:还原剂所表现出__失电子__的性质。
(3)在氧化还原反应中:同一元素的最高价态只能__得到__电子,只有__氧化__性;最低价态只能__失去__电子,只有__还原__性;中间价态既有氧化性又有还原性。
4.常见的氧化剂和还原剂
(1)常见的氧化剂
①活泼性较强的非金属单质:如Cl2、__O2__。
②变价元素的__高__价态化合物:如KMnO4、FeCl3、HNO3。
③过氧化物:如Na2O2、__H2O2__。
④其他:如HClO、漂白粉、MnO2。
(2)常见的还原剂
①活泼性较强的金属单质:如Al、Fe、Zn。
②某些__非金属__单质:如H2、S、C等。
③含有较低价态元素的化合物:如CO、SO2。
④其他:如浓盐酸、NH3。
【特别提醒】 在一个氧化还原反应中,氧化剂和还原剂同时存在,它们可以是不同的物质,也可以是同一物质。如在反应Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O中,Cl2既是氧化剂,又是还原剂。
5.氧化性、还原性和元素化合价之间的关系
【特别提醒】 物质氧化性、还原性的强弱与得失电子的难易程度有关,而与得失电子的多少无关。如钠失电子数小于铝,但还原性Na>Al。
(1)一种物质若具有还原性,则不具有氧化性,这种说法正确吗?试说明理由。
__不正确。如SO2中的硫元素处于中间价态,化合价既可升高又可降低,SO2既有还原性又有氧化性。__
(2)HCl中氯元素为-1价,属氯元素的最低价态,那么HCl在反应中只能作还原剂吗?
不是。从氯元素的角度分析,HCl在反应中可作还原剂,但从氢元素(此时为+1价,属最高价态)的角度分析,HCl在反应中可作氧化剂。
理解氧化还原反应的相关概念,要抓住两条线:
①还原剂化合价升高→失去电子→发生氧化反应(被氧化)→生成氧化产物。
②氧化剂化合价降低→得到电子→发生还原反应(被还原)→生成还原产物。
分析下列反应并按要求填空。
(1)2Fe+3Cl22FeCl3
氧化剂是________,还原剂是________;发生氧化反应的是________,发生还原反应的是________。
(2)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
氧化剂是________,还原剂是__________;被氧化的元素是________,被还原的元素是________。
(3)2H2S+SO2===3S↓+2H2O
氧化剂是________,还原剂是__________;氧化产物是______,还原产物是________。
【答案】 (1)Cl2 Fe Fe Cl2
(2)KMnO4 KMnO4 O Mn
(3)SO2 H2S S S
知识点二 物质氧化性和还原性强弱比较
1.根据氧化还原反应方程式比较
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比较
3.根据反应的难易(反应条件)比较
(1)2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(2)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
由反应条件可判断氧化性:KMnO4__>__MnO2。
4.根据变价元素被氧化或被还原的程度比较
(1)2Fe+3Cl22FeCl3
(2)Fe+SFeS
铁元素被氯气氧化为+3价,被硫氧化为+2价,其氧化性:氯气__>__硫。
(1)是否元素失电子数越多,还原性就越强?得电子数越多,氧化性就越强?
__不是。物质氧化性、还原性的强弱与得、失电子的多少没有直接关系,氧化性、还原性的强弱由原子得、失电子的能力决定,越容易得电子,其氧化性越强,越容易失电子,其还原性越强。__
(2)已知H2能与Cl2、Br2发生反应,前者反应的条件是点燃或光照,后者反应的条件是高温,Cl2和Br2的氧化性强弱关系是__Cl2>Br2。与同一还原剂反应时,反应越容易进行,则氧化剂的氧化性越强,故氧化性强弱关系为Cl2>Br2__。
(3)把少量铁粉加入硝酸铜和硝酸银的混合溶液中,结果只有银白色物质析出,Ag+和Cu2+的氧化性强弱关系为__Ag+>Cu2+。因为铁能与Ag+、Cu2+发生反应,结果只有银白色物质析出,说明少量铁粉先与Ag+发生反应,因此Ag+的氧化性强__。
根据以下4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是( )
A.SO2>H2S>I->Br- B.H2S>SO2>I->Br-
C.H2S>I->Br->SO2 D.I->Br->H2S>SO2
【解析】 根据4个反应中各元素化合价的变化,以及同一氧化还原反应中还原性:还原剂>还原产物,还原剂>氧化剂,可得到如下结论:
反应
①
②
③
④
还原性
H2S>I-
H2S>SO2
I->Br-
SO2>I-
综上所述,还原性由强到弱的顺序为H2S>SO2>I->Br-,B项正确。
【答案】 B
1.某种飞船以N2H4和N2O4为动力源,发生反应:2N2H4+N2O4===3N2+4H2O,反应温度可高达2 700 ℃,对于该反应,下列说法中正确是 ( )
A.该反应属于置换反应 B.N2H4是氧化剂
C.N2O4是还原剂 D.N2既是氧化产物又是还原产物
【答案】 D
2.下列转化过程中,反应物为氧化剂的是( )
A.Na2S→H2S B.FeCl2→FeCl3
C.S→SO2 D.KMnO4→MnO2
【解析】 反应物为氧化剂,则含有化合价降低的元素。
A. S元素的化合价不变
B. Fe元素的化合价升高
C. S元素的化合价升高
D. Mn元素的化合价降低
【答案】 D
3.已知常温下,在溶液中可发生以下反应:Ce4++Fe2+===Fe3++Ce3+,Sn2++2Fe3+===2Fe2++Sn4+。由此推断Fe2+、Ce3+、Sn2+的还原性由强到弱的顺序是( )
A.Sn2+、Fe2+、Ce3+ B.Fe2+、Ce3+、Sn2+
C.Fe2+、Sn2+、Ce3+ D.Ce3+、Fe2+、Sn2+
【解析】 根据同一氧化还原反应中还原剂的还原性大于还原产物的还原性,由第一个方程式知,还原性:Fe2+>Ce3+,由第二个方程式知,还原性:Sn2+>Fe2+。综上所述,还原性:Sn2+>Fe2+>Ce3+。
【答案】 A
4.有下列反应:
①2H2O+Cl2+SO2===H2SO4+2HCl
②2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
根据上述两个反应回答下列问题:
(1)氧化性强弱顺序为____________________________,还原性强弱顺序为______________。
(2)反应①中氧化产物和还原产物的质量之比为________。
(3)反应②中浓盐酸表现出的性质是______(填字母)。
A.还原性 B.酸性 C.氧化性
【答案】 (1)KMnO4>Cl2>H2SO4 SO2>Cl->Mn2+
(2)98∶73 (3)AB
课时作业(六) 氧化剂和还原剂
1.“绿色化学”越来越受到人们的重视,下列物质可以看作绿色氧化剂的是( )
A.浓硫酸 B.浓盐酸
C.双氧水 D.氯水
【答案】 C
2.下列反应中,水作还原剂的是( )
A.2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ B.CaO+H2O===Ca(OH)2
C.3NO2+H2O===2HNO3+NO D.2F2+2H2O===4HF+O2
【答案】 D
3.真空碳热还原—氯化法可实现由铝土矿制备金属铝,反应为:Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO。对于该反应,下列说法错误的是( )
A.Al2O3为氧化剂 B.CO为氧化产物
C.AlCl3为还原产物 D.C为还原剂
【解析】 Cl元素的化合价降低,被还原,AlCl3为还原产物,Cl2是氧化剂,A错误,C正确;C元素的化合价升高,失去电子被氧化,C为还原剂,CO为氧化产物,B、D正确。
【答案】 A
4.在2H2S+SO2===2H2O+3S↓中,氧化剂与还原剂的分子个数比为 ( )
A.2∶1 B.1∶2
C.1∶1 D.16∶17
【解析】 在该反应中,硫化氢中硫元素化合价升高,硫化氢作还原剂;二氧化硫中的硫元素化合价降低,二氧化硫作氧化剂;氧化剂与还原剂的分子个数之比是1∶2。
【答案】 B
5.NaNO2外观和味道与食盐相似,若误食NaNO2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。下列叙述错误的是( )
A.NaNO2与Fe2+的反应中,NaNO2被氧化
B.维生素C解毒主要利用了维生素C的还原性
C.维生素C将Fe3+还原为Fe2+
D.维生素C与Fe3+的反应中,Fe3+是氧化剂
【解析】 NaNO2将Fe2+氧化为Fe3+,NaNO2为氧化剂,被还原,A错误;服用维生素C可解毒,则维生素C可将Fe3+还原为Fe2+,体现了维生素C的还原性,B、C正确;Fe3+为氧化剂,将维生素C氧化,D正确。
【答案】 A
6.CaH2(H为-1价)可作为生氢剂,反应的化学方程式为CaH2+2H2O===Ca(OH)2+2H2↑,下列说法错误的是( )
A.CaH2既是氧化剂,又是还原剂
B.H2既是氧化产物,又是还原产物
C.CaH2是还原剂,H2O是氧化剂
D.氧化产物与还原产物的质量之比为1∶1
【解析】
化合价升高的氢原子和化合价降低的氢原子的个数相等,即氧化产物与还原产物的质量之比为1∶1。
【答案】 A
7.下列对于反应2KClO3+I2===2KIO3+Cl2的叙述中正确的是 ( )
A.该反应属于置换反应 B.氧化性:I2>KClO3
C.还原性:KClO3>I2 D.还原剂为KIO3,氧化剂为I2
【解析】 在该反应中,KClO3中氯元素的化合价降低,KClO3是氧化剂。Cl2是还原产物;I2中碘元素的化合价升高,I2是还原剂,KIO3是氧化产物;则氧化性:KClO3>KIO3,还原性:I2>Cl2。
【答案】 A
8.根据下列反应的方程式:
①2Fe3++2I-===2Fe2++I2
②Br2+2Fe2+===2Br-+2F3+
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】 反应①中还原剂是I-,还原产物是Fe2+,还原性:I->Fe2+;反应②中还原剂是Fe2+,还原产物是Br-,还原性:Fe2+>Br-,还原性从强到弱的顺序为I->Fe2+>Br-。
【答案】 B
9.下列反应属于氧化还原反应,但水既不做氧化剂又不做还原剂的是( )
A.H2O+CaO===Ca(OH)2
B.2H2O+2Na===2NaOH+H2↑
C.3NO2+H2O===2HNO3+NO
D.2H2OO2↑+2H2↑
【解析】 A项不是氧化还原反应;B项H2O中氢元素化合价降低,水是氧化剂;C项中只有NO2中氮元素化合价发生变化,水既不做氧化剂又不做还原剂;D项中水既做氧化剂又做还原剂。
【答案】 C
10.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+>I2
D.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】 A
11.已知:
①2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O;
②Cl2+2FeCl2===2FeCl3;
③2KI+2FeCl3===2KCl+I2+2FeCl2。
则下列判断正确的是( )
A.氧化性:MnO>Fe3+>Cl2>I2
B.还原性:Cl->I->Fe2+
C.Fe2+只有还原性
D.由信息推测:反应Cl2+2I-===2Cl-+I2可以发生
【解析】 同一氧化还原反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,还原剂的还原性强于还原产物的还原性,根据题述反应分析可知氧化性KMnO4>Cl2>Fe3+>I2,故A错误;还原性I->Fe2+>Cl-,故B错误;Fe2+既具有氧化性又具有还原性,C错误;因氧化性Cl2>I2,故反应Cl2+2I-===2Cl-+I2可以发生,D正确。
【答案】 D
12.已知砒霜(As2O3)与锌可以发生如下反应:
As2O3+6Zn+6H2SO4===2AsH3+6ZnSO4+3H2O
(1)请用“双线桥法”标出电子转移的方向和数目: __________________________
(2)砒霜在上述反应中显示出来的性质是________(填字母)。
A.氧化性 B.还原性
C.酸性 D.碱性
(3)该反应的氧化产物是__________,还原产物是__________。
【解析】 在该反应中Zn的化合价由0价变成+2价,Zn作还原剂,表现还原性,被氧化,得到氧化产物ZnSO4;砷元素的化合价由+3价变成-3价,As2O3作氧化剂,表现氧化性,被还原,得到还原产物AsH3。
【答案】
(2)A (3)ZnSO4 AsH3
13.已知下列反应:
①Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2
②2KI+Br2===2KBr+I2
③Na2S+I2===2NaI+S↓
(1)Cl-、Br-、I-、S2-等离子的还原性由强到弱的顺序是______________。
(2)Cl2、Br2、I2、S等物质氧化性由强到弱的顺序是_____________________。
(3)判断Cl2与Na2S能否反应?________(填“能”或“否”)。
(4)判断I2与NaBr能否共存?________(填“能”或“否”)。
【解析】 (1)根据还原剂的还原性强于还原产物的还原性,由反应①知还原性:Br->Cl-,由反应②知还原性:I->Br-,由反应③知还原性:S2->I-,即还原性:S2->I->Br->Cl-。
(2)根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性知,由①得Cl2>Br2,由②得Br2>I2,由③得I2>S,故氧化性由强到弱的顺序为Cl2>Br2>I2>S。
(3)由(2)知氧化性Cl2>S,故Cl2与Na2S能发生反应:Cl2+Na2S===2NaCl+S↓。
(4)由(2)知氧化性:Br2>I2,故I2与NaBr不能反应,则I2与NaBr能共存。
【答案】 (1)S2->I->Br->Cl-
(2)Cl2>Br2>I2>S (3)能 (4)能
14.(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________;
③2HClH2↑+Cl2↑________;
④KClO3+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个还原剂分子被氧化,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,2 Cl→ 2↑,HCl又表现为氧化性。②NaOH与HCl反应生成盐和水,发生中和反应,HCl表现为酸性。③电解稀盐酸,发生氧化还原反应,2 →2↑,2Cl-→Cl2↑,HCl既表现为氧化性又表现为还原性。④6HCl中5l-→l2↑。Cl元素被氧化,HCl表现出还原性;生成KCl,HCl表现出酸性。
(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 3
15.根据反应8NH3+3Cl2===6NH4Cl+N2回答下列问题。
(1)氧化剂是________________,还原剂是________________。
(2)氧化剂与氧化产物的质量比为______________。
(3)当生成28 g氮气时,被氧化物质的质量为______________。
(4)该反应中发生还原反应的过程表示为Cl2+2e-===2Cl-,则发生氧化反应的过程可表示为________________________________________________________________________。
【答案】 (1)Cl2 NH3 (2)213∶28 (3)34 g (4)8NH3-6e-===6NH+N2
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