内容正文:
第2章 元素与物质世界
第3节 氧化还原反应
第2课时 氧化剂和还原剂
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第2章 元素与物质世界
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新知学习探究
01
CONTENTS
02
随堂知识演练
03
知能达标训练
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降低
升高
氧化
还原
还原
氧化
还原
氧化
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得到
越强
失去
越强
氧化性
氧化性
还原性
还原性
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[学习目标] 1.能够列举常见的氧化剂和还原剂。2.能够根据所含元素化合价升降趋势预测物质可能具有的氧化性或还原性,并设计实验方案进行验证。
知识点一 氧化剂和还原剂
1.氧化剂和还原剂及相关概念
比较项目
氧化剂
还原剂
概念
在氧化还原反应中,所含的某种(或某些)元素的化合价_____的反应物
在氧化还原反应中,所含的某种(或某些)元素的化合价_____的反应物
具有的性质
_____性
_____性
发生的反应
_____反应
_____反应
对应的产物
_____产物
_____产物
2.常见的氧化剂和还原剂
(1)常见的氧化剂及还原产物
比较项目
氧化剂
还原产物
活泼非金属单质
氧气、氯气
H2O或OH-、Cl-
含较高价态元素的含氧酸
HNO3、浓硫酸
NO或NO2、SO2
含较高价态元素的盐
KMnO4、KClO3、FeCl3
Mn2+、Cl-、Fe2+
含高价态元素的氧化物
MnO2
Mn2+
过氧化物
Na2O2、H2O2
OH-、H2O
(2)常见还原剂及氧化产物
比较项目
还原剂
氧化产物
活泼金属单质
Al、Fe、Zn
Al3+、Fe2+、Zn2+
某些非金属单质
H2、C
H+或H2O、CO2
含低价态元素的氧化物
CO、SO2
CO2、SO3或SOeq \o\al(2-,4)
含低价态元素的盐
KI、Na2SO3、FeSO4
I2、Na2SO4、Fe2(SO4)3
含低价态元素的酸
H2S、H2SO3
S或SO2、H2SO4
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)氧化剂得电子被氧化为还原产物。( )
(2)还原剂失去电子具有氧化性。( )
(3)非金属单质在反应中只作氧化剂。( )
(4)金属单质在反应中只作还原剂。( )
(5)在同一反应中,氧化剂和还原剂不可能是同一物质。( )
(6)某物质在氧化还原反应中是氧化产物,则必然有另一物质是还原产物。( )
提示 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
2.根据所学的氧化还原反应的有关概念,分析铁在氯气中的燃烧反应:2Fe+3Cl2eq \o(=====,\s\up17(点燃))2FeCl3,完成下列填空:
(1)反应过程中,铁元素的化合价____,Fe____电子,作____剂,具有____性,发生____反应,生成____产物。
(2)反应过程中,氯元素的化合价____,Cl2____电子,作____剂,具有____性,发生____反应,生成____产物。
(3)反应过程中,还原剂原子升高的总价态数和氧化剂原子降低的总价态数分别是____、____,还原剂失去的电子数和氧化剂得到的电子数分别是____、____。
提示 (1)升高 失去 还原 还原 氧化 氧化 (2)降低 得到 氧化 氧化 还原 还原 (3)6 6 6 6
1.氧化还原反应概念间的关系
概括为“升失氧、降得还,剂性一致、其他相反”。
2.在一个具体的化学反应中氧化剂和还原剂可能是同一物质,被氧化和被还原的也可能是同种元素,氧化产物和还原产物也可能是同一物质。
3.氧化还原反应中的反应物可能既不是氧化剂也不是还原剂,产物也可能既不是氧化产物也不是还原产物。
1.(2024·北京东城区期末)下列反应中,水只作还原剂的是( )
A.2H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电),\s\do15( ))2H2↑+O2↑
B.2F2+2H2O===4HF+O2
C.Cl2+H2OHCl+HClO
D.3Fe+4H2O(g)eq \o(=====,\s\up17(高温),\s\do15( ))Fe3O4+4H2
解析 H2O中氢元素化合价降低,氧元素化合价升高,则H2O既作氧化剂又作还原剂,故A不符合题意;该反应中F元素化合价降低,F2作氧化剂,氧元素化合价升高,H2O作还原剂,故B符合题意;该反应中Cl元素的化合价既升高又降低,则该反应中Cl2既作氧化剂又作还原剂,H2O既不作氧化剂又不作还原剂,故C不符合题意;该反应中Fe元素的化合价升高,Fe作还原剂,氢元素化合价降低,H2O作氧化剂,故D不符合题意。
答案 B
2.(2024·浙江丽水期末)关于化学反应:SO2+2H2S===3S↓+2H2O,下列说法不正确的是( )
A.H2S是还原剂
B.H2O是还原产物
C.SO2是氧化剂
D.S既是氧化产物,又是还原产物
解析 反应中H2S中硫元素化合价升高,做还原剂,A正确;反应中H2O中氢、氧元素化合价没有变化,既不是氧化产物,也不是还原产物,B错误;反应中SO2中硫元素化合价降低,做氧化剂,C正确;反应中硫元素价态归中,S既是氧化产物,又是还原产物,D正确。
答案 B
3.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2700 ℃,对于该反应,下列说法正确的是( )
A.该反应属于置换反应
B.N2H4被还原
C.N2O4是还原剂
D.N2既是氧化产物又是还原产物
解析 该反应的反应物中无单质,不属于置换反应,A错误;N2H4中N元素的化合价为-2价,在反应中失电子变为0价,因此N2H4是还原剂被氧化,B错误;N2O4中N元素的化合价为+4价,在反应中得到电子变为0价,因此N2O4是氧化剂,C错误;-2价的N和+4价的N均生成0价的N,因此N2既是氧化产物又是还原产物,D正确。
答案 D
4.(2023·浙江1月卷改编)关于反应2NH2OH+4Fe3+===N2O↑+4Fe2++4H++H2O,下列说法正确的是( )
A.生成1 mol N2O,转移4 mol电子
B.N2O是还原产物
C.NH2OH既是氧化剂又是还原剂
D.Fe3+发生氧化反应
解析 反应生成1 mol N2O,转移4 mol电子,A正确;反应中氮元素的化合价升高被氧化,N2O是氧化产物,B错误;反应中氮元素的化合价升高被氧化,NH2OH是还原剂,铁元素的化合价降低被还原,Fe3+是氧化剂,C错误;铁元素的化合价降低,Fe3+发生还原反应,D错误。
答案 A
氧化还原反应的“分析口诀”
氧化还原反应中,分析价态是关键;根据价态定两剂,剂性一致要记准;升高失电被氧化,降低得电被还原;升降得失都相等,概念成对意思反。
知识点二 氧化性、还原性强弱比较
1.氧化性、还原性与得失电子能力的关系
(1)氧化性是指物质_____电子的性质(能力),越易得电子氧化性_____。
(2)还原性是指物质_____电子的性质(能力),越易失电子还原性_____。
2.物质的氧化性及还原性与核心元素化合价的关系
核心元素化合价
实例
性质
最高价
Keq \o(M,\s\up6(+7))nO4、浓eq \o(HNO3,\s\up6(+5))、浓H2eq \o(S,\s\up6(+6))O4
只有________
中间价
eq \o(S,\s\up6(+4))O2、Na2eq \o(S,\s\up6(+4))O3、eq \o(Fe,\s\up6(+2))SO4、eq \o(S,\s\up6(0))
既有_________又有________
最低价
Feq \o(e,\s\up6(0))、eq \o(N,\s\up6(0))a、Keq \o(I,\s\up6(-1))
只有________
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)所含元素处于最高化合价的物质一定具有强氧化性。( )
(2)碘化氢中碘为最低价,故碘化氢只具有还原性。( )
(3)阳离子只能得电子被还原,阴离子只能失电子被氧化。( )
(4)失电子数越多的物质还原性越强,得电子数越多的物质氧化性越强。( )
提示 (1)× (2)× (3)× (4)×
2.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-。
3.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。
4.已知:HCl(浓)eq \o(――→,\s\up17(MnO2),\s\do15(加热))Cl2,HCl(浓)eq \o(――→,\s\up17(KMnO4),\s\do15(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。
5.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在常温条件下和利用稀盐酸和MnO2在加热的条件都不可以制取氯气,试分析两种情况下不能制取氯气的原因。
提示 在浓盐酸和MnO2的反应MnO2+4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))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。
6.已知Cl2与S和Fe反应的化学方程式为2Fe+3Cl2eq \o(=====,\s\up17(△))2FeCl3、Fe+Seq \o(=====,\s\up17(△))FeS,则Cl2与S的氧化性谁的强?为什么?
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。
1.氧化性、还原性强弱比较的方法
(1)根据元素的活动性顺序比较
(2)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
即比什么性,找什么剂,产物之性小于剂。
(3)根据产物的价态高低判断
同一物质在相同条件下,被不同氧化剂氧化的程度越大,氧化剂的氧化性越强。
例如:2Fe+3Cl2eq \o(=====,\s\up17(点燃))2FeCl3、Fe+Seq \o(=====,\s\up17(△))FeS
Fe被Cl2氧化成+3价,而S只能把其氧化成+2价,故氧化性:Cl2>S。
判断还原剂还原性的原理与上面情况类似。
(4)根据反应条件来判断
当不同的氧化剂(或还原剂)与同一还原剂(或氧化剂)反应时,反应越易进行,则对应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,反之越弱。如:
①MnO2+4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O
②2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
后者比前者更容易发生,故氧化性:KMnO4>MnO2。
2.影响物质氧化性和还原性的因素
(1)浓度:一般来说,氧化剂的浓度越大,其氧化性越强。如浓硝酸的氧化性强于稀硝酸,浓硫酸有强氧化性(指SOeq \o\al(2-,4))而稀硫酸只有弱氧化性(H+)。还原剂的浓度越大,其还原性越强,如浓盐酸的还原性强于稀盐酸。
(2)温度:许多氧化还原反应是在加热条件下进行的,可见升高温度可增强氧化剂的氧化性、还原剂的还原性。
(3)酸碱度:NOeq \o\al(-,3)的氧化性与H+的浓度有关,H+的浓度越大,NOeq \o\al(-,3)的氧化性越强,KMnO4酸化后氧化性增强。
1.有A、B、C、D四种物质,已知它们能发生下列反应:
①A2++B===B2++A
②A2++C===C2++A
③B2++C===C2++B
④C2++D===D2++C
由此可推知,各物质的氧化性、还原性强弱顺序正确的是( )
A.氧化性:A2+>B2+>C2+>D2+
B.氧化性:D2+>C2+>B2+>A2+
C.还原性:A>B>C>D
D.还原性:D>B>C>A
解析 根据氧化还原反应中,氧化性:氧化剂>氧化产物,还原性:还原剂>还原产物判断。①A2++B===B2++A,则氧化性:A2+>B2+,还原性:B>A;②A2++C===C2++A,则氧化性:A2+>C2+,还原性:C>A;③B2++C===C2++B,则氧化性:B2+>C2+,还原性:C>B;④C2++D===D2++C,则氧化性:C2+>D2+,还原性:D>C;综上所述,氧化性的强弱顺序:A2+>B2+>C2+>D2+,还原性的强弱顺序:D>C>B>A,A正确。
答案 A
2.已知如下反应:2HI+H2SO4(浓)===I2+SO2↑+2H2O;I2+SO2+2H2O===2HI+H2SO4(稀),有关上述反应的结论正确的是( )
A.上述两个反应是矛盾的
B.氧化性:浓H2SO4>I2>稀H2SO4
C.氧化性:I2>浓H2SO4>稀H2SO4
D.无法比较浓H2SO4、I2、稀H2SO4的氧化性
解析 两个反应都是客观存在的反应,且两反应中硫酸的浓度不同,所以上述两个反应不矛盾,A错误;根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知,在2HI+H2SO4(浓)===I2+SO2↑+2H2O反应中,浓H2SO4是氧化剂、I2是氧化产物,则氧化性:浓H2SO4>I2,在I2+SO2+2H2O===2HI+H2SO4(稀)反应中,I2是氧化剂,稀H2SO4是氧化产物,则氧化性:I2>稀H2SO4,所以氧化性:浓H2SO4>I2>稀H2SO4,B正确;根据上述分析可知,C、D错误。
答案 B
3.(2024·广东茂名联考)已知:①2MnOeq \o\al(-,4)+10Cl-+16H+===2Mn2++5Cl2↑+8H2O;②2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-;③2Br-+Cl2===2Cl-+Br2。根据上述反应,判断下列结论正确的是( )
A.反应②中,电子转移情况可表示为:
B.还原性强弱顺序为:Fe2+>Br->Cl->Mn2+
C.氧化性强弱顺序为:Br2>Fe3+>MnOeq \o\al(-,4)>Cl2
D.溶液中可发生反应:2Fe3++2Cl-===2Fe2++Cl2↑
解析 反应②中二价铁失去电子,单质溴得到电子,则电子转移情况可表示为:,A项错误;根据还原剂的还原性大于还原产物的还原性规律可知:①中还原性:Cl->Mn2+;②中还原性:Fe2+>Br-;③中还原性:Br->Cl-;还原性大小顺序:Fe2+>Br->Cl->Mn2+,B项正确;氧化性:反应①中MnOeq \o\al(-,4)>Cl2,反应②中Br2>Fe3+,反应③中Cl2>Br2,则氧化性强弱顺序为MnOeq \o\al(-,4)>Cl2>Br2>Fe3+,C项错误;因为氧化性Cl2>Br2>Fe3+,所以溶液中可发生反应:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,D项错误。
答案 B
判断氧化还原反应能否发生的方法
已知物质的氧化性(还原性)强弱顺序,判断给定的氧化还原反应能否发生时,可以先假设给定反应能发生,然后根据反应方程式找出氧化剂、氧化产物,还原剂、还原产物,根据氧化性:氧化剂>氧化产物,还原性:还原剂>还原产物,得到一组物质的氧化性(还原性)强弱顺序,然后再与已知条件作比较,两者顺序一致则反应能发生,反之则不能发生。
1.下列有关氧化还原反应的说法正确的是( )
A.有单质参加的反应一定是氧化还原反应
B.氧化剂发生还原反应,还原剂发生氧化反应
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.金属单质失电子越多,其还原性越强
解析 有单质参加的反应如同素异形体之间的转化,不是氧化还原反应,A错误;氧化剂得到电子,发生还原反应,还原剂失去电子,发生氧化反应,B正确;一个氧化还原反应中,氧化剂和还原剂不一定是两种不同的物质,也可以是同一种物质,例如高锰酸钾分解等,C错误;金属单质越易失电子,其还原性越强,与失去电子的多少无关,D错误。
答案 B
2.(2025·江苏南京检测)黑火药爆炸反应为:S+2KNO3+3C===K2S+3CO2↑+N2↑。在该反应中,被还原的物质是( )
①C ②S ③K2S ④KNO3 ⑤N2
A.①③⑤
B.②④
C.②④⑤
D.③④⑤
解析 S+2KNO3+3C===K2S+3CO2↑+N2↑中,S元素由0价降低到-2价,N元素由+5价降低到0价,C元素由0价升高到+4价,则S、KNO3是氧化剂,C是还原剂。S元素由0价降低到-2价,N元素由+5价降低到0价,被还原的物质是S、KNO3,B项正确。
答案 B
3.(2025·陕西西安期中)在明代宋应星所著的《天工开物》中,记载有火法炼锌工艺。该工艺涉及的化学反应方程式为:ZnCO3+2Ceq \o(=====,\s\up17(高温),\s\do15( ))Zn+3CO↑。下列说法正确的是( )
A.在该反应中,ZnCO3做还原剂
B.该反应转移电子方向和数目是
C.在该反应中,单质C失去电子被氧化,发生氧化反应
D.在该反应中,还原产物只有Zn
解析 在该反应中,ZnCO3中Zn、C元素化合价降低,ZnCO3作氧化剂,A项错误;ZnCO3中Zn、C元素化合价降低,单质C中C元素化合价升高,该反应转移电子方向和数目是,B项错误;在该反应中,单质C化合价升高,失去电子被氧化,发生氧化反应,C项正确;ZnCO3中Zn、C元素化合价降低,还原产物有Zn、CO,D项错误。
答案 C
4.(2025·山西临汾月考)已知:①KClO3+6HCl===KCl+3Cl2↑+3H2O
②Cl2+2FeCl2===2FeCl3
③2FeCl3+Na2S(少量)===2FeCl2+2NaCl+S↓
下列说法正确的是( )
A.氧化性:KClO3>Cl2>FeCl3>S
B.常温下,FeCl3溶液与KCl溶液混合能发生反应生成KClO3
C.反应①中,HCl体现了氧化性和酸性
D.反应③中电子的转移可表示为(少量)===2FeCl2+2NaCl+S↓
解析 根据氧化还原反应中,氧化性:氧化剂>氧化产物,可知氧化性:KClO3>Cl2>FeCl3>S,A项正确;由于氧化性:KClO3>FeCl3,FeCl3溶液与KCl溶液混合不能发生反应生成KClO3,B项错误;反应①中,HCl体现了还原性和酸性,C项错误;反应③中硫化钠是还原剂,失电子,氯化铁是氧化剂,得电子,电子的转移可表示为(少量)===2FeCl2+2NaCl+S↓,D项错误。
答案 A
5.实验室里迅速制备少量氯气可利用如下反应:2KMnO4+16HCl(浓) ===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,此反应不需加热,常温下就可以迅速进行,而且对盐酸的浓度要求不高。
(1)该反应中,氧化剂是________,还原剂是________;氧化产物是________,还原产物是________;氧化性:KMnO4________(填“>”“<”或“=”)Cl2。
(2)当参加反应的氧化剂的物质的量是1 mol时,被氧化的还原剂的物质的量是________,产生的氯气在标准状况下的体积为________,电子转移数目为________。
(3)氯化氢在该反应过程中表现出的化学性质有________(填字母)。
A.酸性
B.还原性
C.氧化性
D.挥发性
解析 (1)
(2)n(氧化剂)∶n(还原剂)=2∶10=1∶5,当n(KMnO4)=1 mol时,被氧化的还原剂的物质的量是5 mol,生成n(Cl2)=2.5 mol,在标况下体积为V(Cl2)=2.5 mol×22.4 L·mol-1=56 L。转移的电子数=2.5 mol×2×NA=5NA。
(3)由方程式可知,16 mol HCl参加反应,只有10 mol做还原剂,则HCl在反应中既表现还原性,又表现酸性。
答案 (1)KMnO4 HCl Cl2 MnCl2 >
(2)5 mol 56 L 5NA (3)AB
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