内容正文:
第一章:物质及其变化
第三节:氧化还原反应
第2课时 氧化剂 还原剂
第3课时 氧化性还原性比较
核心素养与学习目标
宏观辨识与微观探析
从宏观上建立用化合价变化判断氧化剂和还原剂的思维,从微观上理解氧化剂和还原剂的本质区别是物质在反应中的电子的转移(得失和共用电子对偏移)方向。
证据推理与模型认知
建立氧化还原反应中的电子转移模型“双线桥、单线桥”,并利用该模型理解氧化还原反应的本质。
科学探究与创新意识
通过对氧化还原反应的学习,体会从特殊到一般规律,再从一般规律到特殊的认识问题的科学方法,形成有序的科学探究意识。
情景引入
情景引入
回顾旧知:化合价升降、电子转移和反应类型的关系
Fe+CuSO4 = FeSO4+Cu
在下面反应中 元素的化合价升高,该元素的原子________电子,被 ;而 元素的化合价降低,该元素的原子________电子,被 。该反应中,Fe发生了 反应,CuSO4发生了______反应。
铜
铁
失去
得到
氧化
还原
氧化
还原
0 +2 +2 0
得到1x2e-,
失去1x2e-,
化合价降低,被还原
化合价升高,被氧化
巧记:失高氧 得低还
任务一:氧化还原反应中电子转移的表示方法
1、双线桥法
表明反应前后同一元素原子间的电子转移情况
【步骤】:
(1)标价态
(2)连双线
(3)注得失
标出失去或得到的电子e- 总数,
标明化合价的升降
发生氧化(还原)反应
(以a×be-的形式表示电子数转移,a表示得到或失去电子的原子个数,b表示每个原子得到或失去电子的数目,当a=1或b=1时,将“1”省略)
任务一:氧化还原反应中电子转移的表示方法
⑴.标价态:正确标出变价元素的化合价,判断其升降
例1:
⑵.连双线:箭头从反应物指向生成物的同一种元素。
(3)注得失
标出失去或得到的电子总数
注明该元素“被氧化”“被还原”
得到2e-,化合价降低,被还原,发生还原反应
失去2×e-,化合价升高,被氧化,发生氧化反应
MnO2+4HCl MnCl2+Cl2↑+2H2O
△
+4
+2
-1
0
任务一:氧化还原反应中电子转移的表示方法
⑴.标价态:正确标出变价元素的化合价,判断其升降
例1:
得到2e-,化合价降低,被还原,发生还原反应
失去2×e-,化合价升高,被氧化,发生氧化反应
MnO2+4HCl MnCl2+Cl2↑+2H2O
△
+4
+2
-1
0
易错警醒:
该反应中,只有一部分氯原子化合价发生变化,还有一部分氯原子价态不变,故失去电子数为2×e-,而不是4 ×e-。
部分氧化还原反应
任务一:氧化还原反应中电子转移的表示方法
得到2e-,化合价降低,被还原,发生还原反应
失去2×e-,化合价升高,被氧化,发生氧化反应
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
△
+4
+2
-1
0
氧化剂
还原剂
还原产物
氧化产物
氧化剂
(氧化性) 定义: 得到电子(或电子对偏向)的物质
表现: 所含元素化合价降低,被还原
还原剂
(还原性) 定义: 失去电子(或电子对偏离)的物质
表现: 所含元素化合价升高,被氧化
氧化产物 还原剂所对应的产物
还原产物 氧化剂所对应的产物
构建氧化还原反应概念模型:
氧化反应
(被氧化)
还原产物
还原反应
(被还原)
还原剂
氧化产物
失电子
得电子
化合价
升 高
化合价
降 低
氧化剂
得失电子数相等,
反应物
本 质
判断方法
反应类型
生成物
化合价升高与降低价数相等。
口诀:还-失-高-氧-氧
氧-得-低-还-还
任务一:氧化还原反应中电子转移的表示方法
2、单线桥法
MnO2+4HCl MnCl2+Cl2↑+2H2O
+4
-1
△
氧化剂
还原剂
【步骤】:
1.标出变价元素的化合价
+2
0
2.用单箭号表示,箭头从还原剂指向氧化剂的变价元素。
3.标出转移电子的总数
2e-
注意:1.箭头本身代表电子转移方向,不写“得”、“失”,只标明转移电子数目 。
任务二:判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物
0 -1 +1
失去 e-,
化合价升高,
被氧化
被还原
化合价降低,
得到e-,
易错警醒:
1.该反应中,同一反应物中氯原子化合价既升高又降低,发生氧化反应和还原反应的氯原子个数比为1:1。
歧化反应
例2:
既是氧化剂又是还原剂
还原产物
氧化产物
2.氧化剂和还原剂可以是同一物质。
任务二:判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物
既是氧化剂又是还原剂
e-
单线桥
任务二:判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物
-2 +4 0
失去 2×2e-,
化合价升高,
被氧化
被还原
化合价降低,
得到4e-,
易错警醒:
1.该反应中,不同反应物中的硫原子化合价既升高又降低,发生氧化反应和还原反应的硫原子个数比为2:1。
归中反应
例3:
还原剂
既是还原产物又是氧化产物
氧化剂
2.氧化产物和还原产物可以是同一物质。
任务二:判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物
4e-
还原剂
氧化剂
单线桥
【思考】下列反应中电子转移方向和数目正确的是?
KClO3 + 6HCl = KCl+3Cl2 ↑ + 3H2O
+5 -1 -1 0
得到5e-
失去5×e-
KClO3 + 6HCl = KCl+3Cl2 ↑ + 3H2O
+5 -1 -1 0
失去6×e-
得到6e-
【拓展】价态不交叉规律:同种元素的不同价态间发生氧化还原反应时,高价态和低价态变成它们相邻的中间价态
最低价
最高价
中间价
中间价
最低价
最高价
中间价
中间价
最低价
最高价
中间价
×
×
H2S + H2SO4(浓)= S ↓+ SO2↑ + 2H2O
-2 +6 0 +4
失去2e-
得2e-
最低价
最高价
中间价
中间价
【练习】用双向桥法表示下列反应中电子转移方向和数目
2CO + 2NO=== 2CO2 + N2
高温
催化剂
还原剂
氧化剂
目前,汽车尾气系统中均安装了催化转化器(如图⒈17)。在催化转化器中,汽车尾气中的CO和NO在催化剂的作用下发生反应,生成CO2和N2。
(1)请写出上述反应的化学方程式。
(2)请分析上述反应是否为氧化还原反应。 如果是,请指出反应中的氧化剂和还原剂。
+2 +2 +4 0
化合价升高, 失2×2e-, 被氧化
化合价降低, 得2×2e-电子, 被还原
氧化产物
还原产物
教材P24【思考与讨论】
练习 判断下列反应的氧化剂和还原剂:
①Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
②MnO2 + 4HCl MnCl2+Cl2↑+2H2O
③3NO2+H2O=2HNO3+NO
④2H2S+SO2=3S+2H2O
⑤2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
(氧化剂:CuSO4,还原剂:Fe,氧化产物:FeSO4,还原产物:Cu)
(氧化剂:MnO2,还原剂:HCl,氧化产物:Cl2,还原产物:MnCl2)
(氧化剂:NO2,还原剂:NO2,氧化产物:HNO3,还原产物:NO)
(氧化剂:SO2,还原剂:H2S,氧化产物:S,还原产物:S)
(氧化剂:KMnO4,还原剂:KMnO4,氧化产物:O2,
还原产物:K2MnO4和MnO2)
任务三:常见氧化剂和还原剂
(1)活泼的非金属单质
常见氧化剂:
(2)含高价元素的含氧酸
(3)含高价元素的盐
(4)某些氧化物
(5)高价金属阳离子
Br2、F2、Cl2 、I2 、O2 、O3
HNO3 、浓H2SO4 、 HClO
KMnO4、KClO3、KNO3
MnO2、SO3 、Na2O2、H2O2
Fe3+ 、 Cu2+
任务三:常见氧化剂和还原剂
(1)活泼的金属单质
(2)某些非金属单质
(3)元素处于低价态物质
常见还原剂:
K、Na、Li 、Ca 、 Mg 、 Fe 、 Zn 等
C、Si、H2 、S
CO、HI、HBr 、H2S 、SO2 、NH3及亚硫酸盐、浓HCl等
说明:在含有变价元素的化合物中,具有中间价态元素的物质(单质或化合物)既可做氧化剂,又可做还原剂。例如:Cl2、H2O2、Fe2+、SO2、H2SO3等既有氧化性有又还原性。
任务三:常见氧化剂和还原剂
生活中常用ClO2、KMnO4、O3、H2O2物质能杀菌消毒,利用它们的什么性质?
ClO2
O3
KMnO4
H2O2
我们知道水果中富含维生素可以抗氧化,利用它们的什么性质?
任务三:常见氧化剂和还原剂
任务三:常见氧化剂和还原剂
任务四:氧化性还原性强弱的比较
氧化性:氧化剂>氧化产物
还原性:还原剂>还原产物
⑴根据氧化还原反应方程式进行判断
氧化剂+还原剂 还原产物+氧化产物
任务四:氧化性还原性强弱的比较
【实验探究】已知Cu2+、Fe2+具有一定的氧化性,你能设计实验方案并进行相关实验比较两者的氧化性强弱吗?
氧化剂 +还原剂 = 还原产物+氧化产物
【实验设计原理】:
【实验方案】:向硫酸铜溶液中加入铁屑。
Cu2+ + Fe = Cu + Fe2+
【实验结论】
氧化性:Cu2+>Fe2+
还原性:Fe>Cu
【实验现象】:有红色固体产生
任务四:氧化性还原性强弱的比较
练习1 根据下列反应,判断氧化性强弱正确的是 ( )
(1)2H2S+O2===2S↓+2H2O
(2)4NaI+O2+2H2O===4NaOH+2I2
(3)Na2S+I2===2NaI+S↓
A.O2>I2>S B. O2>S>I2
C.I2>O2>S D.S>I2>O2
O2>S
O2>I2
I2>S
A
任务四:氧化性还原性强弱的比较
练习2
有A B C D四种物质,已知它们能发生下列变化
(1)A2++B=B2++A (2)A2++C=C2++A
(3)B2++C=C2++B (4)C2++D=D2++C
由此可知,各物质的氧化性﹑还原性强弱顺序
氧化性:
还原性:
A2+>B2+>C2+>D2+
D>C>B>A
任务四:氧化性还原性强弱的比较
⑵根据同一元素的化合价
当元素处于最高价态时
Fe3+ 、 MnO4- 、 H2SO4、 HNO3 、 FeO42-
当元素处于最低价态时
S2- 、 I- 、 Br-
当元素处于中间价态时
Fe2+、 SO32-、H2O2 、Cl2
只有氧化性
只有还原性
既有氧化性又有还原性
任务四:氧化性还原性强弱的比较
练习3:从下列物质中选择填空(填序号)
①S ②Na ③F2 ④SO2 ⑤Fe2+
⑥KMnO4 ⑦Cl- ⑧H2O2
⑴只能作氧化剂的是 ;
⑵只能作还原剂的是 ;
⑶既能作氧化剂,又能作还原剂的
是 。
③⑥
② ⑦
①④⑤⑧
任务四:氧化性还原性强弱的比较
⑶根据产物的价态进行判断
例
2Fe+3Cl2=2FeCl3
Fe+2HCl=FeCl2+H2 ↑
氧化性:Cl2>HCl
点燃
+3
+2
2Fe + 3Cl2 === 2FeCl3
点燃
Fe+S===FeS
△
氧化性:Cl2>S
任务四:氧化性还原性强弱的比较
(4)根据反应条件判断
不同的还原剂与同一氧化剂反应,反应越容易,说明还原剂的还原性越强。
不同的氧化剂与同一还原剂反应,反应越容易,说明氧化 剂的氧化性越强。
2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl ↑ +8H2O
MnO2+4HCl(浓)=====MnCl2+Cl2↑+2H2O
△
从反应条件可以看出,氧化性:KMnO4 > MnO2
任务四:氧化性还原性强弱的比较
(5)利用金属活动性顺序表
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
失电子能力减弱,还原性减弱
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Fe Hg
+ 2+ + 2+ 3+ 2+ 2+ 2+ 2+ + 2+ 3+ 2+
得电子能力增强,氧化性增强
注意:氧化性、还原性的强弱取决于物质得失电子的难易程度,而与得失电子数目的多少无关
练习巩固
练习1:
随着人们生活节奏的加快,方便的小包装食品已被广泛接受。为了延长食品的保质期,防止食品受潮及富脂食品氧化变质,在包装袋中应放入的化学物质是( )
(A)无水硫酸铜、蔗糖 (B)硅胶、硫酸亚铁
(C)食盐、硫酸亚铁 (D)生石灰、食盐
B
练习巩固
生活中常用到双氧水(H2O2溶液)杀菌消毒,是利用了过氧化氢的强氧化性,请你设计实验方案证明过氧化氢具有氧化性吗?
练习2:
(可选择的实验试剂:H2O2溶液、酸性KMnO4溶液,稀硫酸,NaOH溶液,淀粉KI溶液。)
练习巩固
[结论]:
[实验设计原理]:
氧化剂 + 还原剂 = 还原产物 + 氧化产物
[实验方案]:向试管中加入2mL淀粉KI溶液,再滴加5滴H2O2溶液,观察实验现象。
溶液变蓝
实验中H2O2体现氧化性,把KI氧化,产生I2,遇淀粉显蓝色
[实验现象]:
KI
H2O2
【参考】
练习巩固
练习3:
从价态上分析,过氧化氢中氧元素处于中间价态,除了体现出氧化性,还能体现出一定的还原性,请你设计实验方案证明过氧化氢具有还原性?
(可选择的实验试剂:H2O2溶液、酸性KMnO4溶液,氢硫酸(H2S溶液),盐酸,氢氧化钠溶液,淀粉KI溶液)
练习巩固
[结论]:
[实验设计原理]:
氧化剂 + 还原剂 = 还原产物 + 氧化产物
[实验方案]:向试管中加入2mL酸性高锰酸钾溶液,再滴加5滴H2O2溶液,观察实验现象。
试管中有气泡产生,溶液紫红色褪去
实验中H2O2体现还原性,被酸性KMnO4溶液氧化,产生O2,KMnO4被还原,紫红色褪去。
[实验现象]:
KMnO4
H2O2
【参考】
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