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 氧化剂和还原剂
人教版2019必修第一册
氧化还原反应中的基本概念
1
知识导航
常见的还原剂和氧化剂
2
3
氧化性和还原性的强弱比较
知识导航
明·教学目标
1.理解氧化剂和还原剂的概念,能判断常见化学反应中的氧化剂和还原剂
2. 了解常见的氧化剂和还原剂,氧化性和还原性的强弱比较。
重点:氧化剂和还原剂、氧化性和还原性的概念及判断
难点:氧化性和还原性的强弱比较
教学模型:实验探究→问题驱动→概念建构→应用迁移
引·新课导入
问题驱动
铁粉在脱氧剂中起到什么作用呢?
01
氧化还原反应中的基本概念
探·知识奥秘
一、氧化还原反应中的基本概念
0
+1
+2
0
H2 + CuO = H2O + Cu
还原剂
氧化剂
氧化产物
还原产物
化合价升高,失电子,被氧化,氧化反应
化合价降低,得电子,被还原,还原反应
1.还原剂:所含元素化合价升高 ,失去电子(或电子对偏离)的反应物
氧化剂:所含元素化合价降低,得到电子(或电子对偏向)的反应物
2.氧化产物:还原剂被氧化后得到的产物
还原产物:氧化剂被还原后得到的产物
探·知识奥秘
一、氧化还原反应中的基本概念
0
+1
+2
0
H2 + CuO = H2O + Cu
化合价升高,失电子,被氧化,氧化反应
化合价降低,得电子,被还原,还原反应
3.还原性:还原剂具有还原性,所含物质失电子的能力
氧化性:氧化剂具有氧化性,所含物质得电子的能力
4.氧化反应:还原剂所含元素化合价升高,失电子,被氧化的反应
还原反应:氧化剂所含元素化合价降低,得电子,被还原的反应
【典例1】指出下列反应中的氧化剂和还原剂,氧化产物和还原产物。
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
高温
0
+2
+4
+3
得2×3e-
失3×2e-
氧化剂:Fe2O3
还原剂:CO
氧化产物:CO2
还原产物:Fe
氧化剂:H2SO4
还原剂:Zn
氧化产物:ZnSO4
还原产物:H2
Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2↑
+2
+1
0
0
失1×2e-
得2×e-
说明:
(1) 氧化剂和还原剂均是指反应物质,是一种化学试剂, 不是某一种元素。
(2) 氧化剂本身被还原,发生还原反应,得到的产物是还原产物;
还原剂本身被氧化,发生氧化反应,得到的产物是氧化产物。
析·典型范例
5.基本概念之间的关系
探·知识奥秘
一、氧化还原反应中的基本概念
模
型
氧化剂 + 还原剂 = 还原产物 + 氧化产物
化合价降低,得电子,被还原,发生还原反应
化合价升高,失电子,被氧化,发生氧化反应
升→ 失→ 氧化反应(氧化产物)→ 作还原剂
降→ 得→ 还原反应(还原产物)→ 作氧化剂
思考:氧化剂与还原剂一定是不同物质吗?氧化产物与还原产物一定是不同物质吗?
3S+6KOH == 2K2S+K2SO3+3H2O
2H2S + SO2 == 3S↓ + 2H2O
0 -2 +4
氧化剂
还原剂
还原产物
氧化产物
-2 0 +4
K2S
S
K2SO3
-2 +4 0
氧化剂
还原剂
还原产物
氧化产物
-2 0 +4
H2S
S
SO2
析·典型范例
歧化反应
归中反应
归中规律:“只靠近,不相交”规律,即同种元素不同价态之间,相邻价态不反应,发生反应时化合价向中间靠拢,但不交叉。
析·典型范例
【例1】下列说法正确的是( )
A.在氧化还原反应中,氧化剂经化学变化变成还原剂
B.在氧化还原反应中,氧化剂被氧化,还原剂被还原
C.在化学反应中,能把其他物质氧化的物质是氧化剂
D.在氧化还原反应中,还原剂生成的氧化产物一定只具有氧化性
C
【例2】在下列反应中,水仅作还原剂的是( )
A.Na2O+H2O == 2NaOH B.2F2+2H2O == 4HF+O2
C.Cl2+H2O == HCl+HClO D.2K+2H2O == 2KOH+H2↑
B
02
常见的
还原剂和氧化剂
1.利用物质中元素所处的价态,推测它可能具备的性质
探·知识奥秘
二、常见的还原剂和氧化剂
①元素处于最高价:
②元素处于最低价:
③元素处于中间价态:
铁元素(Fe):
0
+2
+3
↑
↑
↓
↓
硫元素(S):
-2
0
+4
+6
↑
↑
↑
↓
↓
↓
判断物质能否做氧化剂(具有氧化性)或做还原剂(具有还原性)的方法。
只有氧化性
只有还原性
既有氧化性,又有还原性
只判断氧化性、还原性的有无,不能判断性质强弱!
H2S S SO2 H2SO3 Na2SO3 H2SO4(浓)
只能降价
只有氧化性
只能升价
只有还原性
既具有氧化性
又具有还原性
判断下列物质中硫元素具有氧化性还是还原性。
高价氧化性、低价还原性、中间价态两全。
口诀
-2 0 +4 +4 +4 +6
【思考与讨论】
探·知识奥秘
二、常见的还原剂和氧化剂
探·知识奥秘
2.常见的还原剂和氧化剂
二、常见的还原剂和氧化剂
(1)氧化剂: 具有氧化性,易得电子
O2 , Cl2 ,Br2
CuO , Fe2O3
KMnO4 , K2Cr2O7 , 浓H2SO4 , HNO3 , KClO3、HClO
Fe3+ , H+
1) 活泼的非金属单质:
2) 高价的氧化物:
3) 高价的含氧酸及其盐:
4) 某些阳离子:
存在化合价能降低的元素
物质归类 活泼非金属单质 变价元素高价态化合物 过氧化物 其他
氧化剂 O2 Cl2 Br2 KMnO4 FeCl3 HNO3 H2SO4
(浓) Na2O2 H2O2 HClO MnO2
对应
还原产物 H2O Cl- Br- Mn2+ Fe2+ NO2
NO SO2 NaOH等 H2O Cl- Mn2+
探·知识奥秘
二、常见的还原剂和氧化剂
(2)还原剂: 具有还原性,易失电子
Mg , Fe , Al
2)某些非金属单质:
H2 , C
3)变价元素的低价态物质:
CO , H2S, Cu2O
I-, S2-
1)活泼的金属单质:
4)某些阴离子:
中间价态的化合物,在氧化还原反应中既能得到电子又能失去电子,既能做氧化剂又能做还原剂,
例如H2O2、SO2、SO32-、Fe2+ 等。
存在化合价能升高的元素
物质归类 金属单质 非金属单质 某些氧化物 某些氢化物 某些盐
还原剂 Na Al H2 C CO SO2 NH3 H2S KI FeCl2 Na2SO3
对应
氧化产物 Na+ Al3+ H2O CO、CO2 CO2 SO42- N2 S I2 Fe3+ SO42-
析·典型范例
【例1】下列物质中的氮元素只能体现氧化性的是( )
A.NH3 B.NO
C.NO2 D.HNO3
D
【例2】亚硫酸钠(Na2SO3)在反应中既可作氧化剂,又可作还原剂。
当它作氧化剂时,理论上可能被还原成的是( )
①H2SO4 ②S ③Na2S ④Na2SO4 ⑤H2SO3 ⑥Na2S2O3
A.①④ B.①②③
C.①⑤⑥ D.②③⑥
D
探·知识奥秘
请同学们结合教材P26页“思考与讨论”回答下列问题。
思考与讨论
目前,汽车尾气系统中均安装了催化转化器(如图 1-17)。
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。
(3)催化转化器中发生的反应对减少汽车尾气污染有什么作用?请查阅资料,了解氧化还原反应在生产和生活中应用的其他具体事例,与同学讨论你对氧化还原反应价值的认识。
二、常见的还原剂和氧化剂
探·知识奥秘
请同学们结合教材P26页“思考与讨论”回答下列问题。
2CO + 2NO == 2CO2 + N2
高温
催化剂
还原剂
氧化剂
+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
二、常见的还原剂和氧化剂
(3)催化转化器中发生的反应可减少汽车尾气中有害气体的排放。
NO、CO均有毒,两者在催化剂作用发生氧化还原反应,
生成的N2和CO2是无毒物质,从而减少汽车尾气排放造成的空气污染。
1.下列说法错误的是( )
A. 2Al+6HCl = 2AlCl3+3H2 ↑,Al是还原剂
B. Cl2+H2O = HCl+HClO,Cl2既是氧化剂又是还原剂
C. 2NaCl+H2SO4(浓) Na2SO4+2HCl↑ ,HCl是还原产物
D. 2Fe+3Cl2 = 2FeCl3,FeCl3既是氧化产物又是还原产物
C
升→ 失 → 氧化反应(氧化产物)→ 作还原剂
降→ 得 → 还原反应(还原产物)→ 作氧化剂
析·典型范例
2.下列说法正确的是( )
A. Cr2O72- → CrO42-,实现该转化需加氧化剂
B. 3NO2+H2O = 2HNO3+NO,NO2只发生氧化反应
C. KClO3+6HCl(浓) = 3Cl2↑+KCl+3H2O,反应中HCl只体现还原性
D. 2H2O+2Na = 2NaOH+H2↑,反应中H2O被还原
D
升→ 失→ 氧化反应(氧化产物)→ 作还原剂
降→ 得→ 还原反应(还原产物)→ 作氧化剂
析·典型范例
3.下列物质之间的转化,需要加入还原剂才能实现的是( )
A.Fe2O3→Fe B.Cu→Cu(NO3)2
C.SO2→H2SO4 D.CO→CO2
A
03
氧化性还原性强弱比较
在氧化还原反应中,Al原子能失去3个电子,Na原子能失去1个电子,
所以还原性 Al > Na,这种说法正确吗?
特别提醒:
物质的氧化性、还原性的强弱是指得失电子的难易程度,与得失电子数目的多少无关。
—不正确
【思考与讨论】
探·知识奥秘
三、氧化性还原性强弱比较
探·知识奥秘
请同学们探讨如何比较物质氧化性或还原性的强弱关系?
三、氧化性还原性强弱比较
氧化性
还原性
氧化性和还原性的强弱比较
物质得失电子的难易程度
得电子能力越强
失电子能力越强
氧化性越强
还原性越强
与得失电子的多少无关
1.根据金属活动性顺序表判断
探·知识奥秘
三、氧化性还原性强弱比较
K
Ca
Na
Mg
Al
Zn
Fe
Sn
Pb
(H)
Cu
Hg
Ag
Pt
Au
K+
Ca2+
Na+
Mg2+
Al3+
Zn2+
Fe2+
Sn2+
Pb2+
(H+)
Cu2+
Hg2+
Ag+
金属活泼性依次减弱
单质的还原性依次减弱
金属
对应阳离子的氧化性逐渐增强
2.强弱规律
非金属
硫碘铁溴氯
留点铁修路
析·典型范例
【例1】比较氧化性还原性强弱
如:Cl2+2NaBr = 2NaCl+Br2
氧化性:Cl2 > Br2 在反应中Cl2是_____剂,Br2是_____产物。
如:Fe+CuSO4 = FeSO4+Cu
还原性:Fe > Cu 在反应中 Fe是_____剂,Cu是_____产物。
还原
还原
氧化
氧化
探·知识奥秘
三、氧化性还原性强弱比较
2.根据氧化还原反应方程式判断
氧化性:氧化剂 > 氧化产物
还原性:还原剂 > 还原产物
Cl2 + 2NaBr = 2NaCl + Br2
>
氧化性:
Cl2
Br2
还原性:
NaBr
NaCl
>
还原剂 + 氧化剂 = 氧化产物 + 还原产物
Fe+CuSO4 = FeSO4+Cu
还原性:Fe > Cu 氧化性:Cu2+ > Fe2+
特点:比什么性,找什么剂,产物之性小于剂。
2.强弱规律
析·典型范例
【例2】根据反应 2H2S + O2 == 2S↓+2H2O,
4NaI + O2+ 2H2O == 2I2 + 4NaOH,
Na2S + I2 == 2NaI + S↓,
判断氧化性强弱顺序是( )
A.O2 > S >I2 B.S > I2 > O2
C.I2 > S > O2 D.O2 > I2 > S
D
简记:“强制弱”
【例3】PbO2、KMnO4、Cl2、FeCl3、CuCl2的氧化性依次减弱。
下列反应在水溶液中不可能发生的是( )。
A.Cu + 2Fe3+ Cu2+ + 2Fe2+
B.10Cl- + 2Mn+16H+ 2Mn2+ +5Cl2↑+8H2O
C.2Fe2+ + Cl2 2Fe3++2Cl-
D.5Pb2+ + 2Mn+2H2O 5PbO2 + 2Mn2+ + 4H+
D
析·典型范例
3.依据氧化/还原产物的价态高低判断
不同还原剂作用于同一种氧化剂,还原产物价态低的其还原性强。例如:
2Fe+3Cl2 2FeCl3
Fe+S FeS
氧化性
Cl2 ______S
>
Cu+2Fe3+ = Cu2++2Fe2+
3Zn+2Fe3+ = 3Zn2++2Fe
还原性
Zn ___Cu
>
不同氧化剂作用于同一种还原剂,氧化产物价态高的其氧化性强。例如:
探·知识奥秘
三、氧化性还原性强弱比较
2.强弱规律
2.强弱规律
根据同种元素的价态高低比较
具有变价的元素,一般价态越高,氧化性越强;价态越低,还原性越强。
氧化性:Fe3+>Fe2+>Fe
S(+6)>S(+4)>S(0)
还原性:I->I2 、 H2S>S >SO2
氧化还原反应基本规律
探·知识奥秘
HClO<HClO2<HClO3<HClO4(酸性)
特例:HClO>HClO2>HClO3>HClO4(氧化性)
探·知识奥秘
三、氧化性还原性强弱比较
4.根据反应的反应条件比较
②2KMnO4 + 16HCl(浓) == 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O + 5Cl2↑
MnO2 + 4HCl(浓) MnCl2 + 2H2O + Cl2↑
氧化性:_____________________________
△
KMnO4>MnO2
当不同氧化剂分别与同一还原剂反应时,如果氧化产物价态相同,可根据反应的条件来判断,反应越容易,该氧化剂氧化性就越强
2.强弱规律
①Na与冷水剧烈反应,Mg与水需加热才反应,Al与水在加热条件下
也难反应,故还原性: Na>Mg>Al。
根据外界影响因素比较
氧化性: NO3_ (H+) —— NO3_ (OH_)
>
温度:温度升高,某些物质的氧化性或还原性增强。
氧化性:浓硫酸(热)> 浓硫酸(冷)
还原性:浓盐酸(热)> 浓盐酸(冷)
酸碱性:同一物质,所处的环境酸(或碱)性越强,其氧化(或还原性)越强。
2.强弱规律
氧化性:浓H2SO4 —— 稀H2SO4
浓度:同一物质的浓度越大,其氧化性(或还原性)越强。
>
氧化还原反应基本规律
探·知识奥秘
3.先后规律
当一种氧化剂遇到几种还原剂,若均能反应,先跟还原性强的反应。
如:在FeBr2溶液中通入少量Cl2时,因为还原性:Fe2+>Br-,所以Fe2+先与Cl2反应。
当一种还原剂遇到几种氧化剂,若均能反应,先跟氧化性强的反应。
如:在含有Fe3+、Cu2+、H+的溶液中加入铁粉,因为氧化性:Fe3+>Cu2+>H+,
所以铁粉先与Fe3+反应,然后再依次与Cu2+、H+反应。
B
氧化还原反应基本规律
探·知识奥秘
竞争反应,强者优先
【例4】多种氧化剂和还原剂相遇时,存在“争先恐后,强者优先”的现象。请预测,在含FeCl2、MgCl2和HCl的溶液中加入适量Zn粉,首先置换出来的是( )
A.Fe B.H2 C.Mg D.不能确定
氧化性:Mg2+<Fe2+<H+
还原性:Mg>Fe>H2
【例5】Cl2通入FeBr2和FeI2混合溶液发生反应
已知还原性顺序:I- > Fe2+ > Br-
反应顺序依次为:
Cl2+2I- = I2+2Cl-
Cl2+2Fe2+ = 2Fe3+ +2Cl-
Cl2+2Br- = Br2+2Cl-
【例6】制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”,发生的反应为:
2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2,已知2FeCl3+Fe=3FeCl2,
现向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉,____(填Cu或Fe)优先与FeCl3溶液反应。
Fe
析·典型范例
-1 +1 +1 0
化合价升高, 失1×e-, 被氧化
化合价降低, 得1×e-, 被还原
氧化剂得电子总数=还原剂失电子总数
化合价降低总数=化合价升高总数
应用
有关氧化还原反应的计算
配平氧化还原反应方程式
4.得失电子守恒规律
氧化还原反应基本规律
探·知识奥秘
析·典型范例
2. 若S与R2按个数之比3∶1发生氧化还原反应,其中S→S,
则R元素在还原产物中的化合价是( )。
A.+1 B.+2 C.+3 D.+4
C
C
练·技能实战
1.氢化钠(NaH)可在野外用作生氢剂,其中氢元素为−1价。
NaH用作生氢剂时的化学反应原理为:NaH+H2O = NaOH+H2↑。
下列有关该反应的说法中,正确的是( )。
A. 该反应属于置换反应 B. 该反应属于复分解反应
C. NaH是氧化剂 D. H2O中的氢元素被还原
D
2.反应3NO2+H2O = 2HNO3+NO中,当有2e-转移时,被氧化的物质
与被还原的物质的个数比是( )
A.1∶1 B.2∶1 C.1∶2 D.3∶1
B
练·技能实战
3.下列反应中,SO2表现氧化性的是( )
A.2SO2 + O2 2SO3
B.SO2 + H2O = H2SO3
C.2H2S + SO2 = 3S↓+ 2H2O
D.SO2 + 2H2O + Cl2 = H2SO4+ 2HCl
C
练·技能实战
4.根据反应式:
(1)2Fe3++2I-=2Fe2++I2,
(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-
B
理·核心要点
氧化剂和还原剂
氧化还原反应中的基本概念
常见的还原剂和氧化剂
氧化性和还原性的强弱比较
氧化剂、还原剂
常见的还原剂
常见的氧化剂
根据金属活动性顺序表判断
根据氧化还原反应方程式判断
氧化产物、还原产物
氧化反应、还原反应
根据反应的条件比较
根据氧化/还原产物的价态高低比较
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解析 离子方程式中,反应前后离子所带电荷总数相等,即6-1=8-n-1,解得n=2,从而得出M2Oeq \o\al(2-,7)中M的化合价为+6价,也可根据得失电子守恒计算。
在酸性条件下,可发生如下反应:ClOeq \o\al(-,3)+2M3++4H2O===M2Oeq \o\al(n-,7)+Cl-+8H+,M2Oeq \o\al(n-,7)中M的化合价是( )
A.+4
B.+5
C.+6
D.+7
$