第2章 第3节 第4课时 氧化还原反应的应用（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一化学必修第一册学习笔记（鲁科版 山东海南专版）

本讲义聚焦氧化还原反应的应用这一核心知识点，系统梳理从元素价态分析预测物质氧化性或还原性（以H₂O₂为例），到物质转化（金属冶炼、氯气实验室制法）及能量获取的知识脉络，搭建“预测-实验-应用”的学习支架。 该资料以H₂O₂性质探究为案例设计实验活动，培养科学探究与实践能力，从价态视角分析物质转化路径强化化学观念，配套思考问题和对点练引导证据推理发展科学思维。课中辅助实验教学提升互动性，课后通过判断正误和分层练习帮助学生查漏补缺。

第4课时　氧化还原反应的应用 [核心素养发展目标]　1.以H2O2为例，学会根据元素化合价预测并设计实验探究物质的氧化性或还原性，培养科学探究与创新能力。2.了解氧化还原反应在物质转化和获得能量中的应用，能从元素价态变化的视角说明物质的转化路径，学会氯气的实验室制法，强化化学核心素养的“变化观念”的意识。 一、在研究物质的性质中的应用 1.研究物质氧化性或还原性的思路 2.以过氧化氢(H2O2)为例探究物质的氧化性或还原性 性质预测 氧元素化合价为-1价，可升高到0价，具有还原性 氧元素化合价由-1价可降低到-2价，具有氧化性 选择试剂 酸性高锰酸钾溶液 KI溶液、淀粉溶液 实验操作 实验现象 酸性高锰酸钾溶液紫红色褪去，产生无色无味的气体，该气体能使带火星的木条复燃 溶液变蓝色 实验结论 H2O2表现还原性，被氧化为氧气 H2O2表现氧化性，被还原为H2O 思考　(1)证明过氧化氢具有氧化性或还原性的依据是什么？ 提示　过氧化氢可以把KI中I-氧化为I2，证明过氧化氢具有氧化性；过氧化氢中-1价的氧元素被酸性KMnO4溶液氧化为O2，证明过氧化氢具有还原性。 (2)医疗上常用3%的H2O2溶液作为消毒杀菌剂，利用了H2O2的什么性质？为什么称H2O2为“绿色氧化剂”？ 提示　H2O2杀死细菌病毒，利用了H2O2的强氧化性；H2O2为“绿色氧化剂”的原因为H2O2的还原产物为H2O，对环境或体系不造成污染。 3.物质氧化性或还原性的影响因素 (1)物质氧化性或还原性的强弱由物质得失电子的能力决定。 (2)环境条件也会影响物质氧化性或还原性的强弱。如酸性越强，KMnO4的氧化性越强。 1.判断正误 (1)预测物质可能有氧化性或还原性，可以根据物质所含元素价态来判断(　　) (2)FeCl2中Fe元素价态为+2价，为中间价态，因此预测Fe2+既有氧化性又有还原性(　　) (3)HBr中Br元素价态为最低价态，因此HBr只能失电子，只有还原性(　　) (4)H2O2中H元素价态为+1价，因此预测H2O2和还原性物质反应时，其还原产物为H2(　　) (5)物质的氧化性或还原性是由其本身性质决定，与溶液酸碱性无关(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)× 2.(2024·荆门高一检测)过氧化氢(H2O2)的水溶液，俗名双氧水，医疗上利用它有杀菌消毒的作用来清洗伤口。请回答下列问题： A.Na2O2+2HCl===2NaCl+H2O2 B.Ag2O+H2O2===2Ag+O2↑+H2O C.2H2O2===2H2O+O2↑ D.3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH===2K2CrO4+3K2SO4+8H2O (1)上述反应属于氧化还原反应的是　　　　　　　　(填字母，下同)。  (2)H2O2仅体现氧化性的反应是　　　　。  (3)KMnO4和H2O2能在酸性条件下发生氧化还原反应，反应前后涉及的粒子有Mn、Mn2+、H2O2、H+、H2O、O2，请写出该氧化还原反应的离子方程式：　　　　。  答案　(1)BCD　(2)D　(3)5H2O2+2Mn+6H+===5O2↑+2Mn2++8H2O 解析　(1)A项，Na2O2+2HCl===2NaCl+H2O2反应中各元素化合价均不变，不属于氧化还原反应；B项，Ag2O+H2O2===2Ag+O2↑+H2O反应中，H2O2中氧元素化合价由-1升高为0价、Ag2O中Ag元素化合价由+1降低为0价，属于氧化还原反应；C项，2H2O2===2H2O+O2↑反应中，H2O2中氧元素化合价部分由-1价升高为0价、部分由-1价降低为-2价，属于氧化还原反应；D项，3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH===2K2CrO4+3K2SO4+8H2O反应中，Cr2(SO4)3中Cr元素化合价由+3价升高为+6价、H2O2中O元素化合价由-1价降低为-2价，属于氧化还原反应。(3)KMnO4是强氧化剂，KMnO4和H2O2能在酸性条件下发生氧化还原反应，Mn被还原为Mn2+，H2O2被氧化为O2，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒，该氧化还原反应的离子方程式为5H2O2+2Mn+6H+===5O2↑+2Mn2++8H2O。 二、在物质转化和获得能量中的应用 1.利用氧化还原反应实现物质的转化 (1)冶炼金属 ①金属冶炼的本质 金属阳离子得电子被还原生成金属单质，Mn++ne-===M。 ②金属冶炼方法 金属的冶炼方法 金属活泼性与冶炼方法的关系如下： (2)实验室制取氯气 ①制备原理 MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O 该反应为氧化还原反应，氧化剂为MnO2，还原剂为HCl。 思考1　含有146 g HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应，能生成71 g Cl2吗？ 提示　不能。有两个原因：一是随着反应的进行，盐酸浓度变小，Cl-的还原性减弱，MnO2不能再氧化HCl，此反应不再进行；二是浓盐酸有挥发性。 ②仪器装置 装置C的作用：除去Cl2中少量的HCl气体； 装置D的作用：干燥氯气(或除去Cl2中的水蒸气)。 ③收集方法：向上排空气法。 ④验满方法： a.将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸变蓝，则证明已集满。 b.将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。 ⑤尾气吸收：用氢氧化钠溶液吸收，反应的化学方程式为2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O，氯气既表现氧化性又表现还原性。 (3)其他制备方法 实验室制备Cl2时，可用KMnO4或KClO3代替MnO2，利用“固体+液体―→气体(不需要加热)”装置制备。 16HCl(浓)+2KMnO4===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，6HCl(浓)+KClO3===KCl+3Cl2↑+3H2O。 思考2　为防止Cl2污染，能否用澄清石灰水处理过量的Cl2？请写出相应的化学方程式。 提示　吸收Cl2时不宜用澄清石灰水代替NaOH溶液，因为Ca(OH)2微溶于水，溶解的量少，不能保证Cl2全部被吸收，化学方程式为2Ca(OH)2+2Cl2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。 2.利用氧化还原反应获取能量 1.判断正误 (1)金属冶炼的本质是金属阳离子得电子被氧化的过程(　　) (2)可以通过热还原法用H2还原MgO生成Mg(　　) (3)在浓盐酸和二氧化锰制氯气的反应中，HCl只做还原剂(　　) (4)检验氯气可用湿润的淀粉碘化钾试纸(　　) (5)浓盐酸与MnO2反应制备纯净的Cl2：气体产物先通过浓硫酸，后通过饱和食盐水(　　) (6)50 mL 12 mol·L-1盐酸与足量MnO2共热，转移的电子数为0.3NA(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)× 2.(2024·青岛高一检测)下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是(　　) 选项 金属 存在形式 冶炼方法 A 铜 化合态 铁的金属活动性比铜强，可将铁与CuSO4溶液反应冶炼铜 B 银 化合态 银的金属活动性弱，用加热Ag2O的方法冶炼 C 铁 化合态 铝的金属活动性比铁强，可用铝热法炼铁 D 铝 化合态 铝的金属活动性强，一般的还原剂很难将其还原出来，所以用电解AlCl3的方法冶炼 答案　D 解析　Al是活泼金属，冶炼方法是电解熔融的Al2O3。 3.(2025·福州高一期末)实验室制取纯净、干燥的Cl2包含以下几个部分： 气体发生装置→气体净化装置→气体收集装置→尾气处理装置。 请回答下列问题： (1)实验室选择用KMnO4和浓盐酸制取Cl2。写出该反应的化学方程式，并用双线桥标出电子转移的方向和数目：　　　　。指出浓盐酸在反应中表现出的性质：　　、　　　　。  (2)根据上述原理制备氯气可选择的发生装置是　　　　(填字母)。  (3)除杂装置如图所示，①、②所装试剂分别是　　　　、　　　　。  (4) 如图为收集装置， 进气口是　　　　(填“a”或“b”)。  (5)化学实验室中常用湿润的淀粉碘化钾试纸检验是否有氯气生成，若有 Cl2生成，可观察到的现象是　　　　。  (6)氯气的尾气处理可选择的试剂为　　　　。  答案　(1) 酸性　还原性　(2)a　(3)饱和NaCl溶液　浓硫酸　(4)a　(5)试纸变蓝　(6)氢氧化钠溶液 课时对点练 [分值：50分] [1~7题，每小题2分] 题组一　研究物质的性质 1.(2025·枣庄高一期末)苹果汁中含有Fe2+， 是一种补铁饮料。现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色逐渐变为棕黄色。若榨汁时加入维生素C，可以防止这种现象发生。这说明维生素C具有(　　) A.还原性 B.氧化性 C.碱性 D.酸性 答案　A 2.(2025·自贡一中高一期末)某实验小组同学为研究H2O2的性质，经预测并通过以下实验验证了H2O2的性质。下列说法错误的是(　　) 实验 实验操作 现象 Ⅰ 向盛有酸性高锰酸钾溶液的试管中滴加适量H2O2溶液，随即伸入带火星的木条 溶液紫红色褪去，产生使带火星的木条复燃的气体 Ⅱ 向盛有酸性碘化钾溶液的试管中先滴加少量H2O2溶液，充分反应后，再滴加几滴淀粉溶液 溶液先变为棕黄色，滴加淀粉溶液后变为蓝色 A.H2O2中氧元素为-1价，可预测H2O2既有氧化性，又有还原性 B.实验Ⅰ中反应每生成1 mol O2，转移4 mol电子 C.由实验Ⅰ可知氧化性：KMnO4>O2 D.实验Ⅱ中发生的反应为2H++H2O2+2I-===I2+2H2O 答案　B 解析　H2O2中氧元素为-1价，可升高也可降低，所以H2O2既有还原性又有氧化性，A正确；实验Ⅰ中酸性高锰酸钾与过氧化氢反应，高锰酸钾做氧化剂，锰元素化合价降低生成锰离子，过氧化氢中氧元素化合价升高生成氧气，故每生成1 mol O2，转移2 mol电子，B错误。 题组二　实现物质转化与获得能量 3.(2025·合肥一中高一期末)我国古代在冶炼金属方面成就显著，下列有关说法错误的是(　　) A.《梦溪笔谈》中记载：“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。其原理是置换反应 B.《天工开物》中记载金属Sn的冶炼：“凡煎炼亦用洪炉，入砂数百斤，丛架木炭亦数百斤，鼓鞴(指鼓入空气)熔化”。其中“点铅勾锡”是炼锡的关键步骤，原理是指利用铅将锡从化合物中还原出来 C.《天工开物》中记载：“凡铁分生熟，出炉未炒则生，既炒则熟……，炒炼之法，用煤炭火，置铁于炉中，反复翻炒”。生铁炒熟是氧化除碳的过程 D.《天工开物》中记载金属 Zn的冶炼：“每炉甘石(ZnCO3)十斤，装载入一泥罐内，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团”。原理是利用还原剂将 Zn从化合物中还原出来 答案　B 解析　“点铅勾锡”是在炼锡过程中，加入少量的铅，利用合金的熔点比成分金属的熔点低，使锡更容易熔化和流动，从而提高炼锡的效率和产量。 4.乙醇可以通过粮食、秸秆发酵生成，也可以通过工业合成；乙醇作燃料可以制作燃料电池获得电能。下列选项中属于乙醇作为燃料的优点的是(　　) ①燃烧时，燃料发生氧化反应　②充分燃烧的产物不污染环境　③乙醇是一种可再生能源　④燃烧时放出大量热量 A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.②③④ 答案　D 解析　有机物燃烧时都发生氧化反应，并不是乙醇作为燃料的优点。 题组三　氯气的实验室制法 5.(2025·临沂高一期末)实验室制取Cl2的实验原理及装置均正确的是(　　) 答案　C 6.已知KMnO4在常温下与浓盐酸迅速反应生成Cl2，如图是用KMnO4与浓盐酸反应制取Cl2的简易装置，下列叙述不正确的是(　　) A.反应的离子方程式为2Mn+10Cl-+16H+===2Mn2++5Cl2↑+8H2O B.在试管①中盛有饱和食盐水，用试管②收集Cl2 C.③用于吸收多余的Cl2，防止污染环境 D.用该装置收集到的Cl2中可能会混有HCl气体和水蒸气 答案　B 7.实验室制备氯气的方法有多种，下列说法错误的是(　　) A.KClO3与浓盐酸反应制备Cl2时，盐酸既表现酸性又表现还原性 B.Ca(ClO)2与浓盐酸反应制备Cl2时，Cl2既是氧化产物又是还原产物 C.KMnO4、Ca(ClO)2分别与浓盐酸反应，产生等量Cl2时转移电子数也相同 D.MnO2与浓盐酸反应制备Cl2需要加热，而KMnO4和浓盐酸反应制备Cl2无需加热，可得出氧化性：KMnO4>MnO2>Cl2 答案　C 解析　KClO3与浓盐酸反应制备Cl2：KClO3+6HCl(浓)===3Cl2↑+KCl+3H2O，盐酸既表现酸性又表现还原性，A正确；Ca(ClO)2+4HCl(浓)===2Cl2↑+CaCl2+2H2O，氯气既是氧化产物又是还原产物，B正确；2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，每生成1 mol氯气转移2 mol电子，Ca(ClO)2+4HCl(浓)===2Cl2↑+CaCl2+2H2O，每生成1 mol氯气转移1 mol电子，C错误。 [8~10题，每小题4分，有一个或两个选项符合题目要求] 8.(2025·济南高一期末)不同条件下，当 KMnO4与KI按照反应①②的化学计量比恰好反应，结果如下。 反应序号 起始酸碱性 KI物质的量/mol KMnO4物质的量/mol 还原产物 氧化产物 ① 酸性 0.001 n Mn2+ I2 ② 中性 0.001 10n MnO2 I 已知：Mn的氧化性随酸性减弱而减弱 。NA为阿伏加德罗常数的值。 下列说法正确的是(　　) A.反应①， n(Mn2+)∶n(I2)=2∶5 B.对比反应①和②，x=3 C.反应②，每生成1 mol氧化产物，转移电子数目为5NA D.对比反应①和②，I-的还原性随酸性减弱而减弱 答案　AB 9.(2024·德州高一检测)如图是实验室制备氯气并进行相关实验的装置(夹持与加热装置已省略)，下列有关说法不正确的是(　　) A.若无加热装置，则装置a蒸馏烧瓶中可用高锰酸钾或次氯酸钠 B.检验氯气是否有漂白性，则Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为湿润的石蕊试纸、碱石灰、干燥的石蕊试纸 C.装置b既可以洗气又可以作安全瓶监测装置c是否堵塞 D.含有4 mol HCl的浓盐酸与足量二氧化锰反应，标准状况下产生Cl2的体积为22.4 L 答案　BD 解析　高锰酸钾、次氯酸钠具有强氧化性，在不加热的条件下，能与浓盐酸反应产生氯气，故A正确；氯气能与碱石灰发生反应，因此干燥氯气时不能用碱石灰，应用无水氯化钙，故B错误；饱和食盐水能吸收氯气中混有的 HCl，b装置有长颈漏斗，还起到安全瓶的作用，可以监测后续装置是否发生堵塞，平衡气压，故C正确；含4 mol HCl的浓盐酸与足量二氧化锰发生反应，盐酸浓度降低变成稀盐酸时反应停止，因此标准状况下产生氯气的体积小于22.4 L，故D错误。 10.利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4的装置如图所示(夹持装置略)： 已知：K2MnO4在浓强碱溶液中稳定存在，碱性减弱易发生反应：3Mn+2H2O===2Mn+MnO2↓+4OH-。 下列说法错误的是(　　) A.装置A中固体可以是KClO3或漂白粉 B.装置B中盛放饱和食盐水，除去Cl2中的HCl C.为防止C中产生黑色沉淀，应向其中加入适量浓NaOH溶液 D.装置C中每消耗0.5 mol Cl2，则生成1 mol KMnO4 答案　D 解析　装置A中在常温下反应制取Cl2，可以用浓盐酸与KClO3或漂白粉固体发生氧化还原反应制取Cl2，A正确；浓盐酸具有挥发性，挥发的HCl随Cl2进入饱和食盐水，饱和食盐水能够抑制Cl2的溶解，同时也可以除去Cl2中的HCl，B正确；在装置C中Cl2与K2MnO4发生氧化还原反应产生KMnO4，K2MnO4在浓强碱溶液中稳定存在，而碱性减弱易发生歧化反应产生MnO2黑色固体，因此为防止C中产生黑色沉淀，应向其中加入适量浓NaOH溶液，C正确；在装置C中通入的Cl2不仅与K2MnO4发生氧化还原反应产生KMnO4：Cl2+2K2MnO4===2KMnO4+2KCl，而且也与NaOH溶液发生歧化反应，因此装置C中每消耗0.5 mol Cl2生成KMnO4的物质的量小于1 mol，D错误。 11.(10分)氧化还原反应原理在研究物质性质及物质转化方面具有重要的价值。 (1)焊接钢轨时可以用Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3制备铁，该反应所属基本反应类型是　　　　，用双线桥标出电子转移的方向和数目：　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)宋代的《洗冤集录》中有“银针验毒”的记载，“银针验毒”的原理为4Ag+2H2S+O2===2X+2H2O，则X的化学式是　　　　，其中H2S在该反应中　　　(填字母)。  A.做氧化剂 B.做还原剂 C.既是氧化剂又是还原剂 D.既不是氧化剂又不是还原剂 (3)油画所用颜料含有某种白色铅化合物，置于空气中天长日久就会变成黑色，从而使油画色彩变暗。若用H2O2来“清洗”，则可将PbS转变成白色的PbSO4，从而使油画的色彩“复原”。上述“清洗”反应的化学方程式为　　　　。  答案　(1)置换反应　 (2)Ag2S　D　(3)PbS+4H2O2===PbSO4+4H2O 解析　(1)由化学方程式可知，该反应属于置换反应；反应中铁元素的化合价降低被还原，氧化铁为反应的氧化剂，铝元素的化合价升高被氧化，铝为反应的还原剂，电子转移的方向和数目为。(2)由原子守恒可知，X的化学式为Ag2S；反应中氢、硫元素的化合价没有变化，则硫化氢在反应中既不是氧化剂又不是还原剂。(3)H2O2具有氧化性，会将黑色的PbS氧化为白色的PbSO4，而H2O2则被还原为H2O，根据得失电子守恒和原子守恒，可得该反应的化学方程式为PbS+4H2O2===PbSO4+4H2O。 12.(14分)(2025·湘潭高一期末)无水氯化铝在工业和实验室中有着广泛的应用。同学们设计如下实验装置制备无水氯化铝。 已知：Al和Cl2加热时生成AlCl3，无水 AlCl3在空气中易潮解，加热易升华。请回答下列问题： (1)盛装MnO2的仪器名称是　　　　；试剂a为　　　　(填名称)。  (2)实验开始时先点燃装置　　　　(填“A”或“B”)处酒精灯，目的是　　　　。  (3)装置D的设计目的是吸收尾气中的氯气，写出常温下NaOH溶液吸收氯气的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。甲同学认为设计该实验时，装置D 可以省略，你认为是否合理并说明理由：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)装置A中生成224 mL(标准状况)氯气时，被氧化的 HCl为　　　 mol。  答案　(1)圆底烧瓶　饱和食盐水　(2)A　排出装置中的空气，防止Al与O2反应　(3)Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O　合理，装置C中的碱石灰也可以吸收氯气(或回答不合理，装置C中的碱石灰为固体，不能充分吸收尾气中的氯气)　(4)0.02 学科网（北京）股份有限公司 $