鲁科版必修1 第2章第3节　氧化剂和还原剂 学案（2）.doc

庖丁巧解牛知识巧学升华 一、氧化还原反应 1元素化合价在化学反应中的变化 （1）氧化还原反应的概念：反应中有元素化合价变化的反应叫做氧化还原反应。所有元素的化合价都没有发生变化的化学反应叫做非氧化还原反应。 例如下列两个反应，前者是氧化还原反应，后者不是。 （2）氧化还原反应的判断：根据反应前后元素的化合价有无变化将化学反应分为两大类氧化还原反应和非氧化还原反应 （3）氧化反应和还原反应：在氧化还原反应中，反应物所含元素化合价升高的反应称为氧化反应，反应物所含元素化合价降低的反应称为还原反应。如下列反应中，铁元素化合价升高，发生氧化反应；铜元素化合价降低，发生还原反应。 2氧化还原反应的实质 （1）氧化还原反应的实质：电子的转移电子转移包括电子的得失（离子反应）和偏移。元素化合价的变化是电子转移的表现形式，是氧化还原反应的特征。 要点提示 注意此处空半格判定氧化还原反应的常用方法： 特征判定法：有化合价变化的反应是氧化还原反应。 实质判定法：有电子转移的反应是氧化还原反应。 （2）氧化还原反应的表示方法 方法 1双线桥法用带箭头的桥线将反应前后化合价升高的元素及化合价降低的元素分别连接起来，并在桥线上下注明电子得失、化合价升降等表示氧化还原反应的方法。如： 得到4e-，化合降低 书写步骤为： 写出反应方程式，标出发生变化的元素的化合价。 用带箭头的桥线把化合价升高（或降低）的元素连接起来，箭头指向生成物中的相应元素。 在桥线上、下标出电子的得失和化合价的升降。反应中，失去电子总数等于元素化合价的升高总数，得到电子总数等于元素化合价的降低总数。得失电子数目可以用计算过程表示，也可以用计算结果表示。 要点提示 注意此处空半格桥线两端的元素须是同种元素； 箭尾处是反应物，箭头处是生成物； 桥线上下得失电子总数相等。 方法 2单线桥法用带箭头的桥线将反应物中得到和失去电子的元素连接起来，并在桥线上注明电子转移数目的表示氧化还原反应的方法。如： 书写步骤为： 写出反应方程式，标出发生变化的元素的化合价。 用带箭头的桥线把反应物中化合价发生变化的元素连接起来，箭头由失电子元素指向得电子元素。 在桥线上标出电子转移的数目，可以是元素化合价的升高总数，也可以是元素化合价的降低总数。 规律总结： 二、氧化剂和还原剂 1氧化剂和还原剂的概念 在氧化还原反应中，所含元素的化合价降低的反应物称为氧化剂； 所含元素的化合价升高的反应物称为还原剂。 如cl2和cu的反应中，cl元素化合价降低（01），含cl元素的反应物cl2是氧化剂，cu元素化合价升高（0+2），含cu元素的金属cu是还原剂。cl2与h2o的反应中，cl元素的化合价部分升高（0+1）、部分降低（01），因此cl2既是还原剂又是氧化剂。 要点提示 注意此处空半格氧化剂和还原剂都是反应物。 2氧化产物和还原产物 在氧化还原反应中，由还原反应（元素的化合价降低）得到的生成物称为还原产物；由氧化反应（元素的化合价升高）得到的生成物称为氧化产物。 3氧化剂和还原剂的性质 氧化剂具有氧化性，反应中被还原，得到的生成物为还原产物；还原剂具有还原性，反应中被氧化，得到的生成物为氧化产物。如fe和稀hno3的反应中，n元素化合价降低，hno3是氧化剂，发生还原反应，反应中被还原得到的生成物no是还原产物；fe元素化合价升高，fe是还原剂，发生氧化反应，反应中被氧化，得到的生成物fe（no3）3是氧化产物。可用下式表示： 又如下列反应中，氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物分别是： 要点提示 注意此处空半格氧化产物和还原产物都是指生成物，氧化产物和还原产物可以是同一种物质。 记忆要诀 注意此处空半格氧化反应：失去电子，化合价升高，被氧化“失高氧”；还原反应：得到电子，化合价降低，被还原“得低还”。 4氧化剂和还原剂的判断 由氧化剂和还原剂的定义可知，可以根据物质中所含元素的化合价推测物质是具有氧化性还是还原性，它们在氧化还原反应中是作氧化剂还是还原剂。 若物质所含元素处于较低价态，反应中元素化合价可以升高，则物质具有还原性，反应中可作还原剂，如金属单质（na、zn、fe、cu等）、k、h2、o2等。常见的还原剂还有h2、c、co等。 若物质中所含元素处于较高价态，反应中元素化合价可以降低，则物质具有氧化性，反应中可作氧化剂，如活泼非金属单质（o2、cl2等）、kno4、h2o4（浓）、ho3、cl3等。 若物质中所含元素处于中间价态，反应中元素化合价可以升高也可以降低，则该物质既有氧化性又有还原性，反应中作氧化剂还是还原剂视具体情况而定。 若物质中所含元素处于最高价态，则该物质只有氧化性，若物质中所含元素处于最低价态，则该物质只有还原性，如i只有还原性。hno3中的h和n，h2so4中s只有氧化性。 要点提示 注意此处空半格当一种物质中含有多种元素时，从不同元素分析物质表现的氧化性和还原性可能不同，如h+1c-1l中h元素处于最高价，可表现氧化性，一定条件下hcl可作氧化剂，而cl元素处于最低价，又可表现还原性，一定条件下hcl也可作还原剂。 5氧化性和还原性强弱比较 （1）一般情况下，同种元素从低价态到高价态，氧化性逐渐增强，还原性减弱。最高价态无还原性，最低价态无氧化性。 （2）不同氧化剂与同种还原剂反应，还原剂被氧化的价态越高，氧化剂的氧化性越强。同价态的，根据反应发生的条件，反应越容易的，氧化剂氧化性越强。还原性同理。 （3）在同一个氧化还原反应中，氧化性：氧化剂氧化产物；还原性：还原剂还原产物。 （4）按金属活动性顺序表，位置越靠前的金属还原性越强；阳离子氧化性：位置越靠后的金属阳离子氧化性越强（fe3特殊！）。 （5）浓硫酸的氧化性：浓硫酸能氧化许多物质，例如：cu2h2s+6o4（浓）cuso4o22h2o，常温下，铁、铝在浓h2so4中钝化：表面形成一层致密的氧化物保护膜，阻碍反应的进一步进行。钝化是有条件的，如果加热，则fe、al易与浓h2so4反应。 三、铁及其化合物的氧化性和还原性 1铁的存在形态 （1）游离态：陨铁 （2）化合态：+2价铁和+3价铁 2铁的含量：在地壳中含量465%，仅次于氧、硅、铝。 3铁的氧化物和氢氧化物 （1）铁的氧化物名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁俗名铁红磁性氧化铁化学式feofe2o3fe3o4（feo2fe2o3）颜色黑色红棕色黑色稳定性不稳定稳定稳定铁的化合价+2+3+2（占1/3）+3（占2/3） （2）铁的氢氧化物名称氢氧化亚铁氢氧化铁化学式fe（oh）2fe（oh）3颜色白色红褐色稳定性常温下易被空气氧化（白色迅速变为灰绿色，最后变为红褐色）：4fe（oh）2+o2+2h2o4fe（oh）3受热发生分解2fe（oh）3fe2o3+h2o溶解性不溶于水不溶于水 4“铁”的五颜六色 （1）银白色：块状铁； （2）白色：fe（oh）2； （3）黑色：feo、fe3o4、fes； （4）红棕色：fe2o3；红褐色：fe（oh）3；红色：fe（scn）2+； （5）浅绿色：fe2+，fe（scn）+； （6）棕黄色：fe3+；黄色：fes2； （7）灰黑色：粉状铁。 要点提示 注意此处空半格fe2+、fe3+可以用oh检验，若溶液中存在fe2+，滴入碱液后立即生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色；若溶液中有fe3+，滴入碱液后，立即生成红褐色沉淀。 5fe3+的检验：化学上，常用kscn溶液检验fe3+的存在。 fe3+scnfe（scn）2+（红色溶液）。 6铁及其化合物的性质 （1）fe的还原性 与非金属的反应 fe+sfes 要点提示 注意此处空半格 fe与cl2反应生成+3价化合物fecl3，而与s反应时生成+2价化合物fes。 与酸的反应 铁（或铝）在冷的浓硫酸、浓硝酸中表面生成一层致密的氧化物薄膜，阻碍内部的铁继续被氧化（铁、铝的钝化）。铁与稀盐酸、稀硫酸发生置换反应。 总结归纳 注意此处空半格 稀盐酸、稀硫酸具有弱氧化性（h+的性质），硝酸、浓硫酸具有强氧化性（中心原子的性质）。 与盐溶液的反应 铁能将金属活动顺序表中排在其后面的金属从其盐溶液中置换出来 与水蒸气的反应 要点提示 注意此处空半格fe与h+、金属阳离子之间发生置换反应时生成fe2+。 （2）fe3+的氧化性 fe3+能氧化大多数金属，包括铁单质 fe3+能氧化i和s2等还原性物质 要点提示 注意此处空半格氧化性：fe3+cu2+fe2+，还原性：s2ife2+ （3）fe2+既有氧化性，又有还原性 fe2+的氧化性 排在铁前面的金属能将铁从其fe2+的盐溶液中置换出来。 fe2+的还原性 总结归纳 注意此处空半格fe2+的氧化性较弱，只能氧化较活泼金属。任何反应中，反应物金属单质都是还原剂。o2、cl2、hno3、浓 h2so4等通常都是氧化剂。 7金属铁、氯化铁、氯化亚铁之间的相互转化铁三角： 总结归纳 注意此处空半格 fecl2遇强氧化剂表现还原性，遇强还原剂表现氧化性。 8铁元素与人体健康 （1）人体只吸收 fe2+，不吸收 fe3+。 （2）进食时，服用 vc有利于铁元素的吸收。vc具有还原性，可将fe3+还原为fe2+。 四、氧化还原反应概念的演变得氧失氧观点化合价升降观点电子转移观点氧化反应得到氧的反应化合价升高的反应失去电子的反应还原反应失去氧的反应化合价降低的反应得到电子的反应氧化还原的关系得氧失氧同时发生化合价升降同时发生（且升降总数相等）得失电子同时发生（且得失电子总数相等）氧化还原反应有氧得失的反应有化合价升降的反应有电子转移的反应 要点提示 注意此处空半格从得氧失氧观点描述氧化还原反应是不完善的，有其局限性；从化合价升降观点可以判断是否为氧化还原反应（外在表现或特征）；电子转移是氧化还原反应的本质。 五、常见的氧化剂和还原剂 1常见的氧化剂 （1）非金属单质：f2、cl2、br2、o2、s等。 （2）高价金属阳离子：cu2+、ag+、fe3+等。 （3）高价或较高价含氧化合物：h2so4（浓）、mno2、hclo、kmno4、k2cr2o7、hno3、hclo3等。 （4）某些过氧化物：na2o2、h2o2等。 2常见的还原剂 （1）活泼或较活泼的金属：k、na、mg、al、zn、fe等。 （2）低价金属阳离子：fe2+等。 （3）非金属阴离子：cl-、br-、i-、s2-等。 （4）较低价的化合物：co、so2、h2so3、na2so3、nh3等。 （5）某些非金属单质：c、h2、si等。 在含有变价元素的化合物中，具有中间价态元素的物质（单质或化合物既可作为氧化剂，又可作为还原剂），例如：cl2、h2o2、fe2+、so2、h2so3等既有氧化性又有还原性。 问题思路探究 问题 1几种不同的物质被氧化或被还原时是否有先后顺序？ 思路:遵循先强后弱规律，首先判断出物质氧化性、还原性的强弱。 探究:一种氧化剂总是优先氧化还原性更强的微粒，一种还原剂总是优先还原氧化性更强的微粒。如：把cl2通入含有br-、i-、s2-的溶液中，依次置换出的是s、i2、br2，而不是同时生成这三种物质。再如：把zn加入到含有cu2+、ag+的溶液中，首先置换出的是ag，只有ag+反应完后，才能置换出单质cu。 问题 2同种元素形成的不同物质之间发生氧化还原时化合价有何变化规律？ 思路:同种元素之间的氧化还原根据价态向中间靠拢但不交叉的原则。 探究:价态归中规律：同种元素的不同价态物质之间反应，产物中该元素的化合价为反应物的中间价态，如2h2s +so2=3s+2h2o；2fecl3+fe=3fecl2等。若不能完全归中，则化合价的升降不应有交叉，如h2so4+h2s=s+so2+2h2o ，其中s是h2s被氧化的产物，so2是h2so4被还原得到的产物。 典题热题新题 例1下列反应不属于氧化还原反应的是（） a3cus8hno3（稀）3cu（no3）22no3s4h2o b6koh3cl25kclkclo33h2o cba（oh）2na2so4baso42naoh dfe2o32alal2o32fe 解析：（价态判定法）判断一个反应是不是氧化反应，关键是分析反应前后元素的化合价有没有变化。化学方程式中，不管有多少种元素，只要能找出其中某一种元素化合价有变化，这个反应肯定是氧化还原反应；反之，所有元素化合价都没有发生变化的反应，才是非氧化还原反应。 a选项中s元素由2价变成了0价，当然也有部分n元素由5价变成了+2价；b选项中cl元素化合价反应前是0价，反应后部分变为1价，部分变成5价；d选项中al元素反应前为0价，反应后变为3价，当然fe元素也由3价变成了0价。可见，它们都属于氧化还原反应。这样，无需再对c选项作出分析，便知答案。 答案：c 深化升华 注意此处空半格氧化还原反应的标志是反应前后某些元素的化合价有变化，所以，标出化合价是解题的关键。 例2指出下列反应中的氧化剂和还原剂，写出发生氧化反应和还原反应的元素名称： （1）2fe3cl22fecl3 （2）2kmno4k2mno4mno2o2 （3）mgcu2mg2cu （4）2kno33csk2s3co2n2 解析：（1）fe是还原剂，cl2是氧化剂，fe元素发生氧化反应，cl元素发生还原反应。 （2）kmno4既是氧化剂，又是还原剂；mn元素发生还原反应，o元素发生氧化反应。 （3）mg是还原剂，mg元素发生氧化反应；cu2是氧化剂，cu元素发生还原反应。 （4