§1-1氧化还原反应(第一轮复习教案)

高三化学教案·第一轮复习第一单元氧化还原反应及其能量变化PAGE湖南省临澧县第一中学化学组杜登高llyzddg@第1页§1－1氧化还原反应教学目标1、掌握有关氧化还原反应的概念，了解重要的氧化剂和还原剂2、能用电子转移的观点分析氧化还原反应，掌握分析氧化还原反应的两种方法3、掌握氧化性、还原性相对强弱的定性判断方法及其应用4、掌握配平氧化还原反应的常用方法，理解有关氧化还原反应的计算教学重点有关氧化还原反应的概念，分析氧化还原反应的两种方法及氧化性、还原性相对强弱的定性判断方法及其应用教学难点氧化还原反应规律的理解及应用教学过程一、氧化还原反应的基本概念（两条线）二、分析氧化还原反应过程的两种表示方法1、双线桥法——表示电子转移（得或失）与化合价的变化（降或升）及氧化还原反应的过程和结果例如：2、单线桥法——表示电子转移的方向和数目（单线桥必须标在方程式的上方）例如：高三化学教案·第一轮复习第一单元氧化还原反应及其能量变化PAGE湖南省临澧县第一中学化学组杜登高llyzddg@第13页分析物质：CuO是氧化剂，具有氧化性，被还原为Cu（还原产物是Cu）H2是还原剂，具有还原性，被氧化为H2O（氧化产物是H2O）分析元素：（必须指明元素所在的物质及该元素的存在价态）CuO中是氧化剂，具有氧化性，被还原为Cu中H2中是还原剂，具有还原性，被氧化为H2O中归纳小结：氧化还原不可分，电子转移是根本，判断查看化合价，价降价升是特征；失升氧和得降还，倘若问剂两相反，氧化剂和还原剂，相互转化紧联系。失去电子化合价升高被氧化；得到电子化合价降低被还原还原剂被氧化；氧化剂被还原。三、氧化还原反应与化学反应基本类型的关系（两个一定两部分）四、氧化还原反应的基本类型1、物质间的氧化还原（1）物质间不同价态、同种元素间的氧化还原反应（归中反应）如：2H2S＋SO22H2O＋3SFe＋2Fe3＋3Fe2＋（若归中到单质，则其一为负价，另一为正价，该元素必为非金属－金属无负价）（2）物质间不同种元素间的氧化还原反应Cu＋2Fe3＋Cu2＋＋2Fe2＋Fe＋Cu2＋Cu2＋＋Fe2＋2、物质内的氧化还原反应催化剂△（1）物质内不同种元素间催化剂△2KClO32KCl＋3O2↑(2)物质内不同价态同种元素间的氧化还原反应（归中反应）如：5NH4NO32HNO3＋4N2↑＋9H2O（3）物质内相同价态同种元素间的氧化还原反应（歧化反应）如：3Cl2＋6NaOH5NaCl＋NaClO3＋3H2O五、氧化性、还原性相对强弱的定性判断及应用1、根据氧化还原反应规律和化学方程式判断氧化性（强）氧化剂（反应物高价）＞（弱）氧化剂（生成物高价）还原性（强）还原剂（反应物低价）＞（弱）还原剂（生成物低价）归纳：氧化性，找高价，还原性，找低价；反应物，呈强性，生成物，呈弱性。例：氧化性Fe3＋＞Cu2＋，还原性Cu＞Fe2＋；氧化性Cu2＋＞Fe2＋，还原性Fe＞Cu；2K＋22K＋2（低价）（高价）（低价）（高价）氧化性Cl2＞I2；还原性I－＞Cl－2、根据元素活动性顺序判断（1）根据金属活动性顺序判断【还原态－低价态】还原性（失电子能力、金属性）逐渐减弱K＞Ca＞Na＞Mg＞Al＞Zn＞Fe＞Sn＞Pb＞(H)＞Cu＞Hg＞(Fe2＋)＞AgK＋＜Ca2＋＜Na＋＜Mg2+＜Al3+＜Zn2+＜Fe2+＜Sn2+＜Pb2+＜(H+)＜Cu2+＜Hg2+＜(Fe3＋)＜Ag＋【氧化态－高价态】氧化性（得电子能力）逐渐增强（2）根据非金属活动性顺序判断【氧化态－高价态】氧化性（得电子能力非金属性）逐渐减弱F2＞O2＞Cl2＞Br2＞I2＞SF－＜OH－＜Cl－＜Br－＜I－＜S2－【还原态－低价态】还原性（失电子能力）逐渐减弱在上述活动性顺序中：上大下小排两性，氧化还原要对应；左上右下能反应，相隔越远越易行。3、根据元素周期表和元素周期律判断（与活动性顺序类似）（从略）4、依据元素价态高低判断——高价氧化低价还，中间价态两边转。同种元素不同价态的物质比较，一般而言：最高价态只有氧化性（作氧化剂），最低价态只有还原性（作还原剂）；中间价态既有氧化性，又有还原性（既可作氧化剂，又可作还原剂）；价态越高氧化性越强，价态越低还原性越强。如：（只有还原性）（只有氧化性）（只作还原剂）既有氧化性又有还原性（只作氧化剂）特例：在氯元素的含氧酸HClO、HClO2、HClO3、HClO4中HClO的氧化性最强。5、根据氧化还原程度判断（1）同种氧化剂与不同还原剂反应，看氧化剂被还原的程度，使其呈低价态者，还原性强。如：（2）同种还原剂与不同氧化剂反应，看还原剂被氧化的程度，使其呈高价态者氧化性强。如：6、依据反应对外界条件要求的高低判断同种氧化剂与不同还原剂反应或同种还原剂与不同氧化剂反应，对外界反应条件要求越高，相应还原剂的还原性或相应氧化剂的氧化性越弱。如：(常温)2KMnO4＋16HCl2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O(常温)MnO2＋4HClMnCl2＋2H2O＋Cl2↑O2＋4HCl2H2O＋2Cl2↑（地康法制氯气）氧化性KMnO4＞MnO2＞O27、依据反应物本身所处的状态判断反应物（氧化剂或还原剂）本身的浓度越大，温度越高，相应的氧化性或还原性越强。如：氧化性HNO3(浓)＞HNO3(稀)HNO3(热、浓)＞HNO3(冷、浓)8、根据原电池电极反应判断还原性负极反应物＞正极生成物；氧化性正极反应物＞负极生成物9、根据电解池电极反应判断阳极（金属或阴离子失去电子而放电）谁先放电，谁还原性强；阴极（阳离子得到电子而放电）谁先放电，谁氧化性强。10、根据反应过程中的能量变化同种氧化剂与不同还原剂或同种还原剂与不同氧化剂反应，比较反应热的大小，放热越多或吸热越少，相应的性能越强。其他条件（溶液的酸碱性强弱等）也影响氧化剂的氧化性或还原剂的还原性。六、氧化还原反应规律1、反应顺序规律同种氧化剂与不同还原剂反应，则按照还原性由强到弱的顺序依次反应，同种还原剂与不同氧化剂反应，则按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。（即在氧化态和对应的还原态顺序表中，左上右下能反应，相差越远越易行）2、反应程度规律（1）歧化反应规律同价元素要歧化，有降有升必变价。（2）归中反应规律：价态相邻能共存，价态相间能归中，归中价态不交叉，价升价降只靠拢。如：H2S与浓H2SO4反应后的生成物，按S的价态分布，则产物可能为：（都有H2O生成）①H2SS,SO2H2SO4；②H2SSO2，SO2H2SO4③H2SS,SH2SO4。⑶化合价不变原则在部分氧化还原反应中，遵循化合价不变原则如：反应KClO3＋6HClKCl＋3H2O＋3Cl2↑生成物KCl中来源于反应物HCl中，保持化合价不变，而不来源于KClO3中。3、反应方向规律强氧化剂与强还原剂反应，生成弱还原剂和弱氧化剂；反向反应必用电解。4、电子转移（得失）守恒（化合价升降相等）七、氧化性、还原性相对强弱的应用1、判断氧化还原反应进行的顺序和程度例1、将Cl2通入含Br－、I－、S2－的盐溶液中，如果I－部分被氧化为I2，I－有剩余，则溶液中一定存在的离子除I－外还有Cl－、Br－，一定不存在的离子是S2－。解析：氧化性Cl2＞Br2＞I2＞S③②①还原性Cl－＜Br－＜I－＜S2－通入Cl2，发生反应的顺序为Cl2＋S2－2Cl－＋S①Cl2＋2I－2Cl－＋I2②Cl2＋2Br－2Cl－＋Br2③当I－部分被氧化时，S2－肯定不存在，Br－不被氧化，同时有Cl－生成。2、判断氧化还原反应进行的方向例2、已知I－、Fe2＋、SO2、Cl－、和H2O2的还原性，在酸性溶液中的强弱顺序为Cl－＜Fe2＋＜H2O2＜I－＜SO2，试判断下列反应不能发生的是（C）A、2Fe3＋＋SO2＋2H2O2Fe2＋＋4H＋＋SO42－B、SO2＋I2＋2H2OH2SO4＋2HIC、H2O2＋2H＋＋SO42－SO2＋O2＋2H2OD、2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2解析一：由各化学方程式比较还原性强弱，看是否与题目所给条件相符还原性ASO2＞Fe2＋（符合）BSO2＞I－（符合）CH2O2＞SO2（不符合）DI－＞Fe2＋（符合）解析二：由氧化性、还原性顺序判断氧化性Cl2＞Fe3＋＞O2＞I2＞SO42－DAB还原性Cl－＜Fe2＋＜H2O2＜I－＜SO2根据反应顺序规律：左上右下能反应，相隔越远越易行，可知C不能反应。3、选择合适的氧化剂或还原剂例3：某溶液中含有Cl－、I－，且浓度相等，为了使I－氧化而不使Cl－氧化，依据下列三个反应方程式，判断所选择的氧化剂，①2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2②2MnO42－＋10Cl－＋16H＋2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O③2Fe2＋＋Cl22Fe3＋＋2Cl－可选择的氧化剂除Cl2外，还可以是（D）AFeCl2BKMnO4CHCl(浓)DFeCl3解析：依据氧化性、还原性顺序氧化性KMnO4＞Cl2＞Fe3＋＞I2还原性Mn2＋＜Cl—＜Fe2＋＜I－故氧化剂选择Cl2、Fe3＋，除Cl2外还可选择FeCl3。八、常见的重要的氧化剂和还原剂1、重要的氧化剂①活泼的非金属单质X2(F2、Cl2、Br2、I2)、O2、O3等②高价金属阳离子Fe3＋、Cu2＋、Pb4＋、Sn4＋等③高价或较高价的含氧酸化合物（含氧酸、含氧酸盐、氧化物等）如：MnO2、KMnO4、K2Cr2O7、H2SO4、HNO3、KClO3、HClO、Ca(ClO)2等。④过氧化物、超氧化物Na2O2、KO2等2、重要的还原剂①活泼或较活泼的金属单质或合金如：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe等②少数非金属单质如：H2、C、Si等③低价金属阳离子如：Cu＋、Fe2＋、Sn2＋等④非金属阴离子如：S2－、I－、Br－、Cl－等⑤较低价的化合物如：CO、SO2、H2S、NH3、H2C2O4、NO九、氧化还原方程式的配平——化合价升降法配平氧化还原方程式1、氧化还原方程式配平的理论基础（理论依据）⑴质量守恒定律参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和，即：化学反应前后元素的种类不变，各元素原子的个数相等。⑵电荷守恒在离子化合物和电解质溶液里，阳离子所带正电荷总数与阴离子所带负电荷的总数相等，电性相反，整个离子化合物和电解质溶液不显电性。⑶电子转移（得失）守恒（化合价升降相等）2、配平步骤a写好物质标好价（写物标价）b然后列出价变化（列出变化）c交叉约简定基数（升降相等）d根据基数推其它（推导其它）3、配平操作方式（1）、正向配平（从反应物配）例1：（2）、逆向配平（从生成物配）例2：（3）、双向配平（两边配）例3：几种特殊氧化还原反应的配平（1）零价法如：学生练习：Fe3P＋HNO3(稀)——Fe(NO3)3＋H3PO4＋NO↑＋H2O答案：3Fe3P＋41HNO3(稀)9Fe(NO3)3＋3H3PO4＋14NO↑＋16H2O（2）分部总价法如：配平反应Sx2－＋BrO3－＋OH－——SO42－＋Br－＋H2O并求当BrO3－和OH－消耗物质的量之比为2∶3时x的值，并写出相应的离子方程式。OH－系数的确定：①电荷守恒法，方程式两边电荷数相等，即3x×2＋（3x＋1）－3×2－（3x＋1）＝6x－6②待定系数法，设OH－的系数为y则H2O的系数为由氧守恒（3x＋1）×3＋y＝3x×4＋解得y＝6x－6当n(BrO3－)∶n(OH－)＝2∶3时，有解x＝5相应的化学方程式为：3Sx2－＋16BrO3－＋24OH－15SO42－＋16Br－＋12H2O学生练习：由S可制得多硫化物Na2Sx（x=2～6），已知Na2Sx与NaClO反应的离子方程式Sx2－＋ClO－＋OH－——SO42－＋Cl－＋H2O配平反应的离子方程式，若Na2Sx在反应中消耗的NaOH和NaClO的物质的量之比为1∶2，试求x的值并写出相应的化学方程式。答案提示：Na2Sx＋16NaClO＋8NaOH＝5Na2SO4＋16NaCl＋4H2OCu△(3)有机氧化还原方程式的配平—部分分析法（只分析发生氧化还原反应的部分）例如：配平RCH2OH＋O2RCHO＋H2O分析：Cu△学生练习：RCHO＋Cu(OH)2RCOOH＋Cu2O＋H2O(4)缺项化学方程式的配平——一般缺H＋、OH－、H2O配平规律一般为：①酸性条件下，缺H（氢）或多O（氧）补H＋，少O(氧)补H2O（水）；②碱性条件下，缺H（氢）或多O（氧）补H2O（水），少O(氧)补OH－；例：S2－＋ClO－＋□S＋Cl－＋□①若在酸性条件下，配平方程式为S2－＋ClO－＋2H＋S＋Cl－＋H2O②若在碱性条件下，配平方程式为S2－＋ClO－＋2H2OS＋Cl－＋2OH－配平小技巧提示：尽可能选择组成较复杂且化合价变化较复杂的化学式作为基准物来配平，从而先确定较复杂化学式的基准系数（简称基数），再推导其它简单化学式的化学计量数（推导系数）配平方程式的其它方法有：观察法，最小公倍数法，奇数配偶法（单数双倍法），待定系数法，定“1”法等等，在此不再一一介绍。十、氧化还原反应的计算1、根据氧化还原反应方程式进行计算（从略）2、根据电子得失守恒（化合价升降相等）进行计算——守恒法计算依据：n(氧化剂)×N(Ar)×N(+e－)＝n(还原剂)×N(Ar)×N(-e－)N(Ar)——表示氧化剂或还原剂分子中发生氧化或还原的原子或离子的数目N(+e－)—表示起氧化剂作用的一个原子或一个离子得到的电子数（化合价降低数值）N(-e－)—表示起还原剂作用的一个原子或一个离子失去的电子数（化合价升高数值）例1、乙二酸（俗名草酸）有还原性，0.1mol/L的H2C2O420ml恰好将4×10－3mol的VO2－还原为VO2n－A5B4C3D2解析：H22O4（CO2）价↑O2－O2n-价↓（设V被还原后的化合价为x）由电子得失守恒（化合价升降相等）n(H2C2O4)×N(C)×N(-e－)＝n(VO2－)×N(V)×N(+e－20×10－3×0.1×2×（4－3）＝4×10－3×1×（3－x）解得x＝＋2n＝2例2、在热的稀硫酸溶液中溶解了11.4gFeSO4当加入50ml0.5mol/LKNO3溶液后，其后Fe2＋全部转化为Fe3＋，KNO3也完全反应，并有NxOy气体逸出。□FeSO4＋□KNO3＋□H2SO4□K2SO4＋□Fe2(SO4)3＋□NxOy＋□H2O⑴推算出x、y的值x＝，y＝；⑵配平该化学方程式（化学计量数写在□内）⑶指出反应中那种物质是氧化剂⑷表明电子转移的方向和数目解析：SO4价↑KO3xOy价↓（设NxOy中N的化合价为n）由电子得失守恒（化合价升降相等）n(FeSO4)×N(Fe)×N(-e－)＝n(KNO3)×N(N)×N(+e－)即：×1×（3－1）＝50×10－3×0.5×1×（5－n）解得n=+2NxOy为NOx=1y=1（其余解答从略）例3、工业废气中氮氧化合物是重要的大气污染物之一，为保护环境工业上采用通入氨气的方法，在催化剂作用下使之发生反应转化为无毒的氮气NOx＋NH3N2＋H2O现有NO2、NO的混和气体3L与同温同压的NH33.5L恰好使其完全反应转化为N2,则原混和气体中NO2和NO物质的量之比为（A）A3∶1B2∶1C1∶1D1∶4解析一：气体体积比等于气体的物质的量之比（同温同压时）O22价↓（设体积为x）O2价↓（设体积为y）H32价↑由体积和电子守恒