《氧化剂和还原剂》化学授课课件教案

高中同步学案优化设计GAOZHONGTONGBUXUEANYOUHAUSHEJI第2课时氧化剂和还原剂第一章氧化还原反应内容索引0102课前篇素养初探课堂篇素养提升素养目标1.会判断常见的氧化剂和还原剂,会比较物质氧化性或还原性的强弱,培养证据推理与模型认知素养。2.通过生活、生产中的实例,认识氧化还原反应的实际应用,培养科学态度与社会责任素养。课前篇素养初探【知识铺垫】1.氧化还原反应的特征是反应前后有元素的化合价发生变化。实质是电子得失或共用电子对的偏移。2.四种基本类型的反应中,置换反应全部是氧化还原反应,复分解反应全部是非氧化还原反应,化合反应和分解反应可能是氧化还原反应。3.在反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O中,氧化产物是Cl2,还原产物是MnCl2。4.O2、Cl2在参与一些反应时的共同之处是易得电子、被还原,Fe、Cu的共同之处是易失电子、被氧化。【必备知识】一、氧化剂和还原剂1.基本概念实例:化学反应CuO+H2Cu+H2O2Na+Cl22NaCl氧化剂CuOCl2化合价降低,得到电子,发生还原反应还原剂H2Na化合价升高,失去电子,发生氧化反应【情境链接】近年来,医疗美容机构数量日渐增多。由于各机构水平参差不齐和执业医生鱼龙混杂,医疗美容纠纷日益增多,不法分子把有毒的H3AsO3用作脱毛剂坑害顾客。在浓盐酸中,H3AsO3与SnCl2反应的离子方程式为3SnCl2+12Cl-+2H3AsO3+6H+===2As+3+6H2O。该反应是否属于氧化还原反应?如果是,请指出反应中的氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。提示反应中As的化合价降低,Sn的化合价升高,属于氧化还原反应;由反应中元素化合价变化知H3AsO3是氧化剂,As为还原产物,SnCl2为还原剂,

是氧化产物。2.氧化性和还原性(1)氧化性:氧化剂所表现出的得电子的性质。(2)还原性:还原剂所表现出的失电子的性质。【微思考】NaCl中钠元素的化合价为+1价,为钠元素的最高价,那么Na+是否具有氧化性?Na+的氧化性是否较强?提示钠元素显+1价时,只有氧化性,但其氧化性不强。二、生产、生活中的氧化还原反应1.正面影响,如:金属的冶炼、电镀、燃料的燃烧、绿色植物的光合作用。2.负面影响,如:易燃物的自燃、食物的腐败、钢铁的锈蚀等。【自我小测】1.判断正误:(1)金属阳离子只具有氧化性,不具有还原性。(

)提示×。若金属阳离子处于中间价态,如Fe2+,则既有氧化性又有还原性。(2)金属元素的原子失去电子的数目越多,该金属的还原性越强。(

)提示×。金属的还原性强弱与失电子难易程度有关,与数目无关,如K失去1个电子变为K+,Mg失去2个电子变为Mg2+,Mg比K失电子多,但还原性K>Mg。(3)元素处于最高价时,该物质一定具有强氧化性。(

)提示×。钾元素的+1价为最高价,但K+氧化性很弱。(4)金属单质只有还原性,非金属单质只有氧化性。(

)提示×。金属只有正价,故金属单质只有还原性;非金属通常有正价也有负价,故非金属单质通常既有氧化性,又有还原性。2.下列反应中,水作还原剂的是(

)A.2Na+2H2O===2NaOH+H2↑B.CaO+H2O===Ca(OH)2C.3NO2+H2O===2HNO3+NOD.2F2+2H2O===4HF+O2答案D解析还原剂所含元素的化合价升高,A项,H2O中氢元素化合价降低,作氧化剂;B、C项,H2O中元素化合价不变;D项,H2O中氧元素化合价升高,作还原剂。课堂篇素养提升探究一氧化剂和还原剂【问题探究】

1.食品中脱氧剂发生变化Fe→Fe2O3,Fe起什么作用?发生了什么反应?Fe2O3是什么产物?提示为还原剂;氧化反应;氧化产物。2.结合常见氧化剂和还原剂及氧化还原反应的知识分析,元素处于最高价态、最低价态、中间价态时分别具有什么性质?提示元素处于最高价态只有氧化性,处于最低价态只有还原性,处于中间价态既有氧化性又有还原性。【深化拓展】1.氧化还原反应中相关概念的关系2.常见的氧化剂和还原剂(1)常见的氧化剂①非金属单质Cl2、Br2、O2、O3等;②高价金属阳离子Fe3+等;③高价或较高价含氧化合物H2SO4(浓)、MnO2、HClO、KMnO4、HNO3等;④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部分非金属阴离子I-、S2-等;④含较低价元素的化合物CO、SO2、H2SO3、Na2SO3等;⑤部分非金属单质H2、C(高温下)等。(3)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、FeCl2、SO2、H2SO3等既有氧化性又有还原性。【素能应用】典例1下列对X+2Y===X2++2Y-的叙述中正确的是(

)A.Y被还原,X2+是还原产物B.Y被还原,X发生氧化反应C.X是还原剂,Y被氧化D.X是氧化剂,X显氧化性答案B解析在反应X+2Y===X2++2Y-中,Y元素的化合价降低,Y作氧化剂,发生还原反应,被还原,Y-是还原产物;X元素的化合价升高,X作还原剂,发生氧化反应,被氧化,X2+是氧化产物。据此可知A、C、D项错误,B项正确。变式训练1下列变化中需要加入还原剂才能实现的是(

)A.MnSO4→KMnO4 B.NaCl→AgClC.NO2→HNO3 D.Fe2O3→Fe答案D解析还原剂在反应中失去电子,元素化合价升高。加入还原剂才能实现的变化中,所给反应物应为氧化剂,所含元素化合价降低。A项中Mn的化合价由+2价→+7价;B项中Cl的化合价在反应前后无变化;C项中N的化合价由+4价→+5价;D项中Fe的化合价由+3价→0价。探究二物质的氧化性、还原性强弱的比较【问题探究】1.高锰酸钾,俗名是灰锰氧、PP粉,是一种常用的消毒剂。已知Cl2是一种黄绿色的气体,与氢氧化钠溶液、石灰乳分别反应可以制备“84”消毒液和漂白粉;Br2是深红棕色易挥发性液体,微溶于水,水溶液呈棕黄色。已知反应:2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O2KBr+Cl2===Br2+2KCl(1)上述材料的反应能否确定KMnO4、Cl2、Br2的氧化性的强弱?提示能。根据同一氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知,氧化性KMnO4>Cl2>Br2。(2)利用如图所示装置,设计实验,证明KMnO4、Cl2、Br2氧化性的强弱,限选试剂:KBr溶液、KMnO4、浓盐酸、浓硫酸。提示装置a中是浓盐酸,c中是KMnO4,d中是KBr溶液;装置a中浓盐酸与c中KMnO4混合后高锰酸钾紫色褪去生成黄绿色气体可证明氧化性:KMnO4>Cl2;黄绿色气体进入d中使溶液变棕黄色,可证明氧化性Cl2>Br2。(3)某同学认为可以根据反应方程式2Fe+3Br22FeBr3、Fe+I2FeI2判断Br2、I2的氧化性强弱,你是否同意?提示同意。Br2、I2分别与Fe反应,与溴反应生成+3价的铁,说明Br2的得电子能力强,氧化性强。2.已知还原性:Zn>Fe>H>Cu,比较Zn2+、Fe2+、H+、Cu2+的氧化性强弱顺序。提示氧化性:Zn2+<Fe2+<H+<Cu2+。【深化拓展】物质氧化性、还原性强弱的比较比较的依据比较的方法根据氧化还原反应方程式比较

氧化性:氧化剂>氧化产物还原性:还原剂>还原产物比较的依据比较的方法根据元素的活动性顺序比较

比较的依据比较的方法根据产物的价态比较不同氧化剂与相同还原剂作用时,还原剂被氧化的价态越高,氧化剂的氧化性越强根据反应的条件及反应的剧烈程度比较反应条件要求越低,反应越剧烈,对应物质的氧化性或还原性越强,如是否加热、反应温度高低、有无催化剂和反应物浓度大小等易错提醒(1)不能根据得失电子的多少判断氧化性、还原性的强弱。(2)氧化性、还原性的强弱还与物质的浓度等有关,如浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。【素能应用】典例2从下列各组反应对比中,判断哪种粒子的氧化性最强,哪种粒子的还原性最强。(1)铁钉浸入CuSO4溶液后,表面会附有红色物质;铜丝浸入AgNO3溶液后,表面会附有银白色物质。则在Cu、Fe、Ag中,

的还原性最强,在Cu2+、Fe2+、Ag+中,

的氧化性最强。

(2)铁钉在氯气中被锈蚀为棕褐色物质(FeCl3),而在盐酸中生成淡绿色溶液(FeCl2)。则在氯气分子(Cl2)、氯离子、氢离子中,

具有氧化性,

的氧化性更强。

答案(1)Fe

Ag+

(2)Cl2、H+

Cl2解析(1)涉及反应的两个化学方程式为根据①知,还原性:Fe>Cu,氧化性:Cu2+>Fe2+;根据②知,还原性:Cu>Ag,氧化性:Ag+>Cu2+。故还原性:Fe>Cu>Ag,氧化性:Ag+>Cu2+>Fe2+。(2)发生反应的两个化学方程式为①2Fe+3Cl2 2FeCl3②Fe+2HCl===FeCl2+H2↑由上可知,Cl2将Fe氧化为Fe3+,而HCl将Fe氧化为Fe2+,所以Cl2、H+有氧化性,且Cl2的氧化性更强。变式训练2已知下列三个反应在同温、同浓度的情况下进行。下列结论正确的是(

)①2W-+X2===2X-+W2②2Y-+W2===2W-+Y2③2X-+Z2===2Z-+X2A.还原性:X->Y-B.在Y-、X-、W-、Z-中以Z-的还原性最强C.氧化性:Z2>W2D.反应2Z-+Y2===2Y-+Z2能发生答案C解析在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,由此得出三个反应中有关微粒的氧化性、还原性强弱:①中氧化性X2>W2,还原性W->X-;②中氧化性W2>Y2,还原性Y->W-;③中氧化性Z2>X2,还原性X->Z-,所以Y-的还原性最强,D中反应不能发生。探究三氧化还原反应的基本规律及应用【问题探究】

1.含氯的消毒剂(如“84”消毒液)主要用于物体表面和环境等的消毒。“84”消毒液是一种高效消毒剂,主要成分为次氯酸钠(NaClO,Cl为+1价)。洁厕灵主要成分是盐酸,主要应用在家庭、宾馆、饭店、学校、医院、公厕、移动厕所等。(1)利用氧化还原反应的知识从氯元素的角度分析“84”消毒液和洁厕灵的主要成分具有哪些性质?提示NaClO中Cl为+1价,处于氯的中间价态,既有氧化性又有还原性;HCl中Cl为-1价,处于氯的最低价态,只有还原性。(2)“84”消毒液和洁厕灵不能混用,混用常常会发生中毒现象(已知氯气有毒)。请利用氧化还原反应的原理说明原因。提示NaClO既有氧化性又有还原性;HCl具有还原性,两者混用会发生归中反应生成有毒气体Cl2。2.已知氧化性:Cl2>Fe3+>I2。将少量的Cl2通入FeI2溶液中,哪种离子首先被氧化?提示根据氧化性强弱顺序可推知还原性的强弱顺序:I->Fe2+>Cl-,所以,少量的Cl2通入FeI2溶液中时,I-最先被氧化。【深化拓展】1.守恒规律氧化还原反应中,原子得失电子总数相等,元素化合价升降总数相等。即有关系式:还原剂失电子的总数=氧化剂得电子的总数元素化合价降低的总数=元素化合价升高的总数应用:氧化还原反应方程式的配平,氧化还原反应的相关计算。配平方法——化合价升降法:2.价态规律(1)高低规律误区警示①元素处于最高价时只有氧化性,但氧化性不一定强。如CO2中C为+4价,是最高价,但CO2的氧化性很弱。②元素处于最低价态时只有还原性,但还原性不一定强。如H2O中O为-2价,是最低价,但H2O的还原性非常弱。(2)“价态归中,互不交叉”规律。同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时,可总结为: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。示例如下:应用:判断氧化还原反应能否进行及反应产物。

3.先后规律(1)同一氧化剂与多种还原剂混合,还原性强的先被氧化;(2)同一还原剂与多种氧化剂混合,氧化性强的先被还原。应用:判断反应的先后顺序或由反应的先后顺序判断物质氧化性、还原性的强弱。【素能应用】典例3(2020湖南师大附中期末)今有下列三个氧化还原反应:(1)2FeCl3+2KI===2FeCl2+2KCl+I2,(2)2FeCl2+Cl2===2FeCl3,(3)2KMnO4+16HCl===2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑。若某溶液中有Cl-、Fe2+和I-

共存,要氧化除去I-而又不影响Fe2+和Cl-,可加入的试剂是(

)A.FeCl3

B.KMnO4 C.Cl2 D.HCl答案A解析由信息可知,氧化性由强至弱的顺序为:>Cl2>Fe3+>I2,还原性由强至弱的顺序为I->Fe2+>Cl->Mn2+。FeCl3能氧化除去I-而不影响Fe2+和Cl-,A项正确;KMnO4能将Fe2+、I-和Cl-均氧化,B项错误;氯气能将Fe2+、I-均氧化,C项错误;HCl与三种离子均不反应,D项错误。A.+4价

B.+5价 C.+6价 D.+7价答案B解析方法1:根据电荷守恒有n+1×2=1+1×2,n=1。设元素R在

中的化合价为x,则x-2×3=-1,x=+5价。方法2:设元素R在

中的化合价为x。根据氧化还原反应中,得失电子守恒有(7-x)×1=[0-(-1)]×2,所以x=+5价。

素养脉络

随堂检测1.下列叙述正确的是(

)A.在氧化还原反应中,非金属单质一定是氧化剂B.某元素从化合态变为游离态,该元素一定被还原C.金属阳离子被还原不一定得到单质D.氧化剂得到电子,发生了氧化反应答案C解析非金属单质在反应中不一定是氧化剂,如硫在氧气中燃烧生成二氧化硫,硫是还原剂;元素由化合态到游离态,即由化合物到单质,化合价可能升高,也可能降低;有的金属阳离子处于较高价态时,被还原后可以先得到低价的离子;氧化剂在反应中得到电子,本身被还原,发生了还原反应。2.下列微粒中,具有氧化性的是(

)①S2-②Fe2+③Fe3+④S⑤H+⑥Na+⑦MgA.①⑦

B.②④C.③⑤⑥ D.②③④⑤⑥答案D解析元素在最高价时只有氧化性。最低价具有还原性,中间价态既有氧化性也有还原性。S2-为最低价态,Fe2+是中间价态,Fe3+是高价态,S是中间价态,H+为最高价态,Na+是最高价态,Mg为最低价态。3.(2021浙江杭州高一期中)有A、B、C、D四种物质,已知它们能发生下列反应:①A2++B===B2++A②A2++C===C2++A③B2++C===C2++B④C2++D===D2++C由此可推知,各物质的氧化性、还原性强弱顺序正确的是(

)A.氧化性:A2