人教版 (2019)必修 第一册第三节 氧化还原反应学案设计

课时2　氧化剂和还原剂

一、氧化剂和还原剂

1．含义及关系

2．氧化性和还原性

(1)氧化性：表示物质得电子能力强弱的性质，氧化剂具有氧化性，反应时本身被还原。

(2)还原性：表示物质失电子能力强弱的性质，还原剂具有还原性，反应时本身被氧化。

3．常见氧化剂和还原剂

微点拨：理解氧化还原反应的相关概念，要抓住两条线：

(1)还原剂：化合价升高→失去电子→发生氧化反应(被氧化)→生成氧化产物。

(2)氧化剂：化合价降低→得到电子→发生还原反应(被还原)→生成还原产物。

二、氧化还原反应对生产、生活的影响

1．正面影响：金属的冶炼、电镀、燃料的燃烧、绿色植物的光合作用等。

2．负面影响：易燃物的自燃、食物的腐败、钢铁的锈蚀等。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)氧化剂得电子被氧化为还原产物。 (　　)

(2)发生氧化还原反应时，还原剂失电子，氧化剂得电子。 (　　)

(3)金属单质在反应时一定作还原剂。 (　　)

(4)食品中的抗氧化剂在保护食品时表现氧化性。 (　　)

[答案]　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×

2．下列对氧化还原反应的分析中不合理的是(　　)

A．Mg变成MgO时化合价升高，失去电子，因此Mg在该反应中作氧化剂

B．KMnO4受热分解时，Mn元素被还原，KMnO4既是氧化剂又是还原剂

C．反应CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4不属于氧化还原反应

D．在反应2H2O2H2↑＋O2↑中，H2O既是还原剂，又是氧化剂

A　[A项中Mg失电子作还原剂，不正确。]

3．分析下列反应并按要求填空。

(1)2Fe＋3Cl22FeCl3

氧化剂是________，还原剂是________；发生氧化反应的是________，发生还原反应的是________。

(2)2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O

氧化剂是________，还原剂是________；氧化产物是________，还原产物是________。

[答案]　(1)Cl2　Fe　Fe　Cl2　(2)SO2　H2S　S　S

1．已知：①MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

②Cl2＋2HBr===Br2＋2HCl

③Br2＋2HI===I2＋2HBr

(1)MnO2、Cl2、Br2、I2的氧化性由弱到强的顺序为________。

(2)HCl、HBr、HI、MnCl2的还原性由弱到强的顺序为________________。

[答案]　(1)I2＜Br2＜Cl2＜MnO2

(2)MnCl2＜HCl＜HBr＜HI

2．Na、Mg、Al单质与H2O反应情况如下，Na与冷水剧烈反应，Mg加热才反应，Al加热条件下也难反应。故Na、Mg、Al的还原性强弱顺序为____________________。

[答案]　Na＞Mg＞Al

1．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。

2．根据金属的活动性顺序判断

3．根据氧化还原反应的程度比较

不同氧化剂与相同还原剂作用时，还原剂化合价升高的数值越大，氧化剂的氧化性越强。

4．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。

例如，MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，

2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。

氧化性：KMnO4>MnO2。

【典例1】　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－＋W2

②2Y－＋W2===2W－＋Y2

③2X－＋Z2===2Z－＋X2

A．还原性：X－>Y－

B．在Y－、X－、W－、Z－中以Z－的还原性为最强

C．氧化性：Z2>W2

D．反应2Z－＋Y2===2Y－＋Z2能发生

C　[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粒子的氧化性、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。]

[借题发挥]

(1)向含有Z－和X－的溶液中通入Y2，能否发生反应？

[答案]　根据氧化性强弱：Z2>X2>W2>Y2可知，Y2与Z－和X－不能反应。

(2)向含有W－和X－的溶液中通入少量Z2，写出发生反应的离子方程式。

[答案]　还原性W－>X－，通入少量Z2，只有W－发生反应，离子方程式为2W－＋Z2===2Z－＋W2。

氧化性与还原性的比较

1．铊(Tl)盐与氰化钾(KCN)被列为A级危险品。已知下列反应在一定条件下能够发生：①Tl3＋＋2Ag===Tl＋＋2Ag＋，②Ag＋＋Fe2＋===Ag＋Fe3＋，③Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，下列离子氧化性比较顺序正确的是(　　)

A．Tl3＋>Fe3＋>Ag＋　 B．Fe3＋>Ag＋>Tl3＋

C．Tl＋>Ag＋>Fe2＋ D．Tl3＋>Ag＋>Fe3＋

D　[在氧化还原反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性。]

2．常温下，下列三个化学反应均能发生：

X2＋2W2＋===2X－＋2W3＋ ；Z2＋2X－===2Z－＋X2 ；2W3＋＋2Y－===2W2＋＋Y2。则在相同条件下，下列三个反应

①Y2＋2X－===2Y－＋X2　②Z2＋2Y－===2Z－＋Y2

③2W3＋＋2Z－===2W2＋＋Z2也能发生的是(　　)

A. 只有①  B. 只有②  C. ①和②  D. ②和③

B　[解题的关键是对题干中的原理“强氧化剂＋强还原剂→弱还原剂＋弱氧化剂”的理解与掌握。由题干所给反应可知氧化性顺序：Z2＞X2＞W3＋＞Y2，符合该顺序的反应可以发生，不符合该顺序的反应不能发生。]

1．对于①Fe2＋、②S2－、③Cl2、④Al3＋、⑤H2O2中只有氧化性的为________，只有还原性的为________，既有氧化性又有还原性的有________(填序号)。

[答案]　④　②　①③⑤

2．反应KClO3＋6HCl===KCl＋3Cl2↑＋3H2O中，氧化产物是________，还原产物是________。

[答案]　Cl2　Cl2

3．已知氧化性Fe3＋＞Cu2＋，向含有FeCl3和CuCl2的混合液中加入少量Zn，先发生反应的离子是________。

[答案]　Fe3＋

4．在Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O反应中被氧化的Cl2与被还原的Cl2的分子个数之比为________。

[答案]　1∶1

1．价态规律

(1)升降规律：在氧化还原反应中，化合价有升必有降，升降总值相等。

(2)氧化性、还原性和元素化合价之间的关系

(3)价态归中规律

含不同价态的同种元素的物质间发生氧化还原反应时，该元素价态的变化一定遵循“高价＋低价―→中间价”，而不会出现交叉现象。简记为“两相靠，不相交”。

例如，不同价态硫之间可以发生的氧化还原反应是

注：⑤中不会出现H2S转化为SO2而H2SO4转化为S的情况。

(4)歧化反应规律

“中间价―→高价＋低价”。

具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应，如：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。

2．先后规律

(1)同时含有几种还原剂时将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。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。

(2)同时含有几种氧化剂时将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。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，然后依次为Cu2＋、H＋。

3．电子守恒规律——应用于氧化还原反应的计算

氧化还原反应中，氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。

【典例2】　Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4，而NaClO被还原为NaCl，若反应中Na2Sx与NaClO的个数之比为1∶16，则x的值为(　　)

A．2　　　　B．3  　　C．4　　　　D．5

D　[本题考查在氧化还原反应中利用得失电子守恒进行相关的计算。

得关系式1×·x＝16×2

x＝5。]

氧化还原反应中电子守恒计算的一般流程

(1)找物质：分析反应前后元素化合价的变化，确定氧化剂、还原剂及相应的还原产物、氧化产物。

(2)定得失：确定一个原子(或离子)得失电子数(注意化学式中原子的个数)。

(3)列等式：根据已知化学计量数及电子得失守恒列出等式，N(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)＝N(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)。

3．下列粒子中，只有氧化性的是(　　)

①S2－　②Fe2＋　③Fe3＋　④S　⑤H＋　⑥Na＋　⑦Mg

A．①⑦　   B．②④　　C．③⑤⑥　　D．②④⑤⑥

C　[元素在最高价时只有氧化性。S2－为最低价，Fe2＋是中间价态，Fe3＋是最高价，S为中间价态，H＋为最高价，Na＋是最高价，Mg为最低价。]

4．G、Q、X、Y、Z均为含氯的化合物，它们在一定条件下具有如下转化关系(未配平)：①G―→Q＋NaCl；②Q＋H2O―→X＋H2；③Y＋NaOH―→G＋Q＋H2O；④Z＋NaOH―→Q＋X＋H2O。这五种化合物中氯元素的化合价由低到高的顺序为(　　)

A．G<Q<Z<Y<X B．G<Y<Q<Z<X

C．G<Y<Z<Q<X D．Z<X<G<Y<Q

B　[分析可知氯元素的化合价关系：①Q＞G＞－1，②H元素化合价降低，Cl元素化合价升高，X＞Q，③结合①可知G<Y<Q，④结合②可知Q<Z<X，则综合以上关系得X>Z>Q>Y>G。]

5．已知三个氧化还原反应：

①2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2

②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3

③2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O

若某溶液中Cl－、Fe2＋和I－共存，要想除去I－而又不影响Fe2＋和Cl－，可加入的试剂是(　　)

A．Cl2  B．KMnO4  C．FeCl3  D．HCl

C　[反应①中氧化性Fe3＋>I2，还原性I－>Fe2＋；反应②中氧化性Cl2>Fe3＋，还原性Fe2＋>Cl－；反应③中氧化性MnO>Cl2，还原性Cl－>Mn2＋。所以氧化性由强到弱的顺序为MnO>Cl2>Fe3＋>I2；还原性由强到弱的顺序为I－>Fe2＋>Cl－>Mn2＋。KMnO4氧化性很强，可将I－、Fe2＋、Cl－氧化，Cl2可将I－、Fe2＋氧化，而Fe3＋只能氧化I－，HCl不与I－反应，故选C。]

6．一定条件下，氨气与一氧化氮发生反应：NH3＋NO―→N2＋H2O(未配平)。在该反应中，被氧化与被还原的氮原子数之比为(　　)

A．2∶3  B．3∶2   C．4∶5  D．5∶6

A　[根据电子守恒可得：N(被氧化)×3＝N(被还原)×2，则N(被氧化)∶N(被还原)＝2∶3。]

7．已知在碱性溶液中可发生如下反应：

2R(OH)3＋3O－＋4OH－===2RO＋3Cl－＋5H2O。则RO中R的化合价是(　　)

A．＋3  B．＋4   C．＋5   D．＋6

D　[设R的化合价是x，则根据在氧化还原反应中电子守恒知：2×(x－3)＝3×(1＋1)，x＝＋6。]

1．基本步骤

—

  ↓

—一条线

  ↓

—标出转移电子的总数

2．注意事项

(1)不需要标明“得到”或“失去”，只标明电子转移数目。

(2)要用箭头标明电子转移的方向。

(3)箭头由反应物中失电子元素原子指向得电子元素原子。

8．用单线桥法表示电子转移方向和数目。

(1)2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑

(2)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

(3)4NH3＋5O24NO＋6H2O

[答案]　

素材1　碘缺乏病是机体因缺碘导致的疾病，即地方性甲状腺肿大和地方性克汀病，主要病因是环境缺碘，人体摄取碘不足所致。

我国政府对碘缺乏病相当重视，为了消除碘缺乏病，规定在食盐中必须加入适量的碘酸钾。检验食盐中是否加碘，可用如下反应：

KIO3＋5KI＋3H2SO4===3K2SO4＋3I2＋3H2O

问题探究：(1)上述反应中，氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物分别是什么物质？

(2)上述反应中，氧化产物与还原产物的质量比是多少？

(3)请分别用双线桥法和单线桥法标出该反应电子转移的方向和数目。

[答案]　(1)氧化剂是KIO3，还原剂是KI，氧化产物、还原产物均是I2。

(2)5∶1。

(3)双线桥：

素材2　亚氯酸钠(NaClO2)是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如图所示(部分产品未标出)。

问题探究：(1)Ⅰ、Ⅱ中发生反应的氧化剂分别是______、________。

(2)Ⅰ中反应的还原产物是________。

(3)流程中气体a是________。

(4)ClO2是一种高效水处理剂，可用NaClO2和稀盐酸为原料制备：5NaClO2＋4HCl===5NaCl＋4ClO2↑＋2H2O。

①该反应中氧化剂和还原剂的粒子数之比是________。

②研究表明：在上述过程中会发生副反应NaClO2＋4HCl===NaCl＋2Cl2↑＋2H2O，若反应开始时盐酸浓度越大，则气体产物中Cl2的含量越大。请推测其原因。

[解析]　(3)Ⅱ中ClO2被还原，则H2O2被氧化，故气体a应为O2，反应的离子方程式是2ClO2＋H2O2＋2OH－===2ClO＋O2＋2H2O。

(4)NaClO2既作氧化剂又作还原剂，其中1个NaClO2作氧化剂，转化为1个NaCl,4个NaClO2作还原剂，转化为4个ClO2，故氧化剂与还原剂的粒子数之比为1∶4。②反应NaClO2＋4HCl===NaCl＋2Cl2↑＋2H2O中，NaClO2作氧化剂，HCl部分作还原剂，反应开始时，盐酸浓度越大，气体产物中Cl2的含量越大，可能的原因是溶液酸性增强，导致ClO的氧化性增强，Cl－的还原性增强。

[答案]　(1)NaClO3　ClO2　(2)ClO2　(3)O2　(4)①1∶4　②盐酸浓度越大，酸性越强，Cl－还原性和ClO的氧化性均增强，生成Cl2。

通过素材1中碘缺乏病和含碘食盐的认识、素材2中一种漂白剂的制备原理与流程，培养学生“科学探究与社会责任”的核心素养。

1．吸入人体内的氧有2%转化为氧化性极强的“活性氧”，它能加速人体衰老，被称为“生命杀手”，服用含硒元素(Se)的化合物亚硒酸钠(Na2SeO3)，能消除人体内的活性氧，由此推断Na2SeO3的作用是(　　)

A．作还原剂

B．作氧化剂

C．既作氧化剂又作还原剂

D．既不作氧化剂又不作还原剂

A　[“活性氧”具有极强的氧化性(氧化剂)，而Na2SeO3能将其还原，使其失去强氧化性，故Na2SeO3作还原剂。]

2．需加入适当的氧化剂才能实现的反应是(　　)

A．PCl3―→PCl5　　 B．MnO―→Mn2＋

C．SO2―→SO D．Fe3O4―→Fe

A　[A中，PCl3―→PCl5，P的化合价升高，被氧化，需加氧化剂才能实现；B中Mn元素和D中的Fe元素化合价均降低，被还原，需加还原剂才能实现；C中元素化合价未发生变化。]

3．(素养题)大蒜是一种调味蔬菜。其贮藏加工部分为其老熟的鳞茎，又称大蒜头。大蒜的储存会用到无水氢化钙或消石灰。

氢化钙可作为生氢剂，反应的化学方程式为CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑。下列说法错误的是(　　)

A．CaH2既是氧化剂，又是还原剂

B．H2既是氧化产物，又是还原产物

C．CaH2是还原剂，H2O是氧化剂

D．氧化产物与还原产物的质量比为1∶1

A　[分析反应：

由反应前后元素的化合价变化可知：CaH2是还原剂，H2O是氧化剂，H2既是氧化产物又是还原产物，且来源于CaH2和H2O中氢原子的个数相等，即氧化产物与还原产物的质量之比为1∶1。]

4．在一定条件下，RO和F2可发生如下反应：RO＋F2＋2OH－===RO＋2F－＋H2O，从而可知在RO中，元素R的化合价是(　　)

A．＋4价   B．＋5价　　C．＋6价　　D．＋7价

B　[设元素R在RO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。]

5．已知铜在常温下能被稀硝酸溶解，其反应的化学方程式如下：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。

(1)被氧化的元素是______，被还原的元素是______，发生氧化反应的物质是________，发生还原反应的物质是________。

(2)用双线桥法表示电子转移的方向和数目：________________________________。

(3)用单线桥法表示电子转移的方向和数目：_______________________________________________________。

[解析]　由方程式可知：铜元素化合价升高，从0价变为＋2价，被氧化；氮元素化合价降低，从＋5价变为＋2价，被还原；故Cu发生氧化反应，HNO3发生还原反应。

[答案]　(1)Cu　N　Cu　HNO3