新教材2023_2024学年高中化学第2章元素与物质世界第3节第2课时氧化剂和还原剂课件鲁科版必修第一册

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第2章　元素与物质世界第3节　第2课时　氧化剂和还原剂素 养 目 标1.能够列举常见的氧化剂和还原剂,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2.掌握探究物质氧化性和还原性的过程和方法。能够根据所含元素化合价升降趋势预测物质可能具有的氧化性或还原性,并设计实验方案进行验证,培养科学探究与创新意识的化学核心素养。3.通过对氧化还原反应的基本规律及其相关应用的了解,体会变化观念的化学核心素养。基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升目 录 索 引 学以致用·随堂检测全达标基础落实·必备知识全过关可以是不同物质,也可以是同一物质一、氧化剂和还原剂1.氧化剂和还原剂的定义(1)氧化剂:在氧化还原反应中,所含某种(或某些)元素的化合价　　　　的反应物称为氧化剂。 (2)还原剂:在氧化还原反应中,所含某种(或某些)元素的化合价　　　　的反应物称为还原剂。 降低 升高 2.常见氧化剂和还原剂 Na Zn O2 Cl2 S2- CO HNO3 KMnO4 Fe2+ Fe3+ H2 H2S Na2O2 元素原子得、失电子的性质(或能力)二、氧化性和还原性1.氧化性和还原性的定义(1)氧化性:氧化剂所表现出的　　　　　　的性质。 (2)还原性:还原剂所表现出的　　　　　　的性质。 2.氧化性、还原性和元素化合价之间的关系得电子 失电子 还原 氧化 还原 氧化 【微思考1】同一反应中,氧化剂和还原剂可以是同一种物质吗? 【微思考2】含最高价元素的化合物一定具有强氧化性吗? 提示 在同一反应中氧化剂和还原剂可以是同一种物质。例如在反应Cl2+2NaOH══NaCl+NaClO+H2O中,0价的Cl一部分转化成了-1价的Cl-,另一部分转化成了含+1价氯的ClO-,所以,该反应中Cl2既是氧化剂又是还原剂;同理,反应2KClO3 2KCl+3O2↑中的KClO3既是氧化剂又是还原剂。提示 不一定。如Na2SO4(S显+6价)、CO2等,它们没有强氧化性。 【微思考3】物质氧化性、还原性的相对强弱是否取决于物质本身得失电子的多少?提示 物质氧化性、还原性的相对强弱取决于物质本身得失电子的难易程度,而不是取决于得失电子数目的多少。判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。1.强氧化剂与强还原剂混合不一定能发生氧化还原反应。(　　)2.阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性。(　　)3.Na2O2与H2O的反应中,H2O是还原剂、Na2O2属于氧化剂。(　　)4.难失电子的物质一定易得电子。(　　)5.元素的非金属性越强,其单质氧化性越强,相应单质越活泼。(　　)6.工业炼铁时需加入还原剂。(　　)√××××√重难探究·能力素养全提升探究1　氧化性、还原性强弱的判断方法分析以下反应,探究以下问题: (1)同一物质在不同的反应中,可能既做氧化剂又做还原剂吗? (2)试通过反应③比较Fe和Cu还原性的强弱;比较Fe2+和Cu2+氧化性的强弱。提示 同一物质在不同的反应中,可能既做氧化剂又做还原剂。如S在反应①中做氧化剂,在反应②中做还原剂。 提示 在反应③中,Fe是还原剂,Cu2+是氧化剂,Fe2+是氧化产物,Cu是还原产物,故还原性:Fe>Cu;氧化性:Cu2+>Fe2+。1.依据反应原理判断氧化性、还原性的强弱一般而言,氧化还原反应总是朝着强氧化性物质与强还原性物质反应生成弱氧化性物质与弱还原性物质的方向进行。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、非金属活动性顺序判断氧化性、还原性的强弱(1)依据金属活动性顺序。(2)依据非金属活动性顺序。 3.根据反应条件来判断氧化性、还原性的强弱不同的氧化剂(还原剂)与同一还原剂(氧化剂)反应时,反应越易进行,则对应的氧化剂(还原剂)的氧化性(还原性)越强,反之越弱。例如:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O2KMnO4+16HCl(浓)══2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O4HCl+O2 2Cl2+2H2O从反应条件可以看出氧化剂的氧化能力:KMnO4>MnO2>O2。4.根据反应的程度判断氧化性、还原性的强弱(1)同一物质在相同条件下,被不同氧化剂氧化的程度越大,对应氧化剂的氧化性越强。(2)同一物质在相同的条件下,被不同还原剂还原的越彻底,对应还原剂的还原性越强。注意:物质的氧化性、还原性不是一成不变的。同一物质在不同的条件下,其氧化能力或还原能力会有所不同。如氧化性:HNO3(浓)>HNO3(稀);Cu与浓硫酸常温下不反应,但在加热条件下能反应;KMnO4在酸性条件下的氧化性比在中性、碱性条件下强。D【变式设问】将SO2通入K2Cr2O7溶液中,能否发生氧化还原反应?判断的理由是什么?提示 能。由于还原性:SO2>Fe2+>Cr3+,因此将SO2通入K2Cr2O7溶液中能发生氧化还原反应,可生成 、Cr3+。易错警示　(1)氧化性、还原性强弱取决于物质得失电子的难易,与得失电子数目无关,如Na原子能失1个电子,Al原子可失3个电子,但还原性Na>Al。(2)不能依据氧化剂或还原剂自身化合价变化值的大小说明氧化性或还原性的强弱。如3Cu+8HNO3(稀)══3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O、Cu+4HNO3(浓)══Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,浓硝酸中氮元素化合价变化值小,但氧化性:浓硝酸>稀硝酸。2.[2023湖北鄂州高一期中]常温下,在溶液中可以发生如下反应:①2Fe2++Br2══2Fe3++2Br-;②2Br-+Cl2══Br2+2Cl-;③2Fe3++2I-══ 2Fe2++I2。由此判断下列说法不正确的是(　　)A.氧化性:Cl2>Br2>Fe3+>I2B.还原性:I->Fe2+>Br->Cl-C.铁元素在反应①中被氧化,在③中被还原D.FeCl3能将KBr氧化生成Br2D解析 据①可得,氧化性:Br2>Fe3+,还原性:Fe2+>Br-;据②可得,氧化性:Cl2>Br2,还原性:Br->Cl-;据③可得,氧化性:Fe3+>I2,还原性:I->Fe2+。综合可得,氧化性:Cl2>Br2>Fe3+>I2,还原性:I->Fe2+>Br->Cl-,A、B正确。①中铁元素被氧化,③中铁元素被还原,C正确。由于Br2的氧化性强于Fe3+,故FeCl3与KBr不发生反应,D错误。探究2　氧化还原反应的规律小明和小红在对同一个氧化还原反应进行分析的时候,写出了两种不同的双线桥。小明:小红: (1)你认为哪位同学的观点合理? (2)试总结这个氧化还原反应的规律。 提示 小红的观点合理。 提示 在氧化还原反应中,同种元素的不同价态在反应后只相互靠近或重合,不可能交叉。 1.氧化还原反应中的归中规律此类反应的特点是同种元素在不同的反应物中有两种不同的价态(高价、低价),反应后转化成中间价态,即其产物的价态既不相互交换,也不交错。例如H2S和浓硫酸反应,H2S不可能被氧化成H2SO4,同样浓硫酸的还原产物也不可能为H2S。2.邻位转化规律在一般情况下,大多数氧化还原反应中,氧化剂和还原剂的价态变化是邻位转化的。如:H2S一般被氧化成单质S,浓硫酸一般被还原成SO2。当氧化剂遇到强还原剂时,或还原剂遇到强氧化剂时,元素的价态变化不一定是邻位变化。如Fe和S反应时生成FeS,而Fe与Cl2反应得到FeCl3。3.守恒规律对于一个氧化还原反应,元素化合价升高总数与降低总数相等;还原剂失电子总数与氧化剂得电子总数相等;反应前后电荷守恒(离子反应)。4.反应的先后规律在溶液中如果存在多种氧化剂,当向溶液中加入一种还原剂时,还原剂会先把氧化性最强的氧化剂还原。同样,如果在溶液中存在多种还原剂时,当向溶液中加入一种氧化剂时,氧化剂会先把还原性最强的还原剂氧化。1.已知:①Br2+2Fe2+══2Fe3++2Br-,②Cl2+2Br-══Br2+2Cl-。下列说法错误的是(　　)A.向FeBr2溶液滴入少量新制氯水,Br-先被氧化B.向FeBr2溶液滴入少量新制氯水,Fe2+先被氧化C.2FeCl2+Cl2══2FeCl3反应能发生D.氧化性:Cl2>Br2>Fe3+A解析 由题给反应推知,氧化性:Cl2>Br2>Fe3+,还原性:Fe2+>Br->Cl-,D正确;Fe2+的还原性强于Br-,向FeBr2溶液中滴入少量新制氯水,Fe2+先被氧化,A错误,B正确;Cl2的氧化性强于Fe3+,FeCl2可被Cl2氧化生成FeCl3,C正确。方法点拨　1.假设法判断氧化还原反应能否发生已知物质的氧化性或者还原性的强弱关系,判断某一氧化还原反应能否发生时可采用假设法。2.根据物质氧化性、还原性强弱可用于判断某个反应能否发生规律是“强制弱”,即强氧化性物质(氧化剂)+强还原性物质(还原剂)→弱氧化性物质(氧化产物)+弱还原性物质(还原产物)。2.[2023天津八校高一联考]对于反应3Cl2+6NaOH 5NaCl+NaClO3+3H2O,下列叙述正确的是(　　)A.Cl2是氧化剂,NaOH是还原剂B.被氧化的氯原子和被还原的氯原子的个数之比为1∶5C.H2O是还原产物D.氧化剂得电子数与还原剂失电子数之比为5∶1B解析 反应中只有Cl元素价态发生改变,故Cl2既是氧化剂又是还原剂; NaOH中不存在价态发生改变的元素,NaOH既不是还原剂也不是氧化剂,A错误。由反应的化学方程式可知,被氧化的氯原子(生成NaClO3)和被还原的氯原子(生成NaCl)的个数之比为1∶5,B正确。H2O中不存在价态变化的元素,故H2O不是还原产物,C错误。依据得失电子守恒的原则,氧化剂得电子数与还原剂失电子数相等,二者得失电子数之比为1∶1,D错误。探究3　氧化还原反应的配平氧化还原反应中氧化剂和还原剂得失电子总数相等,化合价升降总值相等,可以据此对氧化还原反应方程式进行配平。(1)“银针验毒”的过程发生了氧化还原反应,其原理是Ag+H2S+O2→Ag2S+H2O,请将该化学方程式配平。(2)从氧化还原反应的角度分析银针验毒时Ag表现了什么性质? 提示 Ag2S中的Ag为+1价,O2中的氧元素化合价由0价降低到-2价,因此1 mol O2参加反应得到4 mol电子,Ag由0价升高到+1价,1 mol Ag参加反应失去1 mol电子,因此根据得失电子守恒可配平该反应的化学方程式为4Ag+2H2S+O2══2Ag2S+2H2O。提示 反应中银化合价升高,被氧化,表现了银的还原性。 1.氧化还原反应方程式的配平(1)配平原则。(2)配平步骤。①标价态:写出反应物和生成物的化学式,标出发生氧化反应和还原反应的元素化合价。②列变化:标出反应前后元素化合价的变化。 ③求总数:依据得失电子守恒,使化合价升高和降低的总值相等。 ④配系数:用观察法配平其他物质的系数,检查电荷是否守恒,原子个数是否守恒,配平后,把箭头改成双线。C+4HNO3(浓) 4NO2↑+CO2↑+2H2O2.用守恒法进行有关氧化还原反应的计算(1)计算依据——守恒规律。①化合价升高总值=化合价降低总值(得失电子守恒)。②各元素原子个数相等(质量守恒)。③对于离子反应,反应前后电荷守恒。④氧化剂得到的电子总数=还原剂失去的电子总数。(2)守恒法解题的思维流程。①找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。②找准一个原子或离子得失电子数(注意化学式中粒子的个数)。③根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。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)计算类型。①计算参加反应的氧化剂或还原剂的量。②求氧化剂与还原剂的物质的量之比。③确定反应前后某一元素的价态变化。④求电子转移的数目。1.我国政府为了消除碘缺乏病,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,可利用如下反应:　 KIO3+　　　KI+　　　H2SO4══　　K2SO4+　　I2+　　H2O (1)配平该化学方程式,该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为　　　　　; (2)如果反应中转移0.5 mol电子,则生成I2的物质的量为　　　　　。 答案 (1)KIO3+5KI+3H2SO4══3K2SO4+3I2+3H2O　1∶5(2)0.3 mol解析 (1)反应物KIO3中I元素化合价为+5价,KI中I元素化合价为-1价,反应中I元素化合价分别由+5价、-1价变化为0价,根据化合价升降总值相等,结合质量守恒,配平方程式为KIO3+5KI+3H2SO4══3K2SO4+3I2+3H2O;KIO3为氧化剂,KI为还原剂,氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶5。(2)由反应的方程式可知,转移5 mol电子生成碘单质的量是3 mol,则反应中转移0.5 mol电子时生成I2的物质的量为0.3 mol。方法点拨　配平氧化还原反应方程式的关键是正确标出各元素的化合价,找准“1分子”氧化剂中元素化合价降低总值,“1分子”还原剂中元素化合价升高总值,在计算时,切记不要忽略氧化剂、还原剂中的变价粒子个数。2.配平下列化学方程式或离子方程式。(1)　 K2MnF6+　SbF5══　F2+　KSbF6+　MnF3 (2)　 Fe(NO3)3+　　NaOH+　　Cl2══　Na2FeO4+　NaNO3+　NaCl+　 H2O (3)　 +　　H++　Br-══　　Br2+　Mn2++　H2O 答案 (1)2K2MnF6+4SbF5══F2+4KSbF6+2MnF3(2)2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2══2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl+8H2O(3)2 +16H++10Br-══5Br2+2Mn2++8H2O解析 (1)锰元素化合价从+4价降低到+3价,氟元素化合价从-1价升高到0价,所以根据得失电子守恒分析,F2与MnF3的系数之比为1∶2,再根据质量守恒可得反应的化学方程式为2K2MnF6+4SbF5══F2+4KSbF6+2MnF3。(2)氯元素化合价从0价降低到-1价,铁元素化合价从+3价升高到+6价,根据得失电子守恒分析,氯气和硝酸铁的系数之比为3∶2,再根据质量守恒可得反应的化学方程式为2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2══2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl+8H2O。(3)反应中锰元素化合价从+7价降低到+2价,溴元素化合价从-1价升高到0价,所以根据得失电子守恒分析, 与Br-的系数之比为2∶10,再根据质量守恒可得反应的化学方程式为 +16H++10Br-══ 5Br2+2Mn2++8H2O。学以致用·随堂检测全达标123451.下列转化中,需要加入氧化剂才能实现的是(　　)B解析 Cl2与NaOH溶液反应可以生成ClO-,Cl2本身既是氧化剂,又是还原剂,则该转化过程不需要加入氧化剂,A不符合题意;Fe2+转化为Fe3+的过程中,Fe2+是还原剂,该转化过程需要加入氧化剂,B符合题意; 转化为CO2的过程没有化合价的变化,不是氧化还原反应,不需要加入氧化剂,C不符合题意; 转化为MnO2的过程中,可以利用高锰酸钾自身的分解反应实现,该转化过程不需要加入氧化剂或还原剂,D不符合题意。123452.2022年我国的“神舟十四号”宇宙飞船搭载3名航天员顺利升空,并成功实现航天员太空行走。火箭和飞船升空所需的巨大能量可由下列化学反应提供:C2H8N2+2N2O4══2CO2↑+3N2↑+4H2O。有关该反应的说法正确的是(　　)(提示:C2H8N2中N元素显-3价)A.该反应是分解反应 B.反应中碳元素的化合价降低C.氧化剂是N2O4 D.该反应不是氧化还原反应C解析 该反应的反应物有两种,不属于分解反应,A错误;C2H8N2→CO2,C元素由-1价升高到+4价,碳元素化合价升高,B错误;N2O4→N2,N元素化合价降低,则氧化剂是N2O4,C正确;该反应中C、N元素化合价发生变化,故属于氧化还原反应,D错误。123453.已知:SiH4中H元素显-1价。关于反应4CO2+SiH4 4CO+2H2O+SiO2,下列说法正确的是(　　)A.CO是氧化产物B.SiH4发生还原反应C.氧化剂与还原剂的个数之比为1∶4D.生成1个SiO2时,转移8个电子D解析 CO2→CO,碳元素的化合价由+4价降为+2价,故CO为还原产物,A错误;SiH4→H2O,H元素化合价升高,则SiH4发生氧化反应,B错误;该反应中氧化剂是CO2,还原剂是SiH4,其个数之比为4∶1,C错误;反应中,氢元素的化合价由-1价升为+1价,生成1个SiO2时,消耗1个SiH4,失8个电子,D正确。123454.已知反应:①Cl2+2KBr══2KCl+Br2②KClO3+6HCl(浓)══3Cl2↑+KCl+3H2O③2KBrO3+Cl2══Br2+2KClO3下列说法正确的是(　　)A.氧化性由强到弱的顺序为KClO3>KBrO3>Cl2>Br2B.①中KCl是还原产物,KBr发生氧化反应C.③中1 mol氧化剂参加反应得到电子的物质的量为2 molD.反应②中的HCl只做还原剂B12345解析 分析题给反应,①②③中物质的氧化性:Cl2>Br2、KClO3>Cl2、KBrO3>KClO3,A错;①中KCl是还原产物,KBr发生氧化反应,B对;③中氧化剂是KBrO3,其转化为Br2,故1 mol KBrO3参加反应得到电子的物质的量为5 mol,C错;反应②中,还原剂是HCl,其中HCl还显酸性与K+形成KCl,D错。123455.[2023山东淄博实验中学高一期中]已知常温下可用Co2O3制备Cl2,其反应的化学方程式为Co2O3+HCl→CoCl2+Cl2↑+H2O(未配平),下列叙述错误的是(　　)A.氧化产物为Cl2,氧化性:Co2O3>Cl2B.配平后H2O前面的化学计量数为3C.HCl在该反应中只表现还原性D.该反应中,生成1个Cl2时,转移2个电子C12345解析 结合得失电子守恒、质量守恒将该反应配平: Co2O3+6HCl══2CoCl2+Cl2↑+3H2O。Cl2是氧化产物,结合氧化还原反应中,氧化剂的氧化性>氧化产物的氧化性可知,氧化性:Co2O3>Cl2,A正确;根据配平的化学方程式可知,H2O前面的化学计量数为3,B正确;反应产物有盐CoCl2生成,故HCl表现出酸性和还原性,C错误;2HCl→Cl2,Cl元素由-1价升高到0价,故生成1个Cl2时转移2个电子,D正确。