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氧化还原反应的应用
第2章 元素与物质世界
1.以H2O2为例，学会根据元素化合价预测并设计实验探究物质的氧化性或还原性。
2.了解氧化还原反应在物质转化和能量转化中的应用，能从元素价态变化的视角说明物质的转化路径，学会氯气的实验室制法。
元素化合价的升降趋势
物质的还原性or氧化性
最低价
中间价
最高价
只具有还原性
既具有还原性
又具有氧化性
只具有氧化性
KMnO4 锰元素为最高价态，高锰酸钾具有氧化性
KI 碘元素为最低价态，碘化钾具有还原性
活动 · 探究
活动 · 探究
探究物质的氧化性或还原性
过氧化氢（H2O2）中氢元素的化合价为 +1 价，氧元素的化合价为 -1 价。过氧化氢是否具有氧化性或还原性呢？请你设计实验验证自己的预测。
实验用品
5% H2O2 溶液，酸性 KMnO4 溶液，KI 溶液，淀粉溶液；
试管，胶头滴管。
H2O2
-1
0
-2
还原性
氧化性
酸性高锰
酸钾溶液
KI溶液
淀粉溶液
溶液紫色褪去，产生无色无味的气体，该气体能使带火星的木条复燃
溶液变蓝色
H2O2有还原性，
被氧化为O2
H2O2有氧化性，
被还原为H2O
一、研究物质的性质
证明过氧化氢具有氧化性或还原性的依据是什么？
证明H2O2具有氧化性的依据是能将具有强还原性的KI氧化为使淀粉溶液变蓝的I2；
证明H2O2具有还原性的依据是能使具有强氧化性的酸性KMnO4溶液紫色褪去。
思考与讨论
影响物质氧化性或还原性的因素
(1)物质氧化性或还原性的强弱由物质得失电子的能力决定。
(2)环境条件也会影响物质氧化性或还原性的强弱。如酸性越强，KMnO4的氧化性越强。
思考：金属在自然界主要以游离态还是化合态形式存在？
Au 单质
Ag 单质
黄铜矿CuFeS2
赤铁矿Fe2O3
铝土矿Al(OH)3
如何得到金属单质？
二、实现物质转化
(1)冶炼金属
①金属冶炼的本质
金属阳离子得电子被还原生成金属单质
Mn＋＋ne－===M
②金属冶炼方法
热还原法：
以C、CO等物质作为还原剂，在加热条件下将金属氧化物还原为金属单质。
Fe2O3+3CO ==== 2Fe + 3CO2
高温
（高炉炼铁）
金属置换法：
以活泼金属为还原剂，将目标金属从其盐溶液中还原出来。
CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu
②金属冶炼方法
电解法：
热分解法：
利用外加电源提供电子，使金属元素的化合价降低，从而获得金属单质。
2Al2O3 (熔融) ==== 4Al + 3O2 ↑
电解
冰晶石
在加热条件下，物质自身发生氧化还原反应，将金属还原出来。
2HgO ==== 2Hg + O2 ↑
加热
金属的冶炼方法
金属活泼性与冶炼方法的关系如下：
特别提醒　①冶炼Mg时只能电解熔融MgCl2不能电解MgO，原因是MgO的熔点高，熔化时消耗更多能量，增加生产成本。
②冶炼Al时只能电解熔融Al2O3不能电解熔融AlCl3，原因是AlCl3在熔融态时不导电。
下表中金属在工业上的冶炼方法错误的是
Al和Na是活泼的金属，冶炼方法分别是电解熔融的Al2O3和NaCl。
选项 A B C D
金属 Ca、Mg Sn、Pb Al、Na Hg、Ag
冶炼方法 电解法 热还原法 热还原法 热分解法
C
迁移 · 应用
迁移 · 应用
瑞典化学家舍勒（C.W.Scheele）是最早发现氯气的人。他在研究软锰矿矿石（主要成分是二氧化锰）时，把浓盐酸和软锰矿矿石混合加热，意外地得到了氯气。至今，实验室中还用这种方法制取氯气。
0
+4 -1
+2
化合价升高，氧化反应
化合价降低，还原反应
氧化剂
还原剂
MnO2+ 4HCl(浓) ==== MnCl2 + Cl2 ↑ + 2H2O
三、实验室制取氯气
①制备原理
MnO2+ 4HCl(浓) ==== MnCl2 + Cl2 ↑ + 2H2O
思考：含有146 g HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应，能生成71 g Cl2吗？
不能。一是随着反应的进行，盐酸浓度变小，Cl－的还原性减弱，MnO2不能再氧化HCl，此反应不再进行；二是浓盐酸具有挥发性。
②仪器装置
分液漏斗
圆底烧瓶
NaOH溶液
除去Cl2中少量的HCl气体
干燥氯气(或除去Cl2中的水蒸气)
向上排空气法
思考与讨论
如何检验收集到的氯气已集满？
a.将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸变蓝，则证明已集满。
b.将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。
实验室用氢氧化钠溶液吸收尾气的原理是什么，氯气表现什么性质？
反应的化学方程式为2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，氯气既
表现氧化性又表现还原性。
思考与讨论
为防止Cl2污染，能否用澄清石灰水处理过量的Cl2
吸收Cl2时不宜用澄清石灰水代替NaOH溶液，因为Ca(OH)2微溶于水，溶解的量少，不能保证Cl2全部被吸收。
在实验室中也可以利用高锰酸钾与浓盐酸在常温下反应制取氯气，请预测反应产物，写出该反应的化学方程式。
16HCl(浓)＋2KMnO4===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。
三、获得能量
煤的燃烧
天然气的燃烧
火力发电厂
燃料电池电车
镁条燃烧

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