1.3氧化还原反应的规律及应用(课件 教案 学案,共3份)

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1.3氧化还原反应的规律及应用(课件 教案 学案,共3份)

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提升课时3 氧化还原反应的规律及应用
学习目标 1.能根据氧化还原反应的特征和本质及价态规律预测物质的性质及产物,理解氧化还原反应的基本规律,构建氧化还原反应规律的认知模型,培养证据推理与模型认知的核心素养。2.利用得失电子守恒规律进行简单的计算。
一、价态规律及应用
                
已知:一、过氧化氢(H2O2)。纯过氧化氢是淡蓝色的黏稠液体,可与水以任意比例混溶,是一种强氧化剂。H2O2水溶液为无色透明液体,质量分数为3%的H2O2水溶液适用于伤口消毒、环境消毒和食品消毒。H2O2在通常情况下会缓慢分解成水和氧气,但分解速率极其慢,加快其反应速率的方法是加入二氧化锰等催化剂或用短波射线照射。
二、常用含锰元素的物质信息如下:
常用含锰元素的物质:
KMnO4:可溶于水,溶液显紫色
K2MnO4:可溶于水,溶液显绿色
MnO2:难溶于水,黑色固体
MnSO4:可溶于水,溶液无色或显浅粉色
1.H2O2中的O元素的价态为      价,根据价态预测H2O2          (填“氧化性”、“还原性”或“既有氧化性又有还原性”),你预测的思路是-1价是氧元素的       价态,既可能升高为0价,也可能降低为-2;可以用化学方程式              证明该预测。
2.某小组同学分别选用酸性KMnO4溶液、酸性KI溶液与5% H2O2溶液反应以验证H2O2性质。
实验①利用了酸性高锰酸钾的性质是      ,该实验中,证明酸性KMnO4溶液与H2O2溶液反应的现象除了溶液颜色变浅或褪色外,还有的现象是有      产生,理由是              
             
             
              。
3.检验实验①生成的气体是氧气的现象是             
              ,
发生反应的离子方程式是             
              。
4.实验②是为了验证H2O2的      ,在反应后的溶液中加入淀粉溶液,可观察到溶液中的现象是       ,该反应的离子方程式是
              。
实验①证明H2O2具有还原性,实验②证明H2O2具有氧化性, H2O2既具有氧化性,也具有还原性。
【探究归纳】
1.价态高低规律
(1)内容:元素在物质中所处的价态决定该元素的氧化性或还原性,一般来说,元素处于最高价态时,只有氧化性(如KMnO4、HNO3等);元素处于最低价态时,只有还原性(如S2-、Br-等);元素处于中间价态时,既有氧化性又有还原性(如Fe2+、SO2等)。
(2)应用:预测物质的氧化性和还原性。
2.价态归中规律
(1)含义: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。
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,即
()
(2)应用:同种元素的物质间发生氧化还原反应时,氧化产物、还原产物的判断,电子转移总数的计算。
3.歧化规律
(1)内容:氧化还原反应中,有元素化合价升高,必然有元素化合价降低。歧化反应时,某元素的中间价态—→高价态+低价态。如:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
(2)应用:判断反应物和产物中同种元素价态的高低,计算电子转移的数目。
1.下列物质中,按只有氧化性、只有还原性、既有氧化性又有还原性的顺序排列的一组是 (  )
A.Al3+、K、Fe2+ B.Cl-、Al、H2
C.NO2、Na+、Br2 D.O2、SO2、Fe
2.关于反应K2H3IO6+9HI===2KI+4I2+6H2O,下列说法正确的是 (  )
A.K2H3IO6发生氧化反应
B.KI是还原产物
C.生成4个I2时,转移7个电子
D.还原剂与氧化剂的数目之比为1∶7
3.已知在热的碱性溶液中,NaClO发生如下反应:3NaClO===2NaCl+NaClO3。在相同条件下NaClO2也能发生类似的反应,其最终产物是 (  )
A.NaCl、NaClO B.NaCl、NaClO3
C.NaClO、NaClO3 D.NaClO3、NaClO4
二、先后规律及应用
                
1.内容
(1)同一氧化剂与多种还原剂混合时,还原性强的先被氧化。例如,已知还原性:I->Fe2+>Br-,当把氯气通入FeBr2溶液时,氯气的量不足时首先氧化Fe2+;把氯气通入FeI2溶液时,氯气的量不足时首先氧化I-。
(2)同一还原剂与多种氧化剂混合时,氧化性强的先被还原。例如,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,然后再依次与Cu2+、H+反应。
2.应用:判断物质的氧化性、还原性强弱或判断反应的先后顺序。
1.多种氧化剂和还原剂相遇时,存在“争先恐后,强者优先”的现象。请预测,在含FeCl2、MgCl2和HCl的溶液中加入适量Zn粉,首先置换出来的是 (  )
A.Fe B.H2
C.Mg D.不能确定
2.向AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后,有金属析出,过滤、洗涤后往滤渣中加入稀盐酸,有无色气体放出,则滤液中一定存在 (  )
A.Fe2+ B.Cu2+、Fe2+
C.Ag+、Fe2+ D.Ag+、Cu2+、Fe2+
3.有下列氧化还原反应:①2I-+Cl2===I2+2Cl-;②2Fe3++2I-===2Fe2++I2;③2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;④2Mn+10Cl-+16H+===2Mn2++5Cl2↑+8H2O,根据上述反应,下列结论中正确的是 (  )
A.要除去含有Fe2+、Cl-和I-的混合溶液中的杂质离子I-,应通入过量的氯气
B.氧化性强弱顺序为Mn>Cl2>Fe3+>I2
C.Mn2+是Mn的氧化产物,I2是I-的还原产物
D.在溶液中不可能发生反应:Mn+5Fe2++8H+===Mn2++5Fe3++4H2O
三、守恒规律及应用
                
1.内容
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。
2.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。
3.氧化还原反应的计算步骤
1.在一定条件下,R和F2可发生如下反应:R+F2+2OH-===R+2F-+H2O,从而可知在R中,元素R的化合价是 (  )
A.+4价 B.+5价
C.+6价 D.+7价
2.反应3NO2+H2O===2HNO3+NO中,当有2e-转移时,被氧化的物质与被还原的物质的个数比是 (  )
A.1∶1 B.2∶1
C.1∶2 D.3∶1
3.反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O中,氧化产物与还原产物的质量之比是 (  )
A.71∶(2×126) B.71∶126
C.(2×71)∶126 D.(4×71)∶126
:课后完成 第一章 提升课时3提升课时3 氧化还原反应的规律及应用
学习目标 1.能根据氧化还原反应的特征和本质及价态规律预测物质的性质及产物,理解氧化还原反应的基本规律,构建氧化还原反应规律的认知模型,培养证据推理与模型认知的核心素养。2.利用得失电子守恒规律进行简单的计算。
一、价态规律及应用
已知:一、过氧化氢(H2O2)。纯过氧化氢是淡蓝色的黏稠液体,可与水以任意比例混溶,是一种强氧化剂。H2O2水溶液为无色透明液体,质量分数为3%的H2O2水溶液适用于伤口消毒、环境消毒和食品消毒。H2O2在通常情况下会缓慢分解成水和氧气,但分解速率极其慢,加快其反应速率的方法是加入二氧化锰等催化剂或用短波射线照射。
二、常用含锰元素的物质信息如下:
常用含锰元素的物质:
KMnO4:可溶于水,溶液显紫色
K2MnO4:可溶于水,溶液显绿色
MnO2:难溶于水,黑色固体
MnSO4:可溶于水,溶液无色或显浅粉色
1.H2O2中的O元素的价态为-1价,根据价态预测H2O2既有氧化性又有还原性(填“氧化性”、“还原性”或“既有氧化性又有还原性”),你预测的思路是-1价是氧元素的中间价态,既可能升高为0价,也可能降低为-2;可以用化学方程式2H2O2===2H2O+O2↑证明该预测。
2.某小组同学分别选用酸性KMnO4溶液、酸性KI溶液与5% H2O2溶液反应以验证H2O2性质。
实验①利用了酸性高锰酸钾的性质是强氧化性,该实验中,证明酸性KMnO4溶液与H2O2溶液反应的现象除了溶液颜色变浅或褪色外,还有的现象是有气体产生,理由是酸性高锰酸钾具有强氧化性,与H2O2发生氧化还原反应,H2O2作还原剂,氧元素的化合价升高变为氧气,高锰酸钾被还原为Mn2+使溶液颜色变浅或褪色。
3.检验实验①生成的气体是氧气的现象是产生的无色气泡能使带火星的小木条复燃,发生反应的离子方程式是2MnO+5H2O2+6H+===__2Mn2++5O2↑+8H2O。
4.实验②是为了验证H2O2的氧化性,在反应后的溶液中加入淀粉溶液,可观察到溶液中的现象是溶液变蓝色,该反应的离子方程式是2I-+H2O2+2H+===__I2+2H2O。
实验①证明H2O2具有还原性,实验②证明H2O2具有氧化性, H2O2既具有氧化性,也具有还原性。
【探究归纳】
1.价态高低规律
(1)内容:元素在物质中所处的价态决定该元素的氧化性或还原性,一般来说,元素处于最高价态时,只有氧化性(如KMnO4、HNO3等);元素处于最低价态时,只有还原性(如S2-、Br-等);元素处于中间价态时,既有氧化性又有还原性(如Fe2+、SO2等)。
(2)应用:预测物质的氧化性和还原性。
2.价态归中规律
(1)含义: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。
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,即
()
(2)应用:同种元素的物质间发生氧化还原反应时,氧化产物、还原产物的判断,电子转移总数的计算。
3.歧化规律
(1)内容:氧化还原反应中,有元素化合价升高,必然有元素化合价降低。歧化反应时,某元素的中间价态―→高价态+低价态。如:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
(2)应用:判断反应物和产物中同种元素价态的高低,计算电子转移的数目。
1.下列物质中,按只有氧化性、只有还原性、既有氧化性又有还原性的顺序排列的一组是(  )
A.Al3+、K、Fe2+ B.Cl-、Al、H2
C.NO2、Na+、Br2 D.O2、SO2、Fe
答案 A
解析 Al3+处于最高价,只有氧化性;K的化合价只能升高,只有还原性;Fe2+的化合价既能升高也能降低,既有氧化性又有还原性,A正确;Cl-的化合价只能升高,只有还原性,B错误;NO2中氮元素化合价既能升高也能降低,既有氧化性又有还原性,Na+的化合价只能降低,只有氧化性,C错误;SO2既有氧化性又有还原性,Fe的化合价只能升高,只有还原性,D错误。
2.关于反应K2H3IO6+9HI===2KI+4I2+6H2O,下列说法正确的是(  )
A.K2H3IO6发生氧化反应
B.KI是还原产物
C.生成4个I2时,转移7个电子
D.还原剂与氧化剂的数目之比为1∶7
答案 C
解析 反应中K2H3IO6中的I元素得电子,化合价降低,发生还原反应,A错误;KI既不是氧化产物也不是还原产物,B错误;每生成4个I2转移7个电子,C正确;反应中HI为还原剂,K2H3IO6为氧化剂,在反应中每消耗1个K2H3IO6就有7个HI失电子,则还原剂与氧化剂的数目之比为7∶1,D错误。
3.已知在热的碱性溶液中,NaClO发生如下反应:3NaClO===2NaCl+NaClO3。在相同条件下NaClO2也能发生类似的反应,其最终产物是(  )
A.NaCl、NaClO B.NaCl、NaClO3
C.NaClO、NaClO3 D.NaClO3、NaClO4
答案 B
解析 已知反应中氯元素的化合价:+1价升高到+5价和降低到-1价,符合邻位转化规律。既然NaClO2也能发生类似的反应,则氯元素的化合价应既有升高,也有降低,A中氯元素化合价均降低,D中氯元素化合价均升高;B、C与题意相符,根据已知反应可知,C中NaClO不是最终产物,故B正确。
二、先后规律及应用
1.内容
(1)同一氧化剂与多种还原剂混合时,还原性强的先被氧化。例如,已知还原性:I->Fe2+>Br-,当把氯气通入FeBr2溶液时,氯气的量不足时首先氧化Fe2+;把氯气通入FeI2溶液时,氯气的量不足时首先氧化I-。
(2)同一还原剂与多种氧化剂混合时,氧化性强的先被还原。例如,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,然后再依次与Cu2+、H+反应。
2.应用:判断物质的氧化性、还原性强弱或判断反应的先后顺序。
1.多种氧化剂和还原剂相遇时,存在“争先恐后,强者优先”的现象。请预测,在含FeCl2、MgCl2和HCl的溶液中加入适量Zn粉,首先置换出来的是(  )
A.Fe B.H2
C.Mg D.不能确定
答案 B
解析 氧化性:H+>Fe2+>Zn2+>Mg2+,所以Zn粉先跟氧化性最强的H+发生置换反应,然后再与Fe2+发生置换反应。
2.向AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后,有金属析出,过滤、洗涤后往滤渣中加入稀盐酸,有无色气体放出,则滤液中一定存在(  )
A.Fe2+ B.Cu2+、Fe2+
C.Ag+、Fe2+ D.Ag+、Cu2+、Fe2+
答案 A
解析 在金属活动性顺序中,还原性:Fe>(H)>Cu>Ag,往滤渣中加入稀盐酸,有无色气体放出,则说明滤渣中含有铁,铁能与硝酸银反应生成硝酸亚铁和银,能与硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜,当有铁剩余时,说明硝酸铜和硝酸银全部参加反应,滤液中无硝酸铜和硝酸银,只有生成的硝酸亚铁。
3.有下列氧化还原反应:①2I-+Cl2===I2+2Cl-;②2Fe3++2I-===2Fe2++I2;③2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;④2MnO+10Cl-+16H+===2Mn2++5Cl2↑+8H2O,根据上述反应,下列结论中正确的是(  )
A.要除去含有Fe2+、Cl-和I-的混合溶液中的杂质离子I-,应通入过量的氯气
B.氧化性强弱顺序为MnO>Cl2>Fe3+>I2
C.Mn2+是MnO的氧化产物,I2是I-的还原产物
D.在溶液中不可能发生反应:MnO+5Fe2++8H+===Mn2++5Fe3++4H2O
答案 B
解析 若通入过量的Cl2,Fe2+也会被除去,A错误;由氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知,氧化性:MnO>Cl2>Fe3+>I2,B正确;MnO→Mn2+中锰元素化合价降低,MnO是氧化剂,Mn2+是还原产物,I-→I2中碘元素化合价升高,I-是还原剂,I2是氧化产物,C错误;若反应能发生,MnO是氧化剂,Fe3+是氧化产物,符合氧化剂的氧化性比氧化产物的强,Fe2+是还原剂,Mn2+是还原产物,符合还原剂的还原性比还原产物的强,所以反应能发生,D错误。
三、守恒规律及应用
1.内容
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。
2.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。
3.氧化还原反应的计算步骤
1.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
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RO中的化合价为x,则x-2×3=-1,x=+5;方法2: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。
2.反应3NO2+H2O===2HNO3+NO中,当有2e-转移时,被氧化的物质与被还原的物质的个数比是(  )
A.1∶1 B.2∶1
C.1∶2 D.3∶1
答案 B
解析 在反应3NO2+H2O===2HNO3+NO中,NO2既做还原剂又做氧化剂,每3个NO2分子发生反应,有2个NO2分子失去电子被氧化为HNO3,有1个NO2分子得到电子被还原成NO,反应过程中转移2个电子,则当有2e-转移时,被氧化的物质与被还原的物质的个数比是2∶1。
3.反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O中,氧化产物与还原产物的质量之比是(  )
A.71∶(2×126) B.71∶126
C.(2×71)∶126 D.(4×71)∶126
答案 B
解析 由化学方程式可知,反应物MnO2中的Mn元素的化合价为+4价,生成物MnCl2中Mn元素的化合价为+2价,反应物HCl中Cl元素的化合价为-1价,生成物Cl2中Cl元素的化合价为0价,故MnCl2是还原产物,Cl2是氧化产物,由氧化还原反应中得失电子守恒可知,Cl2与MnCl2的个数之比为1∶1,质量之比为71∶126,B符合题意。
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)价态规律及应用
1.下列微粒:①Al3+ ②Cl- ③N2 ④S2- ⑤Cu ⑥H2O2 ⑦Fe2+ ⑧MnO,既具有氧化性又具有还原性的是(  )
A.①④⑤⑦ B.③⑥⑦⑧
C.④⑤⑥⑧ D.①②③⑥
答案 B
解析 一般情况下元素的化合价处于最高价时只有氧化性,处于最低价时只有还原性,处于中间价时往往既有氧化性又有还原性。
2.下列反应中同一物质中同一价态的元素部分被氧化,部分被还原的是(  )
A.Cl2+H2O===HCl+HClO
B.NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O
C.5NH4NO32HNO3+4N2↑+9H2O
D.SO2+2H2S===2H2O+3S
答案 A
解析 A项,Cl2+H2O===HCl+HClO,反应中只有Cl元素的化合价变化,Cl元素部分被氧化、部分被还原;B项,NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O,没有元素的化合价变化;C项,5NH4NO32HNO3+4N2↑+9H2O中,只有N元素的化合价变化,N元素部分被氧化、部分被还原,但不是同一价态的氮元素;D项,SO2+2H2S===2H2O+3S中,只有S元素的化合价变化,但S元素存在于不同物质中。
3.G、Q、X、Y、Z均为氯的含氧化合物,它们的分子式(或化学式)未知,已知它们在一定条件下具有如下转化关系(未配平):
(1)G―→Q+NaCl
(2)Q+H2OX+H2
(3)Y+NaOH―→G+Q+H2O
(4)Z+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.Q、G、Z、Y、X B.G、Y、Q、Z、X
C.G、Y、Z、Q、X D.Z、X、G、Y、Q
答案 B
解析 (1)反应为歧化反应,则Q中氯元素的化合价>G中氯元素的化合价,G中氯元素的化合价必介于Q中氯元素的化合价和-1价之间。同理,由(3)和(1)得氯元素化合价的高低顺序为Q>Y>G,由(2)得氯元素化合价的高低顺序为X>Q,由(4)和(2)得氯元素化合价的高低顺序为X>Z>Q。
(二)先后规律及应用
4.已知氧化性:Fe3+>Cu2+,在溶有Fe2(SO4)3和CuSO4的溶液中加入铁粉,下列说法不正确的是(  )
A.若铁粉有剩余,则不溶物中一定有铜
B.若铁粉有剩余,则溶液中的金属阳离子只有Fe2+
C.若铁粉无剩余,且溶液中有Cu2+,则溶液中一定无Fe3+
D.若铁粉无剩余,且溶液中无Cu2+,则溶液中一定有Fe2+,一定无Fe3+
答案 C
解析 由于氧化性:Fe3+>Cu2+,所以在溶有Fe2(SO4)3和CuSO4的溶液中加入铁粉,铁粉先与Fe3+反应,当将Fe3+完全反应后才与Cu2+反应。若铁粉有剩余,则Fe3+、Cu2+均无,所以溶液中只有Fe2+,且不溶物中有铜;若铁粉无剩余,且溶液中有Cu2+,说明铁粉少,可能并未将Fe3+完全还原,所以可能有Fe3+;若铁粉无剩余,且溶液中无Cu2+,说明铁将Cu2+完全还原,这时一定无Fe3+。
5.已知反应:①16H++10Z-+2XO===2X2++5Z2+8H2O;②2A2++B2===2A3++2B-;③2B-+Z2===B2+2Z-。根据上述反应,判断下列结论正确的是(  )
A.还原性:A2+>B->Z->X2+
B.要除去含有A2+、Z-和B-混合溶液中的A2+,而不氧化Z-和B-,应加入Z2
C.X2+是XO的还原产物,B2是B-的还原产物
D.在溶液中不可能发生反应:8H++5A2++XO===X2++5A3++4H2O
答案 A
解析 根据①16H++10Z-+2XO===2X2++5Z2+8H2O可知,还原性:Z->X2+,氧化性:XO>Z2;根据②2A2++B2===2A3++2B-可知,还原性:A2+>B-,氧化性:B2>A3+;根据③2B-+Z2===B2+2Z-可知,还原性:B->Z-,氧化性:Z2>B2;则还原性:A2+>B->Z->X2+,氧化性:XO>Z2>B2>A3+,A正确。根据氧化性:XO>Z2>B2>A3+,可知要除去含有A2+、Z-和B-混合溶液中的A2+,而不氧化Z-和B-,应加入B2,B错误。X2+是XO的还原产物,B2是B-的氧化产物,C错误。氧化性:XO>Z2>B2>A3+,因此在溶液中可能发生反应:8H++5A2++XO===X2++5A3++4H2O,D错误。
(三)守恒规律及应用
6.在酸性条件下,可发生如下反应:ClO+2M3++4H2O===M2O+Cl-+8H+,M2O中M的化合价是(  )
A.+4 B.+5
C.+6 D.+7
答案 C
解析 离子方程式中,反应前后离子所带电荷总数相等,即6-1=8-n-1,解得n=2,从而得出M2O中M的化合价为+6价,也可根据得失电子守恒计算。
7.(1)在一定条件下,PbO2与Cr3+反应,产物是Cr2O和Pb2+,则Cr3+与PbO2反应的化学计量数之比为________。
(2)已知Na2SO3溶液能与K2Cr2O7溶液发生氧化还原反应,且Na2SO3被氧化为Na2SO4,Na2SO3与K2Cr2O7反应的化学计量数之比为3∶1,则铬元素在还原产物中的化合价为________。
答案 (1)2∶3 (2)+3
解析 标变价元素的化合价,找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物;找准一个原子或离子的得失电子数(注意化学式中粒子的个数);根据氧化剂个数×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)=还原剂个数×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)进行计算。
B级 素养培优练
8.已知反应6HCl(浓)+KClO3===3Cl2↑+KCl+3H2O,下列说法不正确的是(  )
A.KClO3是氧化剂
B.被氧化与被还原的氯原子的个数比为5∶1
C.盐酸表现还原性和酸性
D.用双线桥表示该反应的电子转移为
答案 D
解析 由反应可知,KClO3中Cl元素由+5价降低到0价,则KClO3是氧化剂,A正确; 据该反应可知,被氧化与被还原的氯原子的个数比为5∶1,B正确;该反应中,部分HCl被氧化生成Cl2,部分HCl生成盐KCl,则盐酸表现还原性和酸性,C正确;由于该反应为同一元素不同价态的归中反应,据归中规律,价态只靠近不交叉,所以双线桥应为,D错误。
9.稀硫酸中几种离子的转化关系如图所示。下列说法不正确的是(  )
A.反应1中氧化剂是Ce4+
B.氧化性:Mn3+>Ce4+>Fe3+>I2
C.能发生反应:2Mn3++2I-===I2+2Mn2+
D.反应2的还原产物为Mn2+
答案 B
解析 由转化关系图可知,反应1为Ce4++Mn2+===Ce3++Mn3+,反应2为Mn3++Fe2+===Mn2++Fe3+,反应3为2Fe3++2I-===2Fe2++I2。反应1中的氧化剂为Ce4+,Mn3+是氧化产物,A正确;氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,由反应1可知氧化性:Ce4+>Mn3+,由反应2可知氧化性:Mn3+>Fe3+,由反应3可知氧化性:Fe3+>I2,故有氧化性:Ce4+>Mn3+>Fe3+>I2,B错误;氧化性:Mn3+>I2,因此可以发生反应:2Mn3++2I-===I2+2Mn2+,C正确;反应2为Mn3++Fe2+===Mn2++Fe3+,还原产物为Mn2+,D正确。
10.(2023·日照东港区联测)已知反应:①Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2;②KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O;③2KBrO3+Cl2===2KClO3+Br2。下列说法不正确的是(  )
A.氧化性由弱到强的顺序为:Br2<Cl2<KClO3<KBrO3
B.上述三个反应都是氯元素得电子
C.反应②中氧化剂与还原剂的个数之比为1∶5
D.反应③中若1个KBrO3参与反应,则还原剂失去5个电子
答案 B
解析 反应①中氧化剂是氯气,氧化产物是溴单质,所以氯气的氧化性大于溴单质,②中氧化剂是KClO3,氧化产物是Cl2,KClO3的氧化性大于Cl2,③中氧化剂是KBrO3,氧化产物是KClO3,所以KBrO3的氧化性大于KClO3,总之,氧化性由弱到强的顺序为:Br2<Cl2<KClO3<KBrO3,故A正确;反应②③中氯元素化合价升高,氯元素失电子,故B错误;反应②中反应物的6个HCl中只有5个HCl被氧化作还原剂,则氧化剂与还原剂的个数之比为1∶5,故C正确;反应③中,Br元素的化合价降低5价,若1个氧化剂KBrO3参与反应,转移5个电子,故D正确。
11.某一反应体系有反应物和生成物共7种物质:O2、KMnO4、MnSO4、H2SO4、H2O、H2O2、K2SO4。已知该反应中H2O2只发生如下过程:H2O2―→O2,试回答下列问题:
(1)该反应中的氧化剂是________。
(2)该反应中,发生还原反应的过程是________________________________
_____________________________________________________________。
(3)该反应中,氧化产物与还原产物的数目之比是________。
答案 (1)KMnO4 (2)KMnO4―→MnSO4
(3)5∶2
解析 由于H2O2发生的变化为H22―→2,H2O2为还原剂,氧化产物为O2,则KMnO4为氧化剂,KO4―→nSO4,发生还原反应,还原产物为MnSO4。每生成1个O2失去2个电子,每生成1个MnSO4,得到5个电子,故氧化产物与还原产物的数目之比为5∶2。
12.根据下表信息,解答有关问题。
氯气(Cl2) KMnO4 PbO2
有刺激性气味,呈黄绿色,有毒气体 易溶于水,溶液呈紫红色,可用于杀菌消毒 Pb的最高化合价为+4,其稳定化合价为+2,难溶于水,灰色固体
(1)上表所列物质通常作氧化剂的是________。
(2)取一定量的酸性KMnO4溶液依次进行下列实验,有关现象记录如下:
滴加适量H2O2,紫红色褪去,并有无色气泡产生;
再加入适量的PbO2固体,固体溶解,溶液又变为紫红色。
①在配制酸性KMnO4溶液时,能否用盐酸?________,原因是__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
②KMnO4、H2O2、PbO2的氧化性由强到弱的顺序为__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3)根据上述反应能否比较Cl2与H2O2的氧化性强弱?________(填“能”或“不能”)。
答案 (1)KMnO4、PbO2、氯气(Cl2)
(2)①不能 KMnO4的氧化性比氯气的强,可将盐酸氧化为氯气
②PbO2>KMnO4>H2O2
(3)不能
解析 (2)②滴加适量H2O2,紫红色褪去,并有无色气泡产生,说明H2O2能被KMnO4氧化,所以氧化性:KMnO4>H2O2;再加入适量的PbO2固体,固体溶解,溶液又变为紫红色,说明Mn2+能与PbO2反应生成KMnO4,得出氧化性:PbO2>KMnO4,综上得出氧化性由强到弱的顺序是PbO2>KMnO4>H2O2。
13.回答下列问题:
(1)实验室制备氧气可以用加热高锰酸钾的方法实现,其发生的反应为2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑,其中被还原的元素是________(填元素符号),氧化产物是________(填化学式)。
(2)下面三个方法都可以用来制氯气:
①MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
②KClO3+6HCl(浓)===3Cl2↑+KCl+3H2O
③KMnO4+HCl(浓)―→KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O(未配平)
根据以上三个反应,回答下列有关问题:
a.反应②的离子方程式为__________________________________________
_______________________________________________________________。
b.反应①中,氧化产物与还原产物的质量比为________。
c.已知反应④:4HCl+O22Cl2+2H2O(g),该反应也能制得氯气。则MnO2、O2、KMnO4三种物质氧化性由强到弱的顺序为____________________。
答案 (1)Mn O2
(2)a.ClO+6H++5Cl-===3Cl2↑+3H2O
b.71∶126 c.KMnO4>MnO2>O2
解析 (1)反应2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑,KMnO4中氧元素的化合价升高,生成O2,KMnO4中锰元素的化合价降低,生成K2MnO4和MnO2,故被还原的元素是Mn,氧化产物是O2。(2)a.KClO3+6HCl(浓)===3Cl2↑+KCl+3H2O反应中,KClO3、HCl和KCl均是易溶性的电解质,拆分为离子,其他写成分子,改写成离子方程式为ClO+6H++5Cl-===3Cl2↑+3H2O。b.MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O反应中,MnO2是氧化剂,HCl是还原剂,所以氧化产物与还原产物的质量比为71∶126。c.根据反应①③④可知,③不需要条件,①的反应条件是加热,④的反应条件是加热和催化剂,反应条件越简单的氧化还原反应越容易发生,越容易发生的氧化还原反应中氧化剂的氧化性越强,所以氧化性强弱为KMnO4>MnO2>O2。(共52张PPT)
第三节 氧化还原反应
第一章 物质及其变化
提升课时  氧化还原反应的规律及应用
3
1.能根据氧化还原反应的特征和本质及价态规律预测物质的性质及产物,理解氧化还原反应的基本规律,构建氧化还原反应规律的认知模型,培养证据推理与模型认知的核心素养。2.利用得失电子守恒规律进行简单的计算。
学习目标
一、价态规律及应用
二、先后规律及应用


CONTENTS
课后巩固训练
三、守恒规律及应用
一、价态规律及应用
对点训练
已知:一、过氧化氢(H2O2)。纯过氧化氢是淡蓝色的黏稠液体,可与水以任意比例混溶,是一种强氧化剂。H2O2水溶液为无色透明液体,质量分数为3%的H2O2水溶液适用于伤口消毒、环境消毒和食品消毒。H2O2在通常情况下会缓慢分解成水和氧气,但分解速率极其慢,加快其反应速率的方法是加入二氧化锰等催化剂或用短波射线照射。
二、常用含锰元素的物质信息如下:
常用含锰元素的物质:
KMnO4:可溶于水,溶液显紫色
K2MnO4:可溶于水,溶液显绿色
MnO2:难溶于水,黑色固体
MnSO4:可溶于水,溶液无色或显浅粉色
1.H2O2中的O元素的价态为______价,根据价态预测H2O2 ______________________ (填“氧化性”、“还原性”或“既有氧化性又有还原性”),你预测的思路是-1价是氧元素的______价态,既可能升高为0价,也可能降低为-2;可以用化学方程式________________________证明该预测。
-1
既有氧化性又有还原性
中间
2H2O2===2H2O+O2↑
2.某小组同学分别选用酸性KMnO4溶液、酸性KI溶液与5% H2O2溶液反应以验证H2O2性质。
实验①利用了酸性高锰酸钾的性质是__________,该实验中,证明酸性KMnO4溶液与H2O2溶液反应的现象除了溶液颜色变浅或褪色外,还有的现象是有______产生,理由是_____________________________________________
________________________________________________________________________________________________。
强氧化性
气体
酸性高锰酸钾具有强氧化性,与H2O2发生氧化还原反应,H2O2作还原剂,氧元素的化合价升高变为氧气,高锰酸钾被还原为Mn2+使溶液颜色变浅或褪色
3.检验实验①生成的气体是氧气的现象是______________________________________,发生反应的离子方程式是
______________________________________________________________。
4.实验②是为了验证H2O2的________,在反应后的溶液中加入淀粉溶液,可观察到溶液中的现象是____________,该反应的离子方程式是
______________________________________________。
实验①证明H2O2具有还原性,实验②证明H2O2具有氧化性, H2O2既具有氧化性,也具有还原性。
产生的无色气泡能使带火星的小木条复燃
氧化性
溶液变蓝色
2I-+H2O2+2H+===I2+2H2O
【探究归纳】
1.价态高低规律
(1)内容:元素在物质中所处的价态决定该元素的氧化性或还原性,一般来说,元素处于最高价态时,只有氧化性(如KMnO4、HNO3等);元素处于最低价态时,只有还原性(如S2-、Br-等);元素处于中间价态时,既有氧化性又有还原性(如Fe2+、SO2等)。
(2)应用:预测物质的氧化性和还原性。
2.价态归中规律
(1)含义: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。
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,即
(2)应用:同种元素的物质间发生氧化还原反应时,氧化产物、还原产物的判断,电子转移总数的计算。
3.歧化规律
(1)内容:氧化还原反应中,有元素化合价升高,必然有元素化合价降低。歧化反应时,某元素的中间价态―→高价态+低价态。如:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
(2)应用:判断反应物和产物中同种元素价态的高低,计算电子转移的数目。
1.下列物质中,按只有氧化性、只有还原性、既有氧化性又有还原性的顺序排列的一组是(  )
A.Al3+、K、Fe2+ B.Cl-、Al、H2
C.NO2、Na+、Br2 D.O2、SO2、Fe
解析 Al3+处于最高价,只有氧化性;K的化合价只能升高,只有还原性;Fe2+的化合价既能升高也能降低,既有氧化性又有还原性,A正确;Cl-的化合价只能升高,只有还原性,B错误;NO2中氮元素化合价既能升高也能降低,既有氧化性又有还原性,Na+的化合价只能降低,只有氧化性,C错误;SO2既有氧化性又有还原性,Fe的化合价只能升高,只有还原性,D错误。
A
2.关于反应K2H3IO6+9HI===2KI+4I2+6H2O,下列说法正确的是(  )
A.K2H3IO6发生氧化反应
B.KI是还原产物
C.生成4个I2时,转移7个电子
D.还原剂与氧化剂的数目之比为1∶7
解析 反应中K2H3IO6中的I元素得电子,化合价降低,发生还原反应,A错误;KI既不是氧化产物也不是还原产物,B错误;每生成4个I2转移7个电子,C正确;反应中HI为还原剂,K2H3IO6为氧化剂,在反应中每消耗1个K2H3IO6就有7个HI失电子,则还原剂与氧化剂的数目之比为7∶1,D错误。
C
3.已知在热的碱性溶液中,NaClO发生如下反应:3NaClO===2NaCl+NaClO3。在相同条件下NaClO2也能发生类似的反应,其最终产物是(  )
A.NaCl、NaClO B.NaCl、NaClO3
C.NaClO、NaClO3 D.NaClO3、NaClO4
解析 已知反应中氯元素的化合价:+1价升高到+5价和降低到-1价,符合邻位转化规律。既然NaClO2也能发生类似的反应,则氯元素的化合价应既有升高,也有降低,A中氯元素化合价均降低,D中氯元素化合价均升高;B、C与题意相符,根据已知反应可知,C中NaClO不是最终产物,故B正确。
B
二、先后规律及应用
对点训练
1.内容
(1)同一氧化剂与多种还原剂混合时,还原性强的先被氧化。例如,已知还原性:I->Fe2+>Br-,当把氯气通入FeBr2溶液时,氯气的量不足时首先氧化Fe2+;把氯气通入FeI2溶液时,氯气的量不足时首先氧化I-。
(2)同一还原剂与多种氧化剂混合时,氧化性强的先被还原。例如,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,然后再依次与Cu2+、H+反应。
2.应用:判断物质的氧化性、还原性强弱或判断反应的先后顺序。
1.多种氧化剂和还原剂相遇时,存在“争先恐后,强者优先”的现象。请预测,在含FeCl2、MgCl2和HCl的溶液中加入适量Zn粉,首先置换出来的是(  )
A.Fe B.H2 C.Mg D.不能确定
解析 氧化性:H+>Fe2+>Zn2+>Mg2+,所以Zn粉先跟氧化性最强的H+发生置换反应,然后再与Fe2+发生置换反应。
B
2.向AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后,有金属析出,过滤、洗涤后往滤渣中加入稀盐酸,有无色气体放出,则滤液中一定存在(  )
A.Fe2+ B.Cu2+、Fe2+ C.Ag+、Fe2+ D.Ag+、Cu2+、Fe2+
解析 在金属活动性顺序中,还原性:Fe>(H)>Cu>Ag,往滤渣中加入稀盐酸,有无色气体放出,则说明滤渣中含有铁,铁能与硝酸银反应生成硝酸亚铁和银,能与硝酸铜反应生成硝酸亚铁和铜,当有铁剩余时,说明硝酸铜和硝酸银全部参加反应,滤液中无硝酸铜和硝酸银,只有生成的硝酸亚铁。
A
B
三、守恒规律及应用
对点训练
1.内容
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。
2.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。
3.氧化还原反应的计算步骤
B
2.反应3NO2+H2O===2HNO3+NO中,当有2e-转移时,被氧化的物质与被还原的物质的个数比是(  )
A.1∶1 B.2∶1 C.1∶2 D.3∶1
解析 在反应3NO2+H2O===2HNO3+NO中,NO2既做还原剂又做氧化剂,每3个NO2分子发生反应,有2个NO2分子失去电子被氧化为HNO3,有1个NO2分子得到电子被还原成NO,反应过程中转移2个电子,则当有2e-转移时,被氧化的物质与被还原的物质的个数比是2∶1。
B
B
解析 由化学方程式可知,反应物MnO2中的Mn元素的化合价为+4价,生成物MnCl2中Mn元素的化合价为+2价,反应物HCl中Cl元素的化合价为-1价,生成物Cl2中Cl元素的化合价为0价,故MnCl2是还原产物,Cl2是氧化产物,由氧化还原反应中得失电子守恒可知,Cl2与MnCl2的个数之比为1∶1,质量之比为71∶126,B符合题意。
课后巩固训练
B
解析 一般情况下元素的化合价处于最高价时只有氧化性,处于最低价时只有还原性,处于中间价时往往既有氧化性又有还原性。
A
B
解析 (1)反应为歧化反应,则Q中氯元素的化合价>G中氯元素的化合价,G中氯元素的化合价必介于Q中氯元素的化合价和-1价之间。同理,由(3)和(1)得氯元素化合价的高低顺序为Q>Y>G,由(2)得氯元素化合价的高低顺序为X>Q,由(4)和(2)得氯元素化合价的高低顺序为X>Z>Q。
(二)先后规律及应用
4.已知氧化性:Fe3+>Cu2+,在溶有Fe2(SO4)3和CuSO4的溶液中加入铁粉,下列说法不正确的是(  )
A.若铁粉有剩余,则不溶物中一定有铜
B.若铁粉有剩余,则溶液中的金属阳离子只有Fe2+
C.若铁粉无剩余,且溶液中有Cu2+,则溶液中一定无Fe3+
D.若铁粉无剩余,且溶液中无Cu2+,则溶液中一定有Fe2+,一定无Fe3+
C
解析 由于氧化性:Fe3+>Cu2+,所以在溶有Fe2(SO4)3和CuSO4的溶液中加入铁粉,铁粉先与Fe3+反应,当将Fe3+完全反应后才与Cu2+反应。若铁粉有剩余,则Fe3+、Cu2+均无,所以溶液中只有Fe2+,且不溶物中有铜;若铁粉无剩余,且溶液中有Cu2+,说明铁粉少,可能并未将Fe3+完全还原,所以可能有Fe3+;若铁粉无剩余,且溶液中无Cu2+,说明铁将Cu2+完全还原,这时一定无Fe3+。
A
C
2∶3
+3
解析 标变价元素的化合价,找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物;找准一个原子或离子的得失电子数(注意化学式中粒子的个数);根据氧化剂个数×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)=还原剂个数×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)进行计算。
D
9.稀硫酸中几种离子的转化关系如图所示。下列说法不正确的是(  )
A.反应1中氧化剂是Ce4+
B.氧化性:Mn3+>Ce4+>Fe3+>I2
C.能发生反应:2Mn3++2I-===I2+2Mn2+
D.反应2的还原产物为Mn2+
B
解析 由转化关系图可知,反应1为Ce4++Mn2+===Ce3++Mn3+,反应2为Mn3++Fe2+===Mn2++Fe3+,反应3为2Fe3++2I-===2Fe2++I2。反应1中的氧化剂为Ce4+,Mn3+是氧化产物,A正确;氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,由反应1可知氧化性:Ce4+>Mn3+,由反应2可知氧化性:Mn3+>Fe3+,由反应3可知氧化性:Fe3+>I2,故有氧化性:Ce4+>Mn3+>Fe3+>I2,B错误;氧化性:Mn3+>I2,因此可以发生反应:2Mn3++2I-===I2+2Mn2+,C正确;反应2为Mn3++Fe2+===Mn2++Fe3+,还原产物为Mn2+,D正确。
10.(2023·日照东港区联测)已知反应:①Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2;②KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O;③2KBrO3+Cl2===2KClO3+Br2。下列说法不正确的是(  )
A.氧化性由弱到强的顺序为:Br2<Cl2<KClO3<KBrO3
B.上述三个反应都是氯元素得电子
C.反应②中氧化剂与还原剂的个数之比为1∶5
D.反应③中若1个KBrO3参与反应,则还原剂失去5个电子
B
解析 反应①中氧化剂是氯气,氧化产物是溴单质,所以氯气的氧化性大于溴单质,②中氧化剂是KClO3,氧化产物是Cl2,KClO3的氧化性大于Cl2,③中氧化剂是KBrO3,氧化产物是KClO3,所以KBrO3的氧化性大于KClO3,总之,氧化性由弱到强的顺序为:Br2<Cl2<KClO3<KBrO3,故A正确;反应②③中氯元素化合价升高,氯元素失电子,故B错误;反应②中反应物的6个HCl中只有5个HCl被氧化作还原剂,则氧化剂与还原剂的个数之比为1∶5,故C正确;反应③中,Br元素的化合价降低5价,若1个氧化剂KBrO3参与反应,转移5个电子,故D正确。
11.某一反应体系有反应物和生成物共7种物质:O2、KMnO4、MnSO4、H2SO4、H2O、H2O2、K2SO4。已知该反应中H2O2只发生如下过程:H2O2―→O2,试回答下列问题:
(1)该反应中的氧化剂是________。
(2)该反应中,发生还原反应的过程是_______________________________。
(3)该反应中,氧化产物与还原产物的数目之比是________。
KMnO4
KMnO4―→MnSO4
5∶2
12.根据下表信息,解答有关问题。
氯气(Cl2) KMnO4 PbO2
有刺激性气味,呈黄绿色,有毒气体 易溶于水,溶液呈紫红色,可用于杀菌消毒 Pb的最高化合价为+4,其稳定化合价为+2,难溶于水,灰色固体
(1)上表所列物质通常作氧化剂的是_________________________。
(2)取一定量的酸性KMnO4溶液依次进行下列实验,有关现象记录如下:
滴加适量H2O2,紫红色褪去,并有无色气泡产生;
再加入适量的PbO2固体,固体溶解,溶液又变为紫红色。
①在配制酸性KMnO4溶液时,能否用盐酸?________,原因是____________________________________________________________________。
②KMnO4、H2O2、PbO2的氧化性由强到弱的顺序为________________________。
(3)根据上述反应能否比较Cl2与H2O2的氧化性强弱?________(填“能”或“不能”)。
KMnO4、PbO2、氯气(Cl2)
不能
KMnO4的氧化性比氯气的强,可将盐酸氧化为氯气
PbO2>KMnO4>H2O2
不能
解析 (2)②滴加适量H2O2,紫红色褪去,并有无色气泡产生,说明H2O2能被KMnO4氧化,所以氧化性:KMnO4>H2O2;再加入适量的PbO2固体,固体溶解,溶液又变为紫红色,说明Mn2+能与PbO2反应生成KMnO4,得出氧化性:PbO2>KMnO4,综上得出氧化性由强到弱的顺序是PbO2>KMnO4>H2O2。
Mn
O2
71∶126
KMnO4>MnO2>O2

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