2.3.3 氧化还原反应的应用课件(共39张PPT)2023-2024学年高一化学鲁科版必修第一册
文档属性
| 名称 | 2.3.3 氧化还原反应的应用课件(共39张PPT)2023-2024学年高一化学鲁科版必修第一册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-11-08 16:09:16 | ||
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文档简介
(共39张PPT)
第2章 元素与物质世界
第3节 第3课时 氧化还原反应的应用
素 养 目 标
1.通过对氧化还原反应在生产、生活中的广泛应用的学习,激发学习化学的兴趣,体会科学态度与社会责任的化学核心素养。
2.通过了解一些氧化还原反应在生产、生活中造成的危害,培养学生辩证地分析、理解事物的能力,体会科学探究与创新意识的核心素养。
3.通过学习,体会化学与生产、生活、社会的密切关系,引导学生认识到科学技术可以促进社会的发展和进步,体会科学态度与社会责任的核心素养。
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
自主梳理
一、研究物质的性质
1.过氧化氢的性质
(1)物理性质:无色液体, 于水。
(2)H2O2的氧化性和还原性。
①通过与酸性KMnO4溶液反应,KMnO4溶液 ,证明H2O2具有
;
②通过与KI溶液反应并加入淀粉溶液,混合溶液 ,证明H2O2具有
。
易溶
褪色
还原性
变蓝
氧化性
2.物质在反应中做氧化剂或还原剂的判断
判断一种物质在氧化还原反应中是氧化剂还是还原剂,需要分析参与反应的物质间 或 的相对强弱。物质氧化性或还原性强弱由物质 的能力决定。
【微思考1】为什么说H2O2是“绿色氧化剂”呢
还原性
氧化性
得失电子
提示 H2O2中氧元素的化合价为-1价,化合价可以升高也可以降低,作为氧化剂,其还原产物是水,不会造成污染,所以H2O2是“绿色氧化剂”。
二、实现物质转化与获得能量
1.金属的冶炼方法
(1)热还原法。
适用于大多数中等活泼金属的冶炼,常用的还原剂有 、 等。如CO还原Fe2O3得到金属铁: 。
(2)金属置换法。
以活泼金属为 ,将目标金属从其盐溶液中还原出来。如用铁从CuSO4溶液中置换出铜: 。
碳
一氧化碳
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
还原剂
CuSO4+Fe══Cu+FeSO4
(3)电解法。
利用外加电源提供 ,使金属元素的化合价 ,从而获得金属单质。如电解氧化铝制备金属铝: 。
(4)热分解法。
适用于不活泼金属的冶炼。如加热分解HgO制备金属汞:
。
电子
降低
2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑
2HgO 2Hg+O2↑
2.氯气的实验室制备 必须有尾气吸收装置
(1)制备原理: 。
(2)MnO2和浓盐酸反应制备Cl2属于 反应, 做氧化剂, 做还原剂。
【微思考2】请讨论实验室利用化学反应制备新物质应考虑哪些因素
4HCl(浓)+MnO2 MnCl2 +Cl2↑+2H2O
氧化还原
MnO2
HCl
提示 主要考虑实验操作简单易行、现象明显、步骤尽可能少、要保证安全等。
自我检测
判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.由铝土矿冶炼铝涉及氧化还原反应。( )
2.反应Ag2O+H2O2══2Ag+O2↑+H2O中,H2O2体现氧化性。( )
3.H2O2既有氧化性又有还原性。( )
4.向KMnO4晶体滴加浓盐酸,产生黄绿色气体,该反应中浓盐酸做氧化剂。
( )
5.工业上冶炼钛的反应为TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2,该反应中TiCl4发生氧化反应。( )
6.工业上用CO还原铁矿石来获取金属铁。( )
√
×
√
×
×
√
重难探究·能力素养全提升
问题探究
探究1 氧化还原反应在研究物质性质中的应用
(1)根据化合价知识分析过氧化氢具有氧化性还是还原性
(2)证明过氧化氢具有氧化性或还原性的依据是什么
提示 在H2O2中O的化合价为-1价,处于-2价与0价之间,因此可预测过氧化氢既具有氧化性又有还原性。
提示 利用酸性KMnO4溶液检验H2O2具有还原性;利用KI溶液和淀粉溶液检验H2O2具有氧化性。
归纳拓展
1.过氧化氢的化学性质
(1)氧化性——绿色氧化剂:H2O2+2KI+2HCl══2KCl+I2+2H2O 或H2O2+2I-+2H+══I2+2H2O。
(2)还原性:2KMnO4+5H2O2+3H2SO4══2MnSO4+K2SO4+5O2↑+8H2O。
(3)不稳定性:2H2O2 O2↑ +2H2O。
2.探究过氧化氢的氧化性或还原性实验方案的设计及实施
实验内容 实验现象 实验结论
(1)往盛有5% H2O2溶液的试管中,用胶头滴管滴加酸性KMnO4溶液 紫色褪去 H2O2具有还原性
(2)往盛有KI溶液和淀粉溶液的试管中,用胶头滴管滴加H2O2溶液 溶液由无色变为蓝色 H2O2具有氧化性
3.主要用途:绿色氧化剂、漂白剂、消毒剂, 医用双氧水(3%左右或更低)是很好的消毒剂。
应用体验
1.H2O2是一种绿色氧化还原试剂,在化学研究中应用广泛。
(1)实验证明在Fe2(SO4)3的催化作用下,H2O2可发生分解反应,写出该过程中H2O2分解反应的化学方程式,并用双线桥标明电子转移的方向和数目:
。
(2)在“海带提碘”的实验中,利用酸性H2O2溶液得到碘单质的离子方程式是
。
答案 (1)
(2)H2O2+2I-+2H+══I2+2H2O
解析 (1)H2O2在Fe2(SO4)3做催化剂的条件下分解生成H2O和O2,在此反应中H2O2既做氧化剂也做还原剂,所以用双线桥表示电子转移的方向和数目
为: 。
(2)I-被氧化生成I2的离子方程式为H2O2+2I-+2H+══I2+2H2O。
方法点拨 研究物质氧化性或还原性的思路
(1)根据物质中所含元素化合价升高或降低的可能性,预测物质可能具有还原性或氧化性。若所含元素化合价有升高趋势,说明该物质具有还原性。反之,若所含元素化合价有降低趋势,说明该物质具有氧化性。
(2)如果预测某物质具有氧化性,就需要寻找具有还原性的另一物质,通过实验检验两者能否发生氧化还原反应,以验证预测。相应地,如果预测某物质具有还原性,就需要寻找具有氧化性的另一物质,通过实验验证预测。
10Al+6NaNO3+4NaOH+18H2O══10Na[Al(OH)4]+3N2↑。
(1)判断该反应属于氧化还原反应的依据是 。
(2)该反应中, 元素的化合价升高,则该元素的原子 (填“得到”或“失去”)电子。
(3)该反应中,被还原的元素是 ,被氧化的物质是 。
(4)用双线桥法表示反应中电子转移的情况: 。
Al、N元素化合价发生变化
Al
失去
N
Al
问题探究
探究2 氧化还原反应在物质转化和能量转化中的应用
(1)金属冶炼有哪些方法
(2)日常生活中人们获取能量的方式有哪些
提示 冶炼金属的方法有热还原法、金属置换法、电解法、热分解法等。
提示 人们可用可燃物如液化气和天然气等作为还原剂,选择合适的氧化剂与之发生燃烧这种氧化还原反应获得热能;另外还可以通过氧化还原反应获得电能。
(3)实验室有哪些方法制备氯气
提示 加热情况下利用浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气,也可以在常温下用高锰酸钾与浓盐酸反应制备氯气。
归纳拓展
氯气的实验室制备
(1)实验室制取、收集干燥纯净的氯气。
①实验装置:
②所需试剂、制备原理及相关操作:
试剂 浓盐酸、二氧化锰固体
反应原理 4HCl(浓)+MnO2 MnCl2 +Cl2↑+2H2O
发生装置 固液混合加热制气装置
实验现象 有黄绿色的气体产生
收集方法 用向上排空气法或排饱和食盐水法收集
尾气处理 用强碱溶液如NaOH溶液吸收Cl2,化学方程式为
Cl2+2NaOH══NaCl+NaClO+H2O
(2)验满方法。
①将湿润的淀粉KI试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸变蓝,证明已集满。
②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸先变红后褪色的变化,则证明已集满。
③实验室制取Cl2时,常常根据氯气的颜色判断是否收集满。
应用体验
1.某化学兴趣小组在加热条件下利用二氧化锰
与浓盐酸反应来制取氯气并收集。
(1)若要制取纯净干燥的氯气,应使气体依次
通过装有 和 的洗气瓶。
(2)实验室中若无MnO2,可用固体KMnO4代替,发生下列反应:
2KMnO4+16HCl(浓)══2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O,则可选择下列气体发生装置中的 (填序号)。
(3)某同学不慎将MnO2和KCl粉末混合了,分离该混合物的方法和步骤如下,请补充完整:先在盛有混合粉末的烧杯中加入适量的水溶解;然后 、洗涤、干燥沉淀得到MnO2;将所得液体 ,即得到KCl固体。
答案 (1)饱和食盐水 浓硫酸
(2)a
(3)过滤 蒸发结晶
解析 (1)二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、水和氯气,由于HCl具有挥发性,反应是在溶液中进行的,因此产生的氯气中含有杂质HCl及水蒸气,要得到干燥纯净的Cl2,要先通过饱和NaCl的溶液除去杂质HCl,然后用浓硫酸干燥。
(2)固体KMnO4的氧化性强,与浓盐酸反应制取氯气时不需要加热,由于是用固体与液体在不加热条件下反应制取气体,因此选择的装置为a。
(3)分离MnO2和KCl的固体混合物,由于MnO2不溶于水,而KCl能溶于水,所以可向固体混合物中加入适量的水搅拌,使KCl充分溶解,然后过滤,分离出MnO2固体和KCl溶液,将固体洗涤、干燥,可得纯净的MnO2;将洗涤液与滤液合并,然后将该溶液蒸发,可得到高温下饱和KCl溶液,根据KCl的溶解度受温度的影响变化较大的特点,然后冷却结晶,即可得到KCl固体。
易错警示 (1)实验室制取Cl2时必须用浓盐酸,稀盐酸与MnO2不反应。随着反应的进行,浓盐酸将逐渐变稀,HCl的物质的量浓度降低到一定程度时,该反应会自动停止,HCl不可能消耗尽。
(2)因氧化性强弱不同,MnO2氧化浓盐酸需要加热, KMnO4氧化浓盐酸不需要加热。
2.无水FeCl3呈棕红色,固体FeCl3极易潮解,100 ℃左右时升华。某学习小组利用如图装置(某些夹持仪器略去)制备并收集无水FeCl3固体。请回答:
(1)按气流方向各装置依次连接的合理顺序为 (填仪器接口的字母,部分装置可重复使用)。
(2)连接好各装置进行实验,实验步骤如下:检查装置气密性后,装入药品,
(请按正确的顺序填入下列步骤的序号)。
①加热Fe粉反应一段时间 ②打开分液漏斗活塞通一段时间气体
③关闭分液漏斗活塞 ④停止加热,充分冷却
(3)装置F的作用为 ,装置E中冷水浴的作用为
。
(4)写出装置D中所发生反应的离子方程式: 。
(5)若将装置B中产生的气体通入水中,则发生反应的化学方程式为
。
答案 (1)c→i→j→a→b→d→e→g→h→a→b→f
(2)②①④③
(3)除去逸出的HCl 冷却收集产品(或使FeCl3凝华,合理即可)
(4)Cl2+2OH-══Cl-+ClO-+H2O
(5)Cl2+H2O══HCl+HClO
解析 (1)根据题意装置依次是制备氯气、除杂、Cl2与铁反应装置、尾气处理,按照气流方向连接装置时要注意进气的导管要插入液面以下,按此原则可得连接顺序为c→i→j→a→b→d→e→g→h→a→b→f。
(2)连接好各装置进行实验,首先检查装置气密性,然后装入药品,需要先打开分液漏斗产生一会儿氯气,再加热铁粉,反应完全后,停止加热,待充分冷却后再停止制氯气的反应,即按②①④③进行。
(3)装置F中装饱和食盐水,可除去氯气中的氯化氢;装置C中铁与氯气反应生成氯化铁,装置E收集生成的氯化铁。
(4)实验尾气中有氯气,要用D中氢氧化钠溶液吸收,氯气和氢氧化钠反应的离子方程式为Cl2+2OH-══Cl-+ClO-+H2O。
(5)装置B中产生氯气,Cl2与水反应的化学方程式为Cl2+H2O══HCl+HClO。
学以致用·随堂检测全达标
1
2
3
4
1.下列各组金属最适合用H2或CO把它们从化合物中还原出来的是( )
A.Ca、Mg B.Al、Fe
C.Fe、Cu D.Hg、Ag
C
解析 中等活性金属的制备方法是热还原法。金属活动性顺序中,K→Al等活泼的金属一般用电解法冶炼,Zn→Cu等金属一般用热还原法冶炼,Hg、Ag等金属可用热分解法冶炼,当然这些金属的冶炼方法无严格的界线,如Cu可用热还原法冶炼,也可用电解法冶炼。
1
2
3
4
2.油画修复涉及的反应之一为PbS+4H2O2══PbSO4+4H2O,下列关于该反应的说法正确的是( )
A.PbS被还原
B.H2O2为氧化剂
C.属于复分解反应
D.PbSO4中硫元素的化合价为+4价
B
解析 PbS→PbSO4,硫元素由-2价升高到+6价,则PbS被氧化,A、D错误; H2O2为氧化剂,得电子被还原,B正确;该反应是氧化还原反应,不是复分解反应,C错误。
1
2
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4
3.18世纪70年代,瑞典化学家舍勒将软锰矿与浓盐酸混合加热发现了氯气,该方法至今还是实验室制备氯气的主要方法,下列关于实验室制氯气的说法正确的是( )
A.浓盐酸在反应中起到酸性和氧化剂作用
B.将87 g MnO2和足量浓盐酸反应,与将含有146 g HCl的浓盐酸与足量MnO2反应制得的氯气一样多
C.为防止氯气污染环境,必须进行尾气处理,可选用氢氧化钠溶液
D.收集氯气时,可采用干燥的淀粉KI试纸进行验满
C
1
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3
4
解析 软锰矿与浓盐酸混合加热,发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O,在该反应中,浓盐酸中的一部分Cl由-1价变为Cl2中的0价,失去电子,表现还原性,一部分化合价没有变化,与Mn2+结合形成盐,所以浓盐酸在反应中起到酸性和还原剂的作用,A错误;87 g MnO2与足量浓盐酸反应,所以根据方程式可知产生71 g Cl2,含有146 g HCl的浓盐酸与足量MnO2反应,随着反应的进行,盐酸浓度降低,当变为稀盐酸时反应停止,所以生成的氯气的质量小于71 g,故两种情况反应产生的Cl2的质量不等,B错误;Cl2是大气污染物,在尾气排放前要进行处理,可根据Cl2能够与碱反应的性质,用NaOH溶液进行吸收,C正确;氯气具有强的氧化性,可发生反应Cl2+2KI══2KCl+I2,淀粉溶液遇I2变为蓝色,因此可用湿润的淀粉KI试纸进行验满,D错误。
1
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4.[2023湖北孝感高一期中]氯酸钾与浓盐酸发生如下反应: KClO3+6HCl(浓)══KCl+3Cl2↑+3H2O。下列有关该反应的说法正确的是
( )
A.Cl2为氧化产物,KCl为还原产物
B.HCl既体现酸性,又体现还原性
C.该反应表明Cl2的氧化性比KClO3强
D.被氧化的元素和被还原的元素的质量之比为6∶1
B
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3
4
解析 HCl中氯元素化合价从-1价升高到0价得氯气,KClO3中氯元素化合价从+5价降低到0价得氯气,Cl2既是氧化产物又是还原产物,KCl中元素化合价未变,既不是氧化产物也不是还原产物,A错误;HCl→Cl2,氯元素化合价升高,体现出HCl的还原性,HCl→KCl,氯元素化合价未变,体现出HCl的酸性,B正确;该反应的氧化剂KClO3的氧化性强于氧化产物Cl2,C错误;HCl中氯元素部分被氧化,被氧化的氯元素和被还原的氯元素的质量之比为5∶1,D错误。
本 课 结 束
第2章 元素与物质世界
第3节 第3课时 氧化还原反应的应用
素 养 目 标
1.通过对氧化还原反应在生产、生活中的广泛应用的学习,激发学习化学的兴趣,体会科学态度与社会责任的化学核心素养。
2.通过了解一些氧化还原反应在生产、生活中造成的危害,培养学生辩证地分析、理解事物的能力,体会科学探究与创新意识的核心素养。
3.通过学习,体会化学与生产、生活、社会的密切关系,引导学生认识到科学技术可以促进社会的发展和进步,体会科学态度与社会责任的核心素养。
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
自主梳理
一、研究物质的性质
1.过氧化氢的性质
(1)物理性质:无色液体, 于水。
(2)H2O2的氧化性和还原性。
①通过与酸性KMnO4溶液反应,KMnO4溶液 ,证明H2O2具有
;
②通过与KI溶液反应并加入淀粉溶液,混合溶液 ,证明H2O2具有
。
易溶
褪色
还原性
变蓝
氧化性
2.物质在反应中做氧化剂或还原剂的判断
判断一种物质在氧化还原反应中是氧化剂还是还原剂,需要分析参与反应的物质间 或 的相对强弱。物质氧化性或还原性强弱由物质 的能力决定。
【微思考1】为什么说H2O2是“绿色氧化剂”呢
还原性
氧化性
得失电子
提示 H2O2中氧元素的化合价为-1价,化合价可以升高也可以降低,作为氧化剂,其还原产物是水,不会造成污染,所以H2O2是“绿色氧化剂”。
二、实现物质转化与获得能量
1.金属的冶炼方法
(1)热还原法。
适用于大多数中等活泼金属的冶炼,常用的还原剂有 、 等。如CO还原Fe2O3得到金属铁: 。
(2)金属置换法。
以活泼金属为 ,将目标金属从其盐溶液中还原出来。如用铁从CuSO4溶液中置换出铜: 。
碳
一氧化碳
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
还原剂
CuSO4+Fe══Cu+FeSO4
(3)电解法。
利用外加电源提供 ,使金属元素的化合价 ,从而获得金属单质。如电解氧化铝制备金属铝: 。
(4)热分解法。
适用于不活泼金属的冶炼。如加热分解HgO制备金属汞:
。
电子
降低
2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑
2HgO 2Hg+O2↑
2.氯气的实验室制备 必须有尾气吸收装置
(1)制备原理: 。
(2)MnO2和浓盐酸反应制备Cl2属于 反应, 做氧化剂, 做还原剂。
【微思考2】请讨论实验室利用化学反应制备新物质应考虑哪些因素
4HCl(浓)+MnO2 MnCl2 +Cl2↑+2H2O
氧化还原
MnO2
HCl
提示 主要考虑实验操作简单易行、现象明显、步骤尽可能少、要保证安全等。
自我检测
判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.由铝土矿冶炼铝涉及氧化还原反应。( )
2.反应Ag2O+H2O2══2Ag+O2↑+H2O中,H2O2体现氧化性。( )
3.H2O2既有氧化性又有还原性。( )
4.向KMnO4晶体滴加浓盐酸,产生黄绿色气体,该反应中浓盐酸做氧化剂。
( )
5.工业上冶炼钛的反应为TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2,该反应中TiCl4发生氧化反应。( )
6.工业上用CO还原铁矿石来获取金属铁。( )
√
×
√
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重难探究·能力素养全提升
问题探究
探究1 氧化还原反应在研究物质性质中的应用
(1)根据化合价知识分析过氧化氢具有氧化性还是还原性
(2)证明过氧化氢具有氧化性或还原性的依据是什么
提示 在H2O2中O的化合价为-1价,处于-2价与0价之间,因此可预测过氧化氢既具有氧化性又有还原性。
提示 利用酸性KMnO4溶液检验H2O2具有还原性;利用KI溶液和淀粉溶液检验H2O2具有氧化性。
归纳拓展
1.过氧化氢的化学性质
(1)氧化性——绿色氧化剂:H2O2+2KI+2HCl══2KCl+I2+2H2O 或H2O2+2I-+2H+══I2+2H2O。
(2)还原性:2KMnO4+5H2O2+3H2SO4══2MnSO4+K2SO4+5O2↑+8H2O。
(3)不稳定性:2H2O2 O2↑ +2H2O。
2.探究过氧化氢的氧化性或还原性实验方案的设计及实施
实验内容 实验现象 实验结论
(1)往盛有5% H2O2溶液的试管中,用胶头滴管滴加酸性KMnO4溶液 紫色褪去 H2O2具有还原性
(2)往盛有KI溶液和淀粉溶液的试管中,用胶头滴管滴加H2O2溶液 溶液由无色变为蓝色 H2O2具有氧化性
3.主要用途:绿色氧化剂、漂白剂、消毒剂, 医用双氧水(3%左右或更低)是很好的消毒剂。
应用体验
1.H2O2是一种绿色氧化还原试剂,在化学研究中应用广泛。
(1)实验证明在Fe2(SO4)3的催化作用下,H2O2可发生分解反应,写出该过程中H2O2分解反应的化学方程式,并用双线桥标明电子转移的方向和数目:
。
(2)在“海带提碘”的实验中,利用酸性H2O2溶液得到碘单质的离子方程式是
。
答案 (1)
(2)H2O2+2I-+2H+══I2+2H2O
解析 (1)H2O2在Fe2(SO4)3做催化剂的条件下分解生成H2O和O2,在此反应中H2O2既做氧化剂也做还原剂,所以用双线桥表示电子转移的方向和数目
为: 。
(2)I-被氧化生成I2的离子方程式为H2O2+2I-+2H+══I2+2H2O。
方法点拨 研究物质氧化性或还原性的思路
(1)根据物质中所含元素化合价升高或降低的可能性,预测物质可能具有还原性或氧化性。若所含元素化合价有升高趋势,说明该物质具有还原性。反之,若所含元素化合价有降低趋势,说明该物质具有氧化性。
(2)如果预测某物质具有氧化性,就需要寻找具有还原性的另一物质,通过实验检验两者能否发生氧化还原反应,以验证预测。相应地,如果预测某物质具有还原性,就需要寻找具有氧化性的另一物质,通过实验验证预测。
10Al+6NaNO3+4NaOH+18H2O══10Na[Al(OH)4]+3N2↑。
(1)判断该反应属于氧化还原反应的依据是 。
(2)该反应中, 元素的化合价升高,则该元素的原子 (填“得到”或“失去”)电子。
(3)该反应中,被还原的元素是 ,被氧化的物质是 。
(4)用双线桥法表示反应中电子转移的情况: 。
Al、N元素化合价发生变化
Al
失去
N
Al
问题探究
探究2 氧化还原反应在物质转化和能量转化中的应用
(1)金属冶炼有哪些方法
(2)日常生活中人们获取能量的方式有哪些
提示 冶炼金属的方法有热还原法、金属置换法、电解法、热分解法等。
提示 人们可用可燃物如液化气和天然气等作为还原剂,选择合适的氧化剂与之发生燃烧这种氧化还原反应获得热能;另外还可以通过氧化还原反应获得电能。
(3)实验室有哪些方法制备氯气
提示 加热情况下利用浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气,也可以在常温下用高锰酸钾与浓盐酸反应制备氯气。
归纳拓展
氯气的实验室制备
(1)实验室制取、收集干燥纯净的氯气。
①实验装置:
②所需试剂、制备原理及相关操作:
试剂 浓盐酸、二氧化锰固体
反应原理 4HCl(浓)+MnO2 MnCl2 +Cl2↑+2H2O
发生装置 固液混合加热制气装置
实验现象 有黄绿色的气体产生
收集方法 用向上排空气法或排饱和食盐水法收集
尾气处理 用强碱溶液如NaOH溶液吸收Cl2,化学方程式为
Cl2+2NaOH══NaCl+NaClO+H2O
(2)验满方法。
①将湿润的淀粉KI试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸变蓝,证明已集满。
②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸先变红后褪色的变化,则证明已集满。
③实验室制取Cl2时,常常根据氯气的颜色判断是否收集满。
应用体验
1.某化学兴趣小组在加热条件下利用二氧化锰
与浓盐酸反应来制取氯气并收集。
(1)若要制取纯净干燥的氯气,应使气体依次
通过装有 和 的洗气瓶。
(2)实验室中若无MnO2,可用固体KMnO4代替,发生下列反应:
2KMnO4+16HCl(浓)══2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O,则可选择下列气体发生装置中的 (填序号)。
(3)某同学不慎将MnO2和KCl粉末混合了,分离该混合物的方法和步骤如下,请补充完整:先在盛有混合粉末的烧杯中加入适量的水溶解;然后 、洗涤、干燥沉淀得到MnO2;将所得液体 ,即得到KCl固体。
答案 (1)饱和食盐水 浓硫酸
(2)a
(3)过滤 蒸发结晶
解析 (1)二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、水和氯气,由于HCl具有挥发性,反应是在溶液中进行的,因此产生的氯气中含有杂质HCl及水蒸气,要得到干燥纯净的Cl2,要先通过饱和NaCl的溶液除去杂质HCl,然后用浓硫酸干燥。
(2)固体KMnO4的氧化性强,与浓盐酸反应制取氯气时不需要加热,由于是用固体与液体在不加热条件下反应制取气体,因此选择的装置为a。
(3)分离MnO2和KCl的固体混合物,由于MnO2不溶于水,而KCl能溶于水,所以可向固体混合物中加入适量的水搅拌,使KCl充分溶解,然后过滤,分离出MnO2固体和KCl溶液,将固体洗涤、干燥,可得纯净的MnO2;将洗涤液与滤液合并,然后将该溶液蒸发,可得到高温下饱和KCl溶液,根据KCl的溶解度受温度的影响变化较大的特点,然后冷却结晶,即可得到KCl固体。
易错警示 (1)实验室制取Cl2时必须用浓盐酸,稀盐酸与MnO2不反应。随着反应的进行,浓盐酸将逐渐变稀,HCl的物质的量浓度降低到一定程度时,该反应会自动停止,HCl不可能消耗尽。
(2)因氧化性强弱不同,MnO2氧化浓盐酸需要加热, KMnO4氧化浓盐酸不需要加热。
2.无水FeCl3呈棕红色,固体FeCl3极易潮解,100 ℃左右时升华。某学习小组利用如图装置(某些夹持仪器略去)制备并收集无水FeCl3固体。请回答:
(1)按气流方向各装置依次连接的合理顺序为 (填仪器接口的字母,部分装置可重复使用)。
(2)连接好各装置进行实验,实验步骤如下:检查装置气密性后,装入药品,
(请按正确的顺序填入下列步骤的序号)。
①加热Fe粉反应一段时间 ②打开分液漏斗活塞通一段时间气体
③关闭分液漏斗活塞 ④停止加热,充分冷却
(3)装置F的作用为 ,装置E中冷水浴的作用为
。
(4)写出装置D中所发生反应的离子方程式: 。
(5)若将装置B中产生的气体通入水中,则发生反应的化学方程式为
。
答案 (1)c→i→j→a→b→d→e→g→h→a→b→f
(2)②①④③
(3)除去逸出的HCl 冷却收集产品(或使FeCl3凝华,合理即可)
(4)Cl2+2OH-══Cl-+ClO-+H2O
(5)Cl2+H2O══HCl+HClO
解析 (1)根据题意装置依次是制备氯气、除杂、Cl2与铁反应装置、尾气处理,按照气流方向连接装置时要注意进气的导管要插入液面以下,按此原则可得连接顺序为c→i→j→a→b→d→e→g→h→a→b→f。
(2)连接好各装置进行实验,首先检查装置气密性,然后装入药品,需要先打开分液漏斗产生一会儿氯气,再加热铁粉,反应完全后,停止加热,待充分冷却后再停止制氯气的反应,即按②①④③进行。
(3)装置F中装饱和食盐水,可除去氯气中的氯化氢;装置C中铁与氯气反应生成氯化铁,装置E收集生成的氯化铁。
(4)实验尾气中有氯气,要用D中氢氧化钠溶液吸收,氯气和氢氧化钠反应的离子方程式为Cl2+2OH-══Cl-+ClO-+H2O。
(5)装置B中产生氯气,Cl2与水反应的化学方程式为Cl2+H2O══HCl+HClO。
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1.下列各组金属最适合用H2或CO把它们从化合物中还原出来的是( )
A.Ca、Mg B.Al、Fe
C.Fe、Cu D.Hg、Ag
C
解析 中等活性金属的制备方法是热还原法。金属活动性顺序中,K→Al等活泼的金属一般用电解法冶炼,Zn→Cu等金属一般用热还原法冶炼,Hg、Ag等金属可用热分解法冶炼,当然这些金属的冶炼方法无严格的界线,如Cu可用热还原法冶炼,也可用电解法冶炼。
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2.油画修复涉及的反应之一为PbS+4H2O2══PbSO4+4H2O,下列关于该反应的说法正确的是( )
A.PbS被还原
B.H2O2为氧化剂
C.属于复分解反应
D.PbSO4中硫元素的化合价为+4价
B
解析 PbS→PbSO4,硫元素由-2价升高到+6价,则PbS被氧化,A、D错误; H2O2为氧化剂,得电子被还原,B正确;该反应是氧化还原反应,不是复分解反应,C错误。
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3.18世纪70年代,瑞典化学家舍勒将软锰矿与浓盐酸混合加热发现了氯气,该方法至今还是实验室制备氯气的主要方法,下列关于实验室制氯气的说法正确的是( )
A.浓盐酸在反应中起到酸性和氧化剂作用
B.将87 g MnO2和足量浓盐酸反应,与将含有146 g HCl的浓盐酸与足量MnO2反应制得的氯气一样多
C.为防止氯气污染环境,必须进行尾气处理,可选用氢氧化钠溶液
D.收集氯气时,可采用干燥的淀粉KI试纸进行验满
C
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解析 软锰矿与浓盐酸混合加热,发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O,在该反应中,浓盐酸中的一部分Cl由-1价变为Cl2中的0价,失去电子,表现还原性,一部分化合价没有变化,与Mn2+结合形成盐,所以浓盐酸在反应中起到酸性和还原剂的作用,A错误;87 g MnO2与足量浓盐酸反应,所以根据方程式可知产生71 g Cl2,含有146 g HCl的浓盐酸与足量MnO2反应,随着反应的进行,盐酸浓度降低,当变为稀盐酸时反应停止,所以生成的氯气的质量小于71 g,故两种情况反应产生的Cl2的质量不等,B错误;Cl2是大气污染物,在尾气排放前要进行处理,可根据Cl2能够与碱反应的性质,用NaOH溶液进行吸收,C正确;氯气具有强的氧化性,可发生反应Cl2+2KI══2KCl+I2,淀粉溶液遇I2变为蓝色,因此可用湿润的淀粉KI试纸进行验满,D错误。
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4.[2023湖北孝感高一期中]氯酸钾与浓盐酸发生如下反应: KClO3+6HCl(浓)══KCl+3Cl2↑+3H2O。下列有关该反应的说法正确的是
( )
A.Cl2为氧化产物,KCl为还原产物
B.HCl既体现酸性,又体现还原性
C.该反应表明Cl2的氧化性比KClO3强
D.被氧化的元素和被还原的元素的质量之比为6∶1
B
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解析 HCl中氯元素化合价从-1价升高到0价得氯气,KClO3中氯元素化合价从+5价降低到0价得氯气,Cl2既是氧化产物又是还原产物,KCl中元素化合价未变,既不是氧化产物也不是还原产物,A错误;HCl→Cl2,氯元素化合价升高,体现出HCl的还原性,HCl→KCl,氯元素化合价未变,体现出HCl的酸性,B正确;该反应的氧化剂KClO3的氧化性强于氧化产物Cl2,C错误;HCl中氯元素部分被氧化,被氧化的氯元素和被还原的氯元素的质量之比为5∶1,D错误。
本 课 结 束