人教版高中化学必修第一册第1章物质及其变化第3节第2课时氧化剂和还原剂课件(共48张PPT)

(共48张PPT)
第三节　氧化还原反应
第2课时　氧化剂和还原剂
一、氧化剂和还原剂
1.基本概念。
(1)氧化剂和还原剂。
氧化剂:在反应时,所含元素的化合价　降低　,即　得到　电子(或电子对　偏向　)的物质。
还原剂:在反应时,所含元素的化合价　升高　,即　失去　电子(或电子对　偏离　)的物质。
(2)氧化产物和还原产物。
氧化产物:在反应中,还原剂　失去　电子、被　氧化　后所得到的生成物。
还原产物:在反应中,氧化剂　得到　电子、被　还原　后所得到的生成物。
(3)氧化性和还原性。
氧化性:物质　得到　电子的性质或　得到　电子的能力。　氧化　剂具有氧化性。
还原性:物质　失去　电子的性质或　失去　电子的能力。　还原　剂具有还原性。
2.常见的氧化剂和还原剂。
微判断 (1)氧化剂得电子被氧化为还原产物。(　　)
(2)金属单质在反应中只作还原剂。(　　)
(3)还原剂失去电子,具有氧化性。(　　)
(4)氧化还原反应中,氧化剂发生氧化反应。(　　)
(5)在反应2KClO3 2KCl+3O2↑中,KClO3既表现氧化性,又表现还原性。(　　)
(6)在反应2N2H4+N2O4 3N2+4H2O中,N2既是氧化产物又是还原产物。(　　)
×
√
×
×
√
√
二、氧化还原反应的应用
氧化还原反应是一类重要的化学反应,广泛存在于生产和生活中。填写下列空白:
我们研究氧化还原反应,是为了掌握其中的规律,尽可能做到趋利避害,使之更好地为社会的发展服务。
微思考 教材中提到“氧化还原反应是一类重要的化学反应,广泛存在于生产和生活中。例如,金属的冶炼……绿色植物的光合作用……”。你能写出冶炼金属铁的化学方程式吗 并指出该反应中的氧化剂和还原剂。
提示:2Fe2O3+3C 4Fe+3CO2↑,Fe2O3是氧化剂,C是还原剂。
一 氧化剂和还原剂的判断
问题探究
新切开的苹果切面的颜色会逐渐变深,有一种解释说是新切开的苹果中含有的Fe2+与空气中的氧气接触而被氧化所致。
苹果汁是人们喜欢的饮料,现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色,若榨汁时加入维生素C,可有效防止这种现象发生。
(1)苹果汁在空气中由淡绿色变为棕黄色的过程中,氧化剂和还原剂分别是什么物质
(2)若榨汁时加入维生素C,可有效防止现榨的苹果汁在空气中由淡绿色变为棕黄色,这说明维生素C具有氧化性还是还原性
(3)在氧化还原反应中,氧化剂只有氧化性,还原剂只有还原性吗
提示:(1)氧气是氧化剂,Fe2+是还原剂。
(2)说明维生素C具有还原性。
(3)氧化剂具有氧化性,还原剂具有还原性;但在一些氧化还原反应中,氧化剂和还原剂可能是同一种物质,则该物质既有氧化性也有还原性。
归纳总结
氧化剂和还原剂的判断。
1.从价态的变化判断氧化剂和还原剂。
(1)氧化剂。
变价元素的高价态化合物常作氧化剂,如KMnO4、FeCl3、HNO3等。
(2)还原剂。
含有较低价态元素的化合物常作还原剂,如H2S、CO、SO2等。
2.氧化还原反应中基本概念之间的关系。
典例剖析
【例1】 氢化钙可作为生氢剂,与水可发生反应,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
答案:A
解析: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H2中来源于CaH2中的氢原子的个数和来源于H2O中的氢原子的个数相等,即氧化产物与还原产物的质量之比为1∶1。
学以致用
1.银与空气中的硫化物反应,生成黑色的硫化银。变黑的原理是4Ag+2H2S+O2══2Ag2S+2H2O,其中H2S是(　　)。
A.氧化剂
B.还原剂
C.既是氧化剂又是还原剂
D.既不是氧化剂也不是还原剂
答案:D
解析:题述反应中,H2S中的氢元素和硫元素的化合价均未发生改变,故H2S既不是氧化剂也不是还原剂。
二 氧化性、还原性及其强弱的比较
问题探究
过氧化氢(H2O2)是一种强氧化剂。质量分数为3%的H2O2溶液适用于伤口消毒、环境消毒和食品消毒等。现在进行实验验证过氧化氢(H2O2)的性质。
[实验原理]
反应①酸性KMnO4与H2O2反应的化学方程式:
2KMnO4+5H2O2+3H2SO4══K2SO4+2MnSO4(无色)+5O2↑ +8H2O
反应②H2O2溶液与KI溶液反应的化学方程式:
2KI+H2O2+H2SO4══K2SO4+I2+2H2O[碘(I2)遇淀粉变蓝色]
[实验设计]
实验
序号 实验操作 实验现象
① 向试管中加入约1 mL酸性KMnO4溶液,逐滴加入H2O2溶液 有大量无色气泡冒出,溶液紫红色褪去
② 向试管中加入约1 mL的KI溶液,再滴入2~3滴淀粉溶液,逐滴加入H2O2溶液 溶液由无色变成蓝色
③ 向试管中加入约5 mL的H2O2溶液,再加入少量MnO2粉末,立即把带火星的木条伸入试管口 有大量无色气泡产生,带火星的木条复燃
(1)实验①中产生气泡的成分是什么 在此反应中H2O2体现了什么性质
(2)实验②中溶液变成蓝色的原因是什么 在此反应中H2O2体现了什么性质
(3)实验③中木条复燃的原因是什么 H2O2在此反应中体现了什么性质
(4)根据反应①和反应②,比较KMnO4、H2O2和I2的氧化性强弱。
提示:(1)气泡的成分是O2。反应中H2O2中的氧元素的化合价由-1价升高到0价,故H2O2体现了还原性。
(2)反应中I-被H2O2氧化成I2,I2使淀粉溶液呈蓝色。反应中H2O2中的氧元素的化合价由-1价降低到-2价,故H2O2体现了氧化性。
(3)H2O2在MnO2的催化作用下分解产生O2,O2使木条复燃。反应中H2O2中的氧元素的化合价既升高又降低,故H2O2既体现了还原性,又体现了氧化性。
(4)氧化性:KMnO4>H2O2>I2。根据反应①可知,KMnO4是氧化剂,H2O2是还原剂,所以氧化性KMnO4>H2O2,根据反应②可知,H2O2是氧化剂,I2是氧化产物。根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,所以H2O2>I2。
归纳总结
1.对氧化性、还原性的理解。
(1)氧化性(还原性)是指物质得电子(失电子)的性质或能力,物质的氧化性(还原性)强,指的是该物质容易得到(失去)电子,与得(失)电子数的多少无关。例如:1个Na原子能失去1个电子变成Na+,1个Al原子能失去3个电子变成Al3+,但是Na比Al活泼得多,Na更容易失去电子,因此Na比Al的还原性强。
(2)氧化性、还原性与元素化合价的关系:
最高价　——只有氧化性
↓↑
中间价态——既具有氧化性,又具有还原性
↓↑
最低价 ——只有还原性
对于同一元素而言,一般价态越高,氧化性越强,价态越低,氧化性越弱。如氧化性Fe3+>Fe2+,S2.氧化性、还原性强弱的比较。
(1)根据氧化还原反应的方向来判断。
氧化性:氧化剂>氧化产物。
还原性:还原剂>还原产物。
(2)根据元素的活动性顺序来比较。
(3)根据反应条件来判断。
当不同的氧化剂(或还原剂)与同一还原剂(或氧化剂)反应时,反应越易进行,则对应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,反之越弱。如:
氧化性:KMnO4>MnO2。
②Na、Mg、Al与H2O反应的情况如下:
Na与冷水剧烈反应,Mg与水加热条件下才反应,Al加热条件下也难与水反应,故还原性为Na>Mg>Al。
(4)根据氧化产物的价态高低来判断。
同一物质在相同条件下,被不同氧化剂氧化,氧化的程度越大,氧化剂的氧化性越强。
氧化性:Cl2>S。
同理,可判断还原剂的还原性强弱。
典例剖析
【例2】 已知①2 +10Cl-+16H+══2Mn2++5Cl2↑+ 8H2O;②2Fe2++Br2══2Fe3++2Br-;③2Br-+Cl2══2Cl-+Br2。根据上述反应,判断下列结论错误的是(　　)。
答案:B
思维建模 解答有关氧化剂、还原剂强弱比较的题目的思维流程如下:
学以致用
2.关于反应2NH3+3CuO 3Cu+N2+3H2O,下列说法正确的是(　　)。
A.氧化性:NH3>Cu
B.CuO中的Cu元素被氧化
C.还原产物是N2
D.氧化剂与还原剂分别是CuO、NH3
答案:D
解析:该反应中铜元素的化合价降低,氮元素的化合价升高,所以氧化剂与还原剂分别是CuO、NH3,D项正确。氧化剂是CuO,氧化产物是N2,氧化性:CuO>N2,A错误;CuO中的Cu元素化合价降低,作氧化剂,被还原,B错误;该反应的还原产物是Cu,C错误。
3.一定条件下,KClO3与I2可发生反应:2KClO3+I2══2KIO3 +Cl2↑。下列推断正确的是(　　)。
A.该反应属于复分解反应
B.氧化性:I2>KClO3
C.还原性:KClO3>I2
D.还原剂为I2,氧化剂为KClO3
答案:D
解析:该反应属于置换反应,A项错误。
氧化剂 还原剂　氧化产物　还原产物
氧化性:KClO3>KIO3,KClO3>I2;
还原性:I2>Cl2,I2>KClO3,故D项正确。
随 堂 训 练
1.下列反应为氧化还原反应,且氧化剂和还原剂为同一种物质的是(　　)。
A.2H2S+SO2══3S+2H2O
B.CO2+2NaOH══Na2CO3+H2O
C.SO2+Cl2+2H2O══H2SO4+2HCl
D.2NO2+2NaOH══NaNO2+NaNO3+H2O
答案:D
解析:A项,反应中H2S是还原剂,SO2是氧化剂,错误;B项,不是氧化还原反应,错误;C项,反应中SO2是还原剂,氯气是氧化剂,错误;D项,反应中氮元素化合价部分升高,部分降低,既是氧化剂,也是还原剂,正确。
2.高铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中使用的一种新型净水剂,已知它的氧化性强于KMnO4,在反应中被还原为Fe3+,将它溶入浑浊的泥水中,既能起杀菌消毒作用,又能使泥沙沉降。制取高铁酸钠的化学方程式为2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2══2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl+8H2O。该反应中的氧化剂和氧化产物分别为(　　)。
A.Fe(NO3)3和NaOH B.NaOH和Cl2
C.Fe(NO3)3和Na2FeO4 D.Cl2和Na2FeO4
答案:D
解析:反应物中,Cl2中Cl元素的价态是0价,而在生成物NaCl中Cl元素的价态是-1价(化合价降低),因此,Cl2是氧化剂; Fe(NO3)3中Fe元素由+3价升高到+6价(Na2FeO4),Na2FeO4是Fe(NO3)3被氧化以后的产物,即氧化产物。
4.根据反应:O2+2H2S══2S↓+2H2O,Na2S+I2══2NaI+S↓, 4NaI+O2+2H2SO4══2I2+2Na2SO4+2H2O,判断下列物质的氧化性强弱,正确的是(　　)。
A.O2>I2>S
B.H2S>NaI>H2O
C.S>I2>O2
D.H2O>NaI>H2S
答案:A
解析:依据同一反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性进行判断。在第一个反应中,O2是氧化剂,S是氧化产物,所以氧化性O2>S;在第二个反应中,I2是氧化剂,S是氧化产物,所以氧化性I2>S;在第三个反应中,O2是氧化剂,I2是氧化产物,所以氧化性O2>I2。综上分析可得氧化性O2>I2>S,A项正确。
5.(1)铁钉在氯气中被锈蚀为棕黄色物质FeCl3,而在盐酸中生成浅绿色的FeCl2溶液。则在Cl2、Cl-、H+中,具有氧化性的是　　　　　　,其中氧化性强的是　　　 　。
(2)氧化还原反应在工农业生产、日常生活中都有广泛的用途。如人通过呼吸作用提供能量以维持生命活动。已知人呼吸作用涉及的反应为C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O。在该反应中,作还原剂的是　 　　　。
(3)有些氧化还原反应却有危害。例如,钢铁的锈蚀、食物的腐败等。因此,要想方设法阻止此类氧化还原反应的发生。
①为防止一些食品在空气中氧化变质,延长其保质期,罐头、火腿肠、果汁等都会添加一些防腐剂。从氧化还原反应的角度看,防腐剂具有　　　　性。
②在氧化还原反应中,氧化和还原、氧化剂和还原剂总是同时存在的。根据这一知识,如何有效避免有危害的氧化还原反应的发生(可通过实例说明): 　。
答案:(1)Cl2、H+　Cl2　
(2)C6H12O6
(3)①还原　②钢铁用具(或其他物品)表面涂上油漆(或其他物品),避免其与氧气接触,可起到防止锈蚀的效果(答案合理即可)
解析:(1)Cl-中氯元素处于最低价态,只表现还原性;H+中氢元素处于最高价态,只表现氧化性;Cl2中氯元素处于中间价态,且Cl2是常见的强氧化剂,所以具有氧化性的是Cl2和H+;又由于铁在氯气中反应得到FeCl3,Fe3+的价态为+3价,而铁与盐酸反应生成FeCl2,Fe2+的价态为+2价,则Cl2的氧化性强于H+的氧化性。
(2)人的呼吸作用是通过氧气将C6H12O6氧化,靠反应释放的能量来维持生命活动,所以还原剂是C6H12O6。
(3)防止食物被空气中的氧气氧化而变质,则加入的防腐剂必须具有还原性。要有效避免有危害的氧化还原反应的发生,可设法将物质与氧化剂(或还原剂)隔开,如将食品袋密封,并将袋内空气抽出或使袋内充满不活泼的气体(氮气、稀有气体等)。