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第一節(jié) 物質(zhì)的分類與轉(zhuǎn)化
第一章 物質(zhì)及其變化
第6課時(shí) 氧化劑和還原劑
氧化劑和還原劑
01
氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用
02
氧化性、還原性強(qiáng)弱的判斷
03
課堂練習(xí)與鞏固提升
04
考點(diǎn) · 突破
Exam Points
Breakthrough
05
氧化還原反應(yīng)方程式的配平
EPB
考點(diǎn)突破
01
氧化劑和還原劑
【問(wèn)題探究】
【情境】
1．通過(guò)閱讀月餅盒中小包裝袋的文字說(shuō)明，分析月餅盒中為什么要放小包裝袋。
【解析】脫氧劑中的鐵粉與袋內(nèi)O2發(fā)生反應(yīng)，減緩油脂的氧化作用，延長(zhǎng)月餅的保質(zhì)期。
2．根據(jù)脫氧劑發(fā)生的反應(yīng)，分析元素化合價(jià)的變化，并指出物質(zhì)在反應(yīng)中起到的作用。
【解析】(1)反應(yīng)中，鐵單質(zhì)的化合價(jià)為 價(jià)，處于鐵元素的最低價(jià)態(tài)，所以Fe具有 ，作 劑，鐵元素被 。
(2)反應(yīng)中，氧元素的化合價(jià)由 價(jià)降低到 價(jià)，O2得到電子作 ，O2具有 性，氧元素被 。
0
還原性
還原
氧化
0
－2
氧化劑
氧化
還原
歸納總結(jié)
1．氧化劑和還原劑
①概念
氧化劑：在反應(yīng)時(shí)，所含元素的化合價(jià)降低，即得到電子(或電子對(duì)偏向)的物質(zhì)。
還原劑：在反應(yīng)時(shí)，所含元素的化合價(jià)升高，即失去電子(或電子對(duì)偏離)的物質(zhì)。
2．氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物
氧化產(chǎn)物：還原劑發(fā)生氧化反應(yīng)后的生成物，即化合價(jià)升高的元素的產(chǎn)物。
還原產(chǎn)物：氧化劑發(fā)生還原反應(yīng)后的生成物，即化合價(jià)降低的元素的產(chǎn)物。
3．氧化性和還原性
氧化性：即得到電子的能力。
在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑具有氧化性。
還原性：即失去電子的能力。
在氧化還原反應(yīng)中，還原劑具有還原性。
4．氧化性、還原性和元素化合價(jià)之間的關(guān)系
5．常見的氧化劑和還原劑
物質(zhì)種類 常見物質(zhì)
氧化劑 部分非金屬單質(zhì) O2、Cl2等
含有高價(jià)態(tài)元素的化合物 濃硫酸、HNO3、KMnO4、MnO2、KClO3、K2Cr2O7等
某些金屬活動(dòng)性較弱的元素對(duì)應(yīng)的高價(jià)態(tài)離子 Fe3＋、Ag＋、Pb4＋、Cu2＋等
過(guò)氧化物 Na2O2、H2O2等
還原劑 活潑的金屬單質(zhì) Al、Zn等
某些非金屬單質(zhì) C、H2等
非金屬陰離子和氫化物 Cl－、Br－、I－、S2－、HI、NH3、H2S等
含有較低價(jià)態(tài)元素的化合物 CO、SO2、H2SO3、Na2SO3、FeSO4等
易錯(cuò)點(diǎn)
(1)在一個(gè)氧化還原反應(yīng)中，氧化劑和還原劑同時(shí)存在，它們可以是不同的物質(zhì)，也可以是同一物質(zhì)。例如，在反應(yīng)Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O中，Cl2既是氧化劑，又是還原劑。
(2)物質(zhì)氧化性、還原性的強(qiáng)弱與得失電子的難易程度有關(guān)，而與得失電子的多少無(wú)關(guān)。例如，1 個(gè)鈉原子失電子數(shù)小于1個(gè)鋁原子，但還原性Na＞Al。
(3)某元素由化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)時(shí)，不一定被還原，因?yàn)樵靥幱诨蠎B(tài)時(shí)，其化合價(jià)可能為正值，也可能為負(fù)值。如在反應(yīng)2H2O2H2↑＋O2↑中，氫元素被還原，而氧元素被氧化。
課堂練習(xí)
【答案】C
【解析】由方程式可知，反應(yīng)中氮元素的化合價(jià)由0價(jià)降為-3價(jià)，N2被還原，氮?dú)馐欠磻?yīng)的氧化劑，故選C。
4．在下列反應(yīng)中，水作還原劑的是
A．2F2+2H2O=4HF+O2
B．2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
C．Cl2+H2O=HCl+HClO
D．CO2+H2O=H2CO3
【答案】A
【解析】A．F元素的化合價(jià)降低，水中O元素的化合價(jià)升高，則水為還原劑，A正確；
B．沒(méi)有元素的化合價(jià)變化，不發(fā)生氧化還原反應(yīng)，B錯(cuò)誤；
C．水中H元素的化合價(jià)降低，則水為氧化劑，C錯(cuò)誤；
D．只有Cl元素的化合價(jià)變化，水既不是氧化劑也不是還原劑，D錯(cuò)誤；
故選A。
EPB
考點(diǎn)突破
02
氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用
【問(wèn)題探究】
【情境】
汽車尾氣系統(tǒng)中安裝了催化轉(zhuǎn)化器(見圖)，在催化轉(zhuǎn)化器中，汽車尾氣中的CO和NO在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化成了無(wú)毒的CO2和N2。涉及的化學(xué)反應(yīng)分別是：
1．反應(yīng)①②是否都是氧化還原反應(yīng)？若是，請(qǐng)指出反應(yīng)中的氧化劑和還原劑。
【解析】都是氧化還原反應(yīng)；反應(yīng)①中的氧化劑是NO，還原劑是CO；反應(yīng)②中氧化劑是O2，還原劑是NO。
歸納總結(jié)
2．反應(yīng)①②中的反應(yīng)物都有NO，NO在兩反應(yīng)中具有的性質(zhì)相同嗎？
【解析】不相同；反應(yīng)①中NO具有氧化性，反應(yīng)②中NO具有還原性。
3．催化轉(zhuǎn)化器中發(fā)生的反應(yīng)對(duì)減少汽車尾氣污染有何作用？
【解析】減少汽車尾氣中有害氣體(NO、CO)的排放。
氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用
(2)在生產(chǎn)、生活中所需的各種金屬大多是通過(guò)氧化還原反應(yīng)從礦石中冶煉出來(lái)的；同樣，金屬的腐蝕一般也是氧化還原反應(yīng)。
(3)許多化工產(chǎn)品的制備，如合成氨、合成硝酸、制硫酸、電解法制燒堿等，主要反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)。
(4)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，植物的光合作用、呼吸作用都是復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)。
(5)日常生活中，食物的腐敗就是氧化還原反應(yīng)。因此袋裝食品中加入脫氧劑可延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期。
課堂練習(xí)
1．下列生活中的化學(xué)現(xiàn)象與氧化還原反應(yīng)無(wú)關(guān)的是
A．鐵門生銹 B．炒菜時(shí)油鍋著火
C．稀鹽酸灑在大理石臺(tái)面上產(chǎn)生大量氣泡 D．削過(guò)皮的蘋果表面迅速變成褐色
【答案】C
【解析】A．鐵門生銹，鐵被氧化為氧化鐵，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，A項(xiàng)不符合題意；
B．炒菜時(shí)油鍋著火，有機(jī)物燃燒，與氧化還原反應(yīng)有關(guān)，B項(xiàng)不符合題意；
C．稀鹽酸與大理石反應(yīng)的化學(xué)方程式為2HCl+CaCO3=CaCl2+CO2↑+H2O，沒(méi)有電子的轉(zhuǎn)移，不屬于氧化還原反應(yīng)，C項(xiàng)符合題意；
D．削過(guò)皮的蘋果表面，某些有機(jī)物迅速被空氣中的氧氣氧化，變成褐色，與氧化還原反應(yīng)有關(guān)，D項(xiàng)不符合題意；
故選C。
2．目前汽車安全氣囊的氣體發(fā)生劑主要由疊氮化鈉、三氧化二鐵、硝酸銨等物質(zhì)組成，下列說(shuō)法正確的是
A．安全氣囊打開時(shí)，產(chǎn)生的氣體只有氮?dú)?br/>B．硝酸銨的作用只是吸收疊氮化鈉分解產(chǎn)生的熱量
C．三氧化二鐵的作用是與金屬鈉反應(yīng)，防止鈉造成二次傷害
D．硝酸銨性質(zhì)很穩(wěn)定
【答案】C
【解析】A．根據(jù)分析，產(chǎn)生的氣體為N2、N2O和水蒸氣，A錯(cuò)誤；
B．硝酸銨的作用是吸收疊氮化鈉分解產(chǎn)生的熱量，同時(shí)分解產(chǎn)生氣體，B錯(cuò)誤；
C．三氧化二鐵的作用是與金屬鈉反應(yīng)，生成鐵和較為安全的氧化鈉，防止鈉造成二次傷害，C正確；
D．硝酸銨受熱或撞擊時(shí)發(fā)生分解，性質(zhì)不穩(wěn)定，D錯(cuò)誤；
故選C。
3．在氯氧化法處理含CN－的廢水過(guò)程中，液氯在堿性條件下可以將氰化物氧化成氰酸鹽(其毒性僅為氰化物的千分之一)，氰酸鹽進(jìn)一步被氧化為無(wú)毒物質(zhì)。某廠廢水中含KCN，其濃度為650 mg/L。現(xiàn)用氯氧化法處理，發(fā)生如下反應(yīng)(其中N均為－3價(jià))：KCN＋2KOH＋Cl2===KOCN＋2KCl＋H2O。
(1)KCN中碳元素的化合價(jià)為________，KOCN中碳元素的化合價(jià)為________。
(2)反應(yīng)中的氧化劑是________，還原劑是________。
(3)用雙線橋法標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。
EPB
考點(diǎn)突破
03
氧化性、還原性強(qiáng)弱的判斷
【問(wèn)題探究】
【情境】
1．對(duì)于MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O反應(yīng)。
(1)氧化劑是________，表現(xiàn)______性，還原劑是______，表現(xiàn)________性。
(2)氧化性：MnO2和Cl2誰(shuí)較強(qiáng)？______________________。
【答案】 (1)MnO2 氧化 HCl 還原性
(2)MnO2的氧化性較強(qiáng)
2．已知：①M(fèi)nO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
②Cl2＋2HBr===Br2＋2HCl
③Br2＋2HI===I2＋2HBr
【情境】
(1)MnO2、Cl2、Br2、I2的氧化性由弱到強(qiáng)的順序?yàn)開_______________。
(2)HCl、HBr、HI、MnCl2的還原性由弱到強(qiáng)的順序?yàn)開_______________。
【問(wèn)題探究】
【答案】 (1)I2＜Br2＜Cl2＜MnO2 (2)MnCl2＜HCl＜HBr＜HI
歸納總結(jié)
1．氧化還原反應(yīng)中反應(yīng)產(chǎn)物的判斷
(1)常見氧化劑及還原產(chǎn)物
(2)常見還原劑及氧化產(chǎn)物
2．物質(zhì)氧化性、還原性強(qiáng)弱的判斷方法
3．研究物質(zhì)氧化性或還原性的方法
(1)根據(jù)物質(zhì)中所含元素化合價(jià)升或降的可能性，預(yù)測(cè)物質(zhì)可能具有還原性或氧化性。若所含某元素的化合價(jià)有升高的趨勢(shì)，說(shuō)明該物質(zhì)可能具有還原性；反之，若所含某元素的化合價(jià)有降低的趨勢(shì)，說(shuō)明該物質(zhì)可能具有氧化性。
(2)如果預(yù)測(cè)某物質(zhì)具有氧化性，就需要尋找具有還原性的另一物質(zhì)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)兩者能否發(fā)生氧化還原反應(yīng)驗(yàn)證預(yù)測(cè)。相應(yīng)地，如果預(yù)測(cè)某物質(zhì)具有還原性，就需要尋找具有氧化性的另一物質(zhì)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證預(yù)測(cè)。
易錯(cuò)點(diǎn)
(1)具有氧化性的物質(zhì)不一定是氧化劑，具有還原性的物質(zhì)不一定是還原劑，應(yīng)視具體反應(yīng)而定。
(2)對(duì)同一元素而言，一般價(jià)態(tài)越高，氧化性越強(qiáng)，如Fe3＋>Fe2＋>Fe。
【拓展應(yīng)用】
判斷氧化還原反應(yīng)能否發(fā)生的方法——假設(shè)法
已知物質(zhì)的氧化性或還原性的強(qiáng)弱關(guān)系，判斷某一氧化還原反應(yīng)能否發(fā)生時(shí)可采用假設(shè)法。
①先假設(shè)反應(yīng)成立；
②然后根據(jù)氧化性：氧化劑>氧化產(chǎn)物，還原性：還原劑>還原產(chǎn)物，列出假設(shè)反應(yīng)中的上述關(guān)系；
③結(jié)合題干信息判斷該結(jié)論是否符合事實(shí)，若符合事實(shí)，則反應(yīng)成立；反之，則不成立。
課堂練習(xí)
【答案】A
【分析】氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性，還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性。
【解析】①反應(yīng)Fe+Cu2+=Fe2++Cu中銅離子是氧化劑，亞鐵離子是氧化產(chǎn)物，鐵是還原劑，銅是還原產(chǎn)物，則還原性Fe＞Cu，氧化性為Cu2+＞Fe2+；
②反應(yīng)2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+中鐵離子是氧化劑，銅離子是氧化產(chǎn)物，銅是還原劑，亞鐵離子是還原產(chǎn)物，則還原性Cu＞Fe2+，氧化性為Fe3+＞Cu2+；
③反應(yīng)2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-中氯氣是氧化劑，鐵離子是氧化產(chǎn)物，亞鐵離子是還原劑，氯離子是還原產(chǎn)物，則還原性Fe2+＞Cl-，氧化性為Cl2＞Fe3+；
④反應(yīng)HClO+H++Cl-=Cl2↑+H2O中次氯酸是氧化劑，氯氣是氧化產(chǎn)物，氯離子是還原劑，氯氣是還原產(chǎn)物，則還原性Cl-＞Cl2，氧化性為HClO＞Cl2；
由此可以判斷出各微粒的氧化性由強(qiáng)到弱的順序正確的是HClO＞Cl2＞Fe3+＞Cu2+＞Fe2+，還原性由強(qiáng)到弱的順序正確的是Fe＞Cu＞Fe2+＞Cl-＞Cl2；
故本題選A。
課堂練習(xí)
課堂練習(xí)
課堂練習(xí)
EPB
考點(diǎn)突破
04
氧化還原反應(yīng)方程式的配平
【問(wèn)題探究】
【情境】
某同學(xué)查閱資料后設(shè)計(jì)生產(chǎn)NaClO2的主要流程如圖所示(部分產(chǎn)品未標(biāo)出)。
(1)Ⅰ、Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的氧化劑分別是______、________。
(2)Ⅰ中反應(yīng)的還原產(chǎn)物是________。
(3)流程中氣體a是________。
(4)ClO2是一種高效水處理劑。Ⅰ中的化學(xué)方程式為_______________________________。
(5)Ⅱ中生成NaClO2的離子方程式為______________________________________________。
(6)研究表明：在上述過(guò)程中會(huì)發(fā)生副反應(yīng)NaClO2＋4HCl===NaCl＋2Cl2↑＋2H2O，若反應(yīng)開始時(shí)鹽酸濃度越大，則氣體產(chǎn)物中Cl2的含量越大。請(qǐng)推測(cè)其原因：_____________________。
歸納總結(jié)
1．配平原則
2．配平步驟
3．配平示例
課堂練習(xí)
【答案】(1)1；4；1；2；2
(2)3；1；2；1
【解析】（1）Cu→Cu(NO3)2，Cu元素化合價(jià)升高，失去2個(gè)電子，HNO3→NO2，N元素化合價(jià)降低，得到1個(gè)電子，所以得失電子的最小公倍數(shù)為2，所以Cu的計(jì)量數(shù)為1，Cu(NO3)2的計(jì)量數(shù)為1，NO2的計(jì)量數(shù)為2，由于硝酸部分被還原，根據(jù)原子守恒，HNO3的計(jì)量數(shù)為4，H2O計(jì)量數(shù)為2，故答案為1；4；1；2；2；
（2）NO2→HNO3，N元素化合價(jià)升高，失去1個(gè)電子，NO2→NO，N元素化合價(jià)降低，得到2個(gè)電子，所以得失電子的最小公倍數(shù)為2，所以HNO3的計(jì)量數(shù)為2，NO的計(jì)量數(shù)為1，NO2的計(jì)量數(shù)為3，H2O的計(jì)量數(shù)為1，故答案為3；1；2；1。
2．某反應(yīng)體系有反應(yīng)物和生成物共五種物質(zhì)：O2、H2CrO4、Cr(OH)3(不溶于水)、H2O、H2O2，已知該反應(yīng)中H2O2只發(fā)生如下過(guò)程H2O2→O2.
(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。
(2)該反應(yīng)中氧化劑是 ，氧化產(chǎn)物是 。
(3)產(chǎn)生1個(gè)O2，轉(zhuǎn)移的電子的個(gè)數(shù)為 個(gè)。
(4)用單線橋標(biāo)出該反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移情況： 。
【分析】已知該反應(yīng)中H2O2只發(fā)生如下過(guò)程：H2O2→O2，即雙氧水被氧化，作還原劑，氧化產(chǎn)物為O2，則該反應(yīng)的氧化劑是H2CrO4，Cr元素化合價(jià)從+6價(jià)降低到+3價(jià)，得到3e-，雙氧水中氧元素化合價(jià)從－1價(jià)升高到0價(jià)，失去1e-，每個(gè)H2O2反應(yīng)轉(zhuǎn)移2個(gè)電子，為根據(jù)電子得失守恒、質(zhì)量守恒定律，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3H2O2+2H2CrO4=3O2↑+2Cr(OH)3+2H2O；
EPB
考點(diǎn)突破
05
課堂練習(xí)與鞏固提升
01
練習(xí)與應(yīng)用
【答案】A
【解析】A．碳酸鉀與銨鹽發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中不存在化合價(jià)變化，不涉及氧化還原反應(yīng)，A項(xiàng)正確；
B．放電過(guò)程中氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)生成一氧化氮，氮、氧元素化合價(jià)發(fā)生變化，屬于氧化還原反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
C．酸性高錳酸鉀溶液通入 SO2氣體后褪色，發(fā)生反應(yīng)生成硫酸錳、硫酸鉀，Mn元素化合價(jià)降低，S元素化合價(jià)升高，屬于氧化還原反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；
D．由二氧化硅制晶體硅，硅的化合價(jià)降低，涉及氧化還原反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤；
答案選A。
1．下列不涉及氧化還原反應(yīng)的是
A．灰肥相混損肥分——灰中含有碳酸鉀，肥中含有銨鹽 B．雷雨肥莊稼——自然固氮
C．酸性高錳酸鉀溶液通入SO2氣體后褪色 D．從沙灘到用戶——由二氧化硅制晶體硅
練習(xí)與應(yīng)用
02
練習(xí)與應(yīng)用
02
03
練習(xí)與應(yīng)用
【答案】C
【解析】A．SO2的漂白性是利用二氧化硫與有色物質(zhì)結(jié)合生成無(wú)色物質(zhì)，并未涉及氧化還原反應(yīng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；
B．食品包裝袋中常放入小袋的生石灰吸水反應(yīng)生成氫氧化鈣，沒(méi)有發(fā)生氧化還原反應(yīng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；
C．鐵粉作食品袋內(nèi)的脫氧劑，防止食品被氧化，是因?yàn)殍F粉自身作為還原劑被氧氣氧化從而避免了食品被氧化，起還原作用，選項(xiàng)C正確；
D．84消毒液作消毒劑，氯元素的化合價(jià)降低，作氧化劑，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；
答案選C。
練習(xí)與應(yīng)用
04
練習(xí)與應(yīng)用
05
【答案】B
【分析】根據(jù)反應(yīng)方程式進(jìn)行比較：氧化劑+還原劑=還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物；氧化性為氧化劑＞氧化產(chǎn)物，還原性為還原劑＞還原產(chǎn)物，據(jù)此判斷。
【解析】根據(jù)①I2+H2S═2HI+S反應(yīng)可知氧化劑為I2、氧化產(chǎn)物為S，所以氧化性：I2＞S，根據(jù)②2FeCl2+Cl2═2FeCl3可知，氧化劑Cl2、氧化產(chǎn)物為FeCl3，所以氧化性：Cl2＞FeCl3，根據(jù)③2FeCl3+2KI═2FeCl2+2KCl+I2可知，氧化劑FeCl3、氧化產(chǎn)物為I2，所以氧化性：FeCl3＞I2，故氧化性順序?yàn)椋篊l2＞FeCl3＞I2＞S，故答案為：B。
練習(xí)與應(yīng)用
06
6．從化合價(jià)角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)的氧化性和還原性，是化學(xué)學(xué)習(xí)的重要方法：“高價(jià)氧、低價(jià)還、中間價(jià)態(tài)兩相兼”。下列物質(zhì)中的硫元素只有氧化性的是
A．Na2S B．S C．SO2 D．H2SO4
【答案】D
【解析】A．硫?yàn)?2價(jià)，只有還原性，故A不符合題意；
B．硫?yàn)?價(jià)，有還原性還有氧化性，故B不符合題意；
C．硫?yàn)?4價(jià)，有還原性還有氧化性，故C不符合題意；
D．硫?yàn)?6價(jià)，只有氧化性，故D符合題意；
答案選D。
07
練習(xí)與應(yīng)用
7．某反應(yīng)體系有反應(yīng)物和生成物共五種物質(zhì)：O2、H2CrO4、Cr(OH)3(不溶于水)、H2O、H2O2，已知該反應(yīng)中H2O2只發(fā)生如下過(guò)程H2O2→O2.
(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。
(2)該反應(yīng)中氧化劑是 ，氧化產(chǎn)物是 。
(3)產(chǎn)生1個(gè)O2，轉(zhuǎn)移的電子的個(gè)數(shù)為 個(gè)。
(4)用單線橋標(biāo)出該反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移情況： 。
07
練習(xí)與應(yīng)用
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