資源簡介

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氧化還原反應的應用
第2章 元素與物質世界
1.以H2O2為例，學會根據元素化合價預測并設計實驗探究物質的氧化性或還原性。
2.了解氧化還原反應在物質轉化和能量轉化中的應用，能從元素價態變化的視角說明物質的轉化路徑，學會氯氣的實驗室制法。
元素化合價的升降趨勢
物質的還原性or氧化性
最低價
中間價
最高價
只具有還原性
既具有還原性
又具有氧化性
只具有氧化性
KMnO4 錳元素為最高價態，高錳酸鉀具有氧化性
KI 碘元素為最低價態，碘化鉀具有還原性
活動 · 探究
活動 · 探究
探究物質的氧化性或還原性
過氧化氫（H2O2）中氫元素的化合價為 +1 價，氧元素的化合價為 -1 價。過氧化氫是否具有氧化性或還原性呢？請你設計實驗驗證自己的預測。
實驗用品
5% H2O2 溶液，酸性 KMnO4 溶液，KI 溶液，淀粉溶液；
試管，膠頭滴管。
H2O2
-1
0
-2
還原性
氧化性
酸性高錳
酸鉀溶液
KI溶液
淀粉溶液
溶液紫色褪去，產生無色無味的氣體，該氣體能使帶火星的木條復燃
溶液變藍色
H2O2有還原性，
被氧化為O2
H2O2有氧化性，
被還原為H2O
一、研究物質的性質
證明過氧化氫具有氧化性或還原性的依據是什么？
證明H2O2具有氧化性的依據是能將具有強還原性的KI氧化為使淀粉溶液變藍的I2；
證明H2O2具有還原性的依據是能使具有強氧化性的酸性KMnO4溶液紫色褪去。
思考與討論
影響物質氧化性或還原性的因素
(1)物質氧化性或還原性的強弱由物質得失電子的能力決定。
(2)環境條件也會影響物質氧化性或還原性的強弱。如酸性越強，KMnO4的氧化性越強。
思考：金屬在自然界主要以游離態還是化合態形式存在？
Au 單質
Ag 單質
黃銅礦CuFeS2
赤鐵礦Fe2O3
鋁土礦Al(OH)3
如何得到金屬單質？
二、實現物質轉化
(1)冶煉金屬
①金屬冶煉的本質
金屬陽離子得電子被還原生成金屬單質
Mn＋＋ne－===M
②金屬冶煉方法
熱還原法：
以C、CO等物質作為還原劑，在加熱條件下將金屬氧化物還原為金屬單質。
Fe2O3+3CO ==== 2Fe + 3CO2
高溫
（高爐煉鐵）
金屬置換法：
以活潑金屬為還原劑，將目標金屬從其鹽溶液中還原出來。
CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu
②金屬冶煉方法
電解法：
熱分解法：
利用外加電源提供電子，使金屬元素的化合價降低，從而獲得金屬單質。
2Al2O3 (熔融) ==== 4Al + 3O2 ↑
電解
冰晶石
在加熱條件下，物質自身發生氧化還原反應，將金屬還原出來。
2HgO ==== 2Hg + O2 ↑
加熱
金屬的冶煉方法
金屬活潑性與冶煉方法的關系如下：
特別提醒?、僖睙扢g時只能電解熔融MgCl2不能電解MgO，原因是MgO的熔點高，熔化時消耗更多能量，增加生產成本。
②冶煉Al時只能電解熔融Al2O3不能電解熔融AlCl3，原因是AlCl3在熔融態時不導電。
下表中金屬在工業上的冶煉方法錯誤的是
Al和Na是活潑的金屬，冶煉方法分別是電解熔融的Al2O3和NaCl。
選項 A B C D
金屬 Ca、Mg Sn、Pb Al、Na Hg、Ag
冶煉方法 電解法 熱還原法 熱還原法 熱分解法
C
遷移 · 應用
遷移 · 應用
瑞典化學家舍勒（C.W.Scheele）是最早發現氯氣的人。他在研究軟錳礦礦石（主要成分是二氧化錳）時，把濃鹽酸和軟錳礦礦石混合加熱，意外地得到了氯氣。至今，實驗室中還用這種方法制取氯氣。
0
+4 -1
+2
化合價升高，氧化反應
化合價降低，還原反應
氧化劑
還原劑
MnO2+ 4HCl(濃) ==== MnCl2 + Cl2 ↑ + 2H2O
三、實驗室制取氯氣
①制備原理
MnO2+ 4HCl(濃) ==== MnCl2 + Cl2 ↑ + 2H2O
思考：含有146 g HCl的濃鹽酸與足量的MnO2反應，能生成71 g Cl2嗎？
不能。一是隨著反應的進行，鹽酸濃度變小，Cl－的還原性減弱，MnO2不能再氧化HCl，此反應不再進行；二是濃鹽酸具有揮發性。
②儀器裝置
分液漏斗
圓底燒瓶
NaOH溶液
除去Cl2中少量的HCl氣體
干燥氯氣(或除去Cl2中的水蒸氣)
向上排空氣法
思考與討論
如何檢驗收集到的氯氣已集滿？
a.將濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近盛氯氣的瓶口，觀察到試紙變藍，則證明已集滿。
b.將濕潤的藍色石蕊試紙靠近盛氯氣的瓶口，觀察到試紙先變紅后褪色，則證明已集滿。
實驗室用氫氧化鈉溶液吸收尾氣的原理是什么，氯氣表現什么性質？
反應的化學方程式為2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，氯氣既
表現氧化性又表現還原性。
思考與討論
為防止Cl2污染，能否用澄清石灰水處理過量的Cl2
吸收Cl2時不宜用澄清石灰水代替NaOH溶液，因為Ca(OH)2微溶于水，溶解的量少，不能保證Cl2全部被吸收。
在實驗室中也可以利用高錳酸鉀與濃鹽酸在常溫下反應制取氯氣，請預測反應產物，寫出該反應的化學方程式。
16HCl(濃)＋2KMnO4===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。
三、獲得能量
煤的燃燒
天然氣的燃燒
火力發電廠
燃料電池電車
鎂條燃燒

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