高中 化學(xué) 必修 第一冊(cè) 第一章 物質(zhì)及其變化《第三節(jié) 第3課時(shí) 氧化還原反應(yīng)的規(guī)律及其應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)

第3課時(shí)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律及其應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.能根據(jù)價(jià)態(tài)規(guī)律預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)及產(chǎn)物。2.能利用氧化性、還原性的強(qiáng)弱判斷物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的先后及發(fā)生反應(yīng)的可能性。3.利用電子守恒規(guī)律進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。任務(wù)一價(jià)態(tài)規(guī)律及其應(yīng)用1．歸中規(guī)律(1)內(nèi)容：同種元素不同價(jià)態(tài)之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，高價(jià)態(tài)＋低價(jià)態(tài)→中間價(jià)態(tài)，即“只靠攏，不交叉”“就近變價(jià)”。(2)圖示表達(dá)如下：(3)應(yīng)用：同種元素的物質(zhì)間發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的判斷，電子轉(zhuǎn)移總數(shù)的計(jì)算。2．歧化規(guī)律(1)內(nèi)容：歧化反應(yīng)時(shí)，某元素的中間價(jià)態(tài)→高價(jià)態(tài)＋低價(jià)態(tài)。(2)應(yīng)用：判斷反應(yīng)物和生成物中同種元素價(jià)態(tài)的高低，計(jì)算電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目。1．指出下列歸中反應(yīng)中的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物，用雙線橋法標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。(1)H2S＋H2SO4(濃)=S↓＋SO2↑＋2H2O(2)KClO3＋6HCl(濃)=KCl＋3Cl2↑＋3H2O答案：(1)S是氧化產(chǎn)物，SO2是還原產(chǎn)物(2)Cl2既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物2．已知氯元素有－1、0、＋1、＋3、＋5、＋7等多種常見化合價(jià)，氯氣跟氫氧化鉀溶液在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng)：(1)Cl2＋KOH→KX＋KY＋H2O(未配平)；(2)KX→KY＋KZ(氯元素歧化反應(yīng)，未配平)。KX、KY、KZ均是含氯元素的鉀鹽，Cl元素在①KX、②KY、③KZ中的價(jià)態(tài)由高到低的順序是________________________________________________________________________(填序號(hào))。答案：③①②任務(wù)二先后規(guī)律及其應(yīng)用1．同一氧化劑與多種還原劑混合時(shí)，還原性強(qiáng)的先被氧化。例如，已知還原性：I－＞Fe2＋＞Br－，當(dāng)把氯氣通入FeBr2溶液時(shí)，氯氣先氧化Fe2＋；然后再氧化Br－。2．(1)同一還原劑與多種氧化劑混合時(shí)，氧化性強(qiáng)的先被還原。例如，在含有Fe3＋、Cu2＋的溶液中加入鐵粉，因?yàn)檠趸裕篎e3＋＞Cu2＋，所以鐵粉先與Fe3＋反應(yīng)，然后再與Cu2＋反應(yīng)。(2)應(yīng)用：判斷物質(zhì)的氧化性、還原性強(qiáng)弱或判斷反應(yīng)的先后順序。1．在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2和AgNO3的溶液中加入適量鋅粉，首先被置換出來(lái)的是()A．Mg B．CuC．Ag D．H2答案：C2．已知還原性：SO2＞I－＞Fe2＋，下列離子反應(yīng)不正確的是()A．SO2＋2Fe3＋＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2Fe2＋＋4H＋B．I2＋2Fe2＋=2I－＋2Fe3＋C．SO2＋I(xiàn)2＋2H2O=2I－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)D．少量Cl2通入FeI2溶液中：Cl2＋2I－=2Cl－＋I(xiàn)2答案：B任務(wù)三守恒規(guī)律及其應(yīng)用1．守恒規(guī)律氧化還原反應(yīng)中，原子得失電子總數(shù)相等，元素化合價(jià)升降總數(shù)相等，即有關(guān)系式：還原劑失電子的總數(shù)＝氧化劑得電子的總數(shù)，元素化合價(jià)降低的總數(shù)＝元素化合價(jià)升高的總數(shù)。應(yīng)用：氧化還原反應(yīng)方程式的配平，氧化還原反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算。2．氧化還原反應(yīng)的計(jì)算步驟(1)找物質(zhì)：找出反應(yīng)過(guò)程中的氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。(2)定得失：確定一個(gè)原子或離子得失電子的個(gè)數(shù)，變價(jià)元素的原子總數(shù)。(3)列關(guān)系：根據(jù)氧化劑和還原劑得失電子總數(shù)守恒列出關(guān)系式。[交流研討]已知X2Oeq\o\al(2－,7)能將SOeq\o\al(2－,3)氧化，當(dāng)溶液中X2Oeq\o\al(2－,7)與SOeq\o\al(2－,3)數(shù)目之比為1∶3時(shí)，SOeq\o\al(2－,3)恰好被氧化為SOeq\o\al(2－,4)，X在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為____________。提示：＋3步驟如下：“一找物質(zhì)”：X2Oeq\o\al(2－,7)在反應(yīng)中是氧化劑，SOeq\o\al(2－,3)是還原劑，SOeq\o\al(2－,4)是氧化產(chǎn)物?！岸ǖ檬А保杭僭O(shè)X在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為＋n價(jià)，則1個(gè)X2Oeq\o\al(2－,7)在反應(yīng)中得到2×(6－n)個(gè)電子，1個(gè)SOeq\o\al(2－,3)→SOeq\o\al(2－,4)過(guò)程中失去2個(gè)電子?！叭嘘P(guān)系”：N(氧化劑)×變價(jià)原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)變化值＝N(還原劑)×變價(jià)原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)變化值。根據(jù)上述分析列出得失電子守恒等式：1×2×(6－n)＝3×2，解得n＝3。即X在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為＋3。1．一定條件下，當(dāng)溶液中XOeq\o\al(－,4)與H2O2分子個(gè)數(shù)比恰好為2∶5時(shí)，溶液中XOeq\o\al(－,4)被還原為較低價(jià)態(tài)，則X元素的化合價(jià)變?yōu)?)A．＋2 B．＋3C．＋4 D．＋5答案：A解析：H2O2恰好將XOeq\o\al(－,4)還原，反應(yīng)中H2O2變成O2，O元素的化合價(jià)由－1價(jià)升高為0價(jià)，則X的化合價(jià)降低，設(shè)元素X在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為＋x，由得失電子守恒可知，2×(7－x)＝5×2×(1－0)，解得x＝2。2．(1)在氧化還原反應(yīng)：3S＋6KOH=K2SO3＋2K2S＋3H2O中，被氧化與被還原的硫原子數(shù)目之比是____________。(2)在一定條件下，PbO2與Cr3＋反應(yīng)，產(chǎn)物是Cr2Oeq\o\al(2－,7)和Pb2＋，則Cr3＋與PbO2反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為______________。答案：(1)1∶2(2)2∶31．已知在熱的堿性溶液中，NaClO發(fā)生如下反應(yīng)：3NaClO=2NaCl＋NaClO3。在相同條件下NaClO2也能發(fā)生類似的反應(yīng)，其最終產(chǎn)物是()A．NaCl、NaClO B．NaCl、NaClO3C．NaClO、NaClO3 D．NaClO3、NaClO4答案：B解析：NaClO中Cl元素發(fā)生了歧化反應(yīng)，則NaClO2中的Cl元素也應(yīng)該發(fā)生歧化反應(yīng)，即Cl元素化合價(jià)既升高，又降低，A中Cl元素化合價(jià)只有降低，故A錯(cuò)誤；C中生成的NaClO不穩(wěn)定，會(huì)繼續(xù)反應(yīng)生成NaCl、NaClO3，故C錯(cuò)誤；D中Cl元素化合價(jià)只有升高，故D錯(cuò)誤。2．多種氧化劑和還原劑相遇時(shí)，存在“爭(zhēng)先恐后，強(qiáng)者優(yōu)先”的現(xiàn)象。請(qǐng)預(yù)測(cè)，在含F(xiàn)eCl2、MgCl2和HCl的溶液中加入適量Zn粉，首先被置換出來(lái)的是()A．Fe B．H2C．Mg D．不能確定答案：B3．在酸性條件下，可發(fā)生如下反應(yīng)：ClOeq\o\al(－,3)＋2M3＋＋4H2O=M2Oeq\o\al(n－,7)＋Cl－＋8H＋，M2Oeq\o\al(n－,7)中M的化合價(jià)是()A．＋4 B．＋5C．＋6 D．＋7答案：C解析：離子方程式中，反應(yīng)前后離子所帶電荷總數(shù)相等，即6－1＝8－n－1，解得n＝2，從而得出M2Oeq\o\al(2－,7)中M的化合價(jià)為＋6價(jià)，也可根據(jù)得失電子守恒計(jì)算。4．已知氮元素有多種可變化合價(jià)，常見的有－3、＋2、＋3、＋4、＋5價(jià)等。某同學(xué)寫出以下三個(gè)化學(xué)方程式(未配平)：①NO＋HNO3→N2O3＋H2O②NH3＋NO→HNO2＋H2O③N2O4＋H2O→HNO3＋HNO2根據(jù)價(jià)態(tài)規(guī)律，判斷上述反應(yīng)是否有可能實(shí)現(xiàn)，說(shuō)明判斷的理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：①可能，反應(yīng)物中的氮元素為＋2價(jià)、＋5價(jià)，生成物中為＋3價(jià)，符合歸中反應(yīng)規(guī)律。②不可能，反應(yīng)物中的氮元素為－3價(jià)、＋2價(jià)，生成物中為＋3價(jià)，N元素的化合價(jià)只升不降。③可能，反應(yīng)物中的氮元素為＋4價(jià)，生成物中為＋3價(jià)、＋5價(jià)，符合歧化反應(yīng)規(guī)律課時(shí)測(cè)評(píng)9氧化還原反應(yīng)的規(guī)律及其應(yīng)用(本欄目?jī)?nèi)容在學(xué)生用書中以活頁(yè)形式分冊(cè)裝訂！)題點(diǎn)一價(jià)態(tài)規(guī)律及其應(yīng)用1．下列物質(zhì)中，按只有氧化性、只有還原性、既有氧化性又有還原性的順序排列的一組是()A．Al3＋、K、Fe2＋ B．Cl－、Al、H2C．NO2、Na＋、Br2 D．O2、SO2、Fe答案：A2．下列反應(yīng)中同一物質(zhì)中同一價(jià)態(tài)的元素部分被氧化，部分被還原的是()A．Cl2＋H2O=HCl＋HClOB．NH4HCO3eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋CO2↑＋H2OC．5NH4NO3eq\o(=,\s\up7(△))2HNO3＋4N2↑＋9H2OD．SO2＋2H2S=2H2O＋3S答案：A3．一定條件下硝酸銨受熱分解的化學(xué)方程式為5NH4NO3eq\o(=,\s\up7(△))2HNO3＋4N2↑＋9H2O，在反應(yīng)中被氧化與被還原的氮原子數(shù)之比為()A．5∶3 B．5∶4C．1∶1 D．3∶5答案：A4．硝酸銨在不同條件下分解可以得到不同的產(chǎn)物，下列各組物質(zhì)中肯定不可能是硝酸銨分解產(chǎn)物的是()A．N2O、H2O B．N2、O2、H2OC．N2、HNO3、H2O D．HNO3、H2O答案：D解析：硝酸銨(NH4NO3)中的兩個(gè)氮原子的化合價(jià)分別為－3和＋5。硝酸銨分解為N2O和H2O，－3價(jià)氮化合價(jià)升高到＋1價(jià)，＋5價(jià)氮化合價(jià)也降低到＋1價(jià)，發(fā)生了歸中反應(yīng)，合理，故A不選；硝酸銨分解為N2、O2、H2O，硝酸銨中－3價(jià)氮化合價(jià)升高到0價(jià)，＋5價(jià)氮的化合價(jià)降低到0價(jià)，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，合理，故B不選；硝酸銨分解為N2、HNO3、H2O，硝酸銨中的－3價(jià)氮和＋5價(jià)氮發(fā)生了歸中反應(yīng)，生成了氮?dú)?，合理，故C不選；硝酸銨分解為HNO3、H2O，硝酸銨中的氮元素只有化合價(jià)的升高，沒有化合價(jià)的降低，不合理，故D選。題點(diǎn)二先后規(guī)律及其應(yīng)用5．已知氧化性：Fe3＋>Cu2＋，在Fe2(SO4)3和CuSO4混合溶液中加入鐵粉，下列說(shuō)法不正確的是()A．若有鐵粉剩余，則不溶物中有鐵和銅單質(zhì)B．若有鐵粉剩余，則反應(yīng)后的溶質(zhì)為FeSO4C．若鐵粉無(wú)剩余，且溶液中無(wú)Cu2＋，則溶液中一定沒有Fe3＋D．若鐵粉無(wú)剩余，且溶液中有Cu2＋，則溶液中一定沒有Fe3＋答案：D解析：在Fe2(SO4)3和CuSO4混合溶液中加入鐵粉的過(guò)程中，鐵先與Fe2(SO4)3反應(yīng)生成FeSO4，再與CuSO4反應(yīng)生成FeSO4和Cu，據(jù)此分析。若有鐵粉剩余，則鐵過(guò)量，反應(yīng)后生成FeSO4和Cu，不溶物中有過(guò)量的鐵和生成的銅單質(zhì)，A、B正確；因氧化性：Fe3＋>Cu2＋，若鐵粉無(wú)剩余，必先還原Fe3＋，則溶液中無(wú)Cu2＋時(shí)一定也沒有Fe3＋，C正確；若鐵粉無(wú)剩余，只是加入少量鐵粉，則可能只與部分Fe3＋反應(yīng)，則溶液中可能有Fe3＋，一定有Fe2＋，D錯(cuò)誤。6．已知氧化性：Cl2＞Br2＞Fe3＋＞I2，還原性：I－＞Fe2＋＞Br－＞Cl－，下列反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式不成立的是()A．Br2＋2KI=I2＋2KBrB．向FeBr2溶液中通入少量氯氣：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－C．3Cl2＋6FeI2=2FeCl3＋4FeI3D．2FeCl3＋2HI=2FeCl2＋2HCl＋I(xiàn)2答案：C解析：氧化性：Br2＞I2，Br2可將KI氧化為I2，A正確；還原性：I－＞Fe2＋，向FeI2溶液中通入Cl2，要先氧化I－為I2，不能生成FeI3，C錯(cuò)誤；氧化性：Fe3＋＞I2，F(xiàn)e3＋可將I－氧化為I2，而Fe3＋被還原為Fe2＋，D正確。題點(diǎn)三守恒規(guī)律及其應(yīng)用7．反應(yīng)：NO＋NH3→N2＋H2O(未配平)，該反應(yīng)中被還原和被氧化的氮元素的質(zhì)量比是()A．3∶2 B．2∶1C．1∶1 D．2∶3答案：A解析：NO中N元素化合價(jià)降低，NH3中N元素的化合價(jià)升高，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒發(fā)生的反應(yīng)為6NO＋4NH3=5N2＋6H2O，化合價(jià)升高的元素是氨氣中的氮元素，占4mol，在反應(yīng)中被氧化，化合價(jià)降低元素是一氧化氮中的氮元素，占6mol，在反應(yīng)中被還原，該反應(yīng)中被還原和被氧化的氮元素的物質(zhì)的量之比是6∶4＝3∶2，所以被還原和被氧化的氮元素的質(zhì)量比是3∶2。8．已知aM2＋＋O2＋4H＋=aM3＋＋2H2O，則化學(xué)計(jì)量數(shù)a的值是()A．1 B．2C．3 D．4答案：D解析：根據(jù)電子守恒結(jié)合反應(yīng)方程式兩邊電荷守恒，得到a的值為4。9．已知Mn2Oeq\o\al(x－,7)與S2－在酸性溶液中能發(fā)生反應(yīng)：Mn2Oeq\o\al(x－,7)＋3S2－＋14H＋=2Mn3＋＋3S↓＋7H2O，則Mn2Oeq\o\al(x－,7)中錳元素的化合價(jià)是()A．＋2 B．＋4C．＋3 D．＋6答案：D解析：由電荷守恒可得(－x)＋3×(－2)＋14×(＋1)＝2×(＋3)，解得x＝2，O元素為－2價(jià)，設(shè)Mn2Oeq\o\al(2－,7)中錳元素化合價(jià)為y，則y×2＋(－2)×7＝－2，解得y＝6，錳元素的化合價(jià)是＋6。10．關(guān)于反應(yīng)K2H3IO6＋9HI=2KI＋4I2＋6H2O，下列說(shuō)法正確的是()A．K2H3IO6發(fā)生氧化反應(yīng)B．KI是還原產(chǎn)物C．生成4個(gè)I2時(shí)，轉(zhuǎn)移7個(gè)電子D．還原劑與氧化劑的數(shù)目之比為1∶7答案：C解析：反應(yīng)中K2H3IO6中的I元素得電子，化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；KI既不是氧化產(chǎn)物也不是還原產(chǎn)物，B錯(cuò)誤；每生成4個(gè)I2轉(zhuǎn)移7個(gè)電子，C正確；反應(yīng)中HI為還原劑，K2H3IO6為氧化劑，在反應(yīng)中每消耗1個(gè)K2H3IO6就有7個(gè)HI失電子，則還原劑與氧化劑的數(shù)目之比為7∶1，D錯(cuò)誤。11．已知反應(yīng)6HCl(濃)＋KClO3=3Cl2↑＋KCl＋3H2O，下列說(shuō)法不正確的是()A．KClO3是氧化劑B．被氧化與被還原的氯原子的個(gè)數(shù)比為5∶1C．鹽酸表現(xiàn)還原性和酸性D．用雙線橋法表示該反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移為答案：D12．回答下列問(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)室制備氧氣可以用加熱高錳酸鉀的方法實(shí)現(xiàn)，其發(fā)生的反應(yīng)為2KMnO4eq\o(=,\s\up7(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑，其中被還原的元素是____________(填元素符號(hào))，氧化產(chǎn)物是________(填化學(xué)式)。(2)下面三個(gè)方法都可以用來(lái)制氯氣：①M(fèi)nO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O②KClO3＋6HCl(濃)=3Cl2↑＋KCl＋3H2O③KMnO4＋HCl(濃)→KCl＋MnCl2＋Cl2↑＋H2O(未配平)根據(jù)以上三個(gè)反應(yīng)，回答下列有關(guān)問(wèn)題：a．反應(yīng)②的離子方程式為___________________________________________________________________________________________________________________________。b．反應(yīng)①中，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為______。c．已知反應(yīng)④：4HCl＋O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2Cl2＋2H2O(g)，該反應(yīng)也能制得氯氣。則MnO2、O2、KMnO4三種物質(zhì)氧化性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)開____________________________________________。答案：(1)MnO2(2)a.ClOeq\o\al(－,3)＋6H＋＋5Cl－=3Cl2↑＋3H2Ob．71∶126c．KMnO4＞MnO2＞O213．(1)汞單質(zhì)及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究上有著廣泛用途。丹砂煉汞的反應(yīng)原理包括以下兩個(gè)反應(yīng)：反應(yīng)Ⅰ：HgS＋O2=Hg＋SO2反應(yīng)Ⅱ：4HgS＋4CaOeq\o(=,\s\up7(△))4Hg＋3CaS＋CaSO4①反應(yīng)Ⅰ中，還原產(chǎn)物是________，反應(yīng)中每生成1