2024-2025學年新教材高中化學第2章元素與物質(zhì)世界第3節(jié)氧化還原反應第3課時氧化還原反應的應用學生用書魯科版必修第一冊

第3課時氧化還原反應的應用學業(yè)要求1．通過對氧化還原反應在生產(chǎn)、生活中的廣泛應用的學習，激發(fā)學習化學的愛好，體現(xiàn)科學看法和社會責任的化學核心素養(yǎng)。2．通過了解一些氧化還原反應在生產(chǎn)、生活中造成的危害，培育學生辯證地分析、理解事物的實力，體現(xiàn)科學探究與創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)。3．通過學習，體會化學與生產(chǎn)、生活、社會的親密關系，引導學生相識到科學技術可以促進社會的發(fā)展和進步，體現(xiàn)科學看法與社會責任的核心素養(yǎng)。學問網(wǎng)絡學業(yè)基礎——自學·思記·嘗試一、探討物質(zhì)的性質(zhì)1．氧化還原反應與物質(zhì)分類通過學習氧化還原反應相識物質(zhì)分類的新視角——從和角度探討物質(zhì)的性質(zhì)。2．探討物質(zhì)氧化性或還原性的思路3．H2O2的氧化性和還原性探究(1)性質(zhì)預料元素化合價化合價改變趨勢性質(zhì)氫___________________________氧______________________________________________________(2)試驗方案試驗內(nèi)容試驗現(xiàn)象結(jié)論1溶液中有_______產(chǎn)生，紫紅色_____________H2O2被氧化為_________，表現(xiàn)_____________性2溶液先變_____色，再滴加淀粉溶液后變?yōu)開____色H2O2可氧化KI生成_____，H2O2表現(xiàn)_____性(3)總結(jié)H2O2的性質(zhì)4．物質(zhì)氧化性或還原性強弱的影響因素(1)物質(zhì)氧化性或還原性的強弱是由物質(zhì)得失電子的實力確定的。(2)環(huán)境條件也會影響物質(zhì)氧化性或還原性的強弱。如酸性越強，KMnO4的氧化性。[即學即練]1．推斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)預料物質(zhì)可能有氧化性或還原性，可以依據(jù)物質(zhì)所含元素價態(tài)來推斷()(2)FeCl2中Fe元素價態(tài)為＋2價，為中間價態(tài)，因此預料Fe2＋既有氧化性又有還原性()(3)HBr中Br元素價態(tài)為最低價態(tài)，因此HBr只能失電子，只有還原性()(4)H2O2中H元素價態(tài)為＋1價，因此預料H2O2和還原性物質(zhì)反應時，其還原產(chǎn)物為H2()(5)物質(zhì)的氧化性或還原性是由其本身性質(zhì)確定的，與溶液酸堿性無關()(6)反應Ag2O＋H2O2=2Ag＋O2↑＋H2O中，H2O2體現(xiàn)氧化性()(7)H2O2既有氧化性又有還原性()2．醫(yī)療上常用3%的H2O2溶液作為消毒殺菌劑，利用H2O2的什么性質(zhì)？為什么稱H2O2為“綠色氧化劑”？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．H2O2在MnO2作用下分解生成O2和H2O，從電子轉(zhuǎn)移的角度分析，H2O2在反應中表現(xiàn)了什么性質(zhì)？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________二、實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化與獲得能量1．氧化還原反應在物質(zhì)轉(zhuǎn)化中的應用(1)冶煉金屬①金屬冶煉的本質(zhì)金屬陽離子________被還原生成金屬單質(zhì)，Mn＋＋________=________。②金屬冶煉方法a．電解法原理：利用外加電源供應電子，使金屬元素的化合價降低，從而獲得金屬單質(zhì)。例如： 2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑。b．熱還原法原理：以C、CO等物質(zhì)為還原劑，在加熱條件下將金屬氧化物還原為金屬單質(zhì)。例如：Fe2O3＋3CO高溫2Fe＋3CO2c．金屬置換法原理：利用置換反應，以活潑金屬為還原劑，將目標金屬從其鹽溶液中還原出來。例如：CuSO4＋Fe=FeSO4＋Cu。d．熱分解法原理：在加熱條件下，物質(zhì)自身發(fā)生氧化還原反應，將金屬還原出來。例如：2HgO?2Hg＋O2↑。歸納總結(jié)金屬的冶煉方法金屬活潑性與冶煉方法的關系如下：(2)試驗室制取氯氣①制備原理MnO2＋4HCl(濃)?MnCl2＋Cl2↑＋2H2O該反應為氧化還原反應，氧化劑為，還原劑為。②儀器裝置裝置C的作用：_____________________________________________________________；裝置D的作用：_____________________________________________________________；③收集方法：排空氣法。④驗滿方法：a．將潮濕的淀粉碘化鉀試紙靠近盛氯氣的瓶口，視察到試紙，則證明已集滿。b．將潮濕的藍色石蕊試紙靠近盛氯氣的瓶口，視察到試紙，則證明已集滿。⑤尾氣汲?。河脷溲趸c溶液汲取，反應的化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________，氯氣既表現(xiàn)性又表現(xiàn)性。⑥其他方法：高錳酸鉀與濃鹽酸在常溫下反應，反應的化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________，氧化劑為。2．利用氧化還原反應獲得能量[即學即練]1．推斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)在濃鹽酸和二氧化錳制氯氣的反應中，HCl只做還原劑()(2)試驗室在制取O2和Cl2的反應中，均用到MnO2，兩反應中MnO2作用相同()(3)金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽離子得電子被氧化的過程()(4)燃燒釋放能量的過程肯定發(fā)生了氧化還原反應()(5)工業(yè)上冶煉鈦的反應為TiCl4＋2Mg高溫Ti＋2MgCl2，該反應中TiCl4(6)向KMnO4晶體中滴加濃鹽酸，產(chǎn)生黃綠色氣體，該反應中濃鹽酸做氧化劑()(7)工業(yè)上用CO還原鐵礦石來獲得金屬鐵()2．下列各組金屬最適合用H2或CO把它們從化合物中還原出來的是()A．Ca、Mg B．Al、FeC．Fe、Cu D．Hg、Ag3．工業(yè)上冶煉金屬一般用熱分解法、熱還原法和電解法。你認為選擇方法的主要依據(jù)是()A．金屬在自然界的存在形式B．金屬元素在地殼中的含量C．金屬熔點凹凸D．金屬陽離子得電子的實力4．18世紀70年頭，瑞典化學家舍勒將軟錳礦與濃鹽酸混合加熱發(fā)覺了氯氣，該方法至今還是試驗室制備氯氣的主要方法，下列關于試驗室制氯氣的說法中正確的是()A．濃鹽酸在反應中起到酸性和氧化劑作用B．將87gMnO2和足量濃鹽酸反應，與將含有146gHCl的濃鹽酸與足量MnO2反應制得的氯氣一樣多C．為防止氯氣污染環(huán)境，必需進行尾氣處理，可選用碳酸鈉溶液D．收集氯氣時，可采納潮濕的淀粉KI試紙進行驗滿5．試驗室制取氯氣的原理中，肯定量的濃鹽酸和足量的二氧化錳反應，鹽酸能否完全反應，為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________6．為防止Cl2的污染，能否用澄清石灰水處理過量的Cl2？請寫出相應的化學方程式。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________核心素養(yǎng)——合作·探究·共享氯氣的試驗室制法[例](1)試驗室制取氯氣時，如圖所示操作正確的是(填字母)。A．用裝置Ⅰ制取少量氯氣B．用裝置Ⅱ除去氯氣中混有的少量氯化氫C．用裝置Ⅲ制取氯氣D．用裝置Ⅳ干燥氯氣(2)已知高錳酸鉀與濃鹽酸在常溫下反應能產(chǎn)生氯氣。用如圖所示的試驗裝置(部分夾持裝置、加熱裝置已省略)來制備純凈、干燥的氯氣及驗證它與金屬的反應。每個虛線框表示一個單元裝置，其中有錯誤的是(填字母)。[提升]無水FeCl3呈棕紅色，固體FeCl3極易潮解，100℃左右時升華。某學習小組利用如圖裝置(某些夾持儀器略去)制備并收集無水FeCl3固體。請回答：(1)按氣流方向各裝置依次連接的合理依次為(填儀器接口的字母，部分裝置可重復運用)。(2)連接好各裝置進行試驗，試驗步驟如下：檢查裝置氣密性后，裝入藥品，(請按正確的依次填入下列步驟的序號)。①加熱Fe粉反應一段時間②打開分液漏斗活塞通一段時間氣體③關閉分液漏斗活塞④停止加熱，充分冷卻(3)裝置F的作用為_________________________________________________________，裝置E中冷水浴的作用為___________________________________________________。(4)寫出裝置D中所發(fā)生反應的離子方程式。(5)若將裝置B中產(chǎn)生的氣體通入水中，則發(fā)生反應的化學方程式為________________________________________________________________________。狀元隨筆一般凈化處理裝置的組裝依次依據(jù)前面除雜時引入的新雜質(zhì)，在后面的除雜過程中能夠除去的原則，裝置組裝時應考慮制備試驗中可能產(chǎn)生哪些雜質(zhì)以及對應的除雜依次，一般狀況下去除水蒸氣的步驟放在凈扮裝置的后面。關鍵實力試驗室氯氣的制備(1)試驗裝置制取純凈、干燥Cl2的試驗裝置如圖所示。(2)制備過程(3)試驗室制取氯氣的簡易方法用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、K2Cr2O7等強氧化劑代替MnO2制取氯氣，反應不需加熱且反應速率較快，如：①2KMnO4＋16HCl(濃)=2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O②KClO3＋6HCl(濃)=KCl＋3Cl2↑＋3H2O③Ca(ClO)2＋4HCl(濃)=CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O④K2Cr2O7＋14HCl(濃)=2CrCl3＋2KCl＋3Cl2↑＋7H2O狀元隨筆試驗室制取氯氣的留意事項(1)試驗室用MnO2和鹽酸制Cl2，鹽酸必需為濃鹽酸，隨著反應的進行，鹽酸的濃度漸漸減小，變成稀鹽酸，稀鹽酸與MnO2不反應，反應停止。(2)在MnO2和濃鹽酸的反應中，濃鹽酸既起還原劑的作用，又起酸的作用，體現(xiàn)了還原性和酸性。(3)尾氣處理時，不能用澄清石灰水來汲取Cl2，緣由是Ca(OH)2在水中的溶解度很小，不能將Cl2完全汲取。學考評價——夯實·測控·演練1．某化學小組用如圖所示裝置制取氯氣，下列說法不正確的是()A．該裝置圖中至少存在兩處明顯錯誤B．該試驗中收集氯氣的方法不正確C．為了防止氯氣污染空氣，必需進行尾氣處理D．在集氣瓶的導管口處放一片潮濕的淀粉—碘化鉀試紙可以證明是否有氯氣逸出2．有下列反應：①2KMnO4＋16HCl(濃)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O②2H2O＋Cl2＋SO2=H2SO4＋2HCl下列說法不正確的是()A．還原性：SO2>HCl>MnCl2B．氧化性：KMnO4>MnO2>Cl2C．反應①中HCl表現(xiàn)出酸性和氧化性D．反應②中水既不是氧化劑也不是還原劑3．Cl2通入70℃的氫氧化鈉溶液中，能同時發(fā)生兩個自身氧化還原反應(未配平)：NaOH＋Cl2→NaCl＋NaClO＋H2O，NaOH＋Cl2→NaCl＋NaClO3＋H2O。反應完成后測得溶液中NaClO與NaClO3的數(shù)目之比為5∶2，則該溶液中NaCl與NaClO的數(shù)目之比為()A．3∶1 B．2∶1C．15∶2 D．1∶14．H2O2是一種“綠色氧化劑”，在下列反應中，H2O2沒有表現(xiàn)氧化性的是()A．H2O2＋2I－＋2H＋=I2＋2H2OB．3H2O2＋2MnO4-=2MnO2↓＋3O2↑＋2OH－＋2HC．3H2O2＋2NaCrO2＋2NaOH=2Na2CrO4＋4H2OD．H2O2＋2Fe2＋＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O5．下表中金屬在工業(yè)上的冶煉方法錯誤的是()選項ABCD金屬Ca、MgSn、PbAl、NaHg、Ag冶煉方法電解法熱還原法熱還原法熱分解法6.鉻元素(Cr)的化合物存在下列轉(zhuǎn)化關系：下列推斷錯誤的是()A．反應①表明Cr2O3具有酸性氧化物的性質(zhì)B．反應②H2O2被氧化成O2C．反應①發(fā)生的反應為Cr2O3＋2KOH=2KCrO2＋H2OD．反應①②③中只有②是氧化還原反應7．下列裝置或原理能達到試驗目的的是()8．某探討小組欲探究Na2O2與水的反應，可供運用的試劑有：Na2O2、蒸餾水、酸性KMnO4溶液、MnO2。Na2O2樣品與過量水反應，待完全反應不再產(chǎn)生氧氣后，得到溶液X。查閱資料表明，Na2O2與水反應還可生成H2O2。(1)寫出Na2O2與水反應生成O2的化學方程式：，每生成1molO2，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為。(2)Na2O2與水反應生成H2O2的反應是否屬于氧化還原反應？(填“是”或“否”)。(3)若已知溶液X可使酸性KMnO4溶液褪色，同時放出氧氣，完成并配平該反應的離子方程式：_________MnO4-＋_________H2O2＋_________H＋=_________Mn2＋＋_________O第3課時氧化還原反應的應用學業(yè)基礎一、1．氧化性還原性2．還原性氧化性氧化性還原性3．(1)＋1價降低氧化性－1價上升還原性－1價降低氧化性(2)氣泡褪去O2還原黃藍I2氧化(3)還原氧化2H2O2MnO2=2H4．(2)越強[即學即練]1．答案：(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×(7)√2．答案：利用了H2O2的強氧化性，可殺死細菌病毒；H2O2為“綠色氧化劑”的緣由為H2O2的還原產(chǎn)物為H2O，對環(huán)境或體系不造成污染。3．答案：在反應中，H2O2中氧元素化合價既上升又降低，故H2O2表現(xiàn)氧化性和還原性。二、1．(1)①得電子ne－M(2)①MnO2HCl②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(除去Cl2中的H2O)③向上④變藍先變紅，后褪色⑤2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O氧化還原⑥2KMnO4＋16HCl(濃)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2OKMnO4[即學即練]1．答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)×(7)√2．解析：中等活性金屬的制備方法是熱還原法。金屬活動性依次中，K→Al等活潑的金屬一般用電解法冶煉，Zn→Cu等金屬一般用熱還原法冶煉，Hg、Ag等金屬可用熱分解法冶煉，當然這些金屬的冶煉方法無嚴格的界線，如Cu可用熱還原法冶煉，也可用電解法冶煉。答案：C3．解析：選擇冶煉金屬的方法是依據(jù)金屬的活動性，金屬冶煉是金屬陽離子得電子的過程，即金屬的冶煉方法與金屬陽離子得電子的實力有關。答案：D4．解析：軟錳礦與濃鹽酸混合加熱，發(fā)生反應的化學方程式為MnO2＋4HCl(濃)?MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，在該反應中，濃鹽酸中的一部分Cl由－1價變?yōu)镃l2中的0價，失去電子，表現(xiàn)還原性，一部分化合價沒有改變，與Mn2＋結(jié)合形成鹽，所以濃鹽酸在反應中起到酸性和還原劑的作用，A錯誤；87gMnO2與足量濃鹽酸反應，所以依據(jù)方程式可知產(chǎn)生71gCl2；含有146gHCl的濃鹽酸與足量MnO2反應，隨著反應的進行，鹽酸濃度降低，當變?yōu)橄←}酸時反應停止，所以生成的氯氣的質(zhì)量小于71g，故兩種狀況反應產(chǎn)生的Cl2的質(zhì)量不等，B錯誤；Cl2是大氣污染物，在尾氣排放前要進行處埋，可依據(jù)Cl2能夠與堿反應的性質(zhì)，用NaOH溶液進行汲取，C錯誤；氯氣具有強的氧化性，在溶液中會發(fā)生反應Cl2＋2KI=2KCl＋I2，淀粉溶液遇I2變?yōu)樗{色，因此可用潮濕的淀粉KI試紙進行驗滿，D正確。答案：D5．答案：不能。反應中HCl為還原劑，隨著反應的進行，鹽酸濃度變稀，還原性變?nèi)?，當變?yōu)橄←}酸后，就不能與二氧化錳反應，故鹽酸不能完全反應。6．答案：汲取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全部被汲取，化學方程式為2Ca(OH)2＋2Cl2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。核心素養(yǎng)[例]解析：(1)試驗室用濃鹽酸和MnO2混合加熱制Cl2，裝置Ⅰ中用的是稀鹽酸，不能與MnO2反應生成Cl2，A項錯誤；NaHCO3能與HCl反應產(chǎn)生CO2，引入新的雜質(zhì)，且Cl2也能與NaHCO3反應，應用飽和食鹽水除去Cl2中混有的少量HCl，且氣體應進步短出，B項錯誤；試驗室用濃鹽酸和MnO2反應制Cl2，須要在加熱條件下才能進行，裝置Ⅲ中缺少加熱裝置，C項錯誤；用裝置Ⅳ干燥Cl2時，Cl2應進步短出，D項正確。(2)KMnO4與濃鹽酸在常溫下即可發(fā)生反應產(chǎn)生Cl2，裝置A正確；除去Cl2中的HCl雜質(zhì)，應將產(chǎn)生的氣體通入盛有飽和食鹽水的洗氣瓶中，裝置B錯誤；用濃H2SO4干燥Cl2，氣體應進步短出，裝置C正確；Cl2與金屬在試管中反應若用單孔塞，簡單造成試管內(nèi)壓強過大，應改用雙孔塞，并且要有尾氣處理裝置，裝置D錯誤。答案：(1)D(2)BD[提升]解析：(1)依據(jù)題意裝置依次是制備氯氣、除雜、反應裝置、尾氣處理，依據(jù)氣流方向連接裝置時要留意進氣的導管要插入液面以下，按此原則可得連接依次為c→i→j→a→b→d→e→g→h→a→b→f。(2)連接好各裝置進行試驗，首先檢查裝置氣密性后，然后裝入藥品，須要先打開分液漏斗產(chǎn)生一會兒氯氣，再加熱鐵粉，反應完全后，停止加熱，待充分冷卻后再停止制氯氣的反應，即按②①④③進行。(3)F裝置中裝飽和食鹽水，可除去氯氣中的氯化氫；C裝置中鐵與氯氣反應生成氯化鐵，E裝置收集生成的氯化鐵。(4)試驗尾氣中有氯氣，要用D中氫氧化鈉溶液汲取，氯氣和氫氧化鈉反應的離子方程式為Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O。(5)裝置B產(chǎn)生氯氣，Cl2與水反應的化學方程式為Cl2＋H2O=HCl＋HClO。答案：(1)c→i→j→a→b→d→e→g→h→a→b→f(2)②①④③(3)除去逸出的HCl冷卻收集產(chǎn)品(或使FeCl3凝華，合理即可)(4)Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O(5)Cl2＋H2O=HCl＋HClO學考評價1．解析：該裝置中未用酒精燈加熱以及沒有進行尾氣處理，A正確；可用向上排空氣法收集Cl2，B錯誤；氯氣有毒，必需進行尾氣處理，C正確；在集氣瓶的導管口處放一片潮濕的淀粉—碘化鉀試紙，若試紙變藍，則說明有氯氣逸出，D正確。答案：B2．解析：一般來說氧化還原反應中，氧化劑的氧化性強于氧化產(chǎn)物的氧化性，還原劑的還原性強于還原產(chǎn)物的還原性，由2KMnO4＋16HCl(濃)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O可知，氧化性KMnO4>Cl2，還原性H