2019-2020新教材高中化学 2.3.3 氧化还原反应的应用课件 鲁科版必修第一册

第3课时氧化还原反应的应用一、在研究物质性质中的应用1.过氧化氢(H2O2)氧化性或还原性的探究(1)过氧化氢(H2O2)性质预测:①氢元素的化合价为+1价,有降低的趋势,具有氧化性;②氧元素的化合价为-1价,有升高和降低的趋势,具有氧化性和还原性。(2)实验探究实验一实验二实验内容取1mL酸性KMnO4溶液于试管中,逐滴加入5%的H2O2溶液至过量取1mLKI溶液于试管中,加入几滴淀粉溶液,逐滴加入5%的H2O2溶液至过量实验现象_____________________________________实验结论H2O2具有_______H2O2具有_______溶液颜色逐渐变浅至褪色溶液颜色变蓝还原性氧化性2.研究物质氧化性或还原性的思路3.物质氧化性或还原性的影响因素(1)物质氧化性或还原性的强弱由物质得失电子的能力决定。(2)环境条件也会影响物质氧化性或还原性的强弱。如酸性越强,KMnO4溶液的氧化性_____。越强【巧判断】(1)1molAl比1molNa失电子数多,所以还原性:AlNa。()提示:×。还原性的强弱不是失电子的多少,而是失电子的难易程度。(2)难失电子的物质一定易得电子。()提示:×。难失电子的物质不一定易得电子,如稀有气体既难失电子,又难得电子。(3)氧化性越强的物质得电子能力越强。()提示:√。氧化性是物质的得电子能力,因此氧化性越强表示得电子能力越强。二、在物质转化和能量转化中的应用1.设计物质转化(1)金属的冶炼:①金属的冶炼本质:利用氧化还原反应使金属元素的化合价由正价降低至0价,生成金属单质,即Mn++ne-====M。②金属冶炼的方法:【填一填】写出下列金属冶炼的化学方程式:(1)碳单质还原氧化铜:___________________。(2)一氧化碳还原氧化铁:_______________________。(3)镁还原四氯化钛:________________________。(4)氢气还原三氧化钨:___________________。高温====CuO+CCu+CO↑高温====Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温====高温====TiCl4+2MgTi+2MgCl2WO3+3H2W+3H2O(2)氯气的实验室制取:①装置②制备原理MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O该反应为氧化还原反应,氧化剂为____,还原剂为____。③收集方法:向上排空气法。△====MnO2HCl④尾气吸收:用氢氧化钠溶液吸收,反应的化学方程式为___________________________,氯气既表现_____性又表现_____性。Cl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O氧化还原⑤其他方法:高锰酸钾与浓盐酸在常温下反应,反应化学方程式为___________________________________________,氧化剂为_____。NaClO+2HCl(浓)====NaCl+Cl2↑+H2OKClO3+6HCl(浓)====KCl+3Cl2↑+3H2O2KMnO4+16HCl(浓)====2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2OKMnO4(3)其他应用:金属材料的防腐蚀、食品的加工与保鲜、环境污染的防治等。【情境·思考】金属钛具有许多优异的性能,是航空、军工、电力等领域的必需材料。金红石[主要成分为二氧化钛(TiO2)]是地壳中钛矿石中的一种。目前,大规模生产钛的方法是:第一步,让金红石、碳单质在高温下与氯气反应,制得四氯化钛(TiCl4);第二步,在氩气氛围中加热,使金属镁与四氯化钛反应制得金属钛。制备金属钛的两步反应是否属于氧化还原反应?若属于氧化还原反应,氧化剂、还原剂分别是什么?提示:第一步TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO,属于氧化还原反应,C、Cl的化合价分别升高和降低,C为还原剂,Cl2为氧化剂;第二步TiCl4+2MgTi+2MgCl2,属于氧化还原反应,Mg、Ti的化合价分别升高和降低,Mg为还原剂,TiCl4为氧化剂。高温====高温====2.获得能量(1)可燃物作还原剂,选择合适氧化剂发生氧化还原反应获得热量;(2)通过氧化还原反应获得电能,即将氧化还原反应设计为电池对外供电,如燃料电池。知识点一物质氧化性、还原性强弱的比较【重点释疑】1.根据氧化还原反应方程式判断较强氧化性的氧化剂跟较强还原性的还原剂反应,生成较弱还原性的还原产物和较弱氧化性的氧化产物。氧化性:氧化剂氧化产物还原性:还原剂还原产物特点:比什么性,找什么剂,产物之性小于剂。2.根据反应的条件及反应的剧烈程度比较反应条件要求越低,反应越剧烈,对应物质的氧化性或还原性越强,如是否加热、反应温度高低、有无催化剂和反应物浓度大小等。例如,MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O2KMnO4+16HCl(浓)====2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O氧化性:KMnO4MnO2△====3.根据金属、非金属活动性顺序判断特点:上左下右可反应,隔之越远越易反应。即根据活动性顺序,处于上行左侧的单质与下行右侧的离子可以发生反应,且间隔越大越容易反应。【知识拓展】根据影响因素判断氧化性、还原性强弱的方法(1)浓度:同一种物质浓度越大,氧化性(或还原性)越强。如氧化性:浓硫酸稀硫酸,浓硝酸稀硝酸,还原性:浓盐酸稀盐酸。(2)温度:同一种物质,温度越高其氧化性越强,如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。(3)酸碱性:同一种物质,所处环境酸(碱)性越强其氧化性(还原性)越强。如KMnO4在酸性条件下具有较强的氧化性,常温下即可和浓盐酸反应制取Cl2。【思考·讨论】(1)氧化性越强,得电子数目越多;还原性越强,失电子数目越多,这种说法对吗?请举例说明原因。提示:不正确。氧化性Cl2S,但二者与Fe反应时,Cl2得到一个电子将铁氧化为FeCl3,S得到两个电子将Fe氧化为FeS;还原性NaFe,但发生反应时Na失去一个电子,Fe失去两个或三个电子。(2)同一元素不同价态的化合物中,是否元素的化合价越高,物质的氧化性越强?请举例说明。提示:不是。一般物质中元素的化合价越高,其氧化性越强,但是有些物质却不一定,如HClO4中氯为+7价,高于HClO中的+1价,但HClO4的氧化性却弱于HClO,因为物质的氧化性强弱不仅与化合价高低有关,而且与物质本身的稳定性有关。【案例示范】【典例】在常温下发生下列反应:①16H++10Z-+2X====2X2++5Z2+8H2O②2A2++B2====2A3++2B-③2B-+Z2====B2+2Z-根据上述反应,判断下列结论中错误的是()4OA.溶液中可能发生反应Z2+2A2+====2A3++2Z-B.Z2在①③反应中作还原剂C.氧化性强弱顺序为XZ2B2A3+D.X2+是X的还原产物4O4O【解析】选B。①16H++10Z-+2X====2X2++5Z2+8H2O中,Z元素的化合价升高,X元素的化合价降低;②2A2++B2====2A3++2B-中,A元素的化合价升高,B元素的化合价降低;③2B-+Z2====B2+2Z-中,B元素的化合价升高,Z元素的化合价降低。氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,则氧化性XZ2B2A3+,可发生反应Z2+2A2+====2A3++2Z-,氧化性Z2A3+,A正确;①中Z元素的化合价升高,4O4O③中Z元素的化合价降低,分别作还原剂、氧化剂,B错误;氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,则氧化性XZ2B2A3+,C正确;①中X元素得到电子被还原,则X2+是X的还原产物,D正确。4O4O【母题追问】高锰酸钾消毒剂,化学品名称是高锰酸钾,俗名是灰锰氧、PP粉,是一种常用的消毒剂。已知KMnO4与浓盐酸的反应如下:2KMnO4+16HCl(浓)====2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,Cl2与KBr溶液的反应如下:2KBr+Cl2====2KCl+Br2,利用如图所示装置,设计实验,证明氧化性:KMnO4Cl2Br2,限选试剂:KBr溶液、KMnO4、浓盐酸、浓硫酸。已知Cl2是一种黄绿色的气体,Br2是深红棕色挥发性液体,微溶于水,水溶液呈棕黄色。(1)利用所给试剂,若要证明氧化性KMnO4Cl2,Cl2Br2,需要的反应原理是什么,请用化学方程式表示出来。(2)装置a、d中所盛装的试剂分别是什么?通过什么现象可证明氧化性KMnO4Cl2?(3)该装置可以达到实验目的,但该装置在设计上明显有一处不足,请指出并简述改进方案。提示:(1)16HCl(浓)+2KMnO4====2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O2KBr+Cl2====Br2+2KCl(2)装置a中是浓盐酸,d中是KBr溶液;装置a中浓盐酸与c中KMnO4混合后高锰酸钾紫色褪去生成黄绿色气体,可证明氧化性KMnO4Cl2(3)Cl2有毒,在装置d后连接一个盛有NaOH溶液的烧杯用于尾气处理【迁移·应用】1.(2019·南京高一检测)根据离子方程式:(1)2Fe3++2I-====2Fe2++I2;(2)Br2+2Fe2+====2Br-+2Fe3+,可判断离子的还原性从强到弱的顺序是()A.Br-、Fe2+、I-B.I-、Fe2+、Br-C.Br-、I-、Fe2+D.Fe2+、I-、Br-【解析】选B。根据同一氧化还原反应中,还原性:还原剂还原产物进行判断。(1)中,还原性:I-Fe2+,(2)中,还原性:Fe2+Br-。2.(2019·淮北高一检测)已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2+,Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列反应的化学方程式不正确的是()世纪金榜导学号A.3Cl2+6FeI2====2FeCl3+4FeI3B.Cl2+FeI2====FeCl2+I2C.Co2O3+6HCl====2CoCl2+Cl2↑+3H2OD.2Fe3++2I-====2Fe2++I2【解析】选A。结合题给信息:氧化性强弱顺序Co2O3Cl2FeCl3I2,可推知还原性强弱顺序I-Fe2+Cl-Co2+,然后根据氧化剂先氧化强还原剂的规律,知A选项中Cl2应该先氧化I-后氧化Fe2+。【补偿训练】1.(2019·泰安高一检测)已知:①2FeCl3+2KI====2FeCl2+2KCl+I2;②2FeCl2+Cl2====2FeCl3。下列粒子的氧化性从强到弱的顺序正确的是()A.Cl2Fe3+I2B.I2Cl2Fe3+C.Fe3+Cl2I2D.Cl2I2Fe3+【解析】选A。①中氧化剂为FeCl3,氧化产物为I2,则氧化性:FeCl3I2,即Fe3+I2;②中氧化性:Cl2Fe3+。2.(2019·滁州高一检测)已知:2NaA+B2====2NaB+A2、2NaA+C2====2NaC+A2、2NaB+C2====2NaC+B2、2NaC+D2====2NaD+C2,则氧化性由强到弱的顺序是()A.A2、B2、C2、D2B.B2、A2、C2、D2C.C2、B2、A2、D2D.D2、C2、B2、A2【解析】选D。利用在同一个氧化还原反应中“氧化剂的氧化性氧化产物的氧化性”的规律可以分别得出下列结论:⇒氧化性:D2C2B2A2。知识点二氯气的实验室制法【重点释疑】1.发生装置(1)反应原理①试剂:浓盐酸和二氧化锰。②反应的化学方程式:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。(2)装置类型:固体+液体气体(3)主要仪器:圆底烧瓶、分液漏斗、酒精灯、集气瓶、铁架台、石棉网、烧杯。2.净化装置先用饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸除去水蒸气。除去Cl2中的HCl可用图(a)所示的试剂和装置。除去Cl2中的H2O可用图(b)、图(c)和图(d)所示的试剂和装置。3.收集装置(1)Cl2密度大于空气,可用向上排空气法收集,如图(e)。(2)Cl2能溶于