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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 氧化劑和還原劑教案 魯科版必修1 1 氧化還原反應(yīng) 1．元素化合價(jià)在化學(xué)反應(yīng)中的變化 （1）化合價(jià)：化合價(jià)是認(rèn)識(shí)氧化還原的前提與基礎(chǔ)。 ①規(guī)則： ①在化合物中，正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零；②單質(zhì)中，元素的化合價(jià)為零。 ②本質(zhì)： a化合價(jià)的正與負(fù)：失去電子或共用電子對(duì)偏離呈正價(jià)；得到電子或共用電子對(duì)偏向呈負(fù)價(jià)。 b化合價(jià)的數(shù)值：化合價(jià)的數(shù)值等于得、失電子（或共用電子對(duì)）的數(shù)目。 c化合價(jià)的變動(dòng)：元素在氧化還原反應(yīng)中，得到電子，化合價(jià)降低；失去電子，化合價(jià)升高。 ③有關(guān)規(guī)律： a金屬元素一般沒有負(fù)化合價(jià)，除零價(jià)外，只顯正價(jià)，因?yàn)樵诜磻?yīng)中只能失去電子。 b非金屬元素（除氧、氟外）在反應(yīng)中既可得到電子，亦可失去電子，故既可呈正價(jià)，也能顯負(fù)價(jià)。 c氧、氟的非金屬性很強(qiáng)，在反應(yīng)中一般不失去電子，故一般沒有正化合價(jià)。 d顯最高化合價(jià)的元素，在反應(yīng)中只能得電子而不能失電子，故發(fā)生氧化還原反應(yīng)化合價(jià)只能降低。相反，顯最低化合價(jià)的元素，在反應(yīng)中化合價(jià)只能升高。 （2）基本概念 ①氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)：反應(yīng)物所含元素化合價(jià)升高（或者說(shuō)是物質(zhì)失去電子）的反應(yīng)稱為氧化反應(yīng)；反應(yīng)物所含元素化合價(jià)降低（或者說(shuō)是物質(zhì)得到電子）的反應(yīng)稱為還原反應(yīng)。 ②氧化還原反應(yīng)：凡是反應(yīng)過(guò)程中有元素化合價(jià)變化（或電子轉(zhuǎn)移）的化學(xué)反應(yīng)叫做氧化還原反應(yīng)。 說(shuō)明：氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)是一對(duì)對(duì)立的反應(yīng)，而又統(tǒng)一存在于一個(gè)反應(yīng)中，不能分割，所以人們把這兩種同時(shí)存在的一個(gè)化學(xué)反應(yīng)叫做氧化還原反應(yīng)。 【聯(lián)想發(fā)散】 四種基本反應(yīng)類型和氧化還原反應(yīng)的關(guān)系 反應(yīng)類型 氧化—還原反應(yīng) 非氧化—還原反應(yīng) 化合反應(yīng) 2Na＋Cl2＝2NaCl（有單質(zhì)參加） CaO＋H2O＝Ca(OH)2（沒有單質(zhì)參加） 分解反應(yīng) 2H2O2＝2H2O＋O2↑（有單質(zhì)生成） H2CO3＝H2O＋CO2↑（沒有單質(zhì)生成） 置換反應(yīng) Zn＋2HCl＝ZnCl2＋H2↑ 復(fù)分解反應(yīng) H2SO4＋Ba(OH)2＝BaSO4↓＋2H2O 2．氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì) （1）研究表明，所有的氧化還原反應(yīng)中都存在著電子的轉(zhuǎn)移，電子的轉(zhuǎn)移是氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。 說(shuō)明：“轉(zhuǎn)移”包含兩方面內(nèi)容：電子的得到、失去和電子的偏離、偏向。電子的偏離和偏向又統(tǒng)稱電子的偏移。 （2）認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)概念的三個(gè)階段： ①首先是從得到氧和失去氧的視角認(rèn)識(shí)的。 ②接著是從元素的化合價(jià)升和降的視角去認(rèn)識(shí)的。 ③最后是從元素原子電子的得到和失去的視角去認(rèn)識(shí)的。 注意：第①種情況只適宜在初中階段使用，因?yàn)樗鉀Q問(wèn)題的范圍太狹窄，只局限在有氧參與的反應(yīng)。第②種情況沒有反映出氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的本質(zhì)，只是氧化還原反應(yīng)的一種表象，我們用來(lái)作為判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否是氧化還原反應(yīng)的工具。第③種情況才是氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。 2 氧化劑和還原劑 1．基本概念 （3）氧化劑和還原劑：在氧化還原反應(yīng)中，所含元素的化合價(jià)降低（或說(shuō)得到電子）的反應(yīng)物叫做氧化劑；而所含元素化合價(jià)升高（或說(shuō)失去電子）的反應(yīng)物，叫做還原劑。 （2）氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物：還原劑失去電子被氧化所得的產(chǎn)物叫氧化產(chǎn)物；氧化劑得到電子被還原所得的產(chǎn)物叫還原產(chǎn)物。 【領(lǐng)悟整合】 氧化還原反應(yīng)的有關(guān)概念是互相獨(dú)立，又互相依存的，其關(guān)系如下： 氧化劑（具有氧化性）——得電子——被還原——發(fā)生還原反應(yīng)——還原產(chǎn)物； 還原劑（具有還原性）——失電子——被氧化——發(fā)生氧化反應(yīng)——氧化產(chǎn)物。 2．常見的氧化劑和還原劑 常見的氧化劑： （1）非金屬單質(zhì)X2、O2、S等； （2）高價(jià)金屬陽(yáng)離子Cu2+、Fe3+；高價(jià)或較高價(jià)含氧化合物H2SO4(濃)、MnO2、HClO、KMnO4、K2Cr2O7、HNO3、HClO3等。 常見的還原劑： （1）活潑或較活潑的金屬K、Na、Mg、Al、Zn、Fe等； （2）低價(jià)金屬陽(yáng)離子Fe2+； （3）非金屬陰離子Cl－、Br－、I－、S2－等； （4）含較低價(jià)元素的化合物CO、SO2、H2SO3、Na2SO3、NH3等。 說(shuō)明：在含有變價(jià)元素的化合物中，具有中間價(jià)態(tài)元素的物質(zhì)（單質(zhì)或化合物）既可做氧化劑，又可做還原劑。例如：Cl2、H2O2、Fe2+、SO2、H2SO3等既有氧化性有又還原性。 3．氧化還原反應(yīng)中各個(gè)基本概念間的關(guān)系 【知識(shí)鏈接】 氧化還原反應(yīng)的表示方法 1．雙線橋法：表示的是同一元素在反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物時(shí)電子轉(zhuǎn)移的結(jié)果，反映了化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)及參加反應(yīng)的各物質(zhì)間的氧化還原關(guān)系。 雙線橋法分析氧化還原反應(yīng)的步驟：①標(biāo)出有化合價(jià)變化的元素的化合價(jià)；②在反應(yīng)物到生成物之間畫一個(gè)箭頭，箭頭出發(fā)和指向的是有化合價(jià)變化的同一元素；③分析化合價(jià)的變化，找出反應(yīng)中得失電子的總數(shù)(有價(jià)態(tài)變化元素的一個(gè)原子轉(zhuǎn)移電子數(shù)發(fā)生價(jià)態(tài)變化的原子個(gè)數(shù))；④將轉(zhuǎn)移電子數(shù)標(biāo)在線上； 2．單線橋法：表示的是電子轉(zhuǎn)移的情況，反映了化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。 單線橋法分析氧化還原反應(yīng)的步驟：①標(biāo)出有化合價(jià)變化的元素的化合價(jià)；②用線橋?qū)⒎磻?yīng)物中失電子的元素和得電子的元素連接起來(lái)，箭尾是失電子的元素，箭頭是得電子的元素。注意：橋線只在反應(yīng)物中，不跨越“＝”與生成物相連。③在橋線上注明電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目，注意：只寫數(shù)目，不標(biāo)得失。 運(yùn)用氧化性、還原性概括物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì) 所謂氧化性是指氧化劑具有的一種能得到電子的能力，表現(xiàn)在反應(yīng)中是化合價(jià)有降低趨勢(shì)的一種表現(xiàn)能力；還原性是指還原劑具有的一種失去電子的能力，表現(xiàn)在反應(yīng)中是化合價(jià)有升高趨勢(shì)的一種表現(xiàn)能力。我們運(yùn)用氧化性、還原性概括物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，下面舉例說(shuō)明： 上一章學(xué)了氯氣和金屬鈉的化學(xué)性質(zhì)，氯氣跟金屬單質(zhì)（鈉、鐵、銅等）、非金屬單質(zhì)（氫氣等）的反應(yīng)中都是得電子，化合價(jià)降低被還原，做氧化劑，因此氯氣具有強(qiáng)氧化性；但氯氣也有還原性，如氯氣跟水、堿溶液所發(fā)生歧化反應(yīng)。其中有一部分氯即是表現(xiàn)了還原性。而鈉非金屬單質(zhì)（氯氣、氧氣等）、水的反應(yīng)中都是失電子，化合價(jià)升高被氧化，做還原劑，因此鈉具有強(qiáng)還原性。 鹽酸是既有氧化性又有還原性的。如在鹽酸跟鎂、鋁、鋅等較活潑金屬發(fā)生的置換反應(yīng)中，鹽酸表現(xiàn)了氧化性。在濃鹽酸跟二氧化錳反應(yīng)制取氯氣時(shí)，鹽酸表現(xiàn)了還原性。由于鹽酸的氧化性實(shí)質(zhì)上是H+的氧化性，屬于酸的通性，即絕大多數(shù)酸所具有的共同性質(zhì)，因此不能把鹽酸稱為氧化性酸。但濃硫酸是強(qiáng)氧化性酸，其氧化性是指H2SO4分子中＋6價(jià)的硫元素表現(xiàn)的一種很強(qiáng)的得電子的能力。稀硫酸或硫酸鹽中的SO42－中的硫元素雖然也是＋6價(jià)，但沒有強(qiáng)氧化性。稀硫酸也有氧化性，是其中的H＋所表現(xiàn)的。濃硫酸分子中＋6價(jià)的硫元素得電子的能力遠(yuǎn)強(qiáng)于其中的＋1價(jià)的氫。 金屬元素只能失電子，所以金屬單質(zhì)只有還原性；非金屬元素既能得電子表現(xiàn)負(fù)價(jià)，又能失（偏離）電子表現(xiàn)正價(jià)，所以非金屬單質(zhì)多數(shù)既有氧化性又有還原性。 3 探究鐵及其化合物的氧化性和還原性 1、鐵元素的存在形態(tài)： 游離態(tài)：隕鐵 化合態(tài)：鐵元素主要以＋2價(jià)和＋3價(jià)的化合態(tài)存在。在地殼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.65％，處于第四位，僅次于氧、硅和鋁。 2、按不同標(biāo)準(zhǔn)給鐵及其化合物分類 （1）按單質(zhì)、氧化物、酸、堿、鹽給上述物質(zhì)分類。 單質(zhì)：鐵；氧化物：FeO、Fe2O3、Fe3O4；堿： Fe(OH)2、Fe(OH)3；鹽：FeCl2、FeCl3、FeSO4、Fe2(SO4)3 （2）按鐵元素的化合價(jià)給上述物質(zhì)分類。 0價(jià)：Fe；+2價(jià)：FeO、FeCl2、FeSO4、Fe(OH)2；+3價(jià)：Fe2O3、FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(OH)3 3、鐵在氧化物——FeO、Fe2O3、Fe3O4性質(zhì)的比較 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 —— 鐵紅 磁性氧化鐵 色態(tài) 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色晶體 水溶性 難溶 難溶 難溶 化合價(jià) ＋2 ＋3 ＋2、＋3 與CO、H2反應(yīng) FeO＋CO Fe＋CO2 FeO＋H2Fe＋H2O Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 Fe2O3＋3H22Fe＋3H2O Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2 Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O 與稀硫酸反應(yīng) FeO＋H2SO4＝FeSO4＋H2O Fe2O3＋3H2SO4＝Fe2(SO4)3＋3H2O Fe3O4＋4H2SO4＝Fe2(SO4)3＋FeSO4＋4H2O 4．鐵的氫氧化物——4Fe(OH)2和4Fe(OH)3性質(zhì)的比較 （1）氫氧化亞鐵： 制備：FeCl2＋2NaOH＝Fe(OH)2↓＋2NaCl 物理性質(zhì)：白色難溶的弱堿 化學(xué)性質(zhì)：①與強(qiáng)酸反應(yīng) ②還原性：易被氧化劑所氧化。如：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3 思考：實(shí)驗(yàn)室在制備Fe(OH)2時(shí)，為防止被氧化，可以采取哪些措施？ 提示：實(shí)驗(yàn)室制備氫氧化亞鐵時(shí)，因氫氧化亞鐵在空氣中極易與氧氣、水反應(yīng)生成氫氧化鐵，更要注意隔絕空氣。其方法是：①亞鐵鹽需新制（用足量鐵與稀硫酸反應(yīng)或還原氯化鐵溶液）；②將所用氫氧化鈉溶液煮沸以趕盡溶于其中的空氣（O2）；③使用長(zhǎng)滴管吸入氫氧化鈉溶液后將滴管伸至氯化亞鐵溶液的液面以下，慢慢擠壓乳膠頭使氫氧化鈉與氯化亞鐵接觸。 （2）氫氧化鐵： 制備：FeCl3＋3NaOH＝Fe(OH)3↓＋3NaCl 物理性質(zhì)：紅褐色難溶固體 化學(xué)性質(zhì)：與強(qiáng)酸反應(yīng)。Fe(OH)3＋ 3H2SO4＝ Fe2(SO4)3＋3H2O 5、探究鐵及其化合物的氧化性和還原性 預(yù)測(cè)：鐵元素顯0價(jià)時(shí)，只有還原性；顯+3價(jià)時(shí)，只有氧化性；顯+2價(jià)時(shí)，既有氧化性，又有還原性。 （1）Fe的還原性：與H+、Cu2+、Fe3+、Cl2等反應(yīng) Fe＋2H+ ＝ Fe2+＋H2↑、Fe＋Cu2+ ＝ Fe2+＋Cu、2Fe3+＋ Fe ＝3Fe2+、2Fe＋3Cl2 2FeCl3 （2）Fe3+的氧化性：與Fe、Cu、Zn反應(yīng) 2Fe3+＋ Fe ＝3Fe2+、2Fe3+＋Cu ＝ 2Fe2+＋Cu2+、3Zn＋2Fe3+ ＝ 3Zn2+＋2Fe （3）Fe2+的氧化性： 與鋅反應(yīng) Zn＋Fe2+ ＝ Zn2+＋Fe （4）Fe2+的還原性：與氯水等反應(yīng) 2Fe2+＋Cl2 ＝ 2Fe3+＝2Cl－ （5）鐵及其化合物的相互轉(zhuǎn)化示意圖 【聯(lián)想發(fā)散】 Fe2+與Fe3+的鑒別 （1）直接觀察顏色：Fe2+的溶液呈淺綠色，F(xiàn)e3+的溶液呈棕黃色。 （2）利用顯色反應(yīng)： Fe2+的溶液＋KSCN或NH4SCN溶液，溶液不呈紅色；Fe3+的溶液+KSCN或NH4SCN溶液，溶液呈血紅色。 有關(guān)離子方程式：Fe3+＋SCN－＝［Fe(SCN)］2+ （3）利用鐵化合物沉淀的顏色： Fe2+的溶液＋NaOH溶液，出現(xiàn)白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色；Fe3+的溶液＋NaOH溶液，出現(xiàn)紅褐色沉淀。 有關(guān)反應(yīng)式：Fe2+＋2OH－＝Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2＋2H2O＋O2＝4Fe(OH)3； Fe3+＋3OH－＝Fe(OH)3↓ （4）利用Fe3+的氧化性： ①Fe2+的溶液＋Cu片，無(wú)明顯現(xiàn)象；Fe3+的溶液＋Cu片，銅被腐蝕，溶液變?yōu)樗{(lán)綠色。 有關(guān)離子方程式：2Fe3+＋Cu＝2Fe2+＝Cu2+ ②Fe2+的溶液＋淀粉KI試紙，試紙不變藍(lán)；Fe3+的溶液＋淀粉KI試紙，試紙變藍(lán)。 有關(guān)離子方程式：2Fe3+＋2I－＝2Fe2+＋I(xiàn)2 （5）利用Fe2+的還原性： ①Fe2+的溶液＋酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液紫色褪去；Fe3+的溶液＋酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液紫色不褪。 ②Fe2+的溶液＋氯水，溶液變?yōu)樽攸S色； Fe3+的溶液＋氯水，無(wú)明顯現(xiàn)象。 有關(guān)離子反應(yīng)式：2Fe2+＋Cl2＝2Fe3+＋2Cl－ 注意：以上方法以KSCN溶液鑒別最常用。 層析法認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)與電子轉(zhuǎn)移之間的關(guān)系 （1）以反應(yīng)2Na+Cl22NaCl為例分析： 在Na與Cl2反應(yīng)前后，元素化合價(jià)的升降情況為： 化合價(jià)降低21 化合價(jià)升高12 2 Na ＋ Cl2 ＝ 2 NaCl 0 0 +1 -1 失去2e－ 2 Na ＋ Cl2 ＝ 2 NaCl 0 0 +1 -1 得到2e－ 元素原子之間得失電子情況為 由此可知，在由單質(zhì)Na和Cl2生成離子化合物NaCl的反應(yīng)里，元素化合價(jià)的升降與元素原子之間的電子轉(zhuǎn)移之間有著密切關(guān)系.元素原子失去(或得到)電子，元素的化合價(jià)就升高(或下降)，并且元素原子失去(或得到)的電子數(shù)與元素化合價(jià)升高(或降低)的數(shù)相等.電子得失，屬于電子轉(zhuǎn)移. （2）以反應(yīng)H2+Cl22HCl為例分析 化合價(jià)降低21 化合價(jià)升高21 H2 ＋ Cl2 ＝ 2 HCl 0 0 +1 -1 在H2與Cl2反應(yīng)前后，元素化合價(jià)的升降情況為： 電子偏出2e－ H2 ＋ Cl2 ＝ 2 HCl 0 0 +1 -1 電子偏入2e－ 元素原子之間電子偏移情況為： 由上可知，在像由單質(zhì)H2和Cl2生成共價(jià)化合物HCl的反應(yīng)里，元素化合價(jià)的升降與元素原子之間的共用電子對(duì)的偏移有著密切關(guān)系.共用電子對(duì)偏出（或偏入），元素的化合價(jià)就升高（或降低），并且元素原子偏出（或偏入）的電子數(shù)與元素化合價(jià)升高(或降低)的數(shù)相等.電子偏出偏入，也屬于電子轉(zhuǎn)移。 （3）綜上結(jié)論可知，元素化合價(jià)的升降既與氧化還原反應(yīng)之間有著密切的關(guān)系，又與元素原子之間的電子轉(zhuǎn)移有密切關(guān)系.物質(zhì)失去電子的反應(yīng)是氧化反應(yīng)，物質(zhì)得到電子的反應(yīng)是還原反應(yīng)，凡是有電子轉(zhuǎn)移（得失或偏移）的反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)。 學(xué)習(xí)鐵及其化合物性質(zhì)的方法 （1）抓價(jià)態(tài)：從鐵元素三種價(jià)態(tài)的相互轉(zhuǎn)化（鐵三角關(guān)系）去認(rèn)識(shí)鐵及其化合物間的氧化還原反應(yīng)規(guī)律。 ①Fe2+和Fe3+的性質(zhì)：a．Fe2+既有氧化性，又有還原性，主要表現(xiàn)還原性；Fe3+具有較強(qiáng)的氧化性。b．Fe2+和Fe3+都是典型的弱堿陽(yáng)離子，與OH－離子在溶液中可以發(fā)生反應(yīng)。 ②亞鐵鹽的存放方法：加入少量鐵屑以防止Fe2+被氧化。 （2）想屬類：如鐵是一種比較活潑的過(guò)渡金屬，氧化亞鐵、氧化鐵為堿性氧化物，氫氧化亞鐵、氫氧化鐵為不溶性弱堿，氯化鐵為強(qiáng)酸弱堿鹽，由此去分析理解它們各自所具有的性質(zhì)。 （3）作比較：列表比較鐵的氧化物、鐵的氫氧化物和Fe2+與Fe3+的鑒別方法。 【專題放送】 氧化還原反應(yīng)中的有關(guān)判斷 1．氧化還原反應(yīng)中基本概念的判斷 氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移，特征是反應(yīng)前后元素的化合價(jià)發(fā)生了變化。我們判斷某反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)可根據(jù)反應(yīng)前后元素的化合價(jià)是否發(fā)生了變化這一特征。在氧化還原反應(yīng)中，物質(zhì)所含元素化合價(jià)升高（意味著失電子或電子對(duì)偏離），就是發(fā)生了氧化反應(yīng)（或被氧化），此物質(zhì)是還原劑，具有還原性。物質(zhì)所含元素化合價(jià)降低（意味著得電子或電子對(duì)偏向），就是發(fā)生了還原反應(yīng)（或被還原），此物質(zhì)是氧化劑，具有氧化性?？筛爬椋? 升——失——氧——還；降——得——還——氧 2．氧化性、還原性強(qiáng)弱的判斷 （1）根據(jù)元素的化合價(jià) 物質(zhì)中元素具有最高價(jià)態(tài)，該元素只有氧化性；物質(zhì)中元素具有最低價(jià)態(tài)，該元素只有還原性；物質(zhì)中元素具有中間價(jià)態(tài)，該元素既有氧化性又有還原性。對(duì)于同一種元素，價(jià)態(tài)越高，其氧化性就越強(qiáng)；價(jià)態(tài)越低，其還原性就越強(qiáng)。 （2）根據(jù)氧化還原反應(yīng)方程式 在同一氧化還原反應(yīng)中，氧化性：氧化劑>氧化產(chǎn)物；還原性：還原劑>還原產(chǎn)物。 氧化劑的氧化性越強(qiáng)，則其對(duì)應(yīng)的還原產(chǎn)物的還原性就越弱；還原劑的還原性越強(qiáng)，則其對(duì)應(yīng)的氧化產(chǎn)物的氧化性就越弱。 （3）根據(jù)金屬活動(dòng)性順序表 在金屬活動(dòng)性順序表中，金屬的位置越靠前，其還原性就越強(qiáng)；金屬的位置越靠后，其陽(yáng)離子的氧化性就越強(qiáng)。 （4）根據(jù)反應(yīng)的難易程度 氧化還原反應(yīng)越容易進(jìn)行（表現(xiàn)為反應(yīng)所需條件越低），則氧化劑的氧化性和還原劑的還原性就越強(qiáng)。 （5）其它條件 一般溶液的酸性越強(qiáng)或溫度越高，則氧化劑的氧化性和還原劑的還原性就越強(qiáng)，反之則越弱。 注意：① 氧化還原性的強(qiáng)弱只與該原子得失電子的難易程度有關(guān)，而與得失電子數(shù)目的多少無(wú)關(guān)。得電子能力越強(qiáng)，其氧化性就越強(qiáng)；失電子能力越強(qiáng)，其還原性就越強(qiáng)。 ② 同一元素相鄰價(jià)態(tài)間不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。