高三化学 1_3 氧化还原反应教学设计

氧化还原反应复习目标（1）理解、掌握氧化还原反应有关概念、本质和特征。（2）能比较与判断氧化性或还原性强弱。（3）能判断氧化还原反应中的电子转移方向和数目并进行相关计算。（4）能配平氧化还原反应的化学方程式。教学重点氧化还原反应的规律及计算。教学难点氧化还原反应的规律及计算。教学过程考点一、氧化还原反应的基本概念及特征【知识精讲】1、氧化还原反应的基本概念及关系2、氧化还原反应与四种基本反应类型的关系 3、电子转移的方向及数目（1）氧化还原反应的特征：化学反应前后化合价发生了变化 氧化还原反应的实质：化学反应中发生了电子转移（2）氧化还原反应中电子转移的表示方法单线桥法表示氧化剂与还原剂之间电子转移的方向和总数。 ne还原剂氧化剂=氧化产物还原产物【注意事项】：a.箭头必须由还原剂中失电子的元素指向氧化剂中得电子的元素 b.箭头方向表示电子转移的方向 c.在“桥”上标明转移的是电子总数双线桥法表示氧化剂及其还原产物、还原剂及其氧化产物之间电子转移情况。【注意事项】：a.箭头必须由反应物指向生成物，且两端对准同种元素。 b.箭头方向不代表电子转移方向，仅表示电子转移前后的变化。 c.在“桥”上标明电子的“得”与“失”，且得失电子总数应相等。4、氧化性、还原性强弱的判断方法 （1）根据金属活动性顺序来判断:一般来说，越活泼的金属，失电子氧化成金属阳离子越容易，其阳离子得电子还原成金属单质越难，氧化性越弱；反之，越不活泼的金属，失电子氧化成金属阳离子越难，其阳离子得电子还原成金属单质越容易，氧化性越强。（2）根据非金属活动性顺序来判断:一般来说，越活泼的非金属，得到电子还原成非金属阴离子越容易，其阴离子失电子氧化成单质越难，还原性越弱。（3）根据氧化还原反应发生的规律来判断: 氧化还原反应可用如下式子表示：规律：氧化性：氧化剂的氧化性氧化产物的氧化性还原性：还原剂的还原性还原产物的还原性（4）根据氧化还原反应发生的条件来判断: 如：Mn02+4HCl(浓) MnCl2+C12+2H20 2KMn04+16HCl(浓)=2MnCl2+5C12+8H2O 后者比前者容易(不需要加热)，可判断氧化性 KMn04Mn02（5）根据反应速率的大小来判断:如：2Na2SO3+O2=2Na2SO4（快）， 2H2SO3+O2=2H2SO4（慢），2SO2+O22SO3，其还原性： Na2SO4H2SO3SO2（6）根据被氧化或被还原的程度来判断:如：Cu+Cl2CuCl2，2Cu+SCu2S，即氧化性：Cl2S。（7）根据原电池的正负极来判断：在原电池中，作负极的金属的还原性一般比作正极金属的还原性强。（8）根据电解池中溶液里阴、阳离子在两极放电顺序来判断。如：Cl-失去电子的能力强于OH-，还原性：Cl-OH-。（9）根据元素在周期表中位置判断：对同一周期金属而言，从左到右其金属活泼性依次减弱。如Na、Mg、A1金属性依次减弱，其还原性也依次减弱。对同主族的金属而言，从上到下其金属活泼性依次增强。如Li、Na、K、Rb、Cs金属活泼性依次增强，其还原性也依次增强。对同主族的非金属而言，从上到下其非金属活泼性依次减弱。如F、Cl、Br、I非金属活泼性依次减弱，其氧化性也依次减弱。（10）根据（氧化剂、还原剂）元素的价态进行判断：元素处于最高价只有氧化性，最低价只有还原性，处于中间价态既有氧化又有还原性。一般来说，同种元素价越高，氧化性越强；价越低还原性越强。如氧化性：Fe3+Fe2+Fe,S(+6价)S(+4价)等，还原性：H2SSSO2，但是，氧化性：HClO4 HClO3 HClO2F2、ClCl2、OO2等。【方法精讲】1、氧化还原反应的概念辨析氧化还原反应及相关概念，通过整体，关注发生过程的方法进行掌握，关键是对分析化合价。先标出熟悉元素的化合价，再根据化合物中正负化合价的代数和为零的原则求解其他元素的化合价。个别非金属元素的化合物中元素的价态是正还是负，取决于非金属性的相对强弱。如：Si3N4中Si显+4价，N显-3价。2、氧化还原反应中氧化性、还原性比较及应用物质的氧化性、还原性的强弱只与得失电子的难易有关，与得失电子的多少无关。在判断时要注意与相关概念的联系。元素金属性、非金属性与物质的还原性、氧化性之间既有区别又有联系，并不是元素的价态越高，其氧化能力就越强。物质的氧化性还与物质的稳定性有关，如在氯的含氧酸中，HClO的氧化性最强，稳定性最差。氧化性、还原性强弱取决于元素的原子得失电子的难易，与得失电子数目无关，如Na原子只能失1个电子，Al原子可失3个电子，但还原性NaAl。不能依据氧化剂或还原剂自身化合价的变化值的大小说明氧化性或还原性的强弱。如3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O和Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O中氧化性：浓HNO3稀HNO3。【典例精讲】【例1】工业上以铬铁矿（主要成分为FeOCr2O3）、碳酸钠、氧气和硫酸为原料生产重铬酸钠(Na2Cr2O72H2O)，其主要反应为：4FeOCr2O38Na2CO37O28Na2CrO42Fe2O38CO22Na2CrO4H2SO4Na2SO4Na2Cr2O7H2O下列说法中正确的是 （ ）A反应和均为氧化还原反应B反应的氧化剂是O2，还原剂是FeOCr2O3C高温下，O2的氧化性大于Fe2O3小于Na2CrO4D生成1mol的Na2Cr2O7时共转移5mol电子【答案】B【解析】A、反应（2）中各元素的化合价在反应前后未发生变化，所以不是氧化还原反应，错误；B、反应（1）中，氧气中O元素的化合价降低到-2价，作氧化剂，FeOCr2O3中Fe、Cr的化合价均升高，作还原剂，正确；C、因为氧气是氧化剂，Fe2O3和Na2CrO4是氧化产物，则氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，所以氧气的氧化性大于Fe2O3和Na2CrO4，错误；D、生成1mol的Na2Cr2O7时，消耗2mol Na2CrO4，而反应（1）中，则消耗氧气的物质的量是27/8mol=7/4mol，1mol氧气参加反应，则转移4mol电子，所以生成1mol的Na2Cr2O7时共转移7mol电子，错误，答案选B。【例2】金属镁汽车剧烈碰撞时，安全气囊中发生反应10NaN3+2KNO3K2O+5Na2O+16N2。若氧化产物比还原产物多7mol，则下列判断正确的是 （ ） A生成224LN2（标准状况）B有1molKNO3被氧化C转移电子的物质的量为10molD被氧化的N原子的物质的量为15mol【答案】D【解析】根据方程式可知硝酸钾中氮元素的化合价从5价降低到0价，氮化钠中氮元素的化合价从1/3升高到0价，因此氮气既是氧化产物，也是还原产物，且氧化产物与还原产物的物质的量之比是15:1。因此如果氧化产物比还原产物多7mol，则生成物氮气的物质的量是8mol，所以氧化产物是7.5mol，还原产物是0.5mol，A、根据以上分析可知氮气的物质的量是22.4L/mol8mol，A错误；B、有1molKNO3被还原，B错误；C、转移电子的物质的量为5mol，C错误；D、氧化产物是7.5mol，则被氧化的N原子的物质的量为15mol，D正确，答案选D。【例3】根据下列方程式：2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl- ；HClO+HCl=Cl2+H2O ；2Fe3Cu=2Fe2+Cu2+；Fe+Cu2+=Fe2+Cu，判断下列各组物质氧化性强弱顺序正确的是 （ ）AFe3+HClOCl2Fe2+Cu2+ BHClOCl2Fe3+Cu2+Fe2+CCl2HClOFe3+Cu2+Fe2+ DHClOFe3+Cl2Cu2+Fe2+【答案】B【解析】此题看起来很复杂，但问题解决起来却非常简单，所依据的规律就是常说的“强制弱”规律。所谓的“强制弱”规律，指的是氧化性（还原性）强的物质可以把还原性（氧化性）弱的物质制出来，具体到某一个特定反应中的意思是说，具有氧化性的氧化剂（还原性的还原剂）可以把具有氧化性的生成物（还原性的生成物）制出来。由可知，Cl2氧化性强于Fe3+，即Cl2Fe3+，由可知，HClOCl2，由可知，Fe3+Cu2+，由可知，Cu2+Fe2+。【考题精练】1制备氰氨基化钙的化学方程式为：CaCO3+2HCN=Ca(CN)2+CO+H2+CO2，在反应中 （ ） A氢元素被氧化，碳元素被还原 BHCN是氧化剂，CaCO3是还原剂 CCa(CN)2是氧化产物，H2是还原产物 DCO为氧化产物，H2为还原产物【答案】C【解析】该题的最关键一点是分析各元素的化合价，难点是碳元素在HCN和CaCN2中的化合价，从反应物CaCO3到生成物CO2，碳的化合价均为+4价，没有改变，再从生成物H2分析发现氢的化合价降低，显然HCN中氢得电子，HCN是氧化剂，而CaCO3中的各元素均无化合价变化，而还原剂也必是HCN，其中的碳元素也一定被氧化，在HCN中碳为+2价，CO中的碳也为+2价，则Ca(CN)2中碳为+4价，故CaCN2为氧化产物。2下列叙述中正确的是 （ ）A含最高价元素的化合物，一定具有强氧化性B阳离子只有氧化性，阴离子只有还原性C失电子越多，还原性越强D强氧化剂与强还原剂不一定能发生氧化还原反应【答案】D【解析】A、含最高价元素的化合物，不一定具有强氧化性，如硫酸钠中硫元素为+6价，但硫酸钠不具有强氧化性，错误；B、阳离子不一定只有氧化性，如Fe2既具有氧化性又具有还原性，阴离子不一定只有还原性，如MnO4具有强氧化性，错误；C、物质还原性的强弱取决于该物质失电子的难易，与失电子的多少无关，错误；D、强氧化剂与强还原剂不一定能发生氧化还原反应，正确。3已知下列反应：Co2O3 + 6HCl(浓) 2CoCl2 + Cl2+ 3H2O （I） 5Cl2 + I2 + 6H2O 10HCl + 2HIO3 （II）下列说法正确的是 （ ） A反应I中HCl是氧化剂B反应II 中Cl2发生氧化反应C还原性：CoCl2 HCl I2D氧化性：Co2O3 Cl2 HIO3【答案】D【解析】试题分析：A、反应I中HCl中氯元素的化合价从1价升高到0价，因此氯化氢是还原剂，A错误；B、反应II 中Cl2是氧化剂，发生还原反应，B错误；C、氧化还原反应中还原剂的还原性强于还原产物的还原性，则根据方程式可知还原性：I2HClCoCl2，C错误；D、氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，则根据方程式可知氧化性：Co2O3Cl2HIO3，D正确，答案选D。 考点二、氧化还原反应的规律及应用【知识精讲】1、氧化还原反应基本规律及应用（1）价态律 当元素具有可变化合价时，一般处于最高价态时只具有氧化性，处于最低价态时只具有还原性，处于中间价态时既具有氧化性又具有还原性。如：浓H2SO4的S只具有氧化性，H2S 中的S只具有还原性，单质S既具有氧化性又具有还原性。（2）强弱律 在氧化还原反应中，强氧化剂+强还原剂=弱氧化剂(氧化产物)+弱还原剂(还原产物)，即氧化剂的氧化性比氧化产物强，还原剂的还原性比还原产物强。如由反应2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2可知，FeCl3的氧化性比I2强，KI的还原性比FeCl2强。（3）优先律 同一氧化剂与含多种还原剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时，首先被氧化的是还原性较强的物质；同一还原剂与多种氧化剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时，首先被还原的是氧化性较强的物质。如：将Cl2通入物质的量浓度相同的NaBr和NaI 的混合液中，Cl2首先与NaI 反应；将过量铁粉加入到物质的量浓度相同的Fe3+和Cu2+ 的混合液中，Fe首先与Fe3+反应。（4）价态归中规律 含不同价态同种元素的物质间发生氧化还原反应时，该元素价态的变化一定遵循“高价十低价中间价”而不会出现交错现象。（5）歧化反应规律发生在同一物质分子内、同一价态的同一元素之间的氧化还原反应，叫做歧化反应。其反应规律是：所得产物中，该元素一部分价态升高，一部分价态降低，即“中间价高价十低价”。具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应。2、氧化还原方程式的书写及配平 （1）配平原则电子得失守恒：反应中还原剂失去电子总数(化合价升高总值)与氧化剂得到的电子总数(化合价降低总值)质量守恒：反应前后元素的种类相同，各元素的原子个数相等。电荷守恒：若为离子反应，反应前后离子所带正负电荷总数相等。（2）配平步骤（以高锰酸钾和浓盐酸反应制氯气为例）：标出化合价变化了的元素的化合价。如：+7 -1 +4 0KMnO4+HCl=KCl+MnCl2+Cl2+H2O根据元素存在的实际形式调整发生了氧化还原反应的物质的系数，使之成1：1的关系。 如：+7 -1 +4 0KMnO4+2HCl=KCl+MnCl2+Cl2+H2O调整系数，使化合价升降总数相等。化合价 5 KMnO4+2HCl=KCl+MnCl2+Cl2+H2O化合价2根据化合价升降总数相等确定发生氧化还原反应的物质的化学计量数。如：2KMnO4+10HCl=KCl+2MnCl2+5Cl2+H2O利用元素守恒，用观察方法配平没有参加氧化还原反应的其他物质的系数。如：2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O检查方程式两边各原子的个数是否相等，离子方程式还要检查方程式两边的离子所带的电荷数是否相等。【方法精讲】1、氧化还原反应规律的应用（1） 反应先后规律的应用同一氧化剂与含多种还原剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时，首先被氧化的是还原性最强的物质；同一还原剂与含多种氧化剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时，首先被还原的是氧化性最强的物质。（2）价态归中规律思维模型含不同价态同种元素的物质间发生氧化还原反应时，该元素价态的变化一定遵循“高价低价中间价”，而不会出现交叉现象。例如，不同价态硫之间可以发生的氧化还原反应是如反应KClO36HCl=KCl3Cl23H2O中，转移的电子数为5，而非6。（3） 歧化反应规律思维模型“中间价高价低价”。具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应，如：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。2、氧化还原反应方程式的配平方法（1）全变从左边配：氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的，一般从左边反应物着手配平。（2）自变从右边配：自身氧化还原反应(包括分解、歧化)一般从右边着手配平。（3）缺项配平法：先使得失电子数配平，再观察两边电荷。若反应物这边缺正电荷，一般加(H)，生成物一边加水；若反应物这边缺负电荷，一般加(OH)，生成物一边加水。然后进行两边电荷数配平。3、氧化还原反应相关计算守恒法的应用对于氧化还原反应的计算，要根据氧化还原反应的实质反应中氧化剂得到电子总数与还原剂失去电子总数相等，即得失电子守恒。利用守恒思想，可以抛开繁琐的反应过程，可不写化学方程式，不追究中间反应过程，只要把物质分为初态和终态，从得电子与失电子两个方面进行整体思维，便可迅速获得正确结果。守恒法解题的基本步骤：（1）找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。（2）找准一个原子或离子得失电子数。(注意化学式中粒子的个数)（3）根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。n(氧化剂)变价原子个数化合价变化值(高价低价)n(还原剂)变价原子个数化合价变化值(高价低价)。【典例精讲】【例1】As2S3和HNO3有如下反应：As2S3 + 10H+ + 10NO32H3AsO4 + 3S + 10NO2+ 2H2O，下列说法正确的是 （ ）A生成1mol H3AsO4时，转移电子个数为10NA B将该反应设计成一原电池，则NO2应该在正极附近逸出 C该反应的氧化产物之一为S D反应产物NO2与11.2LO2（标准状况）混合后用水吸收全部转化为浓HNO3，然后与过量的碳反应，所产生的CO2的量为0.5mol【答案】BC【解析】A根据方程式可知每生成2mol H3AsO4时，转移电子个数为10NA，则生成1mol H3AsO4时，转移电子个数为5NA，错误；B若将该反应设计成一原电池，则NO2应该是NO3-得到电子的产物，根据原电池反应规律可知在正极附近逸出，正确；C在该反应中，As2S3的 -2价S被氧化变为O价的单质S,+3价的As被氧化变为反应后H3AsO4中+5价，所以该反应的氧化产物之一为S ，正确；D反应产物NO2与11.2LO2（标准状况）混合后用水吸收发生反应：4NO2+O2+2H2O=4HNO3，n(O2)= 0.5mol，则n(NO2)=2mol，反应产生的硝酸的物质的量是2mol,，反应产物与C发生反应，由于只有浓硝酸与C反应，C+4HNO3(浓) CO2+4NO2+2H2O，反应后硝酸变为稀硝酸则不能与C反应，因此所产生的CO2的量小于0.5mol，错误。【例2】近年来，我国对储氢纳米碳管的研究获得了重大进展，电弧法合成的纳米碳管常伴有大量物质碳纳米颗粒。这种碳纳米颗粒可用氧化法提纯。其反应的化学方程式为： C + K2Cr2O7 + H2SO4（稀）= CO2+ K2SO4+ Cr2(SO4)3+ （1）完成并配平上述反应的化学方程式。（2）此反应的氧化剂是 ，氧化产物是 。（3）H2SO4在上述反应中表现出来的性质是 。A酸性 B氧化性 C吸水性 D脱水性（4）上述反应中若产生11.2 L（标准状况下）的气体物质，则转移的电子数目为 。【答案】（1）3C+2K2Cr2O7+8H2SO4=3CO2+2K2SO4+2Cr2(SO4)3+8 H2O（2）K2Cr2O7 CO2 （3）A （4）1.2041024【解析】根据化合价升降法可配平氧化还原反应方程式，反应中C的化合价升高氧化产物为CO2 ，K2Cr2O7 中Cr元素化合价降低，K2Cr2O7为氧化剂；H2SO4在反应中化合价没变，只表现出了酸性；根据配平后的方程式，生成3mol气体时转移12mol电子，当生成标况下11.2 L气体时，转移电子11.2L/22.4L/mol/312mol=2mol，即1.2041024个电子。【例3】在PCuSO4H2OCu3PH3PO4H2SO4(未配平)的反应中，7.5 mol CuSO4可氧化P的物质的量为_mol。生成1 mol Cu3P时，参加反应的P的物质的量为_mol。【答案】1.52.2【解析】设7.5 mol CuSO4氧化P的物质的量为x；生成1 mol Cu3P时，被氧化P的物质的量为y根据电子守恒得：75 mol(21)x(50)x1.5 mol1 mol3(21)1 mol0(3)y(50)y1.2 mol所以参加反应的P的物质的量为1.2 mol1 mol2.2 mol。【考题精练】.1含有a mol FeBr2的溶液中，通入x mol Cl2。下列各项为通Cl2过程中，溶液内发生反应的离子方程式，其中不正确的是 （ ）Ax0.4a，2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-Bx0.6a，2Br+ Cl2Br2+2ClCx=a，2Fe2+2Br+2Cl2Br2+2Fe3+4ClDx=1.5a，2Fe2+4Br+3Cl22Br2+2Fe3+6Cl【答案】B【解析】由于Fe2的还原性强于Br，故根据氧化还原反应的先后顺序知，Cl2先氧化Fe2,然后再氧化Br。2Fe2 + Cl22Fe3+ 2Cl,2Br+ Cl2Br2 + 2Cl，2FeBr2 + 3Cl22FeCl3 + 2Br2。当x/a 0.5时，Cl2仅氧化Fe2，故A项正确。当x/a 1.5时,Fe2和Br合部被氧化，D项正确；当介于两者之间时，则要分步书写方程式，然后进行叠加得总反应。如B项，当x=0.5a时，Cl2刚好把Fe2全部氧化，而当x=0.6a，显然Cl2还要氧化Br，而选项中没有表示，故错。2某含Cr2O72废水用硫酸亚铁铵FeSO4（NH4）2SO46H2O处理，反应中铁元素和铬元素完全转化为沉淀，该沉淀干燥后得到nmolFeOFeyCrxO3(提示：其中Cr为+3价)。不考虑处理过程中的实际损耗，下列叙述错误的是 （ ）A消耗硫酸亚铁铵的物质的量为n（3x+l）mol B处理废水中Cr2O72的物质的量为（nx/2）molC反应中发生转移的电子的物质的量为6nxmol D在FeOFeyCrxO3中3xy【答案】C【解析】试题分析：A、因为Cr的化合价反应后为+3价，反应前为+6价，则nxmolCr得到电子的物质的量是3nx，根据得失电子守恒，则被氧化的Fe的物质的量是3nxmol，未被氧化的Fe的物质的量是nmol，所以需要硫酸亚铁铵的物质的量为n（3x+l）mol，正确；B、根据Cr元素守恒，则产物中Cr元素的物质的量是nxmol，所以处理废水中Cr2O72的物质的量为（nx/2）mol，正确；C、根据A的分析，该过程中，转移电子的物质的量是3nxmol，错误；D、在FeOFeyCrxO3中，被氧化的Fe的物质的量与被还原的Cr的物质的量之比是y：x，根据得失电子守恒，3x=y，正确，答案选C。3完成NaClO3 氧化FeCl2 的离子方程式：ClO3-+ Fe2+ = Cl+ Fe3+ .【答案】1 6 6H+ 1 6 3H2O【解析】根据题意，氯酸钠氧化酸性的氯化亚铁，则反应物中有氢离子参加，则生成物中有水生成，Cl元素的化合价从+5价降低到-1价，得到6个电子，而Fe元素的化合价从+2价升高到+3价，失去1个电子，根据得失电子守恒，则氯酸根离子的系数为1，Fe2+的系数为6，则铁离子的系数也是6，氯离子的系数是1，根据电荷守恒，则氢离子的系数是6，水的系数是3。