2022-2023學年新教材高中化學第2章元素與物質世界第3節(jié)氧化還原反應第3課時氧化還原反應的應用課件魯科版必修第一冊

1、第3課時氧化還原反應的應用第2章內容索引0102基礎落實必備知識全過關重難探究能力素養(yǎng)全提升03學以致用隨堂檢測全達標素養(yǎng)目標1.通過對氧化還原反應在生產、生活中的廣泛應用的學習,激發(fā)學習化學的興趣,體現(xiàn)科學態(tài)度與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、生活中造成的危害,培養(yǎng)學生辯證地分析、理解事物的能力,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、生活、社會的密切關系,引導學生認識到科學技術可以促進社會的發(fā)展和進步,體現(xiàn)科學態(tài)度與社會責任的核心素養(yǎng)?；A落實必備知識全過關自主梳理一、研究物質的性質1.過氧化氫的性質(1)物理性質:無色液體,易溶于水。(

2、2)H2O2的氧化性和還原性。通過與酸性KMnO4溶液反應,KMnO4溶液褪色,證明H2O2具有還原性;通過與KI溶液反應并加入淀粉溶液,混合溶液變藍,證明H2O2具有氧化性。2.物質在反應中做氧化劑或還原劑的判斷判斷一種物質在氧化還原反應中是氧化劑還是還原劑,需要分析參與反應的物質間還原性或氧化性的相對強弱。物質氧化性或還原性強弱由物質得失電子的能力決定?！疚⑺伎?】為什么說H2O2是“綠色氧化劑”呢?提示 H2O2中氧元素的化合價為-1價,化合價可以升高也可以降低,作為氧化劑,其還原產物是水,不會造成污染,所以H2O2是“綠色氧化劑”。二、實現(xiàn)物質轉化與獲得能量1.金屬的冶煉方法(1)熱還

3、原法。適用于大多數(shù)中等活潑金屬的冶煉,常用的還原劑有碳、一氧化碳等。如CO還原Fe2O3得到金屬鐵:Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2。(2)金屬置換法。以活潑金屬為還原劑,將目標金屬從其鹽溶液中還原出來。如用鐵從CuSO4溶液中置換出銅:CuSO4+Fe=Cu+FeSO4。(3)電解法。利用外加電源提供電子,使金屬元素的化合價降低,從而獲得金屬單質。如電解氧化鋁制備金屬鋁:2Al2O3(熔融) 4Al+3O2。(4)熱分解法。適用于不活潑金屬的冶煉。如加熱分解HgO制備金屬汞:2HgO 2Hg+O2。2.氯氣的實驗室制備 必須有尾氣吸收裝置 (1)制備原理:4HCl(濃)+MnO2 MnC

4、l2 +Cl2+2H2O。(2)MnO2和濃鹽酸反應制備Cl2屬于氧化還原反應,MnO2做氧化劑,HCl做還原劑?！疚⑺伎?】請討論實驗室利用化學反應制備新物質應考慮哪些因素?提示 主要考慮實驗操作簡單易行、現(xiàn)象明顯、步驟盡可能少、要保證安全等。自我檢測判斷下列說法是否正確,正確的畫“”,錯誤的畫“”。1.由鋁土礦冶煉鋁涉及氧化還原反應。()2.反應Ag2O+H2O2=2Ag+O2+H2O中,H2O2體現(xiàn)氧化性。()3.H2O2既有氧化性又有還原性。()4.向KMnO4晶體滴加濃鹽酸,產生黃綠色氣體,該反應中濃鹽酸做氧化劑。()5.工業(yè)上冶煉鈦的反應為TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2,該

5、反應中TiCl4發(fā)生氧化反應。()6.工業(yè)上用CO還原鐵礦石來獲取金屬鐵。() 重難探究能力素養(yǎng)全提升探究1氧化還原反應在研究物質性質中的應用問題探究(1)根據(jù)化合價知識分析過氧化氫具有氧化性還是還原性?提示 在H2O2中O的化合價為-1價,處于-2價與0價之間,因此可預測過氧化氫既具有氧化性又有還原性。(2)證明過氧化氫具有氧化性或還原性的依據(jù)是什么?提示 利用酸性KMnO4溶液檢驗H2O2具有還原性;利用KI溶液和淀粉溶液檢驗H2O2具有氧化性。歸納拓展1.過氧化氫的化學性質(1)氧化性綠色氧化劑:H2O2+2KI+2HCl=2KCl+I2+2H2O 或H2O2+2I-+2H+=I2+2H

6、2O。(2)還原性:2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+5O2+8H2O。(3)不穩(wěn)定性:2H2O2 O2 +2H2O。2.探究過氧化氫的氧化性或還原性實驗方案的設計及實施 實驗內容實驗現(xiàn)象實驗結論(1)往盛有5% H2O2溶液的試管中,用膠頭滴管滴加酸性KMnO4溶液紫色褪去H2O2具有還原性(2)往盛有KI溶液和淀粉溶液的試管中,用膠頭滴管滴加H2O2溶液溶液由無色變?yōu)樗{色H2O2具有氧化性3.主要用途:綠色氧化劑、漂白劑、消毒劑, 醫(yī)用雙氧水(3%左右或更低)是很好的消毒劑。應用體驗【例1】H2O2是一種綠色氧化還原試劑,在化學研究中應用廣泛。(1)實驗證明

7、在Fe2(SO4)3的催化作用下,H2O2可發(fā)生分解反應,寫出該過程中H2O2分解反應的化學方程式,并用雙線橋標明電子轉移的方向和數(shù)目:。(2)在“海帶提碘”的實驗中,利用酸性H2O2溶液得到碘單質的離子方程式是。答案 (2)H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O 解析 (1)H2O2在Fe2(SO4)3做催化劑的條件下分解生成H2O和O2,在此反應中H2O2既做氧化劑也做還原劑,所以用雙線橋表示電子轉移的方向和數(shù)目為:(2)I-被氧化生成I2的離子方程式為H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O。 方法點撥研究物質氧化性或還原性的思路(1)根據(jù)物質中所含元素化合價升高或降低的可能性,預測物

8、質可能具有還原性或氧化性。若所含元素化合價有升高趨勢,說明該物質具有還原性。反之,若所含元素化合價有降低趨勢,說明該物質具有氧化性。(2)如果預測某物質具有氧化性,就需要尋找具有還原性的另一物質,通過實驗檢驗兩者能否發(fā)生氧化還原反應,以驗證預測。相應地,如果預測某物質具有還原性,就需要尋找具有氧化性的另一物質,通過實驗驗證預測。變式訓練1(2021新疆7月學考)處理汽車尾氣的反應為2NO+2CO 2CO2+N2,關于該反應的說法正確的是()A.NO發(fā)生氧化反應B.CO2得到電子C.CO被還原D.NO是氧化劑答案 D解析 NON2,氮元素化合價降低,發(fā)生還原反應,則NO是氧化劑,A錯誤,D正確;

9、COCO2,C元素化合價升高,則CO被氧化,該反應中CO2是氧化產物,未得到電子,B、C均錯誤。探究2氧化還原反應在物質轉化和能量轉化中的應用問題探究(1)金屬冶煉有哪些方法?提示 冶煉金屬的方法有熱還原法、金屬置換法、電解法、熱分解法等。(2)日常生活中人們獲取能量的方式有哪些?提示 人們可用可燃物如液化氣和天然氣等作為還原劑,選擇合適的氧化劑與之發(fā)生燃燒這種氧化還原反應獲得熱能;另外還可以通過氧化還原反應獲得電能。(3)實驗室有哪些方法制備氯氣?提示 加熱情況下利用濃鹽酸與二氧化錳反應制取氯氣,也可以在常溫下用高錳酸鉀與濃鹽酸反應制備氯氣。歸納拓展氯氣的實驗室制備(1)實驗室制取、收集干燥

10、純凈的氯氣。實驗裝置:所需試劑、制備原理及相關操作: 試劑濃鹽酸、二氧化錳固體反應原理4HCl(濃)+MnO2 MnCl2 +Cl2+2H2O發(fā)生裝置固液混合加熱制氣裝置實驗現(xiàn)象有黃綠色的氣體產生收集方法用向上排空氣法或排飽和食鹽水法收集尾氣處理用強堿溶液如NaOH溶液吸收Cl2,化學方程式為Cl2 +2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(2)驗滿方法。將濕潤的淀粉KI試紙靠近盛Cl2的集氣瓶口,觀察到試紙變藍,證明已集滿。將濕潤的藍色石蕊試紙靠近盛Cl2的集氣瓶口,觀察到試紙先變紅后褪色的變化,則證明已集滿。實驗室制取Cl2時,常常根據(jù)氯氣的顏色判斷是否收集滿。應用體驗【例2】某化學興趣

11、小組在加熱條件下利用二氧化錳與濃鹽酸反應來制取氯氣并收集。(1)若要制取純凈干燥的氯氣,應使氣體依次通過裝有和的洗氣瓶。(2)實驗室中若無MnO2,可用固體KMnO4代替,發(fā)生下列反應: 2KMnO4+16HCl(濃) =2MnCl2+2KCl+5Cl2+8H2O,則可選擇下列氣體發(fā)生裝置中的(填序號)。(3)某同學不慎將MnO2和KCl粉末混合了,分離該混合物的方法和步驟如下,請補充完整:先在盛有混合粉末的燒杯中加入適量的水溶解;然后、洗滌、干燥沉淀得到MnO2;將所得液體,即得到KCl固體。答案 (1)飽和食鹽水濃硫酸(2)a(3)過濾蒸發(fā)結晶 解析 (1)二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應

12、生成氯化錳、水和氯氣,由于HCl具有揮發(fā)性,反應是在溶液中進行的,因此產生的氯氣中含有雜質HCl及水蒸氣,要得到干燥純凈的Cl2,要先通過飽和NaCl的溶液除去雜質HCl,然后用濃硫酸干燥。(2)固體KMnO4的氧化性強,與濃鹽酸反應制取氯氣時不需要加熱,由于是用固體與液體在不加熱條件下反應制取氣體,因此選擇的裝置為a。(3)分離MnO2和KCl的固體混合物,由于MnO2不溶于水,而KCl能溶于水,所以可向固體混合物中加入適量的水攪拌,使KCl充分溶解,然后過濾,分離出MnO2固體和KCl溶液,將固體洗滌、干燥,可得純凈的MnO2;將洗滌液與濾液合并,然后將該溶液蒸發(fā),可得到高溫下飽和KCl溶

13、液,根據(jù)KCl的溶解度受溫度的影響變化較大的特點,然后冷卻結晶,即可得到KCl固體。易錯警示(1)實驗室制取Cl2時必須用濃鹽酸,稀鹽酸與MnO2不反應。隨著反應的進行,濃鹽酸將逐漸變稀,一定程度時,該反應會自動停止,HCl不可能消耗盡。(2)因氧化性強弱不同,MnO2氧化濃鹽酸需要加熱, KMnO4氧化濃鹽酸不需要加熱。變式訓練2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順序為(填儀器接口的字母,部分裝置可重復使用)。(2)連接好各裝置進行實驗,實驗步

14、驟如下:檢查裝置氣密性后,裝入藥品,(請按正確的順序填入下列步驟的序號)。加熱Fe粉反應一段時間打開分液漏斗活塞通一段時間氣體關閉分液漏斗活塞停止加熱,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中產生的氣體通入水中,則發(fā)生反應的化學方程式為。答案 (1)cijabdeghabf(2)(3)除去逸出的HCl冷卻收集產品(或使FeCl3凝華,合理即可)(4)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O(5)Cl2+H2O=HCl+HClO解析 (1)根據(jù)題意裝置依次是制備氯氣、除雜、 Cl2與鐵反應裝置、尾氣處理,按照氣流方向連

15、接裝置時要注意進氣的導管要插入液面以下,按此原則可得連接順序為cijabdeghabf。(2)連接好各裝置進行實驗,首先檢查裝置氣密性,然后裝入藥品,需要先打開分液漏斗產生一會兒氯氣,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,即按進行。(3)裝置F中裝飽和食鹽水,可除去氯氣中的氯化氫;裝置C中鐵與氯氣反應生成氯化鐵,裝置E收集生成的氯化鐵。(4)實驗尾氣中有氯氣,要用D中氫氧化鈉溶液吸收,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中產生氯氣,Cl2與水反應的化學方程式為Cl2+H2O=HCl+HClO。學以致用隨堂檢測全達標

16、 1.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、MgB.Al、FeC.Fe、CuD.Hg、Ag答案 C解析 中等活性金屬的制備方法是熱還原法。金屬活動性順序中,KAl等活潑的金屬一般用電解法冶煉,ZnCu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。2.(2021廣東7月合格考)油畫修復涉及的反應之一為PbS+4H2O2 = PbSO4+4H2O,下列關于該反應的說法正確的是()A.PbS被還原B.H2O2為氧化劑C.屬于復分解反應D.PbSO4中硫元素的化合價為+4價答案

17、 B解析 PbSPbSO4,硫元素由-2價升高到+6價,則PbS被氧化,A、D錯誤;H2O2為氧化劑,得電子被還原,B正確;該反應是氧化還原反應,不是復分解反應,C錯誤。3. 18世紀70年代,瑞典化學家舍勒將軟錳礦與濃鹽酸混合加熱發(fā)現(xiàn)了氯氣,該方法至今還是實驗室制備氯氣的主要方法,下列關于實驗室制氯氣的說法正確的是()A.濃鹽酸在反應中起到酸性和氧化劑作用B.將87 g MnO2和足量濃鹽酸反應,與將含有146 g HCl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,必須進行尾氣處理,可選用氫氧化鈉溶液D.收集氯氣時,可采用干燥的淀粉KI試紙進行驗滿答案 C解析 軟錳礦與

18、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,一部分化合價沒有變化,與Mn2+結合形成鹽,所以濃鹽酸在反應中起到酸性和還原劑的作用,A錯誤;87 g MnO2與足量濃鹽酸反應,所以根據(jù)方程式可知產生71 g Cl2,含有146 g HCl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量小于71 g,故兩種情況反應產生的Cl2的質量不等,B錯誤;Cl2是大氣污染物,在尾氣排放前要進行處理,可根據(jù)Cl2能夠與堿反應的性質,用NaOH溶液進行吸收,C正確;氯氣具有強的氧化性,可發(fā)生反應Cl2+2KI = 2KCl+I2,淀粉溶液遇I2變?yōu)樗{色,因此可用濕潤的淀粉KI試紙進行驗滿,