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第3课时氧化还原反应的应用第3节氧化还原反应1.通过对氧化还原反应在生产、生活中的广泛应用的学习,激发学习化学的兴趣,体现化学实用性和社会责任的核心价值。2.通过了解一些氧化还原反应在生产、生活中造成的危害,培养学生辩证地分析、理解事物的能力,体现科学探究与创新意识的核心素养。3.通过学习,体会化学与生产、生活、社会的密切关系,引导学生认识到科学技术可以促进社会的发展和进步,体现科学态度与社会责任的核心素养。知识铺垫新知预习1.氧化还原反应与物质分类通过学习氧化还原反应认识物质分类的新视角——从氧化性和还原性角度研究物质的性质。2.在反应10I-+2MnO4-+16H+5I2+2Mn2++8H2O中,氧化剂是MnO4-,还原剂是I-,反应现象是溶液由紫色变为棕黄色。知识铺垫新知预习一、研究物质的性质1.过氧化氢的性质(1)物理性质:无色液体,易溶于水。(2)H2O2的氧化性和还原性①通过与酸性KMnO4溶液反应,KMnO4溶液褪色,证明H2O2具有还原性;②通过与KI溶液反应并加入淀粉溶液,混合溶液变蓝,证明H2O2具有氧化性。2.物质在反应中做氧化剂或还原剂的判断判断一种物质在氧化还原反应中是氧化剂还是还原剂,需要分析参与反应的物质间还原性或氧化性的相对强弱。物质氧化性或还原性强弱由物质得失电子的能力决定。知识铺垫新知预习【微思考1】为什么说H2O2是“绿色氧化剂”呢?提示:H2O2中氧元素的化合价为-1价,化合价可以升高也可以降低,作为氧化剂,其还原产物是水,不会造成污染,所以H2O2是“绿色氧化剂”。知识铺垫新知预习二、实现物质转化与获得能量1.金属的冶炼方法(1)热还原法适用于大多数中等活泼金属的冶炼,常用的还原剂有碳、一氧化碳等。如CO还原Fe2O3得到金属铁:(2)金属置换法以活泼金属为还原剂,将目标金属从其盐溶液中还原出来。如用铁从CuSO4溶液中置换出铜:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。CuSO4+FeCu+FeSO4。知识铺垫新知预习(3)电解法利用外加电源提供电子,使金属元素的化合价降低,从而获得金属单质,如电解氧化铝制备金属铝(4)热分解法适用于不活泼金属的冶炼,如加热分解HgO制备金属汞:2.氯气的实验室制备(2)MnO2和浓盐酸反应制备Cl2属于氧化还原反应,MnO2做氧化剂,HCl做还原剂。2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑。2HgO2Hg+O2↑。(1)制备原理:4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O。知识铺垫新知预习【微思考2】请讨论实验室利用化学反应制备新物质应考虑哪些因素?提示:主要考虑实验操作简单易行、现象明显、步骤尽可能少、要保证安全等。探究1探究2素养脉络随堂检测氧化还原反应在研究物质性质中的应用问题探究1.根据化合价知识分析过氧化氢具有氧化性还是还原性?提示:在H2O2中O的化合价为-1价,处于-2价与0价之间,因此可预测过氧化氢既具有氧化性又有还原性。2.证明过氧化氢具有氧化性或还原性的依据是什么?提示:利用酸性KMnO4溶液检验H2O2具有还原性;利用KI溶液和淀粉溶液检验H2O2具有氧化性。探究1探究2素养脉络随堂检测知识归纳1.过氧化氢的化学性质(1)氧化性——绿色氧化剂:(2)还原性:(3)不稳定性:H2O2+2KI+2HCl2KCl+I2+2H2O或H2O2+2I-+2H+I2+2H2O。2KMnO4+5H2O2+3H2SO42MnSO4+K2SO4+5O2↑+8H2O。2H2O2O2↑+2H2O或2H2O22H2O+O2↑。探究1探究2素养脉络随堂检测2.探究过氧化氢的氧化性或还原性实验方案的设计及实施3.主要用途:绿色氧化剂、漂白剂、消毒剂,医用双氧水(3%左右或更低)是很好的消毒剂。实验内容实验现象实验结论1.往盛有5%H2O2溶液的试管中,用胶头滴管滴加酸性KMnO4溶液紫色褪去H2O2具有还原性2.往盛有KI溶液和淀粉溶液的试管中,用胶头滴管滴加H2O2的溶液溶液由无色变为蓝色H2O2具有氧化性探究1探究2素养脉络随堂检测方法提炼研究物质氧化性或还原性的思路(1)根据物质中所含元素化合价升高或降低的可能性,预测物质可能具有还原性或氧化性。若所含元素化合价有升高趋势,说明该物质具有还原性。反之,若所含元素化合价有降低趋势,说明该物质具有氧化性。(2)如果预测某物质具有氧化性,就需要寻找具有还原性的另一物质,通过实验检验两者能否发生氧化还原反应,以验证预测。相应地,如果预测某物质具有还原性,就需要寻找具有氧化性的另一物质,通过实验验证预测。探究1探究2素养脉络随堂检测典例剖析例1H2O2是一种绿色氧化还原试剂,在化学研究中应用广泛。(1)实验证明在Fe2(SO4)3的催化作用下,H2O2可发生分解反应,写出该过程中H2O2分解反应的化学方程式并用双线桥标明电子转移的方向和数目:。(2)在“海带提碘”的实验中,利用酸性H2O2溶液得到碘单质的离子方程式是。答案:(2)H2O2+2I-+2H+I2+2H2O探究1探究2素养脉络随堂检测解析:(1)H2O2在Fe2(SO4)3做催化剂的条件下分解生成H2O和O2,在此反应中H2O2既做氧化剂也做还原剂,所以用双线桥表示电子转移的方向和数目为:(2)I-被氧化生成I2的离子方程式为H2O2+2I-+2H+I2+2H2O。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练1实验室使用酸性KMnO4溶液测定溶液中H2O2的浓度。(1)KMnO4溶液的颜色是。(2)完成并配平离子方程式:(3)在上述反应中H2O2做(填“氧化”或“还原”)剂,每生成1molO2,转移mol电子。答案:(1)紫色(2)256258H2O(3)还原2解析:(1)KMnO4溶液呈紫色;(2)利用氧化还原反应中得失电子守恒和质量守恒配平;(3)在题给反应中H2O2做还原剂,由于H2O2中O是-1价,故生成1molO2时转移2mol电子。□MnO4-+□H2O2+□H+□Mn2++□O2↑+□。探究1探究2素养脉络随堂检测氧化还原反应在物质转化和能量转化中的应用问题探究1.金属冶炼有哪些方法?提示:冶炼金属的方法有热还原法、金属置换法、电解法、热分解法等。2.日常生活中人们获取能量的方式有哪些?提示:人们可用可燃物如液化气和天然气等作为还原剂,选择合适的氧化剂与之发生燃烧这种氧化还原反应获得热能;另外还可以通过氧化还原反应获得电能。3.实验室有哪些方法制备氯气?提示:加热情况下利用浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气,也可以在常温下用高锰酸钾与浓盐酸反应制备氯气。探究1探究2素养脉络随堂检测知识归纳氯气的实验室制备(1)实验室制取、收集干燥纯净的氯气①实验装置:探究1探究2素养脉络随堂检测②所需试剂、制备原理及相关操作:(2)验满方法①将湿润的淀粉KI试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸变蓝,证明已集满。②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的集气瓶口,观察到试纸先变红后褪色的变化,则证明已集满。③实验室制取Cl2时,常常根据氯气的颜色判断是否收集满。试剂浓盐酸、二氧化锰固体反应原理4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O发生装置固液混合加热制气装置实验现象有黄绿色的气体产生收集方法向上排空气法或排饱和食盐水法收集尾气处理用强碱溶液如NaOH溶液吸收Cl2,化学方程式为Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O探究1探究2素养脉络随堂检测方法提炼(1)实验室制取Cl2时必须用浓盐酸,稀盐酸与MnO2不反应。随着反应的进行,浓盐酸将逐渐变稀,一定程度时,该反应会自动停止,HCl不可能消耗尽。(2)因氧化性强弱不同,MnO2氧化浓盐酸需要加热,KMnO4氧化浓盐酸不需要加热,化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓)===2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O探究1探究2素养脉络随堂检测典例剖析例2某化学小组用如图所示装置制取氯气。下列说法正确的是()A.该装置图中至少存在三处明显错误B.该实验中收集氯气的方法不正确C.如果需要得到干燥纯净的Cl2,只需在气体发生装置和收集装置之间连接一个装有浓硫酸的洗气瓶即可D.含有2molHCl的某浓盐酸与足量MnO2混合,在一定条件下反应,转移1mol电子探究1探究2素养脉络随堂检测答案:A解析:实验室用MnO2和浓盐酸反应制备Cl2,需使用分液漏斗,需使用酒精灯加热,且多余的Cl2要用NaOH溶液吸收,装置中存在三处明显错误,A项正确。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练2实验室里用下图所示装置制取纯净的无水CuCl2。试回答下列问题:探究1探究2素养脉络随堂检测(1)写出圆底烧瓶中发生反应的化学方程式,并用双线桥法标出电子转移的方向和数目。(2)B处盛有饱和食盐水,其作用是。(3)C处盛放的试剂是(填名称),其作用是。(4)E处盛有(填名称)溶液,发生反应的离子方程式为。(5)实验结束时,应先熄灭处酒精灯。探究1探究2素养脉络随堂检测答案:(1)(2)吸收HCl气体(3)浓硫酸干燥氯气(4)氢氧化钠2OH-+Cl2Cl-+ClO-+H2O(5)D探究1探究2素养脉络随堂检测解析:(1)A装置是生成氯气,实验室用二氧化锰氧化浓盐酸生成氯气,其中二氧化锰是氧化剂,氯化氢是还原剂,产生1molCl2转移2mol电子。(2)由于和铜反应的氯气应该是纯净干燥的,所以B中盛有饱和食盐水,除去氯化氢。(3)C处盛放的是浓硫酸,其作用是干燥氯气。(4)氯气有毒,需要进行尾气处理,可用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气,离子方程式为2OH-+Cl2===Cl-+ClO-+H2O。(5)实验结束时,应先熄灭D处酒精灯,以防止倒吸。探究1探究2素养脉络随堂检测探究1探究2素养脉络随堂检测1.下列各组金属最适合用H2或CO把它们从化合物中还原出来的是()A.Ca、MgB.Al、FeC.Fe、CuD.Hg、Ag答案:C解析:中等活性金属的制备方法是热还原法。金属活动性顺序中,K→Al等较活泼的金属一般用电解法冶炼,Zn→Cu等较不活泼的金属一般用热还原法冶炼,Hg、Ag等金属可用热分解法冶炼,当然这些金属的冶炼方法无严格的界线,如Cu可用热还原法冶炼,也可用电解法冶炼。探究1探究2素养脉络随堂检测2.收集较纯的Cl2,最好选用()A.向上排空气法B.向下排空气法C.排水法D.排饱和食盐水法答案:A解析:收集较纯的Cl2,最好选用向上排空气法。3.下列常用干燥剂,不能干燥氯气的是()A.浓硫酸B.五氧化二磷C.碱石灰D.氯化钙答案:C解析:碱石灰的成分是氢氧化钠和氧化钙的混合物,会吸收氯气,因此不能用碱石灰干燥氯气。探究1探究2素养脉络随堂检测4.均能将Fe2O3还原成Fe的一组物质是()A.CO、O2、H2B.CO、H2、CC.CO2、H2O、O2D.CO2、O2、C答案:B解析:CO、H2、C等还原剂均能将Fe2O3还原为Fe。5.实验室制取氯气时有如下操作,其中操作顺序正确的是()①连好装置,检查气密性②缓缓加热③加入二氧化锰粉末④加入浓盐酸⑤将多余氯气用氢氧化钠溶液吸收⑥用向上排空气法收集氯气A.①②③④⑤⑥B.③④②①⑥⑤C.①④③②⑥⑤D.①③④②⑥⑤答案:D解析:实验室制Cl2时,首先连接装置,然后检验装置气密性,再加试剂反应,然后收集气体,同时要进行尾气处理。