高中化学-《氧化剂和还原剂》学案1鲁科版必修1.doc

第3节 氧化剂和还原剂在初中我们就知道，化学反应有四种基本类型，即化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应。这种分类方法比较简单，有很大的优点，但却不能把所有的化学反应包括在内。比如说，反应“Fe4HNO3Fe(NO3)32H2ONO”就很难用上述反应类型来描述。那么，该反应到底属于哪种类型呢？化学反应还有什么更科学的分类方法呢？ 研习教材重难点温故知新化学反应的四种基本类型：化合反应：两种或两种以上的物质相互作用，生成一种物质的反应。分解反应：一种物质经过反应后生成两种或两种以上物质的反应。置换反应：一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。复分解反应：两种化合物相互交换成分，生成另外两种化合物的反应。研习点1 氧化还原反应1元素化合价在化学反应中的变化（1）化合价：化合价是认识氧化还原的前提与基础。规则： 在化合物中，正负化合价的代数和为零；单质中，元素的化合价为零。本质：a化合价的正与负：失去电子或共用电子对偏离呈正价；得到电子或共用电子对偏向呈负价。b化合价的数值：化合价的数值等于得、失电子（或共用电子对）的数目。c化合价的变动：元素在氧化还原反应中，得到电子，化合价降低；失去电子，化合价升高。有关规律：a金属元素一般没有负化合价，除零价外，只显正价，因为在反应中只能失去电子。b非金属元素（除氧、氟外）在反应中既可得到电子，亦可失去电子，故既可呈正价，也能显负价。c氧、氟的非金属性很强，在反应中一般不失去电子，故一般没有正化合价。d显最高化合价的元素，在反应中只能得电子而不能失电子，故发生氧化还原反应化合价只能降低。相反，显最低化合价的元素，在反应中化合价只能升高。（2）基本概念氧化反应和还原反应：反应物所含元素化合价升高（或者说是物质失去电子）的反应称为氧化反应；反应物所含元素化合价降低（或者说是物质得到电子）的反应称为还原反应。氧化还原反应：凡是反应过程中有元素化合价变化（或电子转移）的化学反应叫做氧化还原反应。说明：氧化反应和还原反应是一对对立的反应，而又统一存在于一个反应中，不能分割，所以人们把这两种同时存在的一个化学反应叫做氧化还原反应。【联想发散】四种基本反应类型和氧化还原反应的关系反应类型氧化还原反应非氧化还原反应化合反应2NaCl22NaCl（有单质参加）CaOH2OCa(OH)2（没有单质参加）分解反应2H2O22H2OO2（有单质生成）H2CO3H2OCO2（没有单质生成）置换反应Zn2HClZnCl2H2复分解反应H2SO4Ba(OH)2BaSO42H2O2氧化还原反应的实质（1）研究表明，所有的氧化还原反应中都存在着电子的转移，电子的转移是氧化还原反应的实质。说明：“转移”包含两方面内容：电子的得到、失去和电子的偏离、偏向。电子的偏离和偏向又统称电子的偏移。（2）认识氧化还原反应概念的三个阶段：首先是从得到氧和失去氧的视角认识的。接着是从元素的化合价升和降的视角去认识的。最后是从元素原子电子的得到和失去的视角去认识的。注意：第种情况只适宜在初中阶段使用，因为它解决问题的范围太狭窄，只局限在有氧参与的反应。第种情况没有反映出氧化还原反应产生的本质，只是氧化还原反应的一种表象，我们用来作为判断一个化学反应是否是氧化还原反应的工具。第种情况才是氧化还原反应的本质。典例1：下列反应中，不属于氧化还原反应的是A3CuS8HNO33Cu(NO3)22NO3S4H2OB3Cl26KOH5KClKClO33H2OC3H2O22KCrO22KOH2K2CrO44H2OD3CCl4K2Cr2O72CrO2Cl23COCl22KCl研析：判断一个反应是否为氧化还原反应，必须抓住它的特征，看元素的化合价是否发生改变。若改变，则为氧化还原反应。反之，则为非氧化还原反应。本题选项中，D中各元素化合价均未变化。答案：D。典例2：请在下图1中注明各类反应的位置。化合反应 分解反应 置换反应 复分解反应氧化还原反应 非氧化还原反应 图2 图1 研析：根据反应物和生成物的类别以及反应前后物质种类多少，可以将化学反应分为：化合反应 、分解反应 、置换反应 、复分解反应；根据反应中是否有电子转移，可以将化学反应分为氧化还原反应和非氧化还原反应。置换反应一定是氧化还原反应，复分解反应一定是非氧化还原反应，化合反应和分解反应可能是氧化还原反应，也可能是非氧化还原反应。还有部分反应，不属于四种基本反应类型中的任何一类。答案：见图2。研习点2 氧化剂和还原剂1基本概念（3）氧化剂和还原剂：在氧化还原反应中，所含元素的化合价降低（或说得到电子）的反应物叫做氧化剂；而所含元素化合价升高（或说失去电子）的反应物，叫做还原剂。（2）氧化产物和还原产物：还原剂失去电子被氧化所得的产物叫氧化产物；氧化剂得到电子被还原所得的产物叫还原产物。【领悟整合】氧化还原反应的有关概念是互相独立，又互相依存的，其关系如下：氧化剂（具有氧化性）得电子被还原发生还原反应还原产物；还原剂（具有还原性）失电子被氧化发生氧化反应氧化产物。2常见的氧化剂和还原剂常见的氧化剂：（1）非金属单质X2、O2、S等；（2）高价金属阳离子Cu2+、Fe3+；高价或较高价含氧化合物H2SO4(浓)、MnO2、HClO、KMnO4、K2Cr2O7、HNO3、HClO3等。常见的还原剂：（1）活泼或较活泼的金属K、Na、Mg、Al、Zn、Fe等；（2）低价金属阳离子Fe2+；（3）非金属阴离子Cl、Br、I、S2等；（4）含较低价元素的化合物CO、SO2、H2SO3、Na2SO3、NH3等。说明：在含有变价元素的化合物中，具有中间价态元素的物质（单质或化合物）既可做氧化剂，又可做还原剂。例如：Cl2、H2O2、Fe2+、SO2、H2SO3等既有氧化性有又还原性。3氧化还原反应中各个基本概念间的关系【知识链接】氧化还原反应的表示方法1双线桥法：表示的是同一元素在反应物转化为生成物时电子转移的结果，反映了化学反应的本质及参加反应的各物质间的氧化还原关系。双线桥法分析氧化还原反应的步骤：标出有化合价变化的元素的化合价；在反应物到生成物之间画一个箭头，箭头出发和指向的是有化合价变化的同一元素；分析化合价的变化，找出反应中得失电子的总数(有价态变化元素的一个原子转移电子数发生价态变化的原子个数)；将转移电子数标在线上；2单线桥法：表示的是电子转移的情况，反映了化学反应的本质。单线桥法分析氧化还原反应的步骤：标出有化合价变化的元素的化合价；用线桥将反应物中失电子的元素和得电子的元素连接起来，箭尾是失电子的元素，箭头是得电子的元素。注意：桥线只在反应物中，不跨越“”与生成物相连。在桥线上注明电子转移的数目，注意：只写数目，不标得失。典例3：某酒精厂由于管理不善，酒精滴漏到某种化学品上而酿成火灾。该化学品可能是AKMnO4 BNaCl C(NH4)2SO4 DCH3COOH研析：酒精是我们非常熟悉的物质。酒精遇到氧气非常容易燃烧，在燃烧过程中表现出还原性，做还原剂；氧气做氧化剂。但四个选项中并无氧气，这就需要我们灵活运用所学知识，解决实际问题。NaCl、(NH4)2SO4、CH3COOH三种物质均没有强氧化性，可以排除；而KMnO4是一种典型的强氧化剂，受热时还容易分解产生氧气，因此，酒精滴漏到KMnO4上容易酿成火灾。答案：A。典例4：在一定条件下，氯酸钾与碘按下式反应：2KClO3I22KIO3Cl2，由此可推断下列相应的结论，不正确的是A该反应属于置换反应 B还原性I2Cl2C氧化性I2Cl2 D氧化性KClO3Cl2研析：据置换反应的概念首先断定所给反应是一个置换反应由元素化合价的变化可知：反应2KClO3I22KIO3Cl2中KClO3是氧化剂，I2是还原剂，KIO3是氧化产物，Cl2是还原产物，据“还原剂的还原性还原产物的还原性”规律推知，B正确，但C是错误的再结合Cl2不能将I2氧化成IO3的事实，推知D正确。答案：C。【联想发散】运用氧化性、还原性概括物质的化学性质所谓氧化性是指氧化剂具有的一种能得到电子的能力，表现在反应中是化合价有降低趋势的一种表现能力；还原性是指还原剂具有的一种失去电子的能力，表现在反应中是化合价有升高趋势的一种表现能力。我们运用氧化性、还原性概括物质的化学性质，下面举例说明：上一章学了氯气和金属钠的化学性质，氯气跟金属单质（钠、铁、铜等）、非金属单质（氢气等）的反应中都是得电子，化合价降低被还原，做氧化剂，因此氯气具有强氧化性；但氯气也有还原性，如氯气跟水、碱溶液所发生歧化反应。其中有一部分氯即是表现了还原性。而钠非金属单质（氯气、氧气等）、水的反应中都是失电子，化合价升高被氧化，做还原剂，因此钠具有强还原性。盐酸是既有氧化性又有还原性的。如在盐酸跟镁、铝、锌等较活泼金属发生的置换反应中，盐酸表现了氧化性。在浓盐酸跟二氧化锰反应制取氯气时，盐酸表现了还原性。由于盐酸的氧化性实质上是H+的氧化性，属于酸的通性，即绝大多数酸所具有的共同性质，因此不能把盐酸称为氧化性酸。但浓硫酸是强氧化性酸，其氧化性是指H2SO4分子中6价的硫元素表现的一种很强的得电子的能力。稀硫酸或硫酸盐中的SO42中的硫元素虽然也是6价，但没有强氧化性。稀硫酸也有氧化性，是其中的H所表现的。浓硫酸分子中6价的硫元素得电子的能力远强于其中的1价的氢。金属元素只能失电子，所以金属单质只有还原性；非金属元素既能得电子表现负价，又能失（偏离）电子表现正价，所以非金属单质多数既有氧化性又有还原性。研习点3 探究铁及其化合物的氧化性和还原性1、铁元素的存在形态：游离态：陨铁化合态：铁元素主要以2价和3价的化合态存在。在地壳中的质量分数为4.65，处于第四位，仅次于氧、硅和铝。2、按不同标准给铁及其化合物分类（1）按单质、氧化物、酸、碱、盐给上述物质分类。单质：铁；氧化物：FeO、Fe2O3、Fe3O4；碱： Fe(OH)2、Fe(OH)3；盐：FeCl2、FeCl3、FeSO4、Fe2(SO4)3（2）按铁元素的化合价给上述物质分类。0价：Fe；+2价：FeO、FeCl2、FeSO4、Fe(OH)2；+3价：Fe2O3、FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(OH)33、铁在氧化物FeO、Fe2O3、Fe3O4性质的比较FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体水溶性难溶难溶难溶化合价232、3与CO、H2反应FeOCO FeCO2FeOH2FeH2OFe2O33CO2Fe3CO2Fe2O33H22Fe3H2OFe3O44CO3Fe4CO2Fe3O44H23Fe4H2O与稀硫酸反应FeOH2SO4FeSO4H2OFe2O33H2SO4Fe2(SO4)33H2OFe3O44H2SO4Fe2(SO4)3FeSO44H2O4铁的氢氧化物4Fe(OH)2和4Fe(OH)3性质的比较（1）氢氧化亚铁：制备：FeCl22NaOHFe(OH)22NaCl物理性质：白色难溶的弱碱化学性质：与强酸反应还原性：易被氧化剂所氧化。如：4Fe(OH)2O22H2O4Fe(OH)3思考：实验室在制备Fe(OH)2时，为防止被氧化，可以采取哪些措施？提示：实验室制备氢氧化亚铁时，因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁，更要注意隔绝空气。其方法是：亚铁盐需新制（用足量铁与稀硫酸反应或还原氯化铁溶液）；将所用氢氧化钠溶液煮沸以赶尽溶于其中的空气（O2）；使用长滴管吸入氢氧化钠溶液后将滴管伸至氯化亚铁溶液的液面以下，慢慢挤压乳胶头使氢氧化钠与氯化亚铁接触。（2）氢氧化铁：制备：FeCl33NaOHFe(OH)33NaCl物理性质：红褐色难溶固体化学性质：与强酸反应。Fe(OH)3 3H2SO4 Fe2(SO4)33H2O5、探究铁及其化合物的氧化性和还原性预测：铁元素显0价时，只有还原性；显+3价时，只有氧化性；显+2价时，既有氧化性，又有还原性。（1）Fe的还原性：与H+、Cu2+、Fe3+、Cl2等反应Fe2H+ Fe2+H2、FeCu2+ Fe2+Cu、2Fe3+ Fe 3Fe2+、2Fe3Cl2 2FeCl3（2）Fe3+的氧化性：与Fe、Cu、Zn反应2Fe3+ Fe 3Fe2+、2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+、3Zn2Fe3+ 3Zn2+2Fe（3）Fe2+的氧化性： 与锌反应 ZnFe2+ Zn2+Fe（4）Fe2+的还原性：与氯水等反应2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl（5）铁及其化合物的相互转化示意图【联想发散】Fe2+与Fe3+的鉴别（1）直接观察颜色：Fe2+的溶液呈浅绿色，Fe3+的溶液呈棕黄色。（2）利用显色反应：Fe2+的溶液KSCN或NH4SCN溶液，溶液不呈红色；Fe3+的溶液+KSCN或NH4SCN溶液，溶液呈血红色。有关离子方程式：Fe3+SCNFe(SCN)2+（3）利用铁化合物沉淀的颜色：Fe2+的溶液NaOH溶液，出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色；Fe3+的溶液NaOH溶液，出现红褐色沉淀。有关反应式：Fe2+2OHFe(OH)2、4Fe(OH)22H2OO24Fe(OH)3； Fe3+3OHFe(OH)3（4）利用Fe3+的氧化性：Fe2+的溶液Cu片，无明显现象；Fe3+的溶液Cu片，铜被腐蚀，溶液变为蓝绿色。有关离子方程式：2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+Fe2+的溶液淀粉KI试纸，试纸不变蓝；Fe3+的溶液淀粉KI试纸，试纸变蓝。有关离子方程式：2Fe3+2I2Fe2+I2（5）利用Fe2+的还原性：Fe2+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。Fe2+的溶液氯水，溶液变为棕黄色；Fe3+的溶液氯水，无明显现象。有关离子反应式：2Fe2+Cl22Fe3+2Cl注意：以上方法以KSCN溶液鉴别最常用。典例5：将下列四种铁的化合物溶于稀盐酸，滴加KSCN溶液没有颜色变化，再加入氯水即呈红色的是AFeO BFe2O3 CFeCl3 DFe2(SO4)3研析：由题意可知，A中的Fe2+与SCN结合没有颜色改变，但通入Cl2后发生下列反应，生成Fe3+，溶液变为红色。2Fe2+Cl22Fe3+2Cl，Fe3+SCN Fe(SCN)2+。答案：A。典例6：根据反应式2Fe32I2Fe2I2Br22Fe22Br2Fe3可判断离子还原性由强到弱的顺序为ABr、Fe2、I BI、Fe2、BrCBr、I、Fe2 DFe2、I、Br研析：首先确定各反应的还原剂(为I，为Fe2)和还原产物(为Fe2为Br)，其次是根据还原剂的还原性强于还原产物的还原性，推出还原性：IFe2，Fe2Br，最后综合给出离子还原性强弱顺序为：IFe2Br。答案：B 探究解题新思路 基础思维探究题型一、氧化还原反应典例1：下列叙述正确的是A元素的单质可由氧化或还原含该元素的化合物来制得B得电子越多的氧化剂，其氧化性就越强C阳离子只能得到电子被还原，只能做氧化剂D含有最高价元素的化合物不一定具有强的氧化性研析：选项A中阐述了金属单质和非金属单质分别由化合物生成的不同过程，所以正确。选项B错在以得电子多少作为衡量氧化性强弱的标准，而判断氧化剂氧化性强弱的标准是得电子的难易。选项C错在阳离子可以不是最高价，如Fe2+离子等。元素处于最高价时只有氧化性，但与氧化性强弱没有直接关系，所以D选项也是正确的描述。答案：A、D。启发引申：该题重点考查学生对氧化还原反应本质的理解。概念问题是氧化还原反应中的基础问题，要求我们学会判断一个具体的氧化还原反应里，谁是氧化剂，谁是还原剂，哪种元素被氧化，哪种元素被还原，谁是氧化产物，谁是还原产物。拓展变式1下列变化中，需要加入氧化剂才能实现的是AMnO2MnSO4 BAlCl3Al(OH)3CKIKIO3 DHNO3NO1研析：氧化剂在反应中是得到电子的物质,故题中正确的选项中物质的变化应是失去电子的变化。A中的Mn由4价降为2价,D中的N由5价降为2价，MnO2、HNO3被还原，B中Al的价态反应前后无变化，无电子转移。C中的I由1价升高为5价，KI被氧化，作还原剂。答案：C2硫代硫酸钠可作脱氯剂，已知25.0 mL0.100molL Na2S2O3溶液恰好把224mL（标准状况下）Cl2完全转化为Cl离子，则S2O32将转化成AS2 BS CSO32 DSO422研析：定量计算问题在氧化还原反应中是非常重要的，具体内容有：（1）通过计算求得反应中需要的氧化剂或还原剂的量，或被氧化、被还原物质的物质的量。（2）通过计算判断产物或者产物中元素的化合价。解决这类问题的依据是氧化还原反应中电子得失总数相等。标准状况下，224 mL即0.01 mol Cl2，全部转化成Cl离子时得0.02 mol e，这些电子将由0.025 L0.100 molL0.0025 mol Na2S2O3失去，那么，1 mol Na2S2O3失去8 mol e，硫元素的化合价应由Na2S2O3中的2变成6，所以产物应为SO42。答案：D。题型二、铁及其化合物的转化典例2：下列物质反应后一定有+3价铁生成的是过量的Fe与Cl2反应；Fe与过量稀H2SO4反应后，再向其中加KNO3；Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸；Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中。A只有 B只有 C只有 D全部研析：中的Cl2氧化性强，它能将铁氧化为+3价，由于不是在溶液中反应，因此过量的铁不会将氯化铁还原。中Fe与稀H2SO4反应只能生成Fe2+，但要注意，由于稀H2SO4过量，加入KNO3后，H+、硝酸根离子能将Fe2+氧化成Fe3+。从表面上看不会发生反应，但实际上发生了Fe2+被H+和硝酸根离子氧化的反应。中首先发生Fe与盐酸生成FeCl2、Fe2O3与盐酸生成FeCl3的反应，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。答案：C。方法导引：本题涉及0价铁变为+3价铁、+2价铁变为+3价铁及+3价铁变为+2价铁，应从氧化剂的强弱、反应条件及反应物间的相对量进行分析。铁的0价、+2价、+3价在一定条件下均可相互转化，在分析具体问题时，应善于抓住转化的条件，挖掘出隐含的反应。拓展变式3要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+，进行如下实验操作时最佳顺序为：加入足量氯水 加入足量KMnO4溶液 加入少量NH4SCN溶液A B C D3研析：本题考查Fe3+的检验和Fe2+的还原性，及Fe3+遇SCN 会生成红色物质的特性。加入NH4SCN证明无Fe3+，再加Cl2水,如有Fe2+则可被氧化为Fe3+而使NH4SCN变红色。KMnO4也能氧化Fe2+，但KMnO4本身为紫色，使Fe3+和NH4SCN显色不易观察。答案：C。4在氯化铁、氯化铜和盐酸和混合溶液中加入铁粉，待反应结束后，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是ACu2+ BFe3+ CFe2+ DH+4研析：本题考察的知识点是铁单质的物理性质及离子共存问题。解答此题要考虑到铁的物理性质：能被磁铁吸引，说明有铁剩余。铁具有还原性，而Cu2+、Fe3+、Fe2+、H+等都具有氧化性。则能够与铁反应的离子不能大量存在。Cu2+、Fe3+以及H+等三种离子不能大量存在，其中Fe被氧化成Fe2+，而Cu2+、Fe3+、H+三种离子被还原成Cu、Fe2+、H2，所以溶液中Fe2+最多。Fe与Fe2+相互间不反应。答案：C。 综合思维探究题型一、学科内综合题典例3：两种金属混合物30g，投入足量的稀盐酸中，反应后生成气体0.5mol，则混合物中的两种金属为A镁与铁 B铝与铁 C铜与铝 D镁与锌研析：本题考察的知识点是混合物成分的确定假设30g全为镁、铁、铝、铜、锌，生成气体的物质的量分别为大于0.5mol，大于0.5mol，大于0.5mol，0mol，小于0.5mol，混合物中的组成为大于0.5mol和小于0.5mol之间答案：C、D方法导引：解答此题目的关键点是熟悉金属与酸反应制取氢气的化学方程式。解题方法一般为极值法，即假设混合物中的成分为单一的一种，计算出所求值，则混合时所得量在最大值与最小值之间。当遇到混合物种类确定的计算题型时，可以考虑这种方法，使解题过程简化。拓展变式5将一定质量的Mg、Zn、Al混合物与足量的稀硫酸反应，生成氢气2.8L（标准状况），原混合物的质量可能是A2g B4g C8g D10g5研析：本题的变化点是有三种物质混合的反应。解题思路是分别用极值法思考单独为镁、铝、铁时的质量是多少，则混合物的质量介于最大值与最小值之间。单独为镁、铝、铁生成2.8L的氢气所需质量分别是3g、2.25g、8.125g，则混合物的质量在2.25g、8.125g之间。答案：B、C。6将一定量的铁粉加入含稀HNO3、Fe(NO3)3和Cu(NO3)2的混合溶液中，充分反应后过滤，将滤出的固体物质加入稀盐酸中。（1）若有气体放出，则滤液中存在的金属阳离子为 。（2）若无气体放出，则滤液中存在的金属阳离子为 。6研析：本题考查铁的单质及化合物的性质，分析中宜从终态考虑。据题意（1）剩余物是铁，因此与铁反应的微粒（或物质）均不能存在，溶液中金属阳离子只有Fe2+离子；（2）中剩余物为铜；与铜反应的物质均不存在，溶液中阳离子一定有Fe2+离子（铁都转化为Fe2+离子），Cu2+离子有可能存在，也可能不存在。答案：（1）Fe2+ （2）一定有Fe2+，可能有Cu2+。题型二、实际应用题典例4：铁酸钠（Na2FeO4）是水处理过程中使用的一种新型净水剂，已知它的氧化性强于KMnO4，在反应中被还原为Fe3+，将它溶入浑浊的泥水中，既能起杀菌消毒作用，又能使泥沙沉降，试回答：（1）制取铁酸钠的反应方程式为：2Fe(NO3)316NaOH3Cl22Na2FeO46NaNO36NaCl8H2O该反应的氧化剂是 ；氧化产物是 。（2）铁酸钠能沉降泥沙的原因是。研析：（1）上述反应虽然比较复杂，但只要我们熟练掌握氧化还原反应中各个概念，即可顺利解答。反应物中，Cl2中Cl元素的价态是0价，而在生成物NaCl中Cl元素的价态是1价（化合价降低），因此，Cl2是氧化剂；Fe(NO3)3中的Fe元素由3价升高到6价（Na2FeO4），Na2FeO4是Fe(NO3)3被氧化以后的产物，即氧化产物。（2）本题要求较高，但联想到我们第1节学到的有关Fe(OH)3胶体的制备及性质，也就不难回答了。答案：（1）NaCl （2）还原产物Fe3+水解生成Fe(OH)3可净水。总结提升： 大家都知道，自来水必须经过消毒、净化之后才能饮用。最常用的消毒剂是氯气，但由于氯气对人体也有一定危害，人们正在积极寻找高效、低毒的杀菌消毒剂，Na2FeO4就是其中的一种。Na2FeO4中的Fe元素为非常规的6价，因而具有很强的杀菌消毒能力，而其还原产物Fe3+还能与水作用生成Fe(OH)3胶体，能起到“净水”的作用，真是一举两得。拓展变式7在烧制砖瓦时，用粘土做成的坯经过烘烧后，铁的化合物转化成_而制得红色砖瓦。若烘烧后期从窑顶向下慢慢浇水，窑内会产生大量的_气体。它们把该红色物质还原成黑色的化合物是_，同时还有未烧的碳的颗粒，而制得了青色砖瓦。7研析：向窑顶加水发生下列反应： CH2OCOH2CO和H2都具有还原性，可将Fe2O3还原至Fe3O4、FeO需注意铁的氧化物的颜色。答案：Fe2O3 CO和H2 Fe3O4和FeO典例5：用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。方法一：用不含Fe3的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。（1）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入稀H2SO4和 。（2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用 的方法。（3）生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是 。方法二：在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。（1）在试管里加入的试剂是 。（2）在试管里加入的试剂是 。（3）为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管和中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是 。（4）这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是 。研析：方法一：（1）由于Fe2+具有较强的还原性易被氧化为Fe3+，故在配好的溶液中常加一枚铁钉或适量铁屑以防止其氧化。（2）由于气体的溶解度随温度升高而迅速减小，故可用加热的方法除去蒸馏水中溶解的O2。（3）空气中含有大量的O2，为防止生成的Fe（OH）2沉淀与空气接触，需将吸取的NaOH溶液的试管放入液面以下后再挤出。方法二：（1）由所给试剂及装置特点知，试管为封闭系统，应为产生H2并赶尽溶液中的空气及液面上方空气的装置，故中加入的试剂为铁和稀H2SO4。（2）试管中加入的试剂为NaOH。（3）为确保实验在无氧状态下进行，必须把系统中的O2排除干净，故接下来的操作应为检验试管出口处排出的氢气纯度，当产生氢气较纯时再夹紧止水夹。（4）由于试管中产生的H2充满了、两支试管，外界空气不易进入即Fe（OH）2是在H2的还原性气氛中产生的，故Fe(OH)2的白色沉淀可保持较长的时间。答案：方法一：（1）铁屑 （2）煮沸 （3）避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2方法二（1）稀H2SO4、铁屑 （2）NaOH溶液 （3）检验试管出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹。（4）试管中反应生成的H2充满了试管和试管，且外界空气不容易进入。方法导引：此题所考察的是氢氧化亚铁的实验室制备原理和操作方法，及选择操作方法的依据。并依此为基础考察学生设计和完成实验的能力。由此题我们可以看出，要提高设计和完成实验的能力，同学们必须扎扎实实做好以下六项工作：分析实验的目的。分析实验所依据的化学反应原理。分析实验的装置和仪器及使用注意事项。分析实验的基本操作步骤，为什么要这样操作，不这样操作行不行，有什么样的后果。分析实验后面所附的问题和讨论，真正理解相关问题。从安全性，环保性（减少污染），节约性（不浪费药品），效果性（现象明显）等角度出发，分析还能对该实验进行怎样的改进。拓展变式8硫酸亚铁是一种可用于治疗缺铁性贫血的药剂硫酸亚铁药片外表包有一层特制的糖衣，以保护硫酸亚铁不被空气中的氧气氧化成硫酸铁（硫酸铁无治疗贫血的药效）。试设计一个实验方案，验证某硫酸亚铁药片是否被氧化。写出主要实验步骤、现象和有关离子反应方程式。（1）主要步骤：_。（2）离子方程式：_。8答案：（1）刮去药片的糖衣，把药片研碎，放在烧杯中加少量蒸馏水溶解，滴几滴KSCN溶液，溶液显红色，可知部分或全部硫酸亚铁被氧化。（2）Fe3SCNFe(SCN)2题型五、学科间渗透题 典例6：维生素C（简称VC，化学式为C6H8O6）是一种水溶性物质，其水溶液呈酸性。VC具有较强的还原性，易被空气中的氧气所氧化。在新鲜的水果、青菜和乳制品中都富含VC，如新鲜橙汁中VC的含量在500 mgL1左右。食物中的VC在烹调、贮存、加工时较易丢失。（1）人体缺乏VC易得何种疾病？（2）已知VC与I2的反应为：C6H8O6I2C6H6O62HI，碘遇淀粉变蓝。VC与I2的反应是否为氧化还原反应？氧化剂是哪种物质？（3）针对VC的性质，你认为在炒菜和淘米的时候应该注意什么？研析：（1）由生物学知识得知，缺乏VC容易得坏血症因此VC又称抗坏血酸。（2）在VC与I2的反应中，碘由0价变为1价，因此此反应必为氧化还原反应，且I2得电子，应为氧化剂。（3）由于VC是一种水溶性物质，因此在淘米时会顺水流掉。如用热水淘米并用力揉搓，VC会损失相当大一部分。炒菜时，不少人习惯先将青菜用开水焯一下再炒或做馅，这种做法会使VC损失很大，以用急火快炒或直接做馅为好。VC显酸性，碱性物质会破坏VC，弱酸可促进VC的吸收，炒菜时稍加点醋可减少一些维生素C的损失。答案：（1）坏血病（2）是氧化还原反应，I2为氧化剂。（3）忌多次洗或用力搓洗，以急火快炒青菜为佳。课标点击： 新课标要求同学们知识、技能、情感态度价值观等方面全面发展。这个要求本题中得到了很好的体现：一方面联系生物、化学知识，对同学们的综合能力有较高要求；另一方面联系同学们常见的、关心的，但平时大部分同学又不会处理的问题，不能不说在做完题目后，还会有一种“原来如此”的愉悦的心情，对提高化学的学习兴趣也是很有帮助的。拓展变式9希尔(HillR)将分离出的叶绿体加到草酸高铁钾盐溶液中，经过光照以后放出O2，同时草酸高铁被还原成草酸低铁：4Fe3+2H2O4Fe2+4H+O2。试回答下列问题：（1）希尔反应 （“是”或“不是”）光反应。（2）希尔实验中每生成1molO2，电子转移数目为 。（3）希尔实验主要意义是 。9研析：叶绿体在光下分解水并放出氧气的反应被称为希尔反应。此过程中，在放氧的同时，氢也传递给一定的受体，并在叶绿体的基质中用于还原三碳化合物(磷酸甘油酸)，这是暗反应的一部分。此过程虽然利用了光能，但没有进行光合磷酸化反应，无ATP的生成。所以希尔反应不能说是光反应。它主要证明了光合作用中氧气的来源是水分子的分解。答案：（1）不是 （2）2.4081024个 （3）证明光合作用中O2的来源是水分子的分解。 创新思维探究题型一、开放探究题 典例7：针对以下AD四个涉及H2O2的反应（未配平），填写空白：ANa2O2HClH2O2NaCl BAg2OH2O2AgO2H2OCH2O2H2OO2 DH2O2Cr2(SO4)3KOHK2CrO4K2SO4H2O（1）H2O2仅体现氧化性的反应是(填代号)。（2）H2O2既体现氧化性又体现还原性的反应是(填代号) 。（3）H2O2体现弱酸性的反应是(填代号) ，其理由为。研析：在A、B、C、D四个反应中，A反应中无元素化合价的改变，是一个复分解反应，类似于强酸制取弱酸，体现了H2O2的弱酸性，B、C、D三个反应中均有元素化合价改变，是氧化还原反应，B中H2O2中氧元素化合价升高体现了还原性，C中H2O2的氧元素化合价既升高了又降低了，因此既体现了氧化性又体现了还原性，而D中H2O2中氧元素的化合价发生了降低，体现了氧化性。答案：（1）D（2）C（3）A可以看作是强酸制弱酸总结提升：本题以过氧化氢为素材，考查了考生有关氧化还原反应的基础知识以及思维的严密性，同时考查对具体问题的分析判断能力。解题关键是分析清楚反应前后的价态变化情况且熟练掌握氧化还原反应中的基本概念。解题易发生的错误是没有明确认识“强酸制取弱酸”的原理而对反应A分析失误。拓展变式10 KClO3和浓盐酸在一定温度下反应会生成黄绿色的易爆物二氧化氯。其变化可用化学反应方程式表示为：2KClO34HCl（浓）2KCl2ClO2Cl22H2O（1）浓盐酸在反应中显示出来的性质是A只有还原性 B还原性和酸性C只有氧化性 D氧化性和酸性（2）产生01 mol Cl2，转移的电子的物质的量为mol。（3）ClO2具有很强的氧化性因此，常被用作消毒剂，其消毒效率(以单位质量得到的电子数表示)是Cl2的倍。10研析：此题考查了氯及其化合物的相互转化和性质、氧化还原反应方程式的配平、氧化性还原性分析、电子转移数目的计算等知识；此题情境新颖、思考量大、有效地考