本視頻對應高中化學人教版必修一>>第二章 化學物質及其變化>>第三節 氧化還原反應>>第二小節 氧化劑和還原劑。
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同學們好,歡迎來到Five課堂跟着小五老師一起學習,今天我們繼續學習必修一第二章第三節的内容,今天來學習第二小節,氧化劑和還原劑。
本節課主要包含以下内容,我們分别來看。
先來看第一部分,概念
1、氧化劑和還原劑
氧化劑:反應中得到電子或電子偏向的物質,所含元素化合價降低,具有氧化性,本身被還原。
還原劑:反應中失去電子或電子偏離的物質,所含元素化合價升高,具有還原性,本身被氧化。
上節課我們講過,隻需要記住還原劑的特點,即“師生被氧化完”就夠了,就是失去電子的物質,化合價升高,被氧化,作為還原劑。如果沒有記住的話建議點擊公衆号下方的課程目錄,找到第二章第三節的第一小節進行系統的學習。至于氧化劑其實不需要特别去記憶,跟還原劑正好完全反過來就是了。
2、氧化産物和還原産物
還原産物:氧化劑在反應中被還原,得到還原産物。
氧化産物:還原劑在反應中被氧化,得到氧化産物。
我們記憶的時候可以在“師生被氧化完”後面再加一句,“得到氧化産物”,連起來就是“師生被氧化完,得到氧化産物”依然很好記。
為了更加形象,方便同學們的理解記憶,我們可以用圖形化的方式來表示氧化還原反應。氧化劑和還原劑反應得到還原産物和氧化産物,其中氧化劑得到電子,化合價降低,被還原成還原産物,而還原劑則失去電子,化合價升高,被氧化成氧化産物,也就是我一直強調的“師生被氧化完,得到氧化産物”
我們還可以用另一種方式來表達,失去電子的反應物在反應中作為還原劑,具有還原性,在反應中發生了氧化反應,即被氧化,生成氧化産物。也就是還原劑失電子,化合價升高,被氧化成氧化産物。
而得到電子的反應物,在反應中作為氧化劑,具有氧化性,在反應中發生了還原反應,即被還原,生成還原産物。也就是氧化劑得電子,化合價降低,被還原成還原産物。
反應中氧化劑和還原劑得失電子的總數相同,化合價升降的總數也相同。且反應中的氧化反應和還原反應是同時發生的。
我們接着學習第二部分,氧化性和還原性強弱的判斷
第一種判斷方法是根據化學方程式進行判斷。
在氧化還原反應中,氧化劑和還原劑分别具有較強的氧化性和還原性,而還原産物和氧化産物則分别具有弱還原性和弱氧化性。将其進行比較的話就是,氧化性:氧化劑>氧化産物;還原性:還原劑>還原産物。
同樣,為了方便記憶,我們可以記住口訣“強強生弱弱”,就跟富二代都沒他爹媽有本事是一個道理,強強生弱弱麼,所以我把這個稱之為“富二代定律“。
第二種判斷方法是根據金屬活動性順序進行判斷。
在初中時候我們就學過金屬活動性順序,簡單回顧一下,鉀鈣鈉,鎂鋁鋅,鐵錫鉛氫銅汞銀鉑金。以及它們對應的離子,稍提一句,就是鐵下面對應的是亞鐵離子,而鐵離子則應位于銅離子和汞離子之間。
根據金屬活動順序表,金屬單質的還原性,從右向左依次增強,
而金屬陽離子的氧化性則從左向右依次增強。這兩個方向都是依次增強,不要看錯了。
對于置換反應,一般規律是:上左下右可反應,隔得越遠越易行。
3、根據元素被氧化還原的程度判斷。
如何理解這句話呢,先來看例子,鐵與氯氣反應能夠生成氯化鐵,而與硫反應則隻能生成硫化亞鐵,氯氣能夠把鐵氧化成 3價,而硫隻能氧化 2價,故可以得出結論氯氣的氧化性比硫的強。
這也很好理解,就好像你吃兩個饅頭就飽了,而小五老師需要吃五個饅頭才飽,說明小五老師的飯量比你大,是一個道理。
4、根據氧化還原反應進行的難易程度判斷
第一、不同氧化劑與同種還原劑反應時,反應條件越苛刻,也就是越難反應,說明其氧化性越弱。反之依然。
來看例子:在與濃鹽酸反應制備氯氣的反應中,用二氧化錳做氧化劑時需要對體系進行加熱才能反應,而用高錳酸鉀做氧化劑的時候則不需要加熱,而兩個反應中的還原劑相同都是濃鹽酸,說明與高錳酸鉀相比較,二氧化錳更難與濃鹽酸反應,也就是二氧化錳的氧化性弱于高錳酸鉀的氧化性。
如果不理解的話,還用吃飯的例子解釋一下,讓你和小五老師吃同樣的五個饅頭,小五老師很輕松一口氣吃完了;你得提前一天不吃飯,吃的時候還要去操場跑兩圈再蹲個廁所才能把五個饅頭吃完,很明顯,在吃五個饅頭這個反應中你比小五老師更難反應,即反應條件更加苛刻,也很容易看得出來就是你的飯量要弱于小五老師。
所以,不同氧化劑與同種還原劑反應,就是大家都吃五個饅頭,反應條件越苛刻的,說明飯量越小,也就是氧化性越弱。
第二、對于同一氧化劑(或還原劑),濃度越大其氧化性(還原性)也越強。很好理解,就好像兩個小五老師加起來的飯量肯定比一個小五老師要大。
第三、溶液酸堿性對氧化性和還原性也有影響:酸性越強,氧化性越強;堿性越強,還原性越強。結合具體例子來記憶會比較容易,例如,對于我們比較熟悉的高錳酸鉀,其氧化性:KMnO4(酸性) > KMnO4(中性) > KMnO4(堿性)。
在判斷氧化性和還原性強弱的時候,我們需要特别注意以下幾點内容:
在反應中得電子或失電子多的元素不一定氧化性或還原性就強,氧化性或還原性取決于得失電子的難易程度,而非數目多少。
具有最高價元素的物質不一定有強氧化性。如NaCl中的Na 為最高價,無強氧化性,又如H2CO3中的C為最高價态 4價,同樣無強氧化性。
失電子能力弱的元素,得電子能力不一定強。例如C原子,最外層為4個電子,失電子和得電子的能力都較弱。又如惰性氣體,即難失又難得。
第三條也可表述為:還原性弱的物質不一定氧化性就強。例如Fe2 還原性弱,其氧化性也弱。又例如稀有氣體,氧化能力和還原能力都弱。
一起來看一道例題吧。老規矩,暫停視頻先自己試着做一下。。。。好了,我知道你也沒做,一起看一下吧,這個例題不難,已知兩個反應,如果你看過我難産的《每日一題》的話,應該知道我所講過的讀題方法,這裡可以把兩個方程式先跳讀過去,看看這道題的題幹要問的是什麼。判斷溴離子、亞鐵離子和碘離子還原性的強弱。
這時候我們就要再回過頭去好好看看這兩個反應方程式了。溴離子、亞鐵離子和碘離子分别出現在方程式的這些位置。根據“富二代定律“也就是強強生弱弱,可以知道,還原劑的還原性強于還原産物。在第一個方程式中,碘離子為還原劑,亞鐵離子為還原産物,所以碘離子的還原性>亞鐵離子的還原性;第二個方程式中,亞鐵離子為還原劑,溴離子為還原産物,所以亞鐵離子的還原性>溴離子的還原性,
兩個放在一起就是還原性碘離子>亞鐵離子>溴離子。
三、氧化還原反應的基本規律
1、強弱律,前面已經講過,“強強生弱弱”的“富二代定律”,這裡不再贅述。
在這裡我們進一步的考慮這個問題,我們能不能說氧化性,氧化劑 > 氧化産物 > 還原産物 > 還原劑
氧化劑的氧化性大于氧化産物,還原産物的氧化性大于還原劑都是沒問題的
可是氧化産物的氧化性一定大于還原産物麼?我們用具體的例子來看。
以少量鋅與鐵離子的反應為例。因為鋅為少量,所以反應停留在鐵離子被還原成亞鐵離子而不是置換出鐵單質,其實等你們考上大學以後就會知道即使是過量的鋅也很難置換出鐵單質,這就超出大部分同學的理解範圍了,不再多講了,套用一句老話,等你長大了就明白了~~~
反應的離子方程式如下,标出氧化産物和還原産物。我們來比較還原産物亞鐵離子和氧化産物鋅離子的氧化性。
對照金屬活動性順序表,可以看到,亞鐵離子在鋅離子的右邊,
所以亞鐵離子的氧化性要強于鋅離子,也就是該反應的還原産物的氧化性比氧化産物的強。
因此,我們隻能說,氧化性:氧化劑 > 氧化産物,還原性:還原劑 > 還原産物。而氧化産物和還原産物之間的氧化性和還原性強弱無确定規律。
2、價态律
元素位于最高價時隻有氧化性;
位于最低價時隻有還原性;
位于中間價态時既有氧化性又有還原性。
含有多種元素的化合物的氧化性和還原性是所含元素性質的綜合體現。
3、難易律
越易失電子的物質,失電子後越難得電子;反之亦然,越易得電子的物質,得電子後越難失電子。如果不理解這句話的話可以再回過頭去看一看金屬活動性順序表,還原性強的金屬單質失電子後的氧化性會較弱。
但是,難失電子的物質不一定易得電子,例如稀有氣體等,即難失電子又難得電子。
一種氧化劑同時和幾種還原劑相遇時,優先與還原性最強的還原劑反應;這就好比幾個人拔河,力量大一方的獲勝。
同理,一種還原劑同時和幾種氧化劑相遇時,氧化性最強的優先反應。
4、轉化律
氧化還原反應中,若一元素可能被氧化或還原為不同價态時,最容易發生的是被氧化或還原成相鄰的價态。
同學們可以形象的去記憶,想象這樣一個場景,一輛汽車在有很多車道的馬路上行駛,汽車變道到相鄰車道總會比跨車道變道更容易一些。
同種元素不同價态之間若發生反應,元素的化合價隻靠近不交叉;
另外,相鄰價态的同種元素不會發生氧化還原反應。
來看例子,盡管濃H2SO4有強氧化性,SO2有還原性,但兩者不會發生反應,因為兩者價态相鄰,沒有中間價态。
另一個例子,氯酸鉀與濃鹽酸生成氯氣的反應中,KClO3中的Cl為 5價,不會轉化為KCl中的-1價氯,隻能轉化為Cl2中的0價氯。所以反應右邊氯化鉀中的氯離子來自于鹽酸。
5、守恒律
氧化還原反應中有物質失電子必有物質得電子,且得失電子總數相同。或者說,有元素化合價升高必有元素化合價降低,且化合價升降總數相同。
來看最後一個話題,氧化還原反應方程式配平
氧化還原反應方程式配平依據是,氧化劑和還原劑得失電子總數相同,即化合價升降相等。
所以我們用到的方法就是化合價升降法。
來看具體配平步驟,以配平高錳酸鉀與濃鹽酸生成氯氣的反應為例
第一步,标變價:标明反應前後化合價有變化的元素的化合價。
第二步,列變化:列出元素化合價升高或降低的數值,這裡要注意化合物的完整性,什麼意思呢?
就像在這個反應中,氯離子變成氯氣化合價升高,而氯氣中含有2個氯原子,每個氯離子升高一價,所以總得化合價升高數應該是2。
定化學計量數,求元素化合價升降數的最小公倍數,以确定氧化劑、還原劑、氧化産物、還原産物的化學計量數。
這個反應中,最小公倍數是10,所以高錳酸鉀前面的化學計量數為2,氯氣前的化學計量數是5。
然後通過觀察法,配平其它物質的化學計量數。
最後檢查是否配平,主要檢查元素是否守恒,電荷是否守恒,得失電子是否守恒。
本節課到此為止,萬水千山總是情,點個關注行不行~
同學們下期再見。
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