高中化学第二章元素与物质世界第3节第2课时氧化剂和还原剂学案鲁科版必修第一册

第2课时 氧化剂和还原剂
[素养发展目标]
1．能够列举常见的氧化剂和还原剂，培养宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。

2．掌握探究物质氧化性和还原性的过程方法。

能够根据所含元素化合价升降趋势预测物质可能具有的氧化性或还原性，并设计实验方案进行验证，培养科学探究与创新意识的化学学科核心素养。

氧化剂和还原剂
1．元素处于高价态和低价态时，物质的氧化性和还原性
已知：8KMnO 4＋15KI ＋17H 2SO 4===5I 2＋5KIO 3＋8MnSO 4＋9K 2SO 4＋17H 2O
(1)上述反应中，元素处于高价态的是锰元素，其发生的反应是还原反应；元素处于低价态的是碘元素，其发生的反应是氧化反应。

(2)上述反应中的氧化剂是KMnO 4，还原剂是KI 。

(3)元素所处化合价高低与物质氧化性、还原性的关系：元素处于最高价时只有氧化性，元素处于最低价时只有还原性。

2．元素处于中间价态时，物质的氧化性和还原性
已知：①2NO＋O 2===2NO 2；②2NO＋2CO =====一定条件2CO 2＋N 2
(1)NO 中氮元素的化合价为＋2，反应①中NO 做还原剂，反应②中NO 做氧化剂。

(2)当元素处于中间价态时，物质既有氧化性，又有还原性。

1．基本概念
(1)氧化剂与还原剂
氧化剂：在氧化还原反应中，所含某种(或某些)元素化合价降低的反应物。

还原剂：在氧化还原反应中，所含某种(或某些)元素化合价升高的反应物。

如H 2＋CuO=====△H 2O ＋Cu 中，CuO→Cu，Cu 元素化合价降低，CuO 为氧化剂；H 2→H 2O ，H
元素化合价升高，H 2为还原剂。

(2)氧化性与还原性
氧化性：物质得电子的性质，或物质得电子的能力。

还原性：物质失电子的性质，或物质失电子的能力。

(3)被氧化与被还原
被氧化：还原剂失去电子，化合价升高的过程。

被还原：氧化剂得到电子，化合价降低的过程。

如在反应Zn＋CuCl2===Cu＋ZnCl2中，Zn是还原剂，具有还原性，失去电子后被氧化为ZnCl2，故ZnCl2为氧化产物；CuCl2是氧化剂，具有氧化性，得到电子后被还原为Cu，故Cu 为还原产物。

2．相互关系
3．氧化性、还原性和元素化合价之间的关系
4．常见的氧化剂和还原剂
(1)常见的氧化剂及还原产物
氧化剂还原产物
活泼非金属单质氧气、氯气H2O、Cl－含较高价态元素的含氧酸浓硝酸、浓硫酸、稀HNO3NO2、SO2、NO
含较高价态元素的盐KMnO4、KClO3、FeCl3Mn2＋、Cl－、Fe2＋
含高价态元素的氧化物MnO2Mn2＋
过氧化物Na2O2、H2O2OH－、H2O
(2)常见的还原剂及氧化产物
还原剂氧化产物活泼金属单质Al、Fe、Zn Al3＋、Fe2＋(或Fe3＋)、Zn2＋某些非金属单质H2、C H2O、CO2
含低价态元素的氧化物CO、SO2CO2、SO3或SO2－4
含低价态元素的盐KI、Na2SO3、FeSO4I2、Na2SO4、Fe2(SO4)3含低价态元素的酸H2S、H2SO3S或SO2、H2SO4
(3)常见的既可做氧化剂又可做还原剂的物质：H2O2、Fe2＋、SO2、H2SO3等。

1．阿波罗宇宙飞船以N2H4(联氨)和N2O4为动力源，反应温度达2 700 ℃。

反应方程式为2N2H4＋N2O4===3N2＋4H2O，关于该反应的说法中正确的是( )
A．属于置换反应B．联氨是氧化剂
C．联氨是还原剂D．氮气只是还原产物
解析：选C 根据反应方程式可知，反应物是两种化合物，不是置换反应，故A错误；该反应中N2H4中的氮元素化
合价升高，被氧化，是还原剂，故B错误，C正确；该反应中N2H4中的氮元素化合价升高，N2O4中的氮元素化合价降低，则N2既是氧化产物，又是还原产物，故D错误。

2．下列变化需要加入还原剂才能实现的是( )
A．KMnO4―→Mn2＋B．HCl―→Cl2
C．Fe―→Fe3＋D．KClO3―→O2
解析：选A 该反应中Mn元素化合价由＋7价变为＋2价，所以高锰酸钾做氧化剂，需要加入还原剂才能实现，如二氧化硫、浓盐酸等，故A正确；该反应中Cl元素化合价由－1价变为0价，所以HCl做还原剂，需要加入氧化剂才能实现，如高锰酸钾、二氧化锰等，故B错误；该反应中Fe元素化合价由0价变为＋3价，所以铁做还原剂，需要加入氧化剂才能实现，如氯气、硝酸等，故C错误；该反应中O元素化合价由－2价变为0价，所以氯酸钾做还原剂，但加热氯酸钾能生成氧气，不需要加入氧化剂就能实现，故D错误。

3．已知5KCl＋KClO3＋3H2SO4===3Cl2↑＋3K2SO4＋3H2O，下列说法不正确的是( ) A．KClO3是氧化剂
B．被氧化与被还原的氯元素的质量比为5∶1
C．H2SO4既不是氧化剂又不是还原剂
D．1个KClO3参加反应时有10个电子发生转移
解析：选D 在反应5KCl＋KClO3＋3H2SO4===3Cl2↑＋3K2SO4＋3H2O中，KCl中Cl元素由－1价升高到0，KClO3中Cl元素由＋5价降低为0。

则KClO3是氧化剂，A正确；KCl为还原剂，被氧化，KClO3是氧化剂，被还原，由反应可知被氧化与被还原的氯元素的质量比为5∶1，B正确；硫酸中各元素的化合价均不变，则H2SO4既不是氧化剂又不是还原剂，C正确；1个KClO3参加反应时有5个电子发生转移，D错误。

物质氧化性、还原性强弱的判断
1．根据金属、非金属的活动性判断
(1)根据金属活动性顺序
(2)根据非金属活动性顺序
2．根据氧化还原反应方程式判断
氧化性：氧化剂＞氧化产物；
还原性：还原剂＞还原产物。

3．根据浓度大小判断
如氧化性：浓H 2SO 4强于稀H 2SO 4，浓HNO 3强于稀HNO 3。

4．根据反应条件判断
不同的氧化剂(还原剂)与同一还原剂(氧化剂)反应时，反应越易进行，则对应的氧化剂(还原剂)的氧化性(还原性)越强，反之越弱。

例如：
MnO 2＋4HCl(浓)=====△MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O
2KMnO 4＋16HCl(浓)===2KCl ＋2MnCl 2＋5Cl 2↑＋8H 2O
4HCl(浓)＋O 2=====CuCl 2450 ℃2Cl 2＋2H 2O
同是将浓盐酸氧化为Cl 2，MnO 2必须在加热的条件下才能进行，而KMnO 4在常温下即可进行，氧气则既需要加热又需要催化剂，所以氧化能力：KMnO 4＞MnO 2＞O 2。

5．根据被氧化或被还原的程度判断
例如：2Fe ＋3Cl 2=====△2FeCl 3 Fe ＋S=====△FeS
Cl 2能将Fe 氧化到＋3价，而S 只能将Fe 氧化到＋2价，因此，氧化性：Cl 2＞S 。

1．根据下列反应判断有关物质还原性由强到弱的顺序是( )
①H 2SO 3＋I 2＋H 2O===2HI ＋H 2SO 4
②2FeCl 3＋2HI===2FeCl 2＋2HCl ＋I 2
③3FeCl 2＋4HNO 3===2FeCl 3＋Fe(NO 3)3＋NO↑＋2H 2O
A ．H 2SO 3＞I －＞Fe 2＋
＞NO
B．I－＞Fe2＋＞H2SO3＞NO
C．Fe2＋＞I－＞H2SO3＞NO
D．NO＞Fe2＋＞H2SO3＞I－
解析：选A 反应①中，H2SO3为还原剂，I－(HI)为还原产物，还原性：H2SO3＞I－；反应②中，HI为还原剂，Fe2＋(FeCl2)为还原产物，还原性：I－＞Fe2＋；反应③中，FeCl2为还原剂，NO为还原产物，还原性：Fe2＋＞NO，则还原性由强到弱的顺序为H2SO3＞I－＞Fe2＋＞NO。

2．铊(Tl)盐与氰化钾(KCN)被列为A级危险品。

已知下列反应在一定条件下能够发生：①Tl3＋＋2Ag===Tl＋＋2Ag＋，②Ag＋＋Fe2＋===Ag＋Fe3＋，③Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，下列离子氧化性比较顺序正确的是( )
A．Tl3＋＞Fe3＋＞Ag＋
B．Fe3＋＞Ag＋＞Tl3＋
C．Tl＋＞Ag＋＞Fe2＋
D．Tl3＋＞Ag＋＞Fe2＋
解析：选D ①中，氧化剂是Tl3＋，氧化产物是Ag＋，所以氧化性：Tl3＋＞Ag＋；②中，氧化剂是Ag＋，氧化产物是Fe3＋，所以氧化性：Ag＋>Fe3＋；③中，氧化剂是Fe3＋，氧化产物是Fe2＋，所以氧化性：Fe3＋> Fe2＋；所以氧化性强弱顺序是Tl3＋＞Ag＋＞Fe2＋。

3．PbO2、KMnO4、Cl2、FeCl3、Cu2＋的氧化性依次减弱。

下列反应在水溶液中不可能发生的是( )
A．Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
B．10Cl－＋2MnO－4＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O
C．2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
D．5Pb2＋＋2MnO－4＋2H2O===5PbO2＋2Mn2＋＋4H＋
解析：选D 根据氧化还原反应规律，氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性。

A项，Fe3＋的氧化性强于Cu2＋，反应可以发生；B项，KMnO4的氧化性强于Cl2，反应可以发生；C 项，Cl2的氧化性强于Fe3＋，反应可以发生；D项，PbO2的氧化性强于KMnO4，反应不能发生。

氧化还原反应的规律及应用
规律一守恒律
还原剂失电子总数＝氧化剂得电子总数或氧化剂化合价降低总数＝还原剂化合价升高总数。

应用一：氧化还原反应方程式的配平
(1)配平三原则
(2)配平四步骤
一般氧化还原反应方程式的配平方法——化合价升降法
[典例1] 配平NH3＋O2―→NO＋H2O
[解析]
[答案] 4NH3＋5O2===4NO＋6H2O
[对点训练]
1．配平下列方程式：
(1)MnO－4＋C2O2－4＋________===Mn2＋＋CO2↑＋________
(2)____KMnO4＋____HCl(浓)===____KCl＋____MnCl2＋____Cl2↑＋____H2O
(3)____Cu＋____H＋＋____NO－3===____Cu2＋＋____NO↑＋____H2O
解析：(1)第一步只配平变价元素(注：此时，不要关注其他元素)。

首先找出变价元素：Mn和C，然后分析变价元素的化合价如何变化：MnO－4→Mn2＋，1个Mn降5价，C2O2－4→CO2,1个C升1价；然后分析每一种变价元素有几个原子的化合价发生了变化，确定化合价的升、
降数目；最后根据化合价升降守恒，求化合价升降数的最小公倍数，乘以化学计量数，配平变价元素。

第二步观察配平未变价元素。

根据原子守恒配平，必要时根据溶液的酸碱性和组成，按照“补加规律”，补充相关物质辅助配平。

一般来说，酸性溶液中，补氧用水，补氢用H＋；碱性溶液中，补氧用OH－，同时生成水，补氢用水，同时生成OH－。

答案：(1)2MnO－4＋5C2O2－4＋16H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
(2)2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O
(3)3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
[名师点拨]
配平氧化还原型离子方程式依次运用的守恒：得失电子守恒→电荷守恒→质量守恒。

应用二：氧化还原反应的计算——得失电子守恒法
得失电子守恒法解题的一般步骤
(1)找出氧化剂、还原剂及对应的还原产物和氧化产物。

(2)找准一个原子或离子的得失电子数(注意化学式中粒子的个数)。

(3)根据题中所给物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。

即：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2] 24 mL 0.05 mol·L －1 Na 2SO 3溶液恰好与20 mL 0.02 mol·L －1 K 2Cr 2O 7溶液完全反应。

已知Na 2SO 3被K 2Cr 2O 7氧化为Na 2SO 4，则元素Cr 在还原产物中的化合价为( )
A ．＋2
B ．＋3
C ．＋4
D ．＋5
[解析] 设还原产物中Cr 元素的化合价为＋x ，Na 2S ＋4O 3――→失去2e －Na 2S ＋6O 4，K 2C
＋6r 2O 7――――――→得到[2×6－x e －]2C ＋x
r ，得失电子数相等，所以有0.02 L×0.02 mol·L －1×(6－x )×2
＝0.024 L×0.05 mol·L －1×2，解得x ＝3。

[答案] B
[对点训练]
2．M 2O x －7和S 2－在酸性溶液中发生反应：M 2O x －7＋3S 2－＋14H ＋===2M 3＋＋3S↓＋7H 2O ，则M 2O x －7中M 的化合价是( )
A ．＋2
B ．＋3
C ．＋4
D ．＋6
解析：选D 该反应中，S 元素的化合价升高，M 元素的化合价降低，设M 2O x －7中M 元素
的化合价为n ，由电子守恒可知，2×(n －3)＝3×[0－(－2)]，解得n ＝＋6。

规律二 先后律 内容 多种氧化剂与一种还原剂相遇，氧化性强的首先得电子被还原；多种还原剂与一种
氧化剂相遇，还原性强的首先失电子被氧化
应用 判断物质的稳定性和反应顺序
[典例3] 已知三个氧化还原反应：
①2FeCl 3＋2KI===2FeCl 2＋2KCl ＋I 2
②2FeCl 2＋Cl 2===2FeCl 3
③2KMnO 4＋16HCl(浓)===2KCl ＋2MnCl 2＋8H 2O ＋5Cl 2↑
若某溶液中有Fe 2＋、I －、Cl －共存，要将I －氧化除去而不氧化Fe 2＋和Cl －，可加入的试剂是( )
A ．Cl 2
B ．KMnO 4
C ．FeCl 3
D ．HCl
[解析] 由信息可知，氧化性由强到弱的顺序为MnO －4＞Cl 2＞Fe 3＋＞I 2，还原性由强到
弱的顺序为I －＞Fe 2＋＞Cl －＞Mn 2＋。

氯气能将Fe 2＋、I －氧化，A 不符合题意；KMnO 4能将Fe 2＋
、I －和Cl －氧化，B 不符合题意；FeCl 3能氧化除去I －而不氧化Fe 2＋和Cl －，C 符合题意；HCl
与三种离子均不反应，D 不符合题意。

[答案] C
[对点训练]
3．在含有Cu(NO 3)2、Mg(NO 3)2和AgNO 3的溶液中加入适量锌粉，首先置换出的是( )
A ．Mg
B ．Cu
C ．Ag
D ．H 2 解析：选C 氧化性：Ag ＋＞Cu 2＋＞H ＋，故首先置换出Ag ；在金属活动性顺序中，Zn 排
在Mg 的后面，故不能置换出Mg 。

4．已知还原性：I －＞Fe 2＋＞Br －。

向含有Br －、I －、Fe 2＋
的溶液中，缓慢通入Cl 2，依次发生反应的离子方程式为_____________________________________________________、
________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________。

答案：Cl 2＋2I －===2Cl －＋I 2 Cl 2＋2Fe 2＋===2Fe 3＋＋2Cl － Cl 2＋2Br －===2Cl －＋Br 2 规律三 价态律
[典例4] 在反应KIO 3＋6HI===3I 2＋KI ＋3H 2O 中，被氧化与被还原的碘原子个数之比为
( )
A ．1∶1
B ．1∶6
C ．1∶5
D ．5∶1 [解析] 根据氧化还原反应的归中规律可知，碘酸钾中碘元素化合价从＋5价降低到0价，得到5个电子，碘酸钾是氧化剂；HI 中碘元素化合价从－1价升高到0价，失去1个电子，HI 是还原剂，根据电子得失守恒可知被氧化与被还原的碘原子个数之比为5∶1，D 项正确。

[答案] D
[对点训练]
5．试管壁上附着的硫可用CS 2溶解清洗，也可倒入热的NaOH 溶液将硫除掉，其反应方
程式为3S ＋6NaOH=====△2Na 2S ＋Na 2SO 3＋3H 2O 。

反应中氧化剂和还原剂的质量之比为( )
A ．2∶7
B ．7∶2
C ．2∶1
D ．1∶2
解析：选C 由3S ＋6NaOH=====△2Na 2S ＋Na 2SO 3＋3H 2O 可以看出，S 发生了自身氧化还原
反应，生成了Na 2S 和Na 2SO 3，其中Na 2S 为还原产物，Na 2SO 3为氧化产物，所以反应中氧化剂和还原剂的质量之比为2∶1。

1．Cu 与HNO 3反应时，Cu 被HNO 3氧化成Cu(NO 3)2，又知该反应中氧化剂和还原剂的个数比为2∶3，则该反应中的还原产物是( )
A ．NO 2
B ．NO
C ． N 2
D ．NH 4NO 3
解析：选B 在该反应中Cu 被氧化成Cu(NO 3)2，HNO 3为氧化剂，设还原产物中N 元素的化合价为x ，反应中氧化剂与还原剂的个数比为2∶3，根据得失电子守恒可知，2×[(＋5)－x ]＝3×2，解得x ＝＋2，即还原产物中N 元素的化合价为＋2，即还原产物为NO 。

2．已知反应2Fe 2＋＋Br 2===2Fe 3＋＋2Br －。

向10 mL 0.1 mol·L －1 FeBr 2溶液中通入0.001 mol Cl 2，反应后的溶液中，除含有Cl －外还一定( )
A ．含Fe 2＋，不含Fe 3＋
B ．含Fe 3＋，不含Br －
C ．含Fe 3＋、Br －
D ．含Fe 2＋、Fe 3＋ 解析：选C Fe 2＋的还原性强于Br －的还原性，通入Cl 2，Fe 2＋优先被氧化，0.001 mol Cl 2
转移电子0.002 mol ，Fe 2＋全部被氧化时转移电子0.001 mol ，根据得失电子守恒，还有0.001 mol Br －被氧化，还剩余0.001 mol Br －。

3．把Cl 2通入浓氨水中，发生如下反应：3Cl 2＋8NH 3===6NH 4Cl ＋N 2。

(1)用双线桥表示反应中电子的转移方向和数目：______________________________ ________________________________________________________________________。

(2)发生化学反应的Cl 2与NH 3的分子数之比为________，反应中发生电子转移的Cl 2与发生电子转移的NH 3的分子数之比为________。

(3)写出NH 4Cl 在溶液中的电离方程式________________________，在其溶液中分散质粒子的直径范围为________。

(4)若反应中有6.8 g NH 3发生氧化反应，则反应中生成氮气的质量为________。

解析：(1)3Cl 2＋8NH 3===6NH 4Cl ＋N 2，反应中Cl 元素化合价由0降低为－1，得到1个电子，N 元素化合价由－3升高为0，失去3个电子，用双线桥表示反应中电子的转移方向和数目为
(2)根据反应方程式3Cl 2＋8NH 3===6NH 4Cl ＋N 2可知，Cl 2做氧化剂，参加反应的8个NH 3中只有2个化合价降低，则反应中发生电子转移的Cl 2与NH 3的分子数之比为3∶2；(3)NH 4Cl
溶液中，分散质粒子的直径范围为<1 nm ；(4)6.8 g NH 3中氮元素的质量是6.8 g×1417
＝5.6 g ，根据质量守恒定律，若反应中有 6.8 g NH 3发生氧化反应，则反应中生成氮气的质量为
5.6 g 。

答案：(1)
(2)3∶8 3∶2 (3)NH 4Cl===NH ＋4＋Cl － <1 nm (4)5.6 g
[分级训练·课课过关]
1．下列各组物质属于常见氧化剂的一组是( )
A ．Cl 2、O 2、FeCl 3、KMnO 4
B ．O 2、KMnO 4、
C 、H 2 C ．Na 、K 、FeCl 2、H 2、CO
D ．CuO 、CO 、Fe 2O 3、H 2
解析：选A 常用作氧化剂的物质有O 2、Cl 2、HNO 3、KMnO 4、FeCl 3等，常用作还原剂的
物质有C 、H 2、CO 、KI 、Zn 、Al 、Fe 等。

2．沾水的铁制器皿高温灼烧会发黑，其可能原因是3Fe ＋4H 2O(g)=====高温Fe 3O 4＋4H 2，在此
反应中，属于氧化剂的是( )
A ．Fe
B ．Fe 3O 4
C ．H 2O
D ．H 2
解析：选C 反应3Fe ＋4H 2O(g)=====高温Fe 3O 4＋4H 2中Fe 元素化合价升高被氧化，作为还原
剂；H 2O 中H 元素化合价降低被还原，作为氧化剂。

3．下列变化过程中，加入氧化剂才能实现的是( )
A ．Cl 2―→Cl －
B ．I －
―→I 2 C ．SO 2―→SO 2－3 D ．CuO ―→Cu 解析：选B 氯元素化合价降低，做氧化剂，所以需要加入还原剂，故A 错误；碘元素
化合价升高，做还原剂，需要加入氧化剂，故B 正确；没有元素化合价变化，故C 错误；铜
元素化合价降低，做氧化剂，需要加入还原剂，故D 错误。

4．R 2O x －4在酸性溶液中与MnO －4发生反应，反应产物为RO 2、Mn 2＋、H 2O 。

已知反应中氧化
剂与还原剂的个数之比为2∶5，则x 的值为( )
A ．1
B ．2
C ．3
D ．4 解析：选B 设R 2O x －4中R 元素化合价为＋n 价，反应中MnO －4是氧化剂，Mn 元素从＋7
价降为＋2价，R元素从＋n价升高为＋4价，则根据电子守恒规律可得：(7－2)×2＝(4－n)×2×5，解得：n＝3，此时R2O x－4中(＋3)×2＋(－2)×4＝(－x)，即x＝2。

5．《南村辍耕录》中记载：“杭人削松木为小片，其薄如纸，熔硫磺涂木片顶端分许，名曰发烛。

”《资治通鉴》中记载：“陈宣帝太建九年，齐后妃贫苦，至以卖烛为业。

”文中的发烛就是原始的火柴。

K2Cr2O7是火柴工业用作制造火柴头的氧化剂。

在下列反应中：
K2Cr2O7＋14HCl(浓)===2KCl＋2CrCl3＋3Cl2↑＋7H2O
(1)________元素被氧化，________是氧化剂。

(2)________是氧化产物，________发生氧化反应。

(3)在参加反应的盐酸中，起还原剂(被氧化)作用的HCl与起酸性作用的HCl的质量之比为________。

(4)用双线桥法标明电子转移的方向和数目。

解析：(1)反应中氯元素的化合价由－1价升高到0价，被氧化；K2Cr2O7中铬元素的化合价由＋6价降低到＋3价，被还原，K2Cr2O7做氧化剂。

(2)HCl→Cl2，氯元素化合价升高，发生氧化反应，Cl2为氧化产物。

(3)14个HCl分子参加反应，有6个HCl分子被氧化，生成3个Cl2分子，另外8个HCl分子起酸性作用，所以起还原剂(被氧化)作用的HCl与起酸性作用的HCl的质量之比为6∶8＝3∶4。

答案：(1)氯K2Cr2O7(2)Cl2HCl (3)3∶4。