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高三上册化学 氧化还原反应(一) 逐字稿-4,030字

  师:2020年初,一场突如其来的疫情牵动着你我他,一场生命保卫战就此拉开序幕。学校、宾馆、医院等公共场所的消杀活动成为生活日常。我们一起回顾当时的消杀场景。视频中用的消杀液是什么呢?专家告诉我们,生活中常用的消杀液有漂白粉、漂白精、漂白液等。视频中的消杀液就是生活中常用的84消毒液。那么84消毒液的有效成分是什么?消毒原理是什么?使用时该注意些什么?如何保存?又如何配制呢?今天我们一起开启84消毒液的探究之旅。通过阅读84消毒液的说明书,得知其有效成分是次氯酸钠。首先,请同学们根据价类二维图预测一下次氯酸钠的主要化学性质。氯元素的最低价态为 -1价,最高价态为 +7价。次氯酸钠中氯元素为 +1价,处于氯元素的中间价态,化合价既可以上升又可以下降,所以既有还原性又有氧化性,在反应中既可以做氧化剂,又可以做还原剂。

  我们一起回顾一下氧化还原反应的基本概念。首先,氧化剂和还原剂都是反应物,氧化剂具有氧化性,在反应中被还原剂还原,得到还原产物。同样,还原剂具有还原性,在反应中被氧化剂氧化,得到氧化产物。那么我们如何判断一个反应是否为氧化还原反应呢?我们可以通过氧化还原反应的特征——化合价是否升降来判断。如果一个反应所含元素化合价有升降,那么该反应就为氧化还原反应,否则为非氧化还原反应。那么氧化还原反应的本质是什么呢?是电子的转移。在反应中,氧化剂所含元素的化合价降低的本质原因是得电子,还原剂所含元素化合价升高的本质原因是失电子。我们一起总结一下:氧化剂在反应中所含元素化合价降低,得电子,被还原,发生还原反应;还原剂在反应中所含元素化合价升高,失电子,被氧化,发生氧化反应。氧化还原反应中电子的转移我们用什么方式来表示呢?可以用双线桥和单线桥来表示。我们以该反应为例,双线桥中,两根线条都是由反应物指向生成物,同时两端指向的是同一元素化合价发生变化的元素,同时我们要指明电子的得与失以及电子得失的数目。

  当然,我们也可以用单线桥来表示。依然以该氧化还原反应为例,一根线桥是由反应物中的还原剂指向氧化剂,不需要注明电子的得与失,但是需要注明电子转移的数目为4摩尔电子。常见的氧化剂除了次氯酸钠以外,还有氯气、浓硫酸、三价铁离子、双氧水、高锰酸钾根离子。它们在反应中得电子被还原,得到的还原产物一般为氯离子、二氧化硫、金属铁或二价铁离子、水、二价锰离子,其中双氧水我们称之为绿色氧化剂,原因是其还原产物水清洁无污染。

  常见的还原剂有溴离子、碘离子、亚铁离子、亚硫酸根离子和大多数金属,比如金属铁。它们在反应中失电子,化合价升高,得到的氧化产物一般为溴单质、碘单质、三价铁离子、硫酸根离子、三价铁离子或二价铁离子。当金属铁被强氧化剂如氯气氧化时,被氧化为三价铁离子;如被弱氧化剂如盐酸氧化时,被氧化为二价铁离子。

  我们知道亚铁离子、亚硫酸根离子、双氧水中的铁元素、硫元素、氧元素均位于它们的中间价态,因此既有氧化性又有还原性。作为氧化剂时得电子被还原,得到的还原产物一般为金属铁、硫和水;做还原剂时它们失电子被氧化,得到的氧化产物为三价铁离子、硫酸根离子和氧气。但在反应中,亚铁离子和亚硫酸根离子主要表现为还原性,双氧水主要表现为氧化性。那么次氯酸中的氯元素化合价为 +1价,处于氯元素的中间价态,主要表现为氧化性还是还原性呢?我们一起来看一段实验视频。

  向溴化钠溶液中逐滴滴入几滴84消毒液,震荡后观察到溶液呈黄色。

  向淀粉碘化钾溶液中逐滴滴入几滴84消毒液,震荡后观察到溶液显蓝色。

  向氯化亚铁和硫氰化钾的混合溶液中逐滴滴入几滴84消毒液,震荡后观察溶液显血红色。

  实验视频中我们观察到3支试管中溶液的颜色分别变为黄色、蓝色和血红色,说明溶液中溴离子、碘离子、亚铁离子分别被次氯酸根离子氧化为溴单质、碘单质和三价铁离子,所以我们认为次氯酸钠主要表现为强氧化性。我们根据价类二维图还发现次氯酸钙、次氯酸根中的氯元素的化合价也为 +1价。通过氯及其化合物的学习,我们知道次氯酸主要为强氧化性,可以用来杀菌消毒。次氯酸钙是漂白粉的有效成分,其漂白原理是利用生成的次氯酸来达到杀菌消毒的目的。所以我们认为次氯酸钠主要表现为强氧化性。现在请同学们写出氯化亚铁在酸性条件下被次氯酸钠溶液氧化的离子方程式。

  第一步,请写出还原剂、氧化产物和还原产物。根据题意,分别为亚铁离子、次氯酸根离子、三价铁离子和氯离子。

  第二步,根据得失电子守恒或化合价升高总数等于降低总数,配四种物质的系数分别为2、1、2、1。

  第三步,根据溶液的酸碱性配电荷守恒,我们发现目前方程式的左边带3个单位的正电荷,右边带5个单位的正电荷,又由于溶液呈酸性,所以我们在方程式的左边加两个氢离子,就达到了电荷守恒的目的。

  第四步,检查书写的方程式是否满足原子守恒。我们发现目前的方程式右边缺两个氢原子和一个氧原子,所以我们加上一个水分子就达到了原子守恒的目的。我们一起总结一下限定条件下离子方程式书写的一般步骤:一写、二配、三定、四查。现在请同学们完成下面一道题。首先请认真审题,第一小问,写出并配平湿法制备高铁酸钾反应的离子方程式。

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