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課程名稱:氧化還原反應 編授教師: 中興國中 楊秉鈞
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元素與氧化物 的反應探索
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氫氣與氧化銅反應 氫氣與氧化銅的反應:(媒體:1,1’10” ) (1)將紅色銅線放入長玻璃管內加熱,銅形成 色的 。 (2)接著通入氫氣後,發現: 。 (3)反應: 黑 氧化銅 又回復成紅色銅線 圖檔資源:
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鋅粉與氧化銅反應 鋅粉與氧化銅的反應:(媒體:1,50” ) (1)將灰色的鋅粉與黑色的氧化銅共熱 (2)發現: 。 (3)反應:
鋅粉與氧化銅的反應:(媒體:1,50” ) (1)將灰色的鋅粉與黑色的氧化銅共熱 (2)發現: 。 (3)反應: 紅棕色 有紅色銅生成
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碳粉與氧化銅反應 碳粉與氧化銅的反應:(媒體:1,7’39” ) (1)將黑色的碳粉與黑色的氧化銅以鋁箔紙捲包裹共熱 (2)發現: 。 (3)反應: 有紅色銅生成
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鎂與二氧化碳反應 鎂與二氧化碳的反應:(媒體:1,3’9” ;2,3’9” ) (1)將鎂帶點燃後,置入二氧化碳中 (2)發現: 。 (3)反應: 鎂能在二氧化碳中燃燒且瓶壁有黑色碳生成 碳附著瓶壁
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氧化還原反應
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氧化還原的反應類型 A + BC → B + AC 氧化還原的反應類型: 屬於 反應 取代(置換) + → + 反應 化學反應式
氧化還原的反應類型: 屬於 反應 取代(置換) + → + A + BC → B + AC 反應 化學反應式 氫+氧化銅 鋅+氧化銅 碳+氧化銅 鎂+二氧化碳
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氧化還原反應的定義 氧化還原反應的定義:氧化反應與還原反應相伴發生的反應 (1)狹義的定義:涉及 的得失 :物質與氧作用的反應( 的反應) : 失去氧的反應( 的反應) (2)廣義的定義:涉及 的得失 :物質失去電子者 :物質得到電子者 氧 氧化 得氧 還原 氧化物 失氧 CuO 被還原 Zn 被氧化 電子數 氧化 還原 Cu2+ 被還原 (媒體:1) Zn 被氧化
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氧化還原反應的發生 氧化還原反應的發生: (1)反應原理: 活性 的元素能從氧化物中,把活性 的元素取代出來 (2)討論: 大 小 反應
氧化還原反應的發生: (1)反應原理: 活性 的元素能從氧化物中,把活性 的元素取代出來 (2)討論: 大 小 反應 化學反應式 元素活性推測 氫+氧化銅 銅+氧化鎂 鋅+氧化銅 碳+氧化銅 鎂+二氧化碳 A+BC X
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狹義定義的反應物角色描述 狹義定義的反應物角色描述:涉及 得失的反應 (1)在反應中得氧者:本身 (有還原力,有還原作用)。 有使他物 的能力,稱作 。 (2)在反應中失氧者:本身 (有氧化力,有氧化作用)。 有使他物 的能力,稱作 。 氧 被氧化 還原 還原劑 被還原 氧化 氧化劑 Zn 是還原劑 Zn 被氧化 CuO 被還原 CuO 是氧化劑
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氧化與還原必相伴發生 Zn 得氧 CuO 失氧 Zn 被氧化 CuO 被還原 Zn 還原劑 CuO 氧化劑
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廣義定義的反應物角色描述 廣義定義的反應物角色描述:涉及 得失的反應 (1)在反應中失電子者:本身 (有還原力,有還原作用)。 有使他物 的能力,稱作 。 (2)在反應中得電子者:本身 (有氧化力,有氧化作用)。 有使他物 的能力,稱作 。 電子數 被氧化 還原 還原劑 被還原 氧化 氧化劑 Zn 是還原劑 Zn 被氧化 Cu2+ 被還原 Cu2+ 是氧化劑
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氧化還原反應的角色說明 氧 化 劑 失氧者,被還原,擔任氧化劑。 氧化劑本身被還原,是能使他物氧化的物質。 氧化劑是具氧化力的物質,是能使他物氧化的物質。 氧化劑是具氧化作用的物質,是能使他物氧化的物質。 氧化劑會失氧,使他物得氧。 強氧化劑是自己容易失氧,使他物容易得氧。 失氧=被還原=氧化劑(力、作用) 還 原 劑 得氧者,被氧化,擔任還原劑。 還原劑本身被氧化,是能使他物還原的物質。 還原劑是具還原力的物質,是能使他物還原的物質。 還原劑是具還原作用的物質,是能使他物還原的物質。 還原劑會得氧,使他物失氧。 強還原劑是自己容易得氧,使他物容易失氧。 得氧=被氧化=還原劑(力、作用) 得氧與失氧、氧化與還原,伴隨發生。 還原劑與氧化劑,共同存在。
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活性序列看氧化還原角色 活性序列: 活性愈小 活性愈大 氧化物 愈安定 氧化物 愈不安定 愈易氧化(得氧) 強還原劑(力;作用)
(愈容易燃燒) (愈不容易燃燒) 氧化物 愈安定 氧化物 愈不安定 愈易氧化(得氧) 氧化物愈易還原(失氧) 強還原劑(力;作用) 強氧化劑(力;作用) 弱氧化劑(力;作用) 弱還原劑(力;作用)
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範例解說 1.反應:Zn + CuO → Cu + ZnO 被氧化成 ; 被還原成 。 有氧化力(作用),擔任 劑,其本身被 。 有還原力(作用),擔任 劑,其本身被 。 2.反應:H2+CuO → Cu+H2O 被氧化成 ; 被還原成 。 有氧化力(作用),擔任 劑,其本身被 。 有還原力(作用),擔任 劑,其本身被 。 3.( )將下列各組的混合物加熱,哪一組能發生氧化還原反應? (A) Na2O+MgO (B) Mg+Ca (C) Al+CuO (D) Na2O+MgO Zn ZnO CuO Cu CuO 氧化 還原 Zn 還原 氧化 H2 H2O CuO Cu CuO 氧化 還原 H2 還原 氧化 C
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範例解說 4. X、Y、Z、W為四種金屬,XO、YO、ZO、WO為該金屬氧化物, 現以各種金屬與金屬氧化物互相作用,結果如附表所示。則: +
- - - - (1)X、Y、Z、W四種金屬元素活性由大至小依次為: 。 (2)如表,甲、乙、丙、丁、戊、己中有反應者為? (A)乙丙 (B)丁戊 (C)丙丁 (D)甲己。 。 Y>X>W>Z B Y>X X>Z W>Z Y>X>W>Z X>W
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範例解說 4. X、Y、Z、W為四種金屬,XO、YO、ZO、WO為該金屬氧化物, 現以各種金屬與金屬氧化物互相作用,結果如附表所示。則:
(3)XO、YO、ZO、WO 四種金屬元素的氧化物其活性大小依序為? 。 (4)X、Y、Z、W 之中,有最強還原作用的是?: 。 ZO>WO>XO>YO Y ∵ Y>X>W>Z ∴ YO<XO<WO<ZO 強還原作用=強還原劑= 最易得氧 Y
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金屬的冶煉
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金屬的冶煉原理 冶煉: (1)意義:從金屬礦(多為 )中提煉出金屬的過程 (2) 冶鍊法:用 使礦石中的金屬還原出來 (3)原理: 。
冶煉: (1)意義:從金屬礦(多為 )中提煉出金屬的過程 (2) 冶鍊法:用 使礦石中的金屬還原出來 (3)原理: 。 氧化物 還原 還原劑 氧化還原 還原劑 失氧(被還原) 得氧(被氧化) 氧化劑 還原劑 鋅礦 鐵礦 銅礦 鉛礦
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金屬的冶煉原理 冶煉: (4)還原法冶煉的要件: 。 (5)還原劑選用原則:還原劑的活性需大於金屬礦的金屬活性 用於鋅、鐵、鉛、銅礦等,常用 當做還原劑。 ( ∵ 其 ) 礦物 (氧化劑) 還原劑 高溫 碳 C 價格便宜 其四者氧化物 若欲使其失氧 還原劑選用 需選擇活性比 大者 Zn
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高爐煉鐵 高爐煉鐵: (1)煉鐵場所:高爐(鼓風爐) (2)煉鐵四大要件及功能: 氧化劑:鐵礦必須為 。 還原劑: 焦煤(=煤焦或焦炭) (副產物) 熱空氣:達高溫 800℃ 熔劑: 矽土: 。 灰石: 。 受料斗 生鐵車 風口 出鐵口 出渣口 渣灌車 氧化鐵 一氧化碳 四要件 鐵礦 焦煤 熱空氣 熔劑 角色 氧化劑 還原劑 達高溫 除去雜質 燃料 避免生鐵氧化
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受料口 熔渣出口 生鐵出口 熱風口 800 ℃ 高爐煉鐵示意圖 (密度小於生鐵) (熔渣 )
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高爐煉鐵反應式一覽表 物質 化學反應 功能 Fe2O3 鐵礦 氧化劑 C 焦煤 燃料 還原劑 CO 還原劑 CaCO3 熔劑
生成CaO SiO2 熔劑 除去雜質 密度小浮於生鐵 上避免再氧化 (熔渣)
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鐵的應用 鐵的應用: (1)鐵的冶煉: 剛煉製的鐵,稱為 。 將碳除去,使接近純鐵,稱為 。 熟鐵加入少量的碳,增加硬度與密度,稱為 。 鋼加入適量的鎢,稱為 。 鋼加入適量的錳,稱為 。 鋼加入適量的鉻、鎳,稱為 。 (2)應用: (媒體:1,6’26”) 生鐵 熟鐵 鋼 鎢鋼 錳鋼 不銹鋼 類別 含碳量 性質 用途 生鐵 (鑄鐵) 最多 含雜質,質硬而脆,宜鑄造 鐵管、煉鋼 鋼 中 宜鑄造也宜鍛接 廣 熟鐵 最少 近純鐵,富延展性,宜鍛接
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範例解說 1.反應: Fe2O3+C → Fe+CO2 (未平衡) 平衡係數 。 被氧化成 ; 被還原成 。 有氧化力(作用),擔任 劑,其本身被 。 有還原力(作用),擔任 劑,其本身被 。 2.反應:Fe2O3+CO → Fe+CO2 (未平衡) 平衡係數 。 被氧化成 ; 被還原成 。 有氧化力(作用),擔任 劑,其本身被 。 有還原力(作用),擔任 劑,其本身被 。 C CO2 Fe2O3 Fe Fe2O3 氧化 還原 C 還原 氧化 CO CO2 Fe2O3 Fe Fe2O3 氧化 還原 CO 還原 氧化
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範例解說 3.( )下列哪一項反應過程,必須加入還原劑? (A) Fe2O3 → Fe (B) Cu → CuO (C) CO → CO2 (D) Mg → MgO 4.( )下列哪一項反應過程,必須加入氧化劑? (A) Fe2O3 → Fe (B) H2 → H2O (C) MgO → Mg (D) CaCO3→CaO 5.( )2Fe2O3+3C → 4Fe+3CO2,試問12公斤的煤焦和足量Fe2O3反 應,約可煉得多少公斤的鐵?(Fe=56) (A) 224 (B) 112 (C) 75 (D) 56 公斤 A 還原劑,有還原力,使他物失氧 B 氧化劑,有氧化力,使他物得氧 C
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生活中的 氧化還原反應
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生活中的氧化還原反應 氧化作用 還原作用 生活中的氧化還原反應 (1)常見的氧化還原反應: 呼吸作用 鐵生銹 物質燃燒 光合作用
生活中的氧化還原反應 (1)常見的氧化還原反應: 氧化作用 還原作用 呼吸作用 鐵生銹 物質燃燒 生物分解作用 人體新陳代謝 漂白水漂白作用 光合作用
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常見的氧化劑與還原劑 生活中的氧化還原反應 (2)常見的氧化劑與還原劑: 氧化劑 還原劑 氧氣 O2 氯氣 Cl2 次氯酸鈉 NaOCl
生活中的氧化還原反應 (2)常見的氧化劑與還原劑: 氧化劑 還原劑 氧氣 O2 氯氣 Cl2 次氯酸鈉 NaOCl 次氯酸鈣 Ca(OCl)2 硫酸 H2SO4 過氧化氫 H2O2 硝酸 HNO3 焦炭 C 氫氣 H2 一氧化碳 CO 二氧化硫 SO2
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生活中的氧化還原說明 類胡蘿蔔素、維他命 C或 E:利用 作用減緩食品氧化。 它們是 ,亦稱為 。 呼吸作用: 蠟燭燃燒:
還原劑 抗氧化劑 呼吸作用: 蠟燭燃燒: 鐵 生 銹: 氧化劑 還原劑
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生活中的氧化還原 漂白作用 漂白作用: (1)氧化型漂白劑: 利用 作用將色素破壞,漂白後顏色不會恢復 氯漂白劑:含次氯酸鈉 。 氧漂白劑:含過氧化氫 。 (2)還原型漂白劑: 利用 作用將色素還原成無色化合物,漂白後易恢復 二氧化硫: 。 氧化 還原
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課程結束
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