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1.3 第1课时 氧化还原反应
【学习目标】
1.通过学习结合具体实例从多角度认识氧化还原反应,能够理解氧化还原反应的特征和本质。
2.通过学习能够对生产、生活中常见的氧化还原反应加以分析,熟练氧化还原反应的判断方法。
3.通过具体的实例了解利用单线桥和双线桥法分析氧化还原反应的电子转移。
【自主预习】
1.从得失氧角度认识氧化还原反应
请根据初中学过的氧化反应和还原反应的知识,分析下列反应,完成下表。
化学反应 物质 反应物 发生的反应(氧化反应或还原反应)
示例 2CuO+C2Cu+CO2↑ 得氧物质
失氧物质
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 得氧物质
失氧物质
结论 在化学反应中,有一种物质得到氧发生氧化反应,必然有一种物质失去氧发生还原反应
【微点拨】
从得失氧原子角度判断氧化还原反应是不全面的,应该从有无元素化合价变化来判断。
2.从化合价变化角度认识氧化还原反应
示例 化学反应
分析 Fe元素化合价从0价升高到+2价,发生　　　　 反应
CuSO4中Cu元素化合价从+2价降低到0价,发生　　　　 反应
结论 凡是反应前后有元素化合价变化的反应,都是氧化还原反应
3.从电子转移角度认识氧化还原反应(分别以氯化钠和氯化氢的形成为例)
(1)氯化钠的形成:金属钠可以在氯气中剧烈燃烧并生成氯化钠。
2Na+Cl22NaCl
NaNa+,化合价由0→+1,被　　　 　;
ClCl-,化合价由0→-1,被　　　 　。
结论:在氧化还原反应过程中,元素的原子有电子的得失。
(2)氯化氢的形成:氢气可以在氯气中燃烧并生成氯化氢。
H2+Cl22HCl
HCl
ClH
①氯原子对共用电子对的吸引力稍强,共用电子对　　　　氯原子,发生　　　　反应。
②氢原子对共用电子对的吸引力稍弱,共用电子对　　　　氢原子,发生　　　　反应。
③结论:在氧化还原反应过程中,元素的原子间有共用电子对的偏移。
综上可知,氧化还原反应的本质和特征如下:
【效果检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O属于氧化还原反应。 (　　)
(2)某一氧化还原反应中有一种元素被氧化,肯定有另一种元素被还原。 (　　)
(3)Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O中,Cl2既被氧化又被还原。 (　　)
(4)没有氧元素参加的反应一定不是氧化还原反应。 (　　)
(5)某元素从化合态变为游离态时,该元素一定被还原。 (　　)
(6)鞭炮爆炸发生了氧化还原反应。 (　　)
2.没有“氧”参加的反应是否一定不是氧化还原反应
3.判断下列过程是氧化反应还是还原反应。
(1)CuCuO　　　　　　　　　,CuCuCl2　　　　　　　　　。
(2)N2NH3　　　　　　　　　,FeCl2FeCl3　　　　　　　　　。
【合作探究】
任务1：氧化还原反应的基本概念和特征
情境导入　王安石《元丰行示德逢》
雷蟠电掣云滔滔,夜半载雨输亭皋。
旱禾秀发埋牛尻,豆死更苏肥荚毛。
这几句诗实际上说的是“雷雨发庄稼”。
电闪雷鸣时会发生如下反应:
①N2+O22NO
②2NO+O22NO2
③3NO2+H2O2HNO3+NO
问题生成
1.上述三个反应是否为氧化还原反应
2.请指出上述氧化还原反应中元素化合价的变化。
3.在上述反应中,物质发生氧化反应或还原反应,与物质所含元素化合价的升高或降低有什么关系
【核心归纳】
1.氧化还原反应与化合价升降的关系
可简单记忆为“升失氧,降得还”。
2.氧化还原反应概念间的关系
3.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
(1)置换反应一定是氧化还原反应。
(2)复分解反应一定不是氧化还原反应。
(3)化合反应和分解反应不一定是氧化还原反应。
①有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应。
②有单质参加的化合反应一定是氧化还原反应。
【微点拨】
值得注意的是,四种基本反应类型不包括所有的反应,例如:
(1)4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O不属于四种基本反应类型中的任何一种反应类型,但属于氧化还原反应。
(2)3O22O3不属于四种基本反应类型,也不是氧化还原反应。
【微点拨】
【例1】氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如图所示,则下列化学反应属于阴影部分的是(　　)。
A.Cl2+2KBrBr2+2KCl
B.2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
C.4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
D.2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2(提示:Na2O2中氧元素的化合价为-1价)
【例2】已知酒精(C2H5OH)能与K2Cr2O7和H2SO4的混合溶液在一定条件下发生如下反应:
2K2Cr2O7+3C2H5OH+8H2SO42K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CH3COOH+11H2O
Cr2和Cr3+在溶液中分别显橙色和绿色。回答下列问题:
(1)该反应　　　　(填“是”或“不是”)离子反应。
(2)写出Cr2(SO4)3的电离方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)该反应　　　　(填“是”或“不是”)氧化还原反应,判断的依据是　　　　　　　　　　　　　　　　。
任务2：氧化还原反应中的电子转移
情境导入　金属腐蚀是金属和周围环境发生化学或电化学反应而导致的一种破坏性侵蚀,金属腐蚀现象十分普遍,如钢铁部件在潮湿环境中生锈,铜器在使用过程中表面生成铜绿,铝制品在潮湿空气中表面会生成白色粉末,地下金属管道腐蚀穿孔等。
钢铁在潮湿环境下发生腐蚀的主要反应的化学方程式:
①2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2
②4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
③2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O
问题生成
1.上述过程发生的反应中属于氧化还原反应的有哪些
2.分别用双线桥法和单线桥法表示上述氧化还原反应的电子转移。
【核心归纳】
氧化还原反应中电子转移的表示方法
1.双线桥法
表示反应前后同一元素电子得失的数目或同一元素化合价的变化,反映了氧化还原反应的本质及参加反应的各物质之间的氧化还原关系,书写步骤如下:
如:
巧记口诀
先标化合价,再看价变化;起止同元素,桥上标变化。
2.单线桥法
表示反应物中同种元素或不同种元素之间的电子转移情况,即表示电子转移的方向和数目,书写的三个基本步骤。
如:
巧记口诀
先确定变价元素,再计算价态变化;桥上标明电子数,箭头还原到氧化。
【典型例题】
【例3】下列反应中,电子转移方向和数目均正确的是(　　)。
A.
B.
C.
D.
【例4】判断下列反应是否为氧化还原反应,是氧化还原反应的用双线桥法标出电子转移的方向和数目。
①2Na+Cl22NaCl ;
②NaOH+HClNaCl+H2O 　 。
(2)判断下列反应是否为氧化还原反应,是氧化还原反应的用单线桥法标出电子转移的方向和数目。
①BaCl2+Na2SO4BaSO4↓+2NaCl 　 ;
②Fe+2HClFeCl2+H2↑ 　 。
【随堂检测】
1.中国很多古诗词中蕴藏着化学知识,下列诗句中不涉及氧化还原反应的是(　　)。
A.野火烧不尽,春风吹又生
B.粉骨碎身浑不怕,要留清白在人间
C.爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏
D.春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干
2.我们生活在千变万化的物质世界里。下列变化中,没有发生氧化还原反应的是(　　)。
3.有首歌中唱到“帘外芭蕉惹骤雨,门环惹铜绿”,其中的“铜绿”即是铜锈,它的主要化学成分是Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜)。铜在潮湿的空气中生锈的化学反应为2Cu+O2+CO2+H2OCu2(OH)2CO3。下列有关该反应的说法正确的是(　　)。
A.该反应不是氧化还原反应
B.该反应中氧元素和碳元素化合价发生变化,所以是氧化还原反应
C.该反应中铜得电子,O2失电子,所以是氧化还原反应
D.该反应是氧化还原反应,变价的只有两种元素
4.化学反应按照不同的分类方法,可以分为化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应,也可分为氧化还原反应和非氧化还原反应。现有下列反应:
①CO2+C2CO
②Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑
③2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O
④2CO+O22CO2
⑤3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
⑥CuO+COCu+CO2
⑦2H2O2H2↑+O2↑
⑧CO2+H2OH2CO3
(1)其中属于化合反应的有　　　　(填序号,下同),属于置换反应的有　　　　。
(2)在化学反应前后元素的化合价没有变化的是　　　　。
(3)上述反应中,既是分解反应,又是氧化还原反应的是　　　　。
(4)上述反应中,既是溶液中的离子反应,又是氧化还原反应的是　　　　。
(5)根据你的理解,氧化还原反应的实质是　　　　。
A.分子中的原子重新组合
B.氧元素的得失
C.电子的得失或共用电子对的偏移
D.化合价的改变
21.3 第1课时 氧化还原反应
【学习目标】
1.通过学习结合具体实例从多角度认识氧化还原反应,能够理解氧化还原反应的特征和本质。
2.通过学习能够对生产、生活中常见的氧化还原反应加以分析,熟练氧化还原反应的判断方法。
3.通过具体的实例了解利用单线桥和双线桥法分析氧化还原反应的电子转移。
【自主预习】
1.从得失氧角度认识氧化还原反应
请根据初中学过的氧化反应和还原反应的知识,分析下列反应,完成下表。
化学反应 物质 反应物 发生的反应(氧化反应或还原反应)
示例 2CuO+C2Cu+CO2↑ 得氧物质
失氧物质
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 得氧物质
失氧物质
结论 在化学反应中,有一种物质得到氧发生氧化反应,必然有一种物质失去氧发生还原反应
【微点拨】
从得失氧原子角度判断氧化还原反应是不全面的,应该从有无元素化合价变化来判断。
2.从化合价变化角度认识氧化还原反应
示例 化学反应
分析 Fe元素化合价从0价升高到+2价,发生　　　　 反应
CuSO4中Cu元素化合价从+2价降低到0价,发生　　　　 反应
结论 凡是反应前后有元素化合价变化的反应,都是氧化还原反应
3.从电子转移角度认识氧化还原反应(分别以氯化钠和氯化氢的形成为例)
(1)氯化钠的形成:金属钠可以在氯气中剧烈燃烧并生成氯化钠。
2Na+Cl22NaCl
NaNa+,化合价由0→+1,被　　　 　;
ClCl-,化合价由0→-1,被　　　 　。
结论:在氧化还原反应过程中,元素的原子有电子的得失。
(2)氯化氢的形成:氢气可以在氯气中燃烧并生成氯化氢。
H2+Cl22HCl
HCl
ClH
①氯原子对共用电子对的吸引力稍强,共用电子对　　　　氯原子,发生　　　　反应。
②氢原子对共用电子对的吸引力稍弱,共用电子对　　　　氢原子,发生　　　　反应。
③结论:在氧化还原反应过程中,元素的原子间有共用电子对的偏移。
综上可知,氧化还原反应的本质和特征如下:
【参考答案】1.C　氧化反应　CuO　还原反应　CO　氧化反应　Fe2O3　还原反应
2.氧化　还原
3.(1)氧化　还原　(2)偏向　还原　偏离　氧化
【效果检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O属于氧化还原反应。 (　　)
(2)某一氧化还原反应中有一种元素被氧化,肯定有另一种元素被还原。 (　　)
(3)Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O中,Cl2既被氧化又被还原。 (　　)
(4)没有氧元素参加的反应一定不是氧化还原反应。 (　　)
(5)某元素从化合态变为游离态时,该元素一定被还原。 (　　)
(6)鞭炮爆炸发生了氧化还原反应。 (　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√
2.没有“氧”参加的反应是否一定不是氧化还原反应
【答案】不一定;如H2与Cl2的反应没有“氧”参加,但该反应是氧化还原反应。
3.判断下列过程是氧化反应还是还原反应。
(1)CuCuO　　　　　　　　　,CuCuCl2　　　　　　　　　。
(2)N2NH3　　　　　　　　　,FeCl2FeCl3　　　　　　　　　。
【答案】(1)氧化反应　氧化反应　(2)还原反应　氧化反应
【合作探究】
任务1：氧化还原反应的基本概念和特征
情境导入　王安石《元丰行示德逢》
雷蟠电掣云滔滔,夜半载雨输亭皋。
旱禾秀发埋牛尻,豆死更苏肥荚毛。
这几句诗实际上说的是“雷雨发庄稼”。
电闪雷鸣时会发生如下反应:
①N2+O22NO
②2NO+O22NO2
③3NO2+H2O2HNO3+NO
问题生成
1.上述三个反应是否为氧化还原反应
【答案】反应①②③均为氧化还原反应。
2.请指出上述氧化还原反应中元素化合价的变化。
【答案】反应①:N2中N元素的化合价从0价升高到NO中的+2价,O2中O元素化合价从0价降低到NO中的-2价。反应②:NO中N元素的化合价从+2价升高到NO2中的+4价,O2中O元素化合价从0价降低到NO2中的-2价。反应③:N元素的化合价从NO2中+4价升高到HNO3中的+5价,N元素化合价从NO2中+4价降低到NO中的+2价。
3.在上述反应中,物质发生氧化反应或还原反应,与物质所含元素化合价的升高或降低有什么关系
【答案】物质发生氧化反应时,所含元素化合价升高;物质发生还原反应时,所含元素化合价降低。凡是反应前后元素化合价有变化的化学反应均称之为氧化还原反应。
【核心归纳】
1.氧化还原反应与化合价升降的关系
可简单记忆为“升失氧,降得还”。
2.氧化还原反应概念间的关系
3.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
(1)置换反应一定是氧化还原反应。
(2)复分解反应一定不是氧化还原反应。
(3)化合反应和分解反应不一定是氧化还原反应。
①有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应。
②有单质参加的化合反应一定是氧化还原反应。
【微点拨】
值得注意的是,四种基本反应类型不包括所有的反应,例如:
(1)4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O不属于四种基本反应类型中的任何一种反应类型,但属于氧化还原反应。
(2)3O22O3不属于四种基本反应类型,也不是氧化还原反应。
【微点拨】
【例1】氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如图所示,则下列化学反应属于阴影部分的是(　　)。
A.Cl2+2KBrBr2+2KCl
B.2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
C.4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
D.2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2(提示:Na2O2中氧元素的化合价为-1价)
【答案】D
【解析】A项,该反应是置换反应,不符合题意;B项,该反应是分解反应,不符合题意;C项,该反应是化合反应,不符合题意;D项,该反应不属于四种基本反应类型,是氧化还原反应,符合题意。
【例2】已知酒精(C2H5OH)能与K2Cr2O7和H2SO4的混合溶液在一定条件下发生如下反应:
2K2Cr2O7+3C2H5OH+8H2SO42K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CH3COOH+11H2O
Cr2和Cr3+在溶液中分别显橙色和绿色。回答下列问题:
(1)该反应　　　　(填“是”或“不是”)离子反应。
(2)写出Cr2(SO4)3的电离方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)该反应　　　　(填“是”或“不是”)氧化还原反应,判断的依据是　　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】 (1)是　 (2)Cr2(SO4)32Cr3++3S　(3)是　 Cr、C两种元素化合价发生了变化
【解析】(1)该反应中有离子参加反应,也有离子生成,所以该反应是离子反应。(2)Cr2(SO4)3为强电解质,完全电离,遵循电荷守恒和原子守恒。(3)反应中Cr元素的化合价降低,C元素的化合价升高,则该反应是氧化还原反应。
任务2：氧化还原反应中的电子转移
情境导入　金属腐蚀是金属和周围环境发生化学或电化学反应而导致的一种破坏性侵蚀,金属腐蚀现象十分普遍,如钢铁部件在潮湿环境中生锈,铜器在使用过程中表面生成铜绿,铝制品在潮湿空气中表面会生成白色粉末,地下金属管道腐蚀穿孔等。
钢铁在潮湿环境下发生腐蚀的主要反应的化学方程式:
①2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2
②4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
③2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O
问题生成
1.上述过程发生的反应中属于氧化还原反应的有哪些
【答案】①②。氧化还原反应的特征是有元素化合价的升降。
2.分别用双线桥法和单线桥法表示上述氧化还原反应的电子转移。
【答案】双线桥法:
单线桥法:
【核心归纳】
氧化还原反应中电子转移的表示方法
1.双线桥法
表示反应前后同一元素电子得失的数目或同一元素化合价的变化,反映了氧化还原反应的本质及参加反应的各物质之间的氧化还原关系,书写步骤如下:
如:
巧记口诀
先标化合价,再看价变化;起止同元素,桥上标变化。
2.单线桥法
表示反应物中同种元素或不同种元素之间的电子转移情况,即表示电子转移的方向和数目,书写的三个基本步骤。
如:
巧记口诀
先确定变价元素,再计算价态变化;桥上标明电子数,箭头还原到氧化。
【典型例题】
【例3】下列反应中,电子转移方向和数目均正确的是(　　)。
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】A项,应该转移2个电子; B项,亚铁离子被氧化为铁离子,失去电子; C项,C失去电子,O2得到电子。
【例4】判断下列反应是否为氧化还原反应,是氧化还原反应的用双线桥法标出电子转移的方向和数目。
①2Na+Cl22NaCl ;
②NaOH+HClNaCl+H2O 　 。
(2)判断下列反应是否为氧化还原反应,是氧化还原反应的用单线桥法标出电子转移的方向和数目。
①BaCl2+Na2SO4BaSO4↓+2NaCl 　 ;
②Fe+2HClFeCl2+H2↑ 　 。
【答案】(1)①是氧化还原反应
②非氧化还原反应
(2)①非氧化还原反应　②是氧化还原反应
【随堂检测】
1.中国很多古诗词中蕴藏着化学知识,下列诗句中不涉及氧化还原反应的是(　　)。
A.野火烧不尽,春风吹又生
B.粉骨碎身浑不怕,要留清白在人间
C.爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏
D.春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干
【答案】B
【解析】诗句“野火烧不尽”“蜡炬成灰泪始干”“爆竹声中一岁除”都包含有物质的燃烧,涉及了氧化还原反应;“粉骨碎身浑不怕,要留清白在人间”则包含以下三个反应:CaCO3CaO+CO2↑、CaO+H2OCa(OH)2和Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O,以上三个化学反应中均无元素化合价的升降,都不是氧化还原反应。
2.我们生活在千变万化的物质世界里。下列变化中,没有发生氧化还原反应的是(　　)。
【答案】C
【解析】钢水浇铸是物理变化。
3.有首歌中唱到“帘外芭蕉惹骤雨,门环惹铜绿”,其中的“铜绿”即是铜锈,它的主要化学成分是Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜)。铜在潮湿的空气中生锈的化学反应为2Cu+O2+CO2+H2OCu2(OH)2CO3。下列有关该反应的说法正确的是(　　)。
A.该反应不是氧化还原反应
B.该反应中氧元素和碳元素化合价发生变化,所以是氧化还原反应
C.该反应中铜得电子,O2失电子,所以是氧化还原反应
D.该反应是氧化还原反应,变价的只有两种元素
【答案】D
【解析】该反应中C元素的化合价没有发生变化,Cu元素的化合价由0价升高到+2价,失去电子,被氧化;氧气中氧元素的化合价由0价降低到-2价,被还原,属于氧化还原反应;在该反应中,化合价发生变化的元素只有Cu和O,故D项正确。
4.化学反应按照不同的分类方法,可以分为化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应,也可分为氧化还原反应和非氧化还原反应。现有下列反应:
①CO2+C2CO
②Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑
③2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O
④2CO+O22CO2
⑤3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
⑥CuO+COCu+CO2
⑦2H2O2H2↑+O2↑
⑧CO2+H2OH2CO3
(1)其中属于化合反应的有　　　　(填序号,下同),属于置换反应的有　　　　。
(2)在化学反应前后元素的化合价没有变化的是　　　　。
(3)上述反应中,既是分解反应,又是氧化还原反应的是　　　　。
(4)上述反应中,既是溶液中的离子反应,又是氧化还原反应的是　　　　。
(5)根据你的理解,氧化还原反应的实质是　　　　。
A.分子中的原子重新组合
B.氧元素的得失
C.电子的得失或共用电子对的偏移
D.化合价的改变
【答案】(1)①④⑧　⑤
(2)②⑧
(3)⑦
(4)③
(5)C
【解析】基本反应类型中,复分解反应不是氧化还原反应;置换反应一定是氧化还原反应;化合反应和分解反应,若元素化合价有变化则是氧化还原反应,若元素化合价无变化则是非氧化还原反应。离子反应是否属于氧化还原反应也要根据元素的化合价在反应前后是否发生变化来判断。
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