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第一章　物质及其变化
第三节　氧化还原反应
第1课时　氧化还原反应
目
录
知识点二　电子转移的表示方法
课时作业
知识点一　认识氧化还原反应
即时演练
1.宏观辨识与微观探析:能从元素价态变化及电子转移的角度认识氧化还原反应等概念及其关系;理解氧化还原反应与四种基本反应类型之间的关系。2.证据推理与模型认知:能从元素价态的角度,预测物质的化学性质和变化,建立用双线桥法、单线桥法表示电子转移及氧化还原反应中概念之间关系的模型。
核心素养发展目标
一
知识点一　认识氧化还原反应
1.从得氧、失氧的角度认识氧化还原反应
化学反应 2CuO+C 2Cu+CO2↑ 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
得氧物质及发生的反应 C CO
发生____反应
失氧物质及发生的反应 CuO Fe2O3
发生____反应
氧化
还原
可以发现,在化学反应中,一种物质得到氧发生________,必然有一种物质失去氧发生________。也就是说,氧化反应和还原反应是在一个反应中同时发生的,这样的反应称为氧化还原反应。
氧化反应
还原反应
2.从化合价升降的角度认识氧化还原反应
结论:物质所含元素化合价升高的反应是____反应;物质所含元素化合价降低的反应是____反应;凡是有元素__________的反应,都是氧化还原反应。
化学反应 2CuO+C 2Cu+CO2↑ 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
化合价升高物质及发生的反应 C CO
发生____反应
化合价降低物质及发生的反应 CuO Fe2O3
发生____反应
氧化
还原
氧化
还原
化合价升降
3.从电子转移的角度认识氧化还原反应
宏观 特征
微观 结构 分析
结论:元素的原子失去电子(或电子对偏离),则元素的化合价____,物质被____,发生____反应;元素的原子得到电子(或电子对偏向),则元素的化合价____,物质被____,发生____反应。
电子 转移 分析
失去
得到
偏离
偏向
升高
氧化
氧化
降低
还原
还原
4.氧化还原反应的本质和特征
电子得失
共用电子对偏移
化合价
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)氧化还原反应中所有元素的化合价一定都发生变化。(　 　)
(2)一个反应中可以只有元素化合价升高,而无元素化合价降低。(　 　)
(3)氧化还原反应中得电子的物质发生还原反应。(　 　)
(4)某元素从单质变为化合物,该元素一定被氧化。(　 　)
(5)有单质参加且有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应。(　 　)
基础诊断
×
×
√
×
×
氧化还原反应中的易错点
(1)在氧化还原反应中,并不是所有元素的化合价都发生改变。如反应Fe+CuSO4 Cu+FeSO4中,Fe、Cu元素的化合价变化,S、O元素的化合价不变。
(2)在氧化还原反应中,一种元素被氧化,不一定有另一种元素被还原。如反应2H2O2 2H2O+O2↑中,被氧化和被还原的元素都是氧元素。
(3)元素由化合态(化合物)转变为游离态(单质)可能被氧化,也可能被还原。如反应2H2O 2H2↑+O2↑中,H元素被还原,O元素被氧化。
(4)同素异形体之间的转化不是氧化还原反应,如:3O2 2O3。
归纳提升
C
1.化学使人们的生活越来越美好,下列过程没有涉及氧化还原反应的是 (　 　)
A.太阳能分解H2O B.火箭发射
C.活性炭除味 D.冶炼钢铁
解析:太阳能分解H2O生成H2和O2,反应中H元素化合价从+1价降低到0价,O元素化合价从2价升高到0价,存在化合价变化,属于氧化还原反应,A不符合题意;火箭发射涉及燃料燃烧,燃烧反应中燃料被氧化,存在化合价变化,属于氧化还原反应,B不符合题意;活性炭除味利用其吸附性,吸附过程为物理变化,无新物质生成,不涉及化学反应,C符合题意;冶炼钢铁是将铁的氧化物还原为铁单质,如Fe2O3与CO反应生成Fe和CO2,Fe元素化合价降低,C元素化合价升高,存在化合价变化,属于氧化还原反应,D不符合题意。
2.下列反应不属于氧化还原反应的是(　 　)
A.CO2+Ca(OH)2 CaCO3↓+H2O
B.Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
C.C+H2O(g) CO+H2
D.2CO+O2 2CO2
A
解析:CO2+Ca(OH)2 CaCO3↓+H2O中,元素的化合价都未改变,不属于氧化还原反应,A符合题意;Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2中,Fe元素由+3价降低到0价,C元素由+2价升高到+4价,属于氧化还原反应,B不符合题意;C+H2O(g) CO+H2中,C元素由0价升高到+2价,H元素由+1价降低
到0价,属于氧化还原反应,C不符合题意;2CO+O2 2CO2中,C元素由+2价升高到+4价,O元素由0价降低到2价,属于氧化还原反应,D不符合题意。
3.下列反应不属于四种基本反应类型,但属于氧化还原反应的是(　 　)
A.Fe+CuSO4 FeSO4+Cu
B.3NaClO+NaI NaIO3+3NaCl
C.Na2CO3+H2O+CO2 2NaHCO3
D.Cl2+2FeCl2 2FeCl3
B
解析:A项,铁、铜元素的化合价发生了变化,该反应是氧化还原反应,且为置换反应,不符合题意;B项,氯、碘元素的化合价发生了变化,该反应属于氧化还原反应,且不属于四种基本反应类型,符合题意;C项,各元素的化合价没有发生变化,该反应属于化合反应,且不属于氧化还原反应,不符合题意;D项,氯、铁元素的化合价发生了变化,该反应属于氧化还原反应,且属于化合反应,不符合题意。
氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
方法规律
二
知识点二　电子转移的表示方法
1.双线桥法
(1)含义:表示反应前后________由反应物转化为生成物时电子转移的情况。
(2)基本步骤
①标价态:写出____元素的化合价。
②连双线:连接反应前后同种元素的________的原子。
③注得失:元素化合价升高的标出“____”,元素化合价降低的标出“____”。
同一元素
变价
不同价态
失去
得到
④算数目:按照原子个数计算得失电子的数目。
例如:
2.单线桥法
(1)含义:表示反应物中同种元素或________原子间的电子转移情况,用箭头标明________的方向。如:
(2)单线桥表示法的特点
①箭头由反应物中__________原子指向__________原子,箭头的指向即电子转移的方向。
②______(填“需要”或“不需要”)标明“得到”或“失去”,只标明电子转移的____。
不同元素
电子转移
失电子元素
得电子元素
不需要
数目
B
1.用双线桥法表示氧化还原反应的电子转移是非常有用的学习方式。下列电子转移的方向和数目正确的是 (　 　)
A. B.
C. D.
解析:A项,Cu失去2e-转化为Cu2+,HNO3中N元素得到1个e-转化为NO2,电子得失标注错误;B项,NO2中部分N元素化合价由+4升高为+5生成NaNO3,部分N元素化合价由+4降低为+3生成NaNO2,电子得失和数目标注正确;C项,2个H2O2分解生成1个O2,2个H2O2共失去2×e-,电子得失数目错误;D项,2个Na转化为2个Na+失去2个e-,1个Cl2转化为2个Cl-得到2个e-,电子得失数目错误。
2.下列氧化还原反应中电子转移数目及方向都正确的是(　 　)
A. B.
C. D.
B
解析:Cl得到电子,O失去电子,该反应转移12e-,题图中转移电子数目不合理,故A错误;Fe得到电子,I失去电子,该反应转移2e-,故B正确;F得到电子,O失去电子,该反应转移4e-,题图中箭头的方向不合理,故C错误;Br得到电子,S失去电子,该反应转移2e-,题图中箭头的方向不合理,故D错误。
3.标出变价元素的化合价,用双线桥法标出电子转移情况,其中①③同时用单线桥法标出电子转移情况。
①MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
②Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O
③2H2S+SO2 3S+2H2O
答案:
①
②
③
三
即时演练
B
1.《中国诗词大会》带动全民重温那些曾经学过的古诗词,分享诗词之美,感受诗词之趣。下列诗句涉及氧化还原反应的是 (　 　)
A.莫道雪融便无迹,雪融成水水成冰
B.春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干
C.千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金
D.粉骨碎身浑不怕,要留清白在人间
解析:B项,蜡炬燃烧生成CO2和H2O,碳元素和氧元素的化合价发生改变,属于氧化还原反应。
C
2.下列反应中,既是化合反应,又是氧化还原反应的是 (　 　)
A.生石灰与水反应:CaO+H2O Ca(OH)2
B.氯气通入溴化钠溶液:Cl2+2NaBr 2NaCl+Br2
C.铁和氯气反应:2Fe+3Cl2 2FeCl3
D.氯化钠和浓硫酸混合加热:NaCl+H2SO4(浓) NaHSO4+HCl↑
解析:A项,生石灰与水反应:CaO+H2O Ca(OH)2,属于化合反应,没有元素化合价发生变化,不是氧化还原反应;B项,氯气通入溴化钠溶液:2NaBr+Cl2 Br2+2NaCl,属于氧化还原反应,不是化合反应;C项,铁和氯气反应:2Fe+3Cl2 2FeCl3,Fe元素由0价升高到+3价,Cl元素由0
价降低到1价,既属于化合反应,又属于氧化还原反应;D项,氯化钠和浓硫酸混合加热:NaCl+H2SO4(浓) NaHSO4+HCl↑,既不是氧化还原反应,也不是化合反应。
D
3.下列氧化还原反应方程式中电子转移情况表示正确的是(　 　)
A. B.
C. D.
解析:A项,KClO3中Cl从+5价→1价(2个Cl共得12e-),O从2价→0价(6个O共失12e-),图示电子数目错误;B项,SiO2中Si从+4价→0价(1个Si得4e-),C从0价→+2价(2个C共失4e-),图示得失电子标注错误;C项,KClO3中Cl(+5价)与HCl中Cl(1价)转化为Cl2(0价),转移5e-,图示电子数目错误;D项,Fe(0价)转化为Fe2+(1个Fe失2e-),FeCl3中Fe3+转化为Fe2+(2个Fe3+共得2e-),电子转移方向、数目均正确。
4.完成下列填空。
(1)3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
①被氧化的元素是____(填元素符号,下同),被还原的元素是__。
②发生氧化反应的物质是____(填化学式,下同),发生还原反应的物质是______。
③用双线桥法标出电子转移情况:_____________________________________________________________________________。
Cu
N
Cu
HNO3
(2)S+2KNO3+3C K2S+N2↑+3CO2↑
①碳元素被____,硫元素被____,氮元素被____,氧元素既没被氧化也没被还原。
②发生氧化反应的物质是__,发生还原反应的物质是____________。
氧化
还原
还原
C
S和KNO3
四
课时作业5
A
(选择题1~12题,每题3分,13~14题,每题12分)
1.传统诗词是传承中华文化的火种。下列诗句中不涉及氧化还原反应的是(　 　)
A.美人首饰侯王印,尽是沙中浪底来
B.折戟沉沙铁未销,自将磨洗认前朝
C.冶金铸为剑,精光射牛斗
D.炉火照天地,红星乱紫烟
解析:描写的是淘金的过程,属于物理变化,没有发生化学反应,不涉及氧化还原反应,A符合题意;铁器腐蚀是铁被氧化的过程,涉及化合价变化,属于氧化还原反应,B不符合题意;冶金过程通过还原金属氧化物获得金属单质,涉及化合价变化,属于氧化还原反应,C不符合题意;炉火中碳燃烧生成CO2,碳和氧的化合价发生变化,属于氧化还原反应,D不符合题意。
B
2.SO2与CaCO3反应生成CaSO3,CaSO3再被氧化为CaSO4,在这个过程中,硫元素的化合价变化情况是 (　 　)
A.从+4价变为+2价,再变为+6价
B.从+4价变为+4价,再变为+6价
C.从0价变为+4价,再变为+6价
D.从+2价变为+4价,再变为+6价
解析:SO2中硫为+4价,生成CaSO3时硫仍为+4价,再被氧化为CaSO4时硫变为+6价,故B正确。
3.下列类型的反应,一定发生电子转移的是(　 　)
A.化合反应 B.分解反应
C.置换反应 D.复分解反应
解析:A项,在化合反应中,不一定有电子转移;B项,在分解反应中,不一定有电子转移;C项,在置换反应中,一定有电子转移;D项,在复分解反应中,因为是化合物相互交换成分生成了新的化合物,一定没有电子转移。
C
C
4.下列变化中,属于氧化反应的是(　 　)
A.HNO3→NO B.Na2O→NaOH
C.Fe→FeCl3 D.CO2→C
解析:HNO3→NO中氮元素的化合价降低,发生还原反应;Na2O→NaOH中元素化合价没有发生变化;Fe→FeCl3中铁元素的化合价升高,发生氧化反应;CO2→C中碳元素的化合价降低,发生还原反应。故选C。
5.一位同学在做实验时引发了镁失火,他立即拿起二氧化碳灭火器欲把火扑灭,却被化学老师及时制止。原因是CO2可以支持镁燃烧,反应为2Mg+CO2 2MgO+C。下列关于该反应的判断不正确的是 (　 　)
A.该反应属于置换反应
B.CO2发生氧化反应
C.被氧化的物质是Mg
D.1个CO2参加反应,转移电子数为4
B
解析:该反应符合“单质1+化合物1→单质2+化合物2”形式,属于置换反应,A正确;CO2→C,C元素化合价降低,则CO2发生还原反应,B错误;Mg→MgO,Mg元素化合价升高,则Mg被氧化,C正确;CO2→C,C元素由+4价降低到0价,则1个CO2参加反应,转移电子数为4,D正确。
C
6.下列对于各反应的反应类型判断不正确的是 (　 　)
A.CO2+H2O H2CO3　化合反应,非氧化还原反应
B.Cu2(OH)2CO3 2CuO+CO2↑+H2O　分解反应,非氧化还原反应
C.CuO+CO Cu+CO2　置换反应,氧化还原反应
D.MgCO3+H2SO4 MgSO4+H2O+CO2↑　复分解反应,非氧化还原反应
解析:该反应是两种物质反应生成一种物质,属于化合反应,且没有元素化合价的变化,属于非氧化还原反应,故A正确;该反应是一种物质反应生成多种物质,属于分解反应,没有元素化合价变化,属于非氧化还原反应,故B正确;该反应是两种化合物反应生成一种单质和另一种化合物,不属于置换反应,有元素化合价的变化,属于氧化还原反应,故C错误;该反应属于复分解反应,没有元素化合价的变化,属于非氧化还原反应,故D正确。
7.一种新型的人工固氮原理如图所示,该过程中属于氧化还原反应的是(　 　)
A.①② B.①②③
C.①③ D.②③
C
解析:由图可知,反应①为N2与Li反应生成Li3N,氮、锂元素化合价改变,为氧化还原反应;反应②为Li3N与H2O反应生成NH3和LiOH,反应中没有元素化合价发生变化,属于非氧化还原反应;反应③为电解LiOH生成Li、O2和H2O,锂、氧元素的化合价改变,属于氧化还原反应。故选C。
8.下列化学反应中电子转移表示正确的是 (　 　)
A. B.
C. D.
A
解析:A项,反应过程中,NH3中N元素化合价由3升高为0,失去的电子数为2×3e-,Cl元素化合价由0降低为1,得到的电子数为6×e-,电子转移的方向和数目正确;B项,反应过程中,生成CaCl2的Cl元素化合价由0降低为1,得到的电子数为2×e-,生成Ca(ClO)2的Cl元素化合价由0升高为+1,失去的电子数为2×e-,电子转移的数目错误;C项,反应过程中,NH3中N元素化合价由3升高为0,失去的电子数为4×3e-,NO中N元素化合价由+2降低为0,得到的电子数为6×2e-,电子转移的数目错误;D项,反应过程中,H2S中S元素化合价由2升高为0,失去的电子数为1×2e-,H2SO4中S元素化合价由+6降低为+4,得到的电子数为1×2e-,得失电子标注错误。
9.高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色消毒剂,主要用于饮用水处理。工业上制备高铁酸钠有多种方法,其中一种方法的化学原理可用离子方程式表示为2Fe3++3ClO-+10OH- 3Cl-+2Fe+5H2O。下列关于该反应的说法错误的是(　 　)
A.ClO-中氯元素显+1价
B.Fe3+被氧化
C.ClO-被还原
D.1个ClO-反应失去2e-
D
解析:ClO-中氧元素为2价,则氯元素显+1价,A项正确;反应中铁元素化合价升高,则Fe3+被氧化,B项正确;ClO-中氯元素化合价降低而被还原,C项正确;1个ClO-反应得到2e-,D项错误。
10.根据图示关系判断,下列化学反应中属于阴影区域的是(　 　)
A.Cl2+2KBr Br2+2KCl
B.NH4HCO3 NH3↑+H2O+CO2↑
C.CH4+2O2 CO2+2H2O
D.4NO2+O2+2H2O 4HNO3
C
解析:由图可知,属于阴影区域的反应是氧化还原反应,但不是化合反应、分解反应和置换反应。Cl2与KBr溶液的反应为置换反应,故A不符合题意;NH4HCO3受热分解的反应为分解反应,故B不符合题意;CH4在O2中燃烧的反应有元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,但不是化合反应、分解反应和置换反应,故C符合题意;NO2、O2和H2O的反应为化合反应,故D不符合题意。
11.一定条件下硝酸铵受热分解的化学方程式为5NH4NO3 2HNO3 +4N2↑+9H2O,在反应中被氧化与被还原的氮原子的个数之比为(　 　)
A.5︰3 B.5︰4
C.1︰1 D.3︰5
解析:根据化学方程式分析,N中氮元素化合价由3价升高为0价,氮元素被氧化,5个N的氮元素化合价不变,3个N的氮元素由+5价降低为0价,氮元素被还原,在反应中被氧化与被还原的氮原子的个数之比为5︰3。
A
12.ClO2是一种高效水处理剂,实验室通过以下反应制得ClO2:2KClO3 +H2C2O4+H2SO4 2ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O。下列关于此反应的说法正确的是(　 　)
A.KClO3中Cl化合价降低,失去电子
B.反应中H2SO4体现了酸性,发生还原反应
C.反应中H2C2O4被氧化
D.H2C2O4既被氧化又被还原
C
解析:KClO3中氯元素化合价从+5降至+4,化合价降低应得到电子,A错误;H2SO4提供H+生成水,体现酸性,但硫元素化合价不变,未发生还原反应,B错误;H2C2O4中碳元素化合价从+3升至+4,化合价升高,被氧化,C正确;H2C2O4中碳元素化合价全部升高,只被氧化,未被还原,D错误。
13.(12分)目前,汽车尾气系统中均安装了催化转化器。在催化转化器中,汽车尾气中的CO和NO在催化剂的作用下发生反应,生成CO2和N2。据此回答下列问题:
(1)写出上述反应的化学方程式,并用双线桥法标出电子得失:
。
(2)上述反应中被还原的物质与被氧化的物质的质量之比为________。
解析:CO中C的化合价升高,被氧化;NO中N的化合价降低,被还原;被还原的物质与被氧化的物质的质量之比为15︰14。
(3)反应过程中每生成1分子N2,转移电子数为__。
15︰14
4
14.(12分)按要求回答以下问题。
(1)金属加工后的废液中含有2%~5%的NaNO2,它是一种环境污染物。人们用NH4Cl溶液来处理此废液,使NaNO2转化为无毒物质,该反应分两步进行。
第一步:NaNO2+NH4Cl NaCl+NH4NO2
第二步:NH4NO2 N2↑+2H2O
下列对上述反应的叙述正确的是__(填字母)。
①两步均为氧化还原反应
②第二步NH4NO2仅发生氧化反应
③第二步NH4NO2发生了分解反应
④第二步中NH4NO2既被氧化又被还原
⑤第二步反应中被氧化和被还原的都是氮元素
A.①③ B.①④
C.②③④ D.③④⑤
D
解析:第一步反应中元素化合价不变,属于非氧化还原反应,①错误;第二步反应中N中N元素化合价升高,发生氧化反应,N中N元素化合价降低,发生还原反应,NH4NO2既发生氧化反应又发生还原反应,②错误,④正确;第二步反应是由一种物质生成两种物质,NH4NO2发生了分解反应,③正确;第二步反应中被氧化和被还原的元素都是氮,⑤正确。故选D。
(2)实验室中,NaNO2可用来处理过量的叠氮化钠(NaN3),有关反应的化学方程式如下。
a.NaNO2+H2SO4 HNO2+NaHSO4
b.2NaN3+2HNO2 3N2↑+2NO↑+2NaOH
用单线桥法标出反应b中电子转移情况:
。
解析:反应b中,NaN3中N元素平均化合价为价,HNO2中N元素化合价为+3价,N2中N元素化合价为0价,NO中N元素化合价为+2价,NaN3中N元素化合价升高生成N2,HNO2中N元素化合价降低生成NO,用单线桥法标出反
应b中电子转移情况为 。
(3)磷元素的含氧酸有H3PO4、H3PO3(亚磷酸)、H3PO2(次磷酸)等多种。其中已知H3PO2+NaOH(过量) NaH2PO2+H2O。H3PO2中磷元素的化合价是____价。NaH2PO2属于____(填“正盐”或“酸式盐”)。
解析:H3PO2中H元素化合价为+1价、O元素化合价为2价,根据化合物中元素化合价代数和等于0,P元素的化合价是+1价。H3PO2和过量NaOH反应生成NaH2PO2,NaH2PO2属于正盐。
+1
正盐
Thank you
本课结束第三节　氧化还原反应
第1课时　氧化还原反应
1.宏观辨识与微观探析:能从元素价态变化及电子转移的角度认识氧化还原反应等概念及其关系;理解氧化还原反应与四种基本反应类型之间的关系。2.证据推理与模型认知:能从元素价态的角度,预测物质的化学性质和变化,建立用双线桥法、单线桥法表示电子转移及氧化还原反应中概念之间关系的模型。
知识点一　认识氧化还原反应
1.从得氧、失氧的角度认识氧化还原反应
化学反应 2CuO+C2Cu+CO2↑ 3CO+Fe2O32Fe+3CO2
得氧物质及发生的反应 C CO
发生氧化反应
失氧物质及发生的反应 CuO Fe2O3
发生还原反应
可以发现,在化学反应中,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。也就是说,氧化反应和还原反应是在一个反应中同时发生的,这样的反应称为氧化还原反应。
2.从化合价升降的角度认识氧化还原反应
化学反应 2CuO+C2Cu+CO2↑ 3CO+Fe2O32Fe+3CO2
化合价升高物质及发生的反应 C CO
发生氧化反应
化合价降低物质及发生的反应 CuO Fe2O3
发生还原反应
结论:物质所含元素化合价升高的反应是氧化反应;物质所含元素化合价降低的反应是还原反应;凡是有元素化合价升降的反应,都是氧化还原反应。
3.从电子转移的角度认识氧化还原反应
宏观 特征
微观 结构 分析
电子 转移 分析
结论:元素的原子失去电子(或电子对偏离),则元素的化合价升高,物质被氧化,发生氧化反应;元素的原子得到电子(或电子对偏向),则元素的化合价降低,物质被还原,发生还原反应。
4.氧化还原反应的本质和特征
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)氧化还原反应中所有元素的化合价一定都发生变化。(　×　)
(2)一个反应中可以只有元素化合价升高,而无元素化合价降低。(　×　)
(3)氧化还原反应中得电子的物质发生还原反应。(　√　)
(4)某元素从单质变为化合物,该元素一定被氧化。(　×　)
(5)有单质参加且有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应。(　×　)
氧化还原反应中的易错点
(1)在氧化还原反应中,并不是所有元素的化合价都发生改变。如反应Fe+CuSO4Cu+FeSO4中,Fe、Cu元素的化合价变化,S、O元素的化合价不变。
(2)在氧化还原反应中,一种元素被氧化,不一定有另一种元素被还原。如反应2H2O22H2O+O2↑中,被氧化和被还原的元素都是氧元素。
(3)元素由化合态(化合物)转变为游离态(单质)可能被氧化,也可能被还原。如反应2H2O2H2↑+O2↑中,H元素被还原,O元素被氧化。
(4)同素异形体之间的转化不是氧化还原反应,如:3O22O3。
1.化学使人们的生活越来越美好,下列过程没有涉及氧化还原反应的是 (　C　)
A.太阳能分解H2O B.火箭发射
C.活性炭除味 D.冶炼钢铁
解析:太阳能分解H2O生成H2和O2,反应中H元素化合价从+1价降低到0价,O元素化合价从-2价升高到0价,存在化合价变化,属于氧化还原反应,A不符合题意;火箭发射涉及燃料燃烧,燃烧反应中燃料被氧化,存在化合价变化,属于氧化还原反应,B不符合题意;活性炭除味利用其吸附性,吸附过程为物理变化,无新物质生成,不涉及化学反应,C符合题意;冶炼钢铁是将铁的氧化物还原为铁单质,如Fe2O3与CO反应生成Fe和CO2,Fe元素化合价降低,C元素化合价升高,存在化合价变化,属于氧化还原反应,D不符合题意。
2.下列反应不属于氧化还原反应的是(　A　)
A.CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O
B.Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
C.C+H2O(g)CO+H2
D.2CO+O22CO2
解析:CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O中,元素的化合价都未改变,不属于氧化还原反应,A符合题意;Fe2O3+3CO2Fe+3CO2中,Fe元素由+3价降低到0价,C元素由+2价升高到+4价,属于氧化还原反应,B不符合题意;C+H2O(g) CO+H2中,C元素由0价升高到+2价,H元素由+1价降低到0价,属于氧化还原反应,C不符合题意;2CO+O22CO2中,C元素由+2价升高到+4价,O元素由0价降低到-2价,属于氧化还原反应,D不符合题意。
3.下列反应不属于四种基本反应类型,但属于氧化还原反应的是(　B　)
A.Fe+CuSO4FeSO4+Cu
B.3NaClO+NaINaIO3+3NaCl
C.Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3
D.Cl2+2FeCl22FeCl3
解析:A项,铁、铜元素的化合价发生了变化,该反应是氧化还原反应,且为置换反应,不符合题意;B项,氯、碘元素的化合价发生了变化,该反应属于氧化还原反应,且不属于四种基本反应类型,符合题意;C项,各元素的化合价没有发生变化,该反应属于化合反应,且不属于氧化还原反应,不符合题意;D项,氯、铁元素的化合价发生了变化,该反应属于氧化还原反应,且属于化合反应,不符合题意。
氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
知识点二　电子转移的表示方法
1.双线桥法
(1)含义:表示反应前后同一元素由反应物转化为生成物时电子转移的情况。
(2)基本步骤
①标价态:写出变价元素的化合价。
②连双线:连接反应前后同种元素的不同价态的原子。
③注得失:元素化合价升高的标出“失去”,元素化合价降低的标出“得到”。
④算数目:按照原子个数计算得失电子的数目。
例如:
2.单线桥法
(1)含义:表示反应物中同种元素或不同元素原子间的电子转移情况,用箭头标明电子转移的方向。如:
(2)单线桥表示法的特点
①箭头由反应物中失电子元素原子指向得电子元素原子,箭头的指向即电子转移的方向。
②不需要(填“需要”或“不需要”)标明“得到”或“失去”,只标明电子转移的数目。
1.用双线桥法表示氧化还原反应的电子转移是非常有用的学习方式。下列电子转移的方向和数目正确的是 (　B　)
A.
B.
C.
D.
解析:A项,Cu失去2e-转化为Cu2+,HNO3中N元素得到1个e-转化为NO2,电子得失标注错误;B项,NO2中部分N元素化合价由+4升高为+5生成NaNO3,部分N元素化合价由+4降低为+3生成NaNO2,电子得失和数目标注正确;C项,2个H2O2分解生成1个O2,2个H2O2共失去2×e-,电子得失数目错误;D项,2个Na转化为2个Na+失去2个e-,1个Cl2转化为2个Cl-得到2个e-,电子得失数目错误。
2.下列氧化还原反应中电子转移数目及方向都正确的是 (　B　)
A.
B.
C.
D.
解析:Cl得到电子,O失去电子,该反应转移12e-,题图中转移电子数目不合理,故A错误;Fe得到电子,I失去电子,该反应转移2e-,故B正确;F得到电子,O失去电子,该反应转移4e-,题图中箭头的方向不合理,故C错误;Br得到电子,S失去电子,该反应转移2e-,题图中箭头的方向不合理,故D错误。
3.标出变价元素的化合价,用双线桥法标出电子转移情况,其中①③同时用单线桥法标出电子转移情况。
①MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
②Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O
③2H2S+SO23S+2H2O
答案:
①
②
③
1.《中国诗词大会》带动全民重温那些曾经学过的古诗词,分享诗词之美,感受诗词之趣。下列诗句涉及氧化还原反应的是 (　B　)
A.莫道雪融便无迹,雪融成水水成冰
B.春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干
C.千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金
D.粉骨碎身浑不怕,要留清白在人间
解析:B项,蜡炬燃烧生成CO2和H2O,碳元素和氧元素的化合价发生改变,属于氧化还原反应。
2.下列反应中,既是化合反应,又是氧化还原反应的是 (　C　)
A.生石灰与水反应:CaO+H2OCa(OH)2
B.氯气通入溴化钠溶液:Cl2+2NaBr2NaCl+Br2
C.铁和氯气反应:2Fe+3Cl22FeCl3
D.氯化钠和浓硫酸混合加热:NaCl+H2SO4(浓)NaHSO4+HCl↑
解析:A项,生石灰与水反应:CaO+H2OCa(OH)2,属于化合反应,没有元素化合价发生变化,不是氧化还原反应;B项,氯气通入溴化钠溶液:2NaBr+Cl2Br2+2NaCl,属于氧化还原反应,不是化合反应;C项,铁和氯气反应:2Fe+3Cl22FeCl3,Fe元素由0价升高到+3价,Cl元素由0价降低到-1价,既属于化合反应,又属于氧化还原反应;D项,氯化钠和浓硫酸混合加热:NaCl+H2SO4(浓) NaHSO4+HCl↑,既不是氧化还原反应,也不是化合反应。
3.下列氧化还原反应方程式中电子转移情况表示正确的是(　D　)
A.
B.
C.
D.
解析:A项,KClO3中Cl从+5价→-1价(2个Cl共得12e-),O从-2价→0价(6个O共失12e-),图示电子数目错误;B项,SiO2中Si从+4价→0价(1个Si得4e-),C从0价→+2价(2个C共失4e-),图示得失电子标注错误;C项,KClO3中Cl(+5价)与HCl中Cl(-1价)转化为Cl2(0价),转移5e-,图示电子数目错误;D项,Fe(0价)转化为Fe2+(1个Fe失2e-),FeCl3中Fe3+转化为Fe2+(2个Fe3+共得2e-),电子转移方向、数目均正确。
4.完成下列填空。
(1)3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
①被氧化的元素是Cu(填元素符号,下同),被还原的元素是N。
②发生氧化反应的物质是Cu(填化学式,下同),发生还原反应的物质是HNO3。
③用双线桥法标出电子转移情况:
。
(2)S+2KNO3+3CK2S+N2↑+3CO2↑
①碳元素被氧化,硫元素被还原,氮元素被还原,氧元素既没被氧化也没被还原。
②发生氧化反应的物质是C,发生还原反应的物质是S和KNO3。
课时作业5
(总分:60分)
(选择题1~12题,每题3分,13~14题,每题12分)
1.传统诗词是传承中华文化的火种。下列诗句中不涉及氧化还原反应的是(　A　)
A.美人首饰侯王印,尽是沙中浪底来
B.折戟沉沙铁未销,自将磨洗认前朝
C.冶金铸为剑,精光射牛斗
D.炉火照天地,红星乱紫烟
解析:描写的是淘金的过程,属于物理变化,没有发生化学反应,不涉及氧化还原反应,A符合题意;铁器腐蚀是铁被氧化的过程,涉及化合价变化,属于氧化还原反应,B不符合题意;冶金过程通过还原金属氧化物获得金属单质,涉及化合价变化,属于氧化还原反应,C不符合题意;炉火中碳燃烧生成CO2,碳和氧的化合价发生变化,属于氧化还原反应,D不符合题意。
2.SO2与CaCO3反应生成CaSO3,CaSO3再被氧化为CaSO4,在这个过程中,硫元素的化合价变化情况是 (　B　)
A.从+4价变为+2价,再变为+6价
B.从+4价变为+4价,再变为+6价
C.从0价变为+4价,再变为+6价
D.从+2价变为+4价,再变为+6价
解析:SO2中硫为+4价,生成CaSO3时硫仍为+4价,再被氧化为CaSO4时硫变为+6价,故B正确。
3.下列类型的反应,一定发生电子转移的是(　C　)
A.化合反应 B.分解反应
C.置换反应 D.复分解反应
解析:A项,在化合反应中,不一定有电子转移;B项,在分解反应中,不一定有电子转移;C项,在置换反应中,一定有电子转移;D项,在复分解反应中,因为是化合物相互交换成分生成了新的化合物,一定没有电子转移。
4.下列变化中,属于氧化反应的是 (　C　)
A.HNO3→NO B.Na2O→NaOH
C.Fe→FeCl3 D.CO2→C
解析:HNO3→NO中氮元素的化合价降低,发生还原反应;Na2O→NaOH中元素化合价没有发生变化;Fe→FeCl3中铁元素的化合价升高,发生氧化反应;CO2→C中碳元素的化合价降低,发生还原反应。故选C。
5.一位同学在做实验时引发了镁失火,他立即拿起二氧化碳灭火器欲把火扑灭,却被化学老师及时制止。原因是CO2可以支持镁燃烧,反应为2Mg+CO22MgO+C。下列关于该反应的判断不正确的是 (　B　)
A.该反应属于置换反应
B.CO2发生氧化反应
C.被氧化的物质是Mg
D.1个CO2参加反应,转移电子数为4
解析:该反应符合“单质1+化合物1→单质2+化合物2”形式,属于置换反应,A正确;CO2→C,C元素化合价降低,则CO2发生还原反应,B错误;Mg→MgO,Mg元素化合价升高,则Mg被氧化,C正确;CO2→C,C元素由+4价降低到0价,则1个CO2参加反应,转移电子数为4,D正确。
6.下列对于各反应的反应类型判断不正确的是 (　C　)
A.CO2+H2OH2CO3　化合反应,非氧化还原反应
B.Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O　分解反应,非氧化还原反应
C.CuO+COCu+CO2　置换反应,氧化还原反应
D.MgCO3+H2SO4MgSO4+H2O+CO2↑　复分解反应,非氧化还原反应
解析:该反应是两种物质反应生成一种物质,属于化合反应,且没有元素化合价的变化,属于非氧化还原反应,故A正确;该反应是一种物质反应生成多种物质,属于分解反应,没有元素化合价变化,属于非氧化还原反应,故B正确;该反应是两种化合物反应生成一种单质和另一种化合物,不属于置换反应,有元素化合价的变化,属于氧化还原反应,故C错误;该反应属于复分解反应,没有元素化合价的变化,属于非氧化还原反应,故D正确。
7.一种新型的人工固氮原理如图所示,该过程中属于氧化还原反应的是(　C　)
A.①② B.①②③
C.①③ D.②③
解析:由图可知,反应①为N2与Li反应生成Li3N,氮、锂元素化合价改变,为氧化还原反应;反应②为Li3N与H2O反应生成NH3和LiOH,反应中没有元素化合价发生变化,属于非氧化还原反应;反应③为电解LiOH生成Li、O2和H2O,锂、氧元素的化合价改变,属于氧化还原反应。故选C。
8.下列化学反应中电子转移表示正确的是 (　A　)
A.
B.
C.
D.
解析:A项,反应过程中,NH3中N元素化合价由-3升高为0,失去的电子数为2×3e-,Cl元素化合价由0降低为-1,得到的电子数为6×e-,电子转移的方向和数目正确;B项,反应过程中,生成CaCl2的Cl元素化合价由0降低为-1,得到的电子数为2×e-,生成Ca(ClO)2的Cl元素化合价由0升高为+1,失去的电子数为2×e-,电子转移的数目错误;C项,反应过程中,NH3中N元素化合价由-3升高为0,失去的电子数为4×3e-,NO中N元素化合价由+2降低为0,得到的电子数为6×2e-,电子转移的数目错误;D项,反应过程中,H2S中S元素化合价由-2升高为0,失去的电子数为1×2e-,H2SO4中S元素化合价由+6降低为+4,得到的电子数为1×2e-,得失电子标注错误。
9.高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色消毒剂,主要用于饮用水处理。工业上制备高铁酸钠有多种方法,其中一种方法的化学原理可用离子方程式表示为2Fe3++3ClO-+10OH-3Cl-+2Fe+5H2O。下列关于该反应的说法错误的是(　D　)
A.ClO-中氯元素显+1价
B.Fe3+被氧化
C.ClO-被还原
D.1个ClO-反应失去2e-
解析:ClO-中氧元素为-2价,则氯元素显+1价,A项正确;反应中铁元素化合价升高,则Fe3+被氧化,B项正确;ClO-中氯元素化合价降低而被还原,C项正确;1个ClO-反应得到2e-,D项错误。
10.根据图示关系判断,下列化学反应中属于阴影区域的是(　C　)
A.Cl2+2KBrBr2+2KCl
B.NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑
C.CH4+2O2CO2+2H2O
D.4NO2+O2+2H2O4HNO3
解析:由图可知,属于阴影区域的反应是氧化还原反应,但不是化合反应、分解反应和置换反应。Cl2与KBr溶液的反应为置换反应,故A不符合题意;NH4HCO3受热分解的反应为分解反应,故B不符合题意;CH4在O2中燃烧的反应有元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,但不是化合反应、分解反应和置换反应,故C符合题意;NO2、O2和H2O的反应为化合反应,故D不符合题意。
11.一定条件下硝酸铵受热分解的化学方程式为5NH4NO32HNO3+4N2↑+9H2O,在反应中被氧化与被还原的氮原子的个数之比为(　A　)
A.5︰3 B.5︰4
C.1︰1 D.3︰5
解析:根据化学方程式分析,N中氮元素化合价由-3价升高为0价,氮元素被氧化,5个N的氮元素化合价不变,3个N的氮元素由+5价降低为0价,氮元素被还原,在反应中被氧化与被还原的氮原子的个数之比为5︰3。
12.ClO2是一种高效水处理剂,实验室通过以下反应制得ClO2:2KClO3+H2C2O4+H2SO42ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O。下列关于此反应的说法正确的是(　C　)
A.KClO3中Cl化合价降低,失去电子
B.反应中H2SO4体现了酸性,发生还原反应
C.反应中H2C2O4被氧化
D.H2C2O4既被氧化又被还原
解析:KClO3中氯元素化合价从+5降至+4,化合价降低应得到电子,A错误;H2SO4提供H+生成水,体现酸性,但硫元素化合价不变,未发生还原反应,B错误;H2C2O4中碳元素化合价从+3升至+4,化合价升高,被氧化,C正确;H2C2O4中碳元素化合价全部升高,只被氧化,未被还原,D错误。
13.(12分)目前,汽车尾气系统中均安装了催化转化器。在催化转化器中,汽车尾气中的CO和NO在催化剂的作用下发生反应,生成CO2和N2。据此回答下列问题:
(1)写出上述反应的化学方程式,并用双线桥法标出电子得失:。
(2)上述反应中被还原的物质与被氧化的物质的质量之比为15︰14。
(3)反应过程中每生成1分子N2,转移电子数为4。
解析:(2)CO中C的化合价升高,被氧化;NO中N的化合价降低,被还原;被还原的物质与被氧化的物质的质量之比为15︰14。
14.(12分)按要求回答以下问题。
(1)金属加工后的废液中含有2%~5%的NaNO2,它是一种环境污染物。人们用NH4Cl溶液来处理此废液,使NaNO2转化为无毒物质,该反应分两步进行。
第一步:NaNO2+NH4ClNaCl+NH4NO2
第二步:NH4NO2N2↑+2H2O
下列对上述反应的叙述正确的是D(填字母)。
①两步均为氧化还原反应
②第二步NH4NO2仅发生氧化反应
③第二步NH4NO2发生了分解反应
④第二步中NH4NO2既被氧化又被还原
⑤第二步反应中被氧化和被还原的都是氮元素
A.①③ B.①④
C.②③④ D.③④⑤
(2)实验室中,NaNO2可用来处理过量的叠氮化钠(NaN3),有关反应的化学方程式如下。
a.NaNO2+H2SO4HNO2+NaHSO4
b.2NaN3+2HNO23N2↑+2NO↑+2NaOH
用单线桥法标出反应b中电子转移情况:
。
(3)磷元素的含氧酸有H3PO4、H3PO3(亚磷酸)、H3PO2(次磷酸)等多种。其中已知H3PO2+NaOH(过量)NaH2PO2+H2O。H3PO2中磷元素的化合价是+1价。NaH2PO2属于正盐(填“正盐”或“酸式盐”)。
解析:(1)第一步反应中元素化合价不变,属于非氧化还原反应,①错误;第二步反应中N中N元素化合价升高,发生氧化反应,N中N元素化合价降低,发生还原反应,NH4NO2既发生氧化反应又发生还原反应,②错误,④正确;第二步反应是由一种物质生成两种物质,NH4NO2发生了分解反应,③正确;第二步反应中被氧化和被还原的元素都是氮,⑤正确。故选D。(2)反应b中,NaN3中N元素平均化合价为-价,HNO2中N元素化合价为+3价,N2中N元素化合价为0价,NO中N元素化合价为+2价,NaN3中N元素化合价升高生成N2,HNO2中N元素化合价降低生成NO,用单线桥法标出反应b中电子转移情况为。(3)H3PO2中H元素化合价为+1价、O元素化合价为-2价,根据化合物中元素化合价代数和等于0,P元素的化合价是+1价。H3PO2和过量NaOH反应生成NaH2PO2,NaH2PO2属于正盐。

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