内容正文:
第三节 氧化还原反应
【学习目标】
1.从化合价变化和电子转移的角度认识并判断氧化还原反应。能从宏观和微观相结合的角度理解氧化还原反应与四种基本反应类型的关系。
2.认识元素在物质中可以具有不同价态,可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化。
3.能从化学反应中元素化合价的变化认识氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物等概念,熟知常见的氧化剂和还原剂,理清相关概念间的关系。
4.认识物质的氧化性、还原性,学会分析预测物质具有的氧化性或还原性,建立判断物质氧化性、还原性强弱的“思维模型”。
【基础知识】
一、氧化还原反应
1、氧化还原反应的两组概念
(1)氧化反应与还原反应
反应类型
化合价变化
电子转移
氧化反应
物质所含元素化合价升高的反应
物质所含元素原子失去电子(或电子对偏离)的反应
还原反应
物质所含元素化合价降低 的反应
物质所含元素原子得到电子(或电子对偏向)的反应
(2)氧化产物与还原产物
生成物
2、氧化还原反应概念间的关系
3、氧化还原反应的本质
(1)氧化反应:物质中有元素的原子失去电子(或电子对偏离)的反应。
(2)还原反应:物质中有元素的原子得到电子(或电子对偏向)的反应。
(3)氧化还原反应的本质:有电子转移(电子得失或电子对偏移)的反应。
4.元素化合价的判断
(1)代数和法:先标出熟悉元素的化合价,再根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为0,求解其他元素的化合价。例如,有机物中碳元素化合价(设为x)的确定方法:有机物中氧元素的化合价为-2价,氢元素的化合价为+1价,利用化合物中各元素正、负化合价代数和为0的原则确定碳元素的化合价,乙酸(C2H4O2)中各元素化合价满足2x+(+1)×4+(-2)×2=0,则x=0。
(2)记忆法:常见元素的化合价可以借助化合价口诀来记忆,一价氢、氯、钾、钠、银;二价氧、钙、镁、钡、锌;三价铝、四价硅、五价磷;说变价也不难,二三价铁、三四价碳、二四六价硫都齐全;铜汞二价最常见。
(3)一些特殊物质中元素的化合价:NaH(H:-1价)、NaBH4(H:-1价)、Na2O2(O:-1价)、HClO(Cl:+1价)、HClO2(Cl:+3价)、HClO3(Cl:+5价)、HClO4(Cl:+7价)、K2FeO4(Fe:+6价)、H2C2O4(C:+3价)、CaC2(C:-1价)、Na2S2O3(S:+2价)、Na2S2O8(S:+6价)、FeS2(Fe:+2价,S:-1价)、CuFeS2(Cu:+2价,Fe:+2价,S:-2价)、Cu2S(Cu:+1价,S:-2价)等。
5、电子转移的的表示方法
()双线桥法: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。
基本步骤
巧记口诀:先标化合价,再看价变化;起止同元素,桥上标变化。
示例:用双线桥法标出CO还原Fe2O3反应中电子转移的方向与数目:
(2)单线桥法:表示反应过程中不同元素原子间的电子转移情况。
基本步骤
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。
示例:用单线桥法标出CO还原Fe2O3反应中电子转移的方向与数目:
6、四种基本反应类型之间的关系
(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。
(4)有单质参加的化合反应一定是氧化还原反应。
(5)有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应。
二、氧化剂和还原剂
1、氧化剂:在反应时,所含元素的化合价降低,即得到 电子(或电子对偏向)的物质。
2、还原剂:在反应时,所含元素的化合价升高,即失去 电子(或电子对偏离)的物质。
实例:在反应中,电子从还原剂转移到氧化剂。例如,反应
3、氧化产物:还原剂 发生氧化反应后的生成物,即化合价升高的元素的产物。
4、还原产物:氧化剂 发生还原反应后的生成物,即化合价降低的元素的产物。
5、氧化性:即得到电子 的能力。在氧化还原反应中,氧化剂具有氧化性 。
6、还原性:即失去电子 的能力。在氧化还原反应中,还原剂具有还原性 。
7、氧化性、还原性和元素化合价之间的关系
8、常见的氧化剂和还原剂
物质种类
常见物质
氧化剂
部分非金属单质
O2、Cl2等
含有高价态元素的化合物
浓硫酸、HNO3、KMnO4、MnO2、KClO3、K2Cr2O7等
某些金属活动性较弱的元素对应的高价态离子
Fe3+、Ag+、Pb4+、Cu2+等
过氧化物
Na2O2、H2O2等
还原剂
活泼的金属单质
Al、Zn等
某些非金属单质
C、H2等
非金属阴离子和氢化物
Cl-、Br-、I-、S2-、HI、NH3、H2S等
含有较低价态元