内容正文:
1.3.1 氧化还原反应
核心素养发展目标
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。
考点梳理
一、多角度认识氧化还原反应
1、从得失氧的角度认识氧化还原反应
【思考与讨论】请根据初中学习过的氧化反应和还原反应的知识,分析以下反应,完成下表
2CuO+C2Cu+CO2↑,Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
物质
反应物
发生的反应(氧化反应或还原反应)
得氧物质
失氧物质
【分析】对于反应Fe2O3+3CO2Fe+3CO2:
①CO得到氧变成了CO2,发生氧化反应,发生氧化反应,被氧化铁氧化
②Fe2O3失去氧变成了Fe,发生还原反应,被一氧化碳还原
③结论:一种物质被氧化,同时另一种物质被还原的反应叫氧化还原反应
(1)氧化反应和还原反应
①氧化反应:物质得到氧的反应叫做氧化反应,如:S + O2SO2 C + O2CO2
②还原反应:物质失去氧的反应叫做还原反应,如:H2+CuOCu+H2O
【从得失氧的角度分析】Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
(2)氧化还原反应的定义: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
(3)几组概念
2、从元素化合价升降的角度认识氧化还原反应
【思考与讨论】请标出以下反应中各物质所含元素的化合价,比较反应前后价态有无变化
2CuO+C2Cu+CO2↑,Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
【从化合价变化的角度分析】Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
①CO得到氧变成了CO2,发生氧化反应;该物质在反应前后,碳元素的化合价由+2价变为+4价,化合价升高
②Fe2O3失去氧变成了Fe,发生还原反应;该物质在反应前后,铁元素的化合价由+3价变为0价,化合价降低
(1)氧化还原反应的定义:凡是有元素化合价升降的化学反应称之为氧化还原反应
(2)氧化还原反应的特征:反应前后元素的化合价发生变化(升高和降低)
(3)氧化反应和还原反应
①氧化反应:物质所含元素化合价升高的反应叫做氧化反应
②还原反应:物质所含元素化合价降低的反应叫做还原反应
(4)还原剂和氧化剂
①还原剂:元素化合价升高的反应物
②氧化剂:元素化合价降低的反应物
(5)氧化产物和还原产物
①氧化产物:还原剂经化合价升高发生氧化反应而得到的产物 (化合价升高的生成物)
②还原产物:氧化剂经化合价降低发生还原反应而得到的产物 (化合价降低的生成物)
3、从电子转移的角度认识氧化还原反应
(1)化学反应的实质:化学反应的实质是原子之间的重新组合。从原子结构来看,原子核外的电子是分层排布的。原子核外电子的排布,特别是最外层的电子数目与化学反应有密切关系。化合价的升降与电子转移密切相关
(2)从微观的角度分析Na和Cl2反应、H2和Cl2反应
钠可以在氯气中燃烧,反应的化学方程式为2Na+Cl22NaCl。从原子结构来看,钠原子的最外电子层上有1个电子,氯原子的最外电子层上有7个电子,当钠与氯气反应时,钠原子失去最外层1个电子,成为具有稳定结构的Na+,氯原子最外层得到1个电子,成为具有稳定结构的Cl-,这样双方最外层电子层都达到了8个电子的稳定结构,钠元素的化合价由0价升高为+1价,被氧化,发生了氧化反应,氯元素的化合价由0价降低为-1价,被还原,发生了还原反应。在这个反应中,发生了电子的得失,因此我们可以说,物质失去电子的反应为氧化反应,物质得到电子的反应为还原反应
NaCl的生成机理
反应过程中相应变化关系图
氢气可以在光照或加热条件下与氯气发生反应生成氯化氢,反应的化学方程式为H2+Cl22HCl,从原子结构来看,氢原子的最外电子层上有1个电子,可获得1个电子而形成2个电子的稳定结构,氯原子的最外层电子层上有7个电子,也可获得1个电子而形成最外层8个电子的稳定结构,但这两种元素获得电子的能力相差不大,因此在反应时,都未能把对方的电子夺取过来,而是双方各以最外层的1个电子组成一个共用电子对,这个电子对受两个原子核的共同吸引,使双方最外层都达到稳定结构。在氢化氢分子里,由于氯原子对共用电子对的吸引力比氢原子稍强一些,因而共用电子对偏向于氯原子而偏离于氢原子,使氢元素的化合价从0价升高到+1价,被氧化,氯元素的化合价从0价降低到-1价,被还原。在这个反应中,没有电子的得失,只是发生了共用电子对的偏移,氢气发生了氧化反应,氯气发生了还原反应
HCl的生成机