第1章 第3节 新知探究课5 氧化还原反应-【名师导航】2023-2024学年高中化学必修第一册同步讲义(人教版2019)

第三节　氧化还原反应 新知探究课5　氧化还原反应 1．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；能从元素化合价的角度等，依据氧化还原反应原理，预测物质的化学性质和变化。 1．氧化还原反应的有关概念 (1)从得失氧的角度认识氧化还原反应 结论：一种物质被氧化，另一种物质被还原的反应叫氧化还原反应。 (2)从元素化合价升降的角度认识氧化还原反应 结论：反应前后有元素化合价升降的反应叫氧化还原反应。 (3)从电子转移的角度认识氧化还原反应 ① ② 结论：凡有电子转移(得失或偏移)的化学反应叫氧化还原反应。 (4)氧化还原反应的特征和实质 ①特征：反应前后元素化合价发生变化。 ②实质：反应中有电子的转移(包括电子的得失和共用电子对的偏移)。 2．氧化还原反应与四种基本反应类型的关系 (1)图示关系 (2)具体呈现 (正确的打“√”，错误的打“×”) (1)氧化还原反应中一定有氧元素参加。 (　　) (2)在氧化还原反应中可能只有元素化合价的升高，而无元素化合价的降低。 (　　) (3)反应中不一定所有元素的化合价都发生变化。 (　　) (4)某元素从游离态变为化合态，该元素一定被氧化。 (　　) (5)没有单质参加的化合反应如SO2＋H2O2===H2SO4不是氧化还原反应。 (　　) [答案]　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)× 氧化还原反应的认识 从“价—类”二维图的角度认识化学物质是一种高效的学习方法，铜元素的“价—类”二维图如图。 1．转化②中铜元素的化合价如何变化？转化④是不是氧化还原反应？ [提示]　降低。是。 2．转化⑤属于四大基本反应类型中的哪种反应？ [提示]　复分解反应。 3．已知Cu2O为砖红色不溶于水的固体，转化⑥可生成Cu、CuSO4溶液和另一种物质，写出转化⑥的方程式。该反应中参加反应的物质的元素化合价是否都发生变化？被氧化的物质和被还原的物质是否为同一种物质？ [提示]　反应方程式为Cu2O＋H2SO4===Cu＋CuSO4＋H2O。该反应中只有铜的化合价发生反应，被氧化的物质和被还原的物质都是Cu2O。 1．氧化还原反应的有关概念(从特征和本质认识氧化还原反应) 角度 化合价(特征) 电子转移(本质) 氧化反应 化合价升高的反应 失去电子或电子对偏离的反应 还原反应 化合价降低的反应 得到电子或电子对偏向的反应 氧化还原反应 有化合价升高和降低的反应 有电子转移(电子得失或电子对偏移)的反应 2．氧化还原反应概念间的关系 记忆口诀： 升→失→氧→氧→氧 降→得→还→还→还 1．反应2NO＋2CO===N2＋2CO2可应用于汽车尾气的净化。下列说法正确的是(　　) A．该反应不属于氧化还原反应 B．NO发生氧化反应 C．C、N、O的化合价均发生变化 D．NO中N原子得到电子 D　[该反应中碳、氮元素的化合价均发生变化，属于氧化还原反应， A错误；反应中，NO中氮元素化合价降低，被还原，发生还原反应，B错误；反应中，氮元素化合价降低，碳元素化合价升高，氧元素化合价没有变化，C错误；NO中氮原子得电子，化合价降低，被还原，D正确。] 2．下列说法正确的是(　　) A．氧化还原反应的本质是反应前后有元素化合价的升降 B．Ag＋＋Cl－===AgCl↓的反应属于化合反应 C．从燃煤烟道灰中(含GeO2)提取半导体材料单质锗(Ge)，一定发生了氧化还原反应 D．某元素由化合态变为游离态，一定是被还原 C　[氧化还原反应的本质是反应前后有电子的转移，A错误；Ag＋＋Cl－===AgCl↓的反应属于复分解反应，B错误；从GeO2到单质锗(Ge)，Ge的化合价从＋4价降低到0价，一定发生了氧化还原反应，C正确；某元素由化合态变为游离态，从正化合价降低到0价是被还原，从负化合价升高到0价是被氧化，D错误。] 氧化还原反应中电子转移的表示方法 为了消除碘缺乏病，可以适当食用加碘盐(加入适量碘化钾的食盐)。为检验食盐中是否含有碘，可以利用如下反应： KIO3＋5KI＋3H2SO4===3K2SO4＋3I2＋3H2O。 1．请分别用单线桥法和双线桥法标出上述反应电子转移的方向和数目。 [提示]　(1)双线桥： 单线桥： 2．有的同学认为可以用淀粉检验加碘食盐中是否含有碘元素。具体操作为取适量加碘食盐于水中溶解，然后加入淀粉，溶液变蓝，则说明食盐中含有碘元素，溶液不变蓝，则说明不含有碘元素。该同学的观点是否正确。请说明理由。 [提示]　不正确。淀粉遇碘单质变蓝，加碘食盐中的碘以化合态的形式存在，遇淀粉不会变蓝。 1．双线桥法 (1)含义：表明同一元素原子得到或失去电子的情况。 (2)示例： (3)基本步骤： ↓ ↓ —标出“失去”或“得到”电子的总数 (4)使用注意事项： ①箭头必须由反应物指向生成物，且两端对准同种元素。 ②在“桥”上标明电子“得到”与“失去”，且得到与失去的电子总数必须相等。 ③电子转移数用a×be－形式表示，a表示发生氧化或还原反应的原子个数，b表示每个原子得到或失去的电子数，当a＝1或b＝1时，可以省略。 (5)记忆口诀：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 (1)含义：表示反应前后不同元素原子间电子转移的情况。 (2)示例： (3)基本步骤： (4)使用注意事项： ①单线桥必须画在反应物中。 ②箭头由化合价升高元素开始到化合价降低元素终止。 ③不需要标出“失去”“得到”。 (5)记忆口诀：先确定变价，再计算价态；桥上标明电子数，箭头还原到氧化。 3．下列氧化还原反应中，电子转移的方向和数目均正确的是(　　) A　[反应符合反应事实，遵循电子转移的方向及数目，A正确；在反应过程中电子转移数目是2个，故用双线桥法表示电子转移为，B错误；电子转移方向及数目均不合理，反应过程中KClO3中的Cl得到电子被还原变为Cl2，HCl失去电子被氧化变为Cl2，反应过程中电子转移数目是5个，用双线桥法表示电子转移为，C错误；电子得失方向弄反，CuO变为Cu单质，Cu元素化合价降低，得到电子2×2e－，C变为CO2，失去电子数目是4e－，用双线桥法表示电子转移为，D错误。] 4．铜能与浓硝酸反应，化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。 (1)用单线桥法标出电子转移的方向和数目。 Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O (2)上述反应中发生还原反应的物质是________，被氧化的元素是________，化合价降低的元素是________。 (3)写出该反应的离子方程式为_________________________________________ _____________________________________________________________________。 [解析]　(1)该反应中铜元素的化合价变化为0价→＋2价，氮元素的化合价变化为＋5价→＋4价，所以得失电子的最小公倍数是2，所以用单线桥法标出电子转移的方向和数目为 (2)该反应中铜元素的化合价变化为0价→＋2价，铜元素的化合价升高，发生氧化反应被氧化；氮元素的化合价变化为＋5价→＋4价，化合价降低发生还原反应，HNO3为氧化剂，零价铜被氧化；故发生还原反应的物质是HNO3，被氧化的元素是铜元素，化合价降低的元素是氮元素。 (3)该反应中铜和氢离子、硝酸根离子生成铜离子、二氧化氮气体、水，离子方程式为===Cu2+＋2NO2↑＋2H2O。 [答案]　(1) (2)HNO3　铜元素　氮元素 ===Cu2+＋2NO2↑＋2H2O 1．明确一个特征和一个实质：氧化还原反应的特征是有元素化合价的变化，实质是有电子转移。 2．学会理解氧化还原反应：失去电子(或电子对偏离)的反应是氧化反应，得到电子(或电子对偏向)的反应是还原反应。 3．明确电子转移的两种表示方法 (1)双线桥法：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：确定变化化合价，计算价态的变化；桥上标明电子数，箭头还原到氧化。 1．古诗词是古人为我们留下的宝贵精神财富，下列诗词中涉及化学变化，但不涉及氧化还原反应的是(　　) A．陆游的词“零落成泥碾作尘，只有香如故” B．王安石的诗句“爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏” C．刘禹锡的诗句“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金” D．于谦的诗句“粉骨碎身浑不怕，要留清白在人间” D　[“零落成泥碾作尘，只有香如故”描述的主要是分子的扩散现象，未涉及化学变化，A项不符合题意；“爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏”描述的是燃烧现象，涉及氧化还原反应，B项不符合题意；“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金”描述的是利用金密度大的特点来淘金，未涉及化学变化，C项不符合题意；“粉骨碎身浑不怕，要留清白在人间”涉及的是碳酸钙的分解，属于化学变化，且没有元素化合价的升降，不属于氧化还原反应，D项符合题意。] 2．我国“四大发明”在人类发展史上起到了非常重要的作用，其中黑火药的爆炸反应2KNO3＋S＋3CK2S＋N2↑＋3CO2↑。该反应中被氧化的元素是(　　) A．C　　　B．S　　　C．N　　　D．N和C A　[氧化还原反应中被氧化的元素化合价升高，该反应中化合价升高的为C元素，化合价从0价升高到＋4价，故被氧化的为C元素。] 3．自然界中存在的元素大多以化合态存在，而我们在生产生活中需要许多单质如金属铁、单质氯等。如果把某元素由化合态变为游离态，则它(　　) A．一定被氧化 B．一定被还原 C．可能被氧化，也可能被还原 D．化合价降低为0 C　[某元素在化学反应中由化合态到游离态，如2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O，S元素一部分化合价升高，一部分化合价降低，因此可能被氧化，也可能被还原，C项正确。] 4．下列单、双线桥的表示方法正确的是(　　) B　[A．该反应中C原子失去电子，Si原子得到电子，转移的电子数为4e－，正确的表示方法为，错误；B．氢氧化铁中的铁元素化合价升高，次氯酸钠中氯元素化合价降低，电子从铁转移到氯且转移电子数为6e－，正确；C．钠元素的化合价升高，氯元素的化合价降低，转移的电子数为2e－，但电子转移方向应该从钠元素到氯元素，错误；D．该反应中S元素化合价由－2价升高到＋4价，失去电子，Hg元素化合价由＋2价降低到0价，得到电子，O元素化合价由0价降低到－2价，得到电子，转移电子数为6e－，D错误。] 5．氧化剂和还原剂在生产生活中广泛使用，高锰酸钾和浓盐酸可以发生如下反应：2KMnO4＋16HCl(浓)===5Cl2↑＋2MnCl2＋2KCl＋8H2O。 (1)发生还原反应的物质是________，失去电子的原子是________ (填元素名称) 原子。 (2)已知MnCl2属于可溶性盐，写出该反应的离子方程式： __________________ _____________________________________________________________________。 (3)用双线桥法标出电子转移的方向和数目。 2KMnO4＋16HCl(浓)===5Cl2↑＋2MnCl2＋2KCl＋8H2O [解析]　(1)在反应2KMnO4＋16HCl(浓)===5Cl2↑＋2MnCl2＋2KCl＋8H2O中，HCl中Cl元素失去电子，化合价升高，发生氧化反应，被氧化；KMnO4中Mn元素的化合价降低，发生还原反应，被还原。 (2)MnCl2属于可溶性盐，则在离子方程式中可拆，故离子方程式为＋16H＋＋10Cl－===5Cl2↑＋2Mn2+＋8H2O。 (3)反应中锰元素得到电子、氯元素失去电子，表示为 [答案]　(1)KMnO4　氯 ＋16H＋＋10Cl－===5Cl2↑＋2Mn2+＋8H2O (3) 新知探究课固基练(五)　氧化还原反应 1．唐诗是我国的文化瑰宝。下列唐诗涉及化学反应且属于氧化还原反应的是(　　) A．丹灶初开火，仙桃正发花 B．郎骑竹马来，绕床弄青梅 C．天边树若荠，江畔洲如月 D．却顾所来径，苍苍横翠微 A　[A项，涉及有氧气参加的燃烧反应，属于化学反应且属于氧化还原反应，正确；其他各项均与化学反应无关。] 2．下列电子转移表示正确的是(　　) B　[A项，得、失电子标反，且转移电子总数不相等；C项，氯原子得到2×6e－，氧原子失去6×2e－；D项，双线桥的起始位置不当，且得、失电子标反。] 3．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区域3的是(　　) A．2F2＋2H2O===4HF＋O2 B．AgNO3＋NaCl===AgCl↓ ＋NaNO3 C．3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2 D．MgCl2 (熔融)Mg＋Cl2 ↑ C　[区域3属于氧化还原反应，但不属于四大反应类型。A项反应为置换反应；B项反应为复分解反应；D项反应为分解反应；C项碳元素、铁元素的化合价发生变化，但不属于四大反应类型。] 4．实验室制取少量N2常利用的反应是NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O，关于该反应的说法正确的是(　　) A．NaNO2发生氧化反应 B．生成1 个N2时转移6个电子 C．NH4Cl中的氮元素被还原 D．被氧化和被还原的元素是同一种元素 D　[在反应NaCl＋N2↑＋2H2O中，NaNO2发生还原反应，生成1 个 N2，转移3 个e－，NH4Cl中N被氧化，被氧化和被还原的元素均为N。] 5．饮用水中的对人类健康会产生危害，为了降低饮用水中的浓度，某饮用水研究人员提出，在碱性条件下用铝粉将还原为N2，其化学方程式为10Al＋6NaNO3＋4NaOH＋18H2O===10[NaAl(OH)4]＋3N2↑。 请回答下列问题： (1)上述反应中，________元素的化合价升高，则该元素的原子________(填“得到”或“失去”)电子；而________元素的化合价降低，该元素发生________反应。 (2)用“双线桥法”表示反应中电子转移的方向和数目。 [解析]　在题述反应中铝元素由0价变为＋3价，化合价升高，失去电子，被氧化；氮元素由＋5价变为0价，化合价降低，得到电子，被还原。 [答案]　(1)Al　失去　N　还原 (2) 6．已知CaH2中Ca为＋2 价，对于CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑，下列说法正确的是(　　) A．H2既是氧化产物又是还原产物 B．H2只是氧化产物 C．CaH2中的氢元素既被氧化又被还原 D．氧化产物与还原产物的质量比为1∶1 AD　[分析反应中元素化合价的变化，如下： 故CaH2中的失去电子，其氢元素被氧化；H2O中的得到电子，其氢元素被还原，H2既是氧化产物又是还原产物，其中氧化产物与还原产物的质量比为1∶1。] 7．已知反应4CuO2Cu2O＋O2↑，其中Cu2O和CuO中氧元素的化合价均为－2价。关于该反应的叙述正确的是(　　) A．O2是还原产物 B．铜元素被还原，氧元素部分被氧化 C．Cu2O是氧化产物 D．该反应中每生成1个O2分子，则转移4个电子 BD　[4CuO2Cu2O＋O2↑，O元素化合价由－2价升高到0价，失去电子，发生氧化反应，生成的O2是氧化产物，A错误；铜元素被还原，氧元素一部分被氧化，一部分化合价仍为－2价，B正确； Cu2O是生成物，为还原产物，C错误；在反应中O元素的化合价部分由－2价升高到0价，每生成1 mol O2，元素化合价升高2价，所以生成1个O2分子，转移电子数为4个，D正确。] 8．根据反应方程式8NH3＋3Cl2===6NH4Cl＋N2。回答下列问题： (1)NH3在该反应中________(填“得到”或“失去”)电子，发生________(填“氧化”或“还原”)反应；Cl2在该反应中________(填“得到”或“失去”)电子，发生________ (填“氧化”或“还原”) 反应。 (2)当有4个NH3参加反应时，转移的电子个数为________。 (3)用双线桥的方法表示此反应中的电子转移情况： 8NH3＋3Cl2===6NH4Cl＋N2 (4)用单线桥的方法表示此反应中的电子转移情况： 8NH3＋3Cl2===6NH4Cl＋N2 [解析]　(1)该反应中N元素化合价由－3价变为0价，失去电子，被氧化；Cl元素化合价由0价变为－1价，在反应中得到电子，发生还原反应。(2)依据反应8NH3＋3Cl2===6NH4Cl＋N2，8个氨气参加反应时转移6个电子，故4个氨气参加反应时转移3个电子。(3)反应中N元素的化合价由－3价升高为0价，Cl元素的化合价由0价降低为－1价，2 mol NH3作还原剂转移电子为6 mol，则反应电子转移的方向和数目为。(4)单线桥法表示反应电子转移的方向和数目为。 [答案]　(1)失去　氧化　得到　还原 (2)3 (3) (4) 9．已知下列信息： Ⅰ．部分物质的溶解性： OH- Cl- Mn2+ 溶 不 溶 溶 Ag＋ 微 — 不 溶 H＋ 溶 溶 溶 Ⅱ． 高锰酸钾是常见的氧化剂，酸性环境下，高锰酸钾被还原为Mn2+(无色)。 结合上面的信息和相关化学知识，回答下列问题： (1)银单质不溶于水，实验室经常用稀硝酸清洗试管内壁附着的银单质。涉及的化学反应为3Ag＋4HNO3===3AgNO3＋NO↑＋2H2O。 ①该反应中的Ag发生________(填“氧化”或“还原”)反应。 ②用单线桥法分析上述反应。 3Ag＋4HNO3 ③写出该反应的离子反应方程式： _______________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)某同学用稀硫酸酸化的高锰酸钾溶液对银单质进行清洗。实验现象如下：在试管中加入酸性高锰酸钾溶液，振荡，银溶解，溶液紫色褪去，转为无色，但略显浑浊。 上述实验过程中，银被氧化为________(填离子符号)，略显浑浊是因为生成了________________________(填化学式)。该过程发生的化学反应方程式为 _____________________________________________________________________。 [解析]　(1)该反应中1个银失去1个电子，被氧化，发生氧化反应，共3个银参加反应，共失去3个电子，所以用单线桥法表示为，该反应的离子方程式为===3Ag＋＋NO↑＋2H2O。 (2)试管中高锰酸钾溶液会将银单质氧化为Ag＋，使银单质溶解；Ag＋与结合生成Ag2SO4使溶液显浑浊；而高锰酸钾转化为硫酸锰，溶液紫色褪去转为无色，反应的实质是酸性高锰酸钾与银单质发生了氧化还原反应，依据电子转移数相等配平该反应可得化学方程式为10Ag＋2KMnO4＋8H2SO4===5Ag2SO4＋2MnSO4＋K2SO4＋8H2O。 [答案]　(1)①氧化　②3　③===3Ag＋＋NO↑＋2H2O　(2)Ag＋Ag2SO4　10Ag＋2KMnO4＋8H2SO4===5Ag2SO4＋2MnSO4＋K2SO4＋8H2O 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$