内容正文:
第08讲 氧化还原反应
自主学习
对点演练
巩固提升
知识精讲
易错剖析
◆ ◆ ◆
Ⅰ
自主学习
自主学习
一、氧化还原反应认识
1.从得失氧的角度认识氧化还原反应
从得失氧的角度分析以下反应,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
C、CO
氧化反应
失氧物质
CuO、Fe2O3
还原反应
结论: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,氧化反应和还原反应是在一个反应中同时发生的,称为氧化还原反应。
2.从元素化合价升降的角度认识氧化还原反应
(1)对于有氧元素参加的反应2CuO+C2Cu+CO2↑。
①铜元素化合价降低,CuO发生还原反应。
②碳元素化合价升高,C发生氧化反应。
(2)对于无氧元素参加的反应Fe+CuSO4===FeSO4+Cu。
①铜元素化合价降低,CuSO4发生还原反应。
②铁元素化合价升高,Fe发生氧化反应。
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
(1)在2Na+Cl22NaCl的反应过程中:
①NaNa+;钠元素的化合价由0价升高为+1价,Na发生氧化反应,被氧化。
②ClCl-;氯元素的化合价由0价降低为-1价,Cl2发生还原反应,被还原。
③在这个反应中,发生了电子的得失,化合价在反应前后发生变化,发生了氧化还原反应,
(2)在H2+Cl22HCl的反应过程中:
①氢原子和氯原子都不易失去电子,都可获得1个电子形成稳定结构,二者只能形成共用电子对,使双方最外电子层都达到稳定结构。
②共用电子对偏向于吸引力稍强的氯原子,氯元素的化合价由0价降低为-1价,被还原,氯气发生了还原反应。
③共用电子对偏离于吸引力稍弱的氢原子,氢元素的化合价由0价升高到+1价,被氧化,氢气发生了氧化反应。
④在这个反应中,发生了共用电子对的偏移,化合价在反应前后发生了变化,发生了氧化还原反应:即
(3)结论:凡是有电子转移(得失或偏移)的反应都是氧化还原反应。元素的原子失去电子(或电子对偏离)物质发生氧化反应,物质被氧化;元素的原子得到电子(或电子对偏向)物质发生还原反应,物质被还原。
4.氧化还原反应的特征与本质
特征
反应前后元素化合价有变化
本质
电子转移,包括电子的得失与电子对偏移
关系
单个原子的化合价升降数=单个原子的电子转移数。
二、氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
1.关系图
2.文字表述
(1)置换反应一定是氧化还原反应。(填“一定”“不一定”或“一定不”,下同)
(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有单质参加的化合反应一定是氧化还原反应。
②有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应。
概念判断
下列说法是否正确?正确的打“”,错误的打“x”
1.在化学反应中,失去电子发生氧化反应,生成氧化产物;得到电子发生还原反应,生成还原产物。___
2.复分解反应一定不是氧化还原反应。_______
3.元素由游离态转化为化合态,则该元素被氧化。_____
4.阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性。_____
5.有单质参加的反应一定是氧化还原反应。_______
6.有单质生成的反应一定是氧化还原反应。________
7.金属阳离子被还原不一定得到金属单质。________
8.某元素从化合态变成游离态时,该元素一定被还原。________
9.金属原子失电子数越多,金属的还原性越强。
10.在化学反应中,得电子越多的氧化剂,其氧化性就越强。_____
【答案】1.2.3.x4.x5.x6.x7.8.x9.x10.x
◆ ◆ ◆
Ⅱ
知识精讲
氧化还原反应的概念和本质
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。1.氧化还原反应概念间的联系
5.双线桥法表示电子转移的方向和数目
Ⅰ.基本步骤
◆◇易错提醒◇◆
(1)箭头、箭尾必须对应化合价变化的同种元素的原子;
(2)必须注明“得到”或“失去”;
(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。得到与失去的电子总数相等。
(4)被还原的物质和被氧化的物质得、失电子数守恒。
(3)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:
即时练
1.氧化还原反应的本质是
A.分子数的变化 B.电子的转移
C.元素化合价的升降 D.氧元素的得失
【答案】B
【解析】同时发生氧化反应和还原反应的反应为氧化还原反应,氧化还原反应的本质是电子的转移,故选B。
2.下列有关氧化还原反应的叙述正确的是
A.氧化还原反应的判断是看有无元素化合价的升降
B.氧化还原反应的判断是看有无O元素的得失
C.化合反应一定是氧化还原反应
D.氧化还原反应中一定有两种元素的价态发生改变
【答案】A
【解析】A.氧化还原反应的判断是看有无元素化合价的升降,A正确;
B.氧化还原反应不一定有氧元素参加,B错误;
C.化合反应不一定是氧化还原反应,如,C错误;
D.氧化还原反应中不一定有两种元素的价态发生改变,例如,反应中只有氯元素的化合价发生改变,D错误。
故选A。
3.下列说法正确的
A.氧化还原反应的本质是元素化合价的升降
B.氧化还原反应一定有氧元素参加
C.发生氧化反应的物质也可能同时发生还原反应
D.有单质参与的反应一定是氧化还原反应
【答案】C
【解析】A.氧化还原反应的本质是电子的转移,元素化合价的升降是特征,A错误;
B.氧化还原反应不一定有氧元素参加,例如氢气在氯气中燃烧等,B错误;
C.发生氧化反应的物质也可能同时发生还原反应,例如高锰酸钾分解制备氧气,C正确;
D.有单质参与的反应不一定是氧化还原反应,例如氧气转化为臭氧,D错误;
答案选C。
4.TiCl4+4Na4NaCl+Ti,此反应中金属钠
A.只作氧化剂 B.只作还原剂
C.既作氧化剂又作还原剂 D.既不作氧化剂也不作还原剂
【答案】B
【解析】Na的化合价由0价升高到+1价,被氧化,Na为还原剂;Ti的化合价由+4价降到0价,被还原,TiCl4是氧化剂,故金属钠只作还原剂;
故选B。
5.下列反应与图中标出的反应类型对应错误的是
A.CaO与水的反应—1 B.Na与水的反应—4
C.高温下,CO与反应生成和Fe—3 D.与的反应—5
【答案】A
【解析】A.CaO与水反应生成氢氧化钙,该反应没有元素化合价改变,属于非氧化还原反应,故A错误;
B.Na与水反应生成氢氧化钠和氢气,属于置换反应,Na、H元素化合价改变,属于氧化还原反应,故B正确;
C.高温下,CO与反应生成和Fe,Fe、C元素化合价改变,属于氧化还原反应,不属于四种基本反应类型,故C正确;
D.与反应生成碳酸钙和氢氧化钠,属于复分解反应,元素化合价不变,不属于氧化还原反应,故D正确;
选A。
6.下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
Si元素的化合价由价降低至0价,得到电子,C元素的化合价由0价升高至价,失去电子,得失电子标反了,A错误;得失电子数不相等,应为,C错误;氧元素的化合价从价升高到0价,失去,氯元素的化合价从价降低到价,得到,可表示为,D错误。
7.下列对复分解反应、分解反应、化合反应、置换反应与氧化还原反应关系表述正确的是
A.复分解反应绝大部分是非氧化还原反应 B.置换反应一定属于氧化还原反应
C.化合反应全部属于非氧化还原反应 D.分解反应全部属于氧化还原反应
【答案】B
【解析】A.复分解反应中元素化合价不变、全部是非氧化还原反应,A错误;
B. 置换反应中必定有元素化合价发生变化、一定属于氧化还原反应,B正确;
C.一部分化合反应例如氧化钙和水反应中元素化合价不变、是非氧化还原反应,另一部分化合反应例如氢气和氧气化合反应中元素化合价变化、是氧化还原反应,C错误;
D.一部分分解反应例如碳酸钙分解中元素化合价不变、是非氧化还原反应,另一部分分解反应例如水分解反应中元素化合价变化、是氧化还原反应, D错误;
答案选B。
◆ ◆ ◆
Ⅳ
易错剖析
概念易错
1.氧化还原反应中的6个“不一定”
(1)一种元素被氧化,不一定有另一种元素被还原。如C2+H2O===H+中,被氧化和被还原的元素都是氯元素。
(2)一种反应物不一定只表现出一种性质。如反应2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑中,参加反应的KMnO4既表现了还原性,又表现了氧化性。
(3)有单质参加或生成的反应不一定是氧化还原反应。如同素异形体之间的相互转化不属于氧化还原反应。
(4)某种物质由化合态变为游离态,不一定是被还原,如HCl→Cl2是被氧化。
(5)某元素由化合态变为游离态时,该元素不一定被还原。如Cl2+2Br-===Br2+2Cl-反应中溴元素被氧化。
(6)在氧化还原反应中,非金属单质不一定只作氧化剂。如H2+CuOCu+H2O反应中H2是还原剂。
2.单线桥法与双线桥法的区别
(1)单线桥法表示时箭头是在反应物中由失电子的元素指向得电子的元素;表示时只标转移电子的数目。
(2)双线桥法表示时①箭头由反应物中变价元素指向生成物中同一元素;②表示时要标出“得到”或“失去”;③电子数目且电子数目相等。
◆ ◆ ◆
Ⅴ
巩固提升
一、单选题
1.下列生活现象与氧化还原反应无关的是
A.食盐潮解 B.食物腐败 C.菜刀生锈 D.沼气燃烧
【答案】A
【解析】A.食盐潮解是食盐中含有的杂质MgCl2、CaCl2等吸收空气中的水蒸气,在固体表面形成溶液的过程,在该过程中所有元素化合价不变,因此没有发生氧化还原反应,A正确;
B.食物腐败是食物中的有机物与空气中的氧气发生的缓慢氧化还原反应,B错误;
C.生锈是铁单质与空气中的氧气反应产生铁的化合物的过程,在该过程中有元素化合价发生了变化,因此反应属于氧化还原反应,C错误;
D.沼气燃烧是与空气中的氧气反应产生二氧化碳和水的过程。在该过程中有元素化合价发生了变化,因此反应属于氧化还原反应,D错误;
故选A。
2.下列诗词中涉及氧化还原反应的是
A.无边落木萧萧下,不尽长江滚滚来 B.只要功夫深,铁杵磨成针
C.美人首饰侯王印,尽是沙中浪底来 D.野火烧不尽,春风吹又生
【答案】D
【解析】A.诗句描述落叶飘落,江水奔腾,未涉及化学变化,A错误;
B.只要功夫深,铁杵磨成针过程中只是形状发生改变,没有新物质生成,属于物理变化,B错误;
C.描述的是沙里淘金,是物质的分离提纯,没有涉及化学变化,C错误;
D.野火烧不尽,春风吹又生中有燃烧现象,是可燃物和氧气发生发光放热剧烈的氧化反应,D正确;
故选D
3.下列说法正确的是
A.氧化还原反应的实质是化合价有升降
B.氧化还原反应一定有氧元素参加
C.某元素处于最低价时只有氧化性,只能被还原
D.氧化还原反应一定有电子的转移
【答案】D
【解析】A.氧化还原反应的实质是有电子的转移,特征是有元素化合价的升降,A项错误;
B.氧化还原反应中一定有元素化合价的升降,一定有电子的转移,但不一定有氧元素参加,B项错误;
C.氧化还原反应中,某元素处于最低价态时只有还原性,只能被氧化,C项错误;
D.氧化还原反应的实质是有电子的转移,故氧化还原反应中一定有电子的转移,D项正确;
答案选D。
4.下列变化中,属于还原反应的是
A.NaCl→KCl B.Cl2→HCl C.C→CO2 D.FeCl2→FeCl3
【答案】B
【解析】A.根据有关概念可知,元素化合价降低的反应为还原反应,该变化中没有元素化合价变化,所以不属于还原反应,A错误;
B.氯元素的化合价由Cl2的0价变化到Cl-的-1价,化合价降低,发生还原反应,B正确;
C.碳元素化合价由C的0价变化到CO2的+4价,化合价升高,发生氧化反应,C错误;
D.铁元素化合价由FeCl2的+2价变化到FeCl3的+3价,化合价升高,发生氧化反应,D错误;
故选B。
5.下列反应是氧化还原反应的是
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】A.反应中没有元素化合价发生变化,不是氧化还原反应,A错误;
B.反应中没有元素化合价发生变化,不是氧化还原反应,B错误;
C.氧化铁高温下被一氧化碳还原为铁单质,铁元素化合价从+3变为0,是氧化还原反应,C正确;
D.反应中没有元素化合价发生变化,不是氧化还原反应,D错误;
故本题选C。
6.如图是一个化学反应前后分子种类变化的微观示意图:
下列有关说法正确的是
A.图④是水分子的模型图 B.该反应中元素的种类发生改变
C.图①中氮、氢两元素的质量比为1:3 D.该反应中元素化合价都没有改变
【答案】A
【分析】根据图示可知:该化学反应图示表示NH3与O2在点燃时反应产生N2、H2O,反应方程式为:4NH3+3O22N2+6H2O,然后根据问题分析解答。
【解析】A.根据元素的表示图示可知:图④是水分子的模型图,A正确;
B.化学反应的过程就是原子重新组合的过程,在这个过程中,元素的种类不变,各种元素的原子个数也不变,B错误;
C.图①表示NH3,在NH3中氮、氢两元素的原子个数比为1:3,而表示氮、氢两元素的质量比,C错误;
D.根据反应方程式4NH3+3O22N2+6H2O可知:该反应是单质与化合物反应产生新的单质和新的化合物,其中N、O元素的化合价都发生了改变,因此属于氧化还原反应,D错误;
故合理选项是A。
7.某同学在奥运五连环中填入了5种物质,相连环物质间能发生反应,不相连间不能发生反应。你认为在“五连环”物质的反应中,属于氧化还原反应的有几个,哪种基本反应类型没有涉及到
A.1个、复分解反应 B.2个、分解反应 C.3个、化合反应 D.2个、置换反应
【答案】B
【解析】铁与稀盐酸发生置换反应,属于氧化还原反应,稀盐酸与氢氧化钠溶液发生复分解反应,不属于氧化还原反应,氢氧化钠溶液与二氧化碳反应,元素化合价不变,不属于氧化还原反应,二氧化碳与碳发生化合反应生成一氧化碳,属于氧化还原反应,答案选B。
8.下列反应中水只作还原剂的是
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】A.钠与水的反应中,水中的H元素化合价从+1价降低到0价,得到电子,属于氧化剂,A不符合题意;
B.氯化铁和水反应,无元素化合价的升降,不属于氧化还原反应,B不符合题意;
C.氟气与水反应时,水中的O元素化合价从-2价升高到0价,被氧化,只作还原剂,C符合题意;
D.过氧化钠与水反应时,过氧化钠中的-1价O元素化合价有升有降,水既不是氧化剂又不是还原剂,D不符合题意;
故选C。
9.下列粒子既有氧化性又有还原性的是
A. B. C. D.Cu
【答案】B
【解析】A.钠离子中钠元素的化合价为最高价态,只具有氧化性,故A不符合题意;
B.亚铁离子中铁元素的化合价为中间价态,既有氧化性又有还原性,故B符合题意;
C.氯离子中氯元素的化合价为最低价态,只具有还原性,故C不符合题意;
D.铜单质中铜元素的化合价为最低价态,只具有还原性,故D不符合题意;
故选B。
10.捕获和转化可减少排放并实现资源利用,原理如图,下列说法不正确的是
A.该过程的总反应为:
B.过程②中,既作氧化剂又作还原剂
C.转化过程中,CaO和可以循环利用
D.过程①和②均为氧化还原反应
【答案】D
【解析】A.由流程可知,CO2、CH4为反应物,CO、H2为生成物;因此总反应为,故A正确;
B.过程②中,甲烷中的H元素化合价由+1价降低到0价转化为H2,作为氧化剂,甲烷中C元素化合价由-4价升高到+2价,作为还原剂,因此甲烷既作氧化剂又作还原剂,故B正确;
C.由原理图可知,过程①消耗氧化钙而产生碳酸钙、过程②消耗碳酸钙而生成氧化钙,则二氧化碳的捕获和转化过程中,CaO和可以循环使用,故C正确;
D.过程①发生的反应为氧化钙与二氧化碳发生化合反应生成碳酸钙,该过程中的反应是非氧化还原反应,故D错误;
故答案选D。
11.下列化学方程式中,标示的电子转移方向和数目都正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
A.KClO3中的氯元素由+5价降到0价,不能与盐酸中氯元素的-1价“错位”,正确的表示方法为:,故A错误;
B.反应中,4个HCl中有2个HCl中氯元素从-1价升高到0价得到氯气、失去2×e-电子,锰元素从+4价降低到+2价、二氧化锰得到1×2e-,则表示方法正确,故B正确;
C.CO中的碳元素由+2价升到+4价,转移2e-,反应中CO的化学计量数为2,正确的表示方法为:,故C错误;
D.HgS中汞元素由+2价降到0价,转移2e-,O2中氧元素由0价降到-2价,转移2e-×2,且应为得电子,故反应中共转移6e-,其中硫元素失电子,正确的表示方法为:,故D错误;
选B。
12.下列四个反应中属于氧化还原反应,但其中的H2O既不被氧化,又不被还原的是
A.SO3+H2O=H2SO4 B.
C.2F2+2H2O=4HF+O2 D.SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O
【答案】B
【解析】A.该反应中没有元素化合价改变,故该反应不属于氧化还原反应,A错误;
B.该反应中,中氯元素化合价自身发生升高和降低,氯气既是氧化剂又是还原剂,而其中的水既不被氧化,又不被还原,B正确;
C.该反应中水中的氧元素化合价只升高转化为氧气,水做还原剂,C错误;
D.该反应中没有元素化合价改变,故该反应不属于氧化还原反应,D错误;
故选B。
13.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如图所示,下列化学反应属于阴影3区域的是
A.2HClO2HCl+O2↑ B.
C. D.NaH+H2O=NaOH+H2↑
【答案】D
【解析】A.反应2HClO2HCl+O2↑,从基本类型看属于分解反应,从反应实质看属于氧化还原反应,因此不属于阴影3区域的反应,A不符合题意;
B.反应,从基本类型看属于化合反应,从反应实质看属于氧化还原反应,因此不属于阴影3区域的反应,B不符合题意;
C.反应,从基本类型看属于置换反应,从反应实质看属于氧化还原反应,因此不属于阴影3区域的反应,C不符合题意;
D.反应NaH+H2O=NaOH+H2↑,从基本类型看不属于任何一种基本反应类型,从反应实质看属于氧化还原反应,因此属于阴影3区域的反应,D符合题意;
故合理选项是D。
14.反应中,氧化剂是
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】A.P的氧化态从+1升至+5,说明被氧化,是还原剂,则是氧化产物,A错误;
B.Ag的氧化态从+1降至0,说明被还原,是氧化剂,B正确;
C.H和O的氧化态未变化,未参与氧化还原,C错误;
D.被氧化,是还原剂,D错误;
故选B。
二、填空题
15.完成下列问题。
(1)有下列反应:
①
②
③
④
上述反应中不属于氧化还原反应的是 (填序号,下同);只作还原剂的是 ;属于氧化还原反应,但其中的既不被氧化,又不被还原的是 。
(2)为治理汽车尾气中的NO和CO对环境的污染,可在汽车排气管上安装催化转化器,发生如下反应:。请回答以下问题:
①氧化剂 ;还原剂 ,氧化产物 ;还原产物 ;
②用双线桥标出电子转移的方向和数目 。
【答案】(1) ①④ ③ ②
(2) NO CO CO2 N2
【解析】(1)在上述四个反应中,反应SO3+H2O=H2SO4、CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O中元素化合价没有发生变化,因此这两个反应属于非氧化还原反应,即属于非氧化还原反应的反应序号是①④;在反应③2F2+2H2O=4HF+O2中,F元素化合价降低,H2O的组成元素O元素化合价升高,所以F2为氧化剂,H2O作还原剂,则H2O作还原剂的反应序号是③;在②Cl2+H2O=HCl+HClO中,HCl中的氯为-1价、HClO中的氯为+1价,反应中Cl2中氯的价态既升高又降低,所以Cl2既作氧化剂又作还原剂,属于氧化还原反应,H2O的组成元素化合价不变,H2O既不作氧化剂,也不作还原剂,即H2O既不被氧化,又不被还原的反应序号是②;
(2)①在反应2NO+2CON2+2CO2中,N元素化合价由反应前NO中的+2价变为反应后N2中的0价,C元素化合价由反应前CO中的+2价变为反应后CO2中的+4价,氧化剂NO;还原剂为CO;氧化产物CO2;还原产物N2;
②根据得失电子数,用双线桥法表示电子转移为:。
16.回答下列问题:
(1)我国古代四大发明之一的黑火药是由硫黄粉、硝酸钾和木炭粉按一定比例混合而成的,爆炸时的反应为: S+2KNO3+3C = K2S+N2↑+3CO2↑;在该反应中还原剂是(填化学式,下同):___________;氧化剂:____;还原产物是:_____;发生氧化反应是:_____;被还原的元素是(填元素符号):________。
(2)在Fe2+、Fe3+、Al3+、H+、S、C、S2-、Cl- 等离子或原子中,只有还原性的是:___________;只有氧化性的是:__________;既有氧化性又有还原性的是:___________。
【答案】(1) C S,KNO3 K2S,N2 C S,N
(2) S2-、Cl- Fe3+、Al3+、H+、 Fe2+、S、C、
【解析】(1)反应S+2KNO3+3C = K2S+N2↑+3CO2↑中,S由0价降到-2价,N由+5价降到0价,均发生还原反应,为氧化剂;C由0价升高到+4价,发生氧化反应,为还原剂。故还原剂为:C,氧化剂为S和KNO3,还原产物是K2S和N2,发生氧化反应的是C,被还原的元素是S和N。
(2)元素处于最高价时,只有氧化性,处于最低价时,只有还原性,处于中间价时,既有氧化性又有还原性,故题中所给粒子中,只有还原性的是:S2-和Cl-;只有氧化性的是:Fe3+、Al3+、H+;既有氧化性又有还原性的是:Fe2+、S、C。
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第08讲 氧化还原反应
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◆ ◆ ◆
Ⅰ
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一、氧化还原反应认识
1.从得失氧的角度认识氧化还原反应
从得失氧的角度分析以下反应,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
结论: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 ,氧化反应和还原反应是在一个反应中同时发生的,称为氧化还原反应。
2.从元素化合价升降的角度认识氧化还原反应
(1)对于有氧元素参加的反应2CuO+C2Cu+CO2↑。
①铜元素化合价 ,CuO发生 反应。
②碳元素化合价 ,C发生 反应。
(2)对于无氧元素参加的反应Fe+CuSO4===FeSO4+Cu。
①铜元素化合价 ,CuSO4发生 反应。
②铁元素化合价 ,Fe发生 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。
3.从电子转移的角度认识氧化还原反应
(1)在2Na+Cl22NaCl的反应过程中:
①NaNa+;钠元素的化合价由0价升高为+1价,Na发生 反应,被氧化。
②ClCl-;氯元素的化合价由0价降低为-1价,Cl2发生 反应,被还原。
③在这个反应中,发生了电子的 ,化合价在反应前后发生变化,发生了氧化还原反应,
(2)在H2+Cl22HCl的反应过程中:
①氢原子和氯原子都不易失去电子,都可 1个电子形成稳定结构,二者只能形成共用电子对,使双方最外电子层都达到稳定结构。
②共用电子对 于吸引力稍强的氯原子,氯元素的化合价由 价降低为 价,被 ,氯气发生了 反应。
③共用电子对 于吸引力稍弱的氢原子,氢元素的化合价由 价升高到 价,被 ,氢气发生了 反应。
④在这个反应中,发生了共用电子对的 ,化合价在反应前后发生了变化,发生了氧化还原反应:即
(3)结论:凡是有电子转移(得失或偏移)的反应都是氧化还原反应。元素的原子失去电子(或电子对偏离)物质发生 反应,物质被 ;元素的原子得到电子(或电子对偏向)物质发生 反应,物质被还原。
4.氧化还原反应的特征与本质
特征
反应前后元素化合价有
本质
电子转移,包括 与
关系
单个原子的化合价升降数=单个原子的电子转移数。
二、氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
1.关系图
2.文字表述
(1)置换反应 是氧化还原反应。(填“一定”“不一定”或“一定不”,下同)
(2)复分解反应 是氧化还原反应。
(3)化合反应和分解反应 是氧化还原反应。
①有单质参加的化合反应 是氧化还原反应。
②有单质生成的分解反应 是氧化还原反应。
概念判断
下列说法是否正确?正确的打“”,错误的打“x”
1.在化学反应中,失去电子发生氧化反应,生成氧化产物;得到电子发生还原反应,生成还原产物。___
2.复分解反应一定不是氧化还原反应。_______
3.元素由游离态转化为化合态,则该元素被氧化。_____
4.阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性。_____
5.有单质参加的反应一定是氧化还原反应。_______
6.有单质生成的反应一定是氧化还原反应。________
7.金属阳离子被还原不一定得到金属单质。________
8.某元素从化合态变成游离态时,该元素一定被还原。________
9.金属原子失电子数越多,金属的还原性越强。
10.在化学反应中,得电子越多的氧化剂,其氧化性就越强。_____
◆ ◆ ◆
Ⅱ
知识精讲
氧化还原反应的概念和本质
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。1.氧化还原反应概念间的联系
5.双线桥法表示电子转移的方向和数目
Ⅰ.基本步骤
◆◇易错提醒◇◆
(1)箭头、箭尾必须对应化合价变化的同种元素的原子;
(2)必须注明“得到”或“失去”;
(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。得到与失去的电子总数相等。
(4)被还原的物质和被氧化的物质得、失电子数守恒。
(3)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:
即时练
1.氧化还原反应的本质是
A.分子数的变化 B.电子的转移
C.元素化合价的升降 D.氧元素的得失
2.下列有关氧化还原反应的叙述正确的是
A.氧化还原反应的判断是看有无元素化合价的升降
B.氧化还原反应的判断是看有无O元素的得失
C.化合反应一定是氧化还原反应
D.氧化还原反应中一定有两种元素的价态发生改变
3.下列说法正确的
A.氧化还原反应的本质是元素化合价的升降
B.氧化还原反应一定有氧元素参加
C.发生氧化反应的物质也可能同时发生还原反应
D.有单质参与的反应一定是氧化还原反应
4.TiCl4+4Na4NaCl+Ti,此反应中金属钠
A.只作氧化剂 B.只作还原剂
C.既作氧化剂又作还原剂 D.既不作氧化剂也不作还原剂
5.下列反应与图中标出的反应类型对应错误的是
A.CaO与水的反应—1 B.Na与水的反应—4
C.高温下,CO与反应生成和Fe—3 D.与的反应—5
6.下列反应中电子得失情况表示方法正确的是
A. B.
C. D.
7.下列对复分解反应、分解反应、化合反应、置换反应与氧化还原反应关系表述正确的是
A.复分解反应绝大部分是非氧化还原反应 B.置换反应一定属于氧化还原反应
C.化合反应全部属于非氧化还原反应 D.分解反应全部属于氧化还原反应
◆ ◆ ◆
Ⅳ
易错剖析
概念易错
1.氧化还原反应中的6个“不一定”
(1)一种元素被氧化,不一定有另一种元素被还原。如C2+H2O===H+中,被氧化和被还原的元素都是氯元素。
(2)一种反应物不一定只表现出一种性质。如反应2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑中,参加反应的KMnO4既表现了还原性,又表现了氧化性。
(3)有单质参加或生成的反应不一定是氧化还原反应。如同素异形体之间的相互转化不属于氧化还原反应。
(4)某种物质由化合态变为游离态,不一定是被还原,如HCl→Cl2是被氧化。
(5)某元素由化合态变为游离态时,该元素不一定被还原。如Cl2+2Br-===Br2+2Cl-反应中溴元素被氧化。
(6)在氧化还原反应中,非金属单质不一定只作氧化剂。如H2+CuOCu+H2O反应中H2是还原剂。
2.单线桥法与双线桥法的区别
(1)单线桥法表示时箭头是在反应物中由失电子的元素指向得电子的元素;表示时只标转移电子的数目。
(2)双线桥法表示时①箭头由反应物中变价元素指向生成物中同一元素;②表示时要标出“得到”或“失去”;③电子数目且电子数目相等。
◆ ◆ ◆
Ⅴ
巩固提升
一、单选题
1.下列生活现象与氧化还原反应无关的是
A.食盐潮解 B.食物腐败 C.菜刀生锈 D.沼气燃烧
2.下列诗词中涉及氧化还原反应的是
A.无边落木萧萧下,不尽长江滚滚来 B.只要功夫深,铁杵磨成针
C.美人首饰侯王印,尽是沙中浪底来 D.野火烧不尽,春风吹又生
3.下列说法正确的是
A.氧化还原反应的实质是化合价有升降
B.氧化还原反应一定有氧元素参加
C.某元素处于最低价时只有氧化性,只能被还原
D.氧化还原反应一定有电子的转移
4.下列变化中,属于还原反应的是
A.NaCl→KCl B.Cl2→HCl C.C→CO2 D.FeCl2→FeCl3
5.下列反应是氧化还原反应的是
A. B.
C. D.
6.如图是一个化学反应前后分子种类变化的微观示意图:
下列有关说法正确的是
A.图④是水分子的模型图 B.该反应中元素的种类发生改变
C.图①中氮、氢两元素的质量比为1:3 D.该反应中元素化合价都没有改变
7.某同学在奥运五连环中填入了5种物质,相连环物质间能发生反应,不相连间不能发生反应。你认为在“五连环”物质的反应中,属于氧化还原反应的有几个,哪种基本反应类型没有涉及到
A.1个、复分解反应 B.2个、分解反应C.3个、化合反应 D.2个、置换反应
8.下列反应中水只作还原剂的是
A.
B.
C.
D.
9.下列粒子既有氧化性又有还原性的是
A. B. C. D.Cu
10.捕获和转化可减少排放并实现资源利用,原理如图,下列说法不正确的是
A.该过程的总反应为:
B.过程②中,既作氧化剂又作还原剂
C.转化过程中,CaO和可以循环利用
D.过程①和②均为氧化还原反应
11.下列化学反应中电子转移的表示方法错误的是
A.
B.
C.
D.
12.下列四个反应中属于氧化还原反应,但其中的H2O既不被氧化,又不被还原的是
A.SO3+H2O=H2SO4 B.
C.2F2+2H2O=4HF+O2 D.SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O
13.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如图所示,下列化学反应属于阴影3区域的是
A.2HClO2HCl+O2↑ B.
C. D.NaH+H2O=NaOH+H2↑
14.反应中,氧化剂是
A. B. C. D.
二、填空题
15.完成下列问题。
(1)有下列反应:
①
②
③
④
上述反应中不属于氧化还原反应的是 (填序号,下同);只作还原剂的是 ;属于氧化还原反应,但其中的既不被氧化,又不被还原的是 。
(2)为治理汽车尾气中的NO和CO对环境的污染,可在汽车排气管上安装催化转化器,发生如下反应:。请回答以下问题:
①氧化剂 ;还原剂 ,氧化产物 ;还原产物 ;
②用双线桥标出电子转移的方向和数目 。
16.回答下列问题:
(1)我国古代四大发明之一的黑火药是由硫黄粉、硝酸钾和木炭粉按一定比例混合而成的,爆炸时的反应为: S+2KNO3+3C = K2S+N2↑+3CO2↑;在该反应中还原剂是(填化学式,下同):___________;氧化剂:____;还原产物是:_____;发生氧化反应是:_____;被还原的元素是(填元素符号):________。
(2)在Fe2+、Fe3+、Al3+、H+、S、C、S2-、Cl- 等离子或原子中,只有还原性的是:___________;只有氧化性的是:__________;既有氧化性又有还原性的是:___________。
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