内容正文:
第2章 元素与物质世界
第3节 氧化还原反应
第1课时 认识氧化还原反应
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第2章 元素与物质世界
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新知学习探究
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CONTENTS
02
随堂知识演练
03
知能达标训练
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氧化
还原
相反
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电子转移
电子转移
升高
氧化
得到
降低
还原
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失去1个电子
升高1价
氧化反应
得到1个电子
降低1价
还原反应
电子的转移
元素化合价的变化
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红色物质
蓝色变浅
发生偏转
有
升高
氧化
降低
还原
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[学习目标] 1.认识有化合价变化的反应是氧化还原反应,知道氧化还原反应的本质是电子的转移。2.会用单线桥和双线桥法表示氧化还原反应中的电子转移情况。3.能利用氧化还原反应对常见的反应进行分类和分析说明。
知识点一 氧化还原反应
1.氧化还原反应的特征——化合价升降
(1)概念关系
(2)实例分析
在氢气与氧化铜发生的氧化还原反应CuO+H2eq \o(=====,\s\up17(△))Cu+H2O中,氢气中H的化合价由0价升高到+1价,发生_____反应;氧化铜中的Cu的化合价由+2价降低到0价发生_____反应。两个反应过程_____,同存在于一个氧化还原反应中。
2.氧化还原反应的实质——电子转移
(1)示例:
①金属钠与氯气反应时:
②铁与CuSO4溶液反应时:
(2)结论:所有氧化还原反应中都有__________,__________是氧化还原反应的实质,物质所含元素失去电子,化合价_____,发生_____反应;物质所含元素_____电子,化合价_____,发生_____反应。
有下列反应:
①CO2+Ceq \o(=====,\s\up17(高温))2CO
②Cu2(OH)2CO3eq \o(=====,\s\up17(△))2CuO+H2O+CO2↑
③2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O
④CuO+COeq \o(=====,\s\up17(△))Cu+CO2
⑤3Fe+4H2O(g)eq \o(=====,\s\up17(高温))Fe3O4+4H2
⑥NaOH+HCl===NaCl+H2O
⑦4NH3+3O2(纯)eq \o(=====,\s\up17(点燃))2N2+6H2O
⑧2H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电))2H2↑+O2↑
⑨CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O
⑩CO2+H2O===H2CO3
按要求回答问题。
(1)上述反应属于氧化还原反应的是________(填序号)。
(2)当反应中有一种元素被氧化时,一定有另一种元素被还原吗?举例说明。
______________________________________________________________________________________________________________________________________
(3)从四种基本类型的反应和氧化还原反应角度分析上述十个反应,从中探索氧化还原反应与四种基本类型的反应之间的关系。
反应类型
反应序号
其中属于氧化还原反应
分解反应
____
____
化合反应
____
____
置换反应
____
____
复分解反应
____
均不是
其他
____
③④
提示 (1)①③④⑤⑦⑧
(2)不一定,如Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O中化合价变化的均为氯元素。
(3)②⑧ ⑧ ①⑩ ① ⑤⑦ ⑤⑦ ⑥⑨ ③④
氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
(1)关系图解
(2)易错警示
①四种基本反应类型并非包含所有化学反应,如2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑就不属于四种基本反应类型。
②有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应都是氧化还原反应。
③有单质参加或生成的化学反应不一定是氧化还原反应,如氧气和臭氧的转化反应3O2eq \o(=====,\s\up17(高温))2O3中既有单质参加又有单质生成,但不是氧化还原反应。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)凡是有元素化合价变化的反应都是氧化还原反应。( )
(2)物质所含元素化合价升高的反应是还原反应。( )
(3)氧化还原反应是一定有氧元素参与的反应。( )
(4)氧化还原反应中一定有电子的转移。( )
(5)化合反应和分解反应一定是氧化还原反应。( )
(6)所有的置换反应都是氧化还原反应。( )
(7)某一氧化还原反应一定属于四种基本反应类型中的一种。( )
(8)氧化还原反应过程中得电子的物质在反应中被氧化。( )
提示 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)√ (7)× (8)×
2.下列反应中,铁元素发生氧化反应的是( )
A.FeS+2HCl===FeCl2+H2S↑
B.Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑
C.FeO+2HCl===FeCl2+H2O
D.Fe2O3+3COeq \o(=====,\s\up17(高温))2Fe+3CO2
解析 反应FeS+2HCl===FeCl2+H2S↑中铁元素价态不变;反应Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑中铁元素由0价升高到+2价;反应FeO+2HCl===FeCl2+H2O中铁元素价态不变;反应Fe2O3+3COeq \o(=====,\s\up17(高温))2Fe+3CO2中铁元素由+3价降低到0价。
答案 B
3.下列关于氧化还原反应的叙述,正确的是( )
A.有一种元素被氧化,肯定有另一种元素被还原
B.在反应中所有元素的化合价都发生变化
C.某元素由化合态变为游离态,则该元素一定被还原
D.氧化还原反应中一定有电子的转移
解析 由反应2H2O2eq \o(=====,\s\up17(MnO2))2H2O+O2↑可知,氧化还原反应中,也可能是一种元素既被氧化又被还原,元素由化合态变为游离态既可能被氧化也可能被还原,反应中不一定所有元素的化合价都发生变化,A、B、C错误;氧化还原反应的本质是电子的转移,D正确。
答案 D
4.将燃着的镁条伸入盛有二氧化碳的集气瓶中,镁条继续燃烧,反应的化学方程式为CO2+2Mgeq \o(=====,\s\up17(点燃),\s\do15( ))C+2MgO,该反应属于( )
①化合反应 ②分解反应 ③置换反应 ④复分解反应 ⑤氧化还原反应 ⑥离子反应 ⑦非氧化还原反应
A.①③⑦
B.②③⑥
C.③⑤
D.④⑥
解析 根据置换反应的定义可知该反应属于置换反应,化合价反应前后有变化,也属于氧化还原反应。
答案 C
知识点二 氧化还原反应的表示方法
1.氧化还原反应的实质
(1)以钠与氯气反应为例
①2Na+Cl2eq \o(=====,\s\up17(点燃))2NaCl反应的实质可以表示为
结合上面图示完成表格。
原子
电子转移情况
化合价变化情况
反应类型
Na
_______________
__________
__________
Cl
_______________
__________
__________
②结论:氧化还原反应的实质是__________________,其外观表现是____________________。
(2)以金属铁与CuSO4溶液反应为例
①完成实验填写下表空格。
装置及操作
现象
a.石墨表面析出_____________
b.溶液__________
c.电流表指针__________
②结论:反应过程中___电子转移,形成电池
Fe
化合价_____
发生_____反应
Cu2+
化合价_____
发生_____反应
2.氧化还原反应的两种表示方法
Na在Cl2中燃烧,反应中电子的转移可用如表所示的两种方法表示:
方法
表示
双线桥法
单线桥法
1.下列氧化还原反应中,电子转移方向和数目的表示正确吗?请说明理由。
( )
原因:___________________________________________________________
___________________________________________________________________。
( )
原因:___________________________________________________________
____________________________________________________________________。
提示 (1)× 箭头连接方式不对,应该由被氧化元素(H)指向被还原元素(Cu)
(2)× 单线桥法中,箭头应该由被氧化元素指向被还原元素,箭头不能跨越等号
2.在一个氧化还原反应中有得到电子过程,有失去电子过程,是不是反应中转移的电子数为二者之和?
提示 不对。
“双线桥法”和“单线桥法”的注意事项
1.双线桥法
(1)箭头和箭尾均指向同一元素,并且由反应物指向生成物。
(2)线桥上必须标明“得到”或“失去”,并且得到和失去的电子总数应相等。
(3)标电子转移数目时,用a×be-的形式表示,a表示发生氧化或还原反应的原子个数,b表示每个原子失去或得到的电子数。
2.单线桥法
(1)箭头和箭尾均指向反应物,并且由化合价升高的元素指向化合价降低的元素。
(2)线桥上不需标明“得到”或“失去”,只需标明转移电子的总数目,即只写ne-。
1.(2024·四川凉山期中)下列化学方程式中电子转移方向和数目分析正确的是( )
解析 硫得到电子生成硫化钠、失去电子生成亚硫酸钠,,A项错误;氨气中氮失去电子、二氧化氮中氮得到电子,,B项错误;氯酸钾中氯得到1×5个电子、HCl中氯失去5个电子,为
,C项错误;铁失去2×3=6个电子、氯得到6个电子,D项正确。
答案 D
2.标出变价元素的化合价,分别用双线桥法和单线桥法标出电子转移情况。
(1)MnO2+4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))MnCl2+2H2O+Cl2↑
(2)2H2S+SO2===3S↓+2H2O
答案
1.某金属元素由氧化物转变为单质,则该金属元素( )
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.既不被氧化,也不被还原
解析 金属元素在氧化物中显正化合价,转变成单质变为0价,则在氧化还原反应中得电子被还原。
答案 B
2.(2025·福建长泰月考)氧化还原反应与四种基本类型反应的关系如下图所示,则下列化学反应属于区域3的是( )
A.Cl2+2KBr===Br2+2KCl
B.2NaHCO3eq \o(=====,\s\up17(△))Na2CO3+H2O+CO2↑
C.2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2↑
D.4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
解析 3区域是指属于氧化还原反应,但又不是四大基本反应类型之一,据此分析。Cl2+2KBr===Br2+2KCl是置换反应,属于四大基本反应类型之一,A不选;2NaHCO3eq \o(=====,\s\up17(△))Na2CO3+H2O+CO2↑属于分解反应,也不是氧化还原反应,B不选;2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2↑既是氧化还原反应,也不属于四大基本反应类型之一,C选;4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3是氧化还原反应,但是也属于化合反应,属于四大基本反应类型之一,D不选。
答案 C
3.(双选)歌曲《青花瓷》中有歌词“帘外芭蕉惹骤雨,门环惹铜绿”,其中“铜绿”的化学成分是碱式碳酸铜。铜在潮湿的空气中生锈的化学反应:2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3。下列有关该反应说法正确的是( )
A.该反应是氧化还原反应,发生化合价变化的有三种元素
B.6.4 g O2参与反应转移0.8 mol e-
C.由此反应可知,化合反应一定是氧化还原反应
D.Cu失电子,发生的是氧化反应
解析 该反应是氧化还原反应,发生化合价变化的有铜、氧两种元素,A项错误;氧元素化合价由0降低为-2,6.4 g O2参与反应转移电子的物质的量为eq \f(6.4 g,16 g·mol-1)×2=0.8 mol,B项正确;化合反应不一定是氧化还原反应,如CaO+H2O===Ca(OH)2,C项错误;Cu元素化合价升高失电子,发生的是氧化反应,D项正确。
答案 BD
4.(2025·宁夏六盘山高一月考)天然气中含有少量H2S等气体,在酸性溶液中T.F菌可实现催化脱硫,其原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.反应①②均为氧化还原反应
B.每处理1分子H2S,转移1个电子
C.反应前后Fe3+浓度基本保持不变
D.反应①中H2S被氧化
解析 反应①中Fe、S元素化合价改变,反应②中Fe、O元素化合价改变,反应①②均为氧化还原反应,故A正确;总反应的化学方程式为2H2S+O2eq \o(=====,\s\up17(T.F菌))2H2O+2S↓,S元素化合价由-2价升高为0价,每处理1分子H2S,转移2个电子,故B错误;根据题图,Fe3+在反应①中消耗,在反应②中生成,反应前后Fe3+浓度基本保持不变,故C正确;反应①H2S中S元素化合价由-2价升高为0价,H2S被氧化,故D正确。
答案 B
5.已知铜在常温下能被稀硝酸溶解,其反应的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(1)被氧化的元素是________,被还原的元素是________,发生氧化反应的物质是________,发生还原反应的物质是________。
(2)用双线桥法表示反应中电子得失的方向和数目:___________________
___________________________________________________________________。
(3)用单线桥法表示反应中电子得失的方向和数目:____________________
___________________________________________________________________。
解析 由反应的化学方程式可知,铜元素化合价升高,由0价变为+2价,被氧化;部分氮元素化合价降低,由+5价变为+2价,被还原,故Cu发生氧化反应,部分HNO3发生还原反应。
答案 (1)Cu N Cu HNO3
$$