1.3 氧化还原反应【基础必牢】化学人教版必修第一册

专题03 氧化还原反应 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 （以初中学过的两个反应为例子） （1）2CuO+C2Cu+CO2↑ （2）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2↑ 分析： 物质 反应物 发生的反应(氧化反应或还原反应) 得氧的物质 失氧的物质 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 。 2．从化合价变化的角度认识氧化还原反应 分析：请观察下面的反应，标注出发生化合价变化的元素。0 +2 0 +2 Fe＋CuSO4==Cu＋FeSO4 在这个反应中，虽然没有物质得氧或失氧，但是反应前后却有化合价的变化： 元素的化合价从 升高到 ，发生 ； 元素的化合价从 降低到 ，发生 。 结论：有元素化合价变化的反应是氧化还原反应，这是氧化还原反应的重要特征。 3．从电子转移的角度认识氧化还原反应 反应前后有元素化合价的变化，是氧化还原反应的重要特征。那么是什么原因导致元素化合价的变化呢？即氧化还原反应的本质是什么？ 分析：以下列两个反应来分析化合价变化与电子转移的关系： ①2Na +Cl22NaCl 反应中钠元素的化合价从 升高到 ，Na被 ；氯元素的化合价从 降低到 ，Cl2被 。在这个反应中，发生了电子的得失，Na原子 发生了 ，Cl2原子 发生了 。 ②H2 +Cl22HCl 反应中氢元素的化合价从 升高到 ，H2被 ；氯元素的化合价从 降低到 ，Cl2被 。氢气和氯气发生反应时，它们都未能把对方的电子夺取过来，而是双方各以最外层 个电子组成一个 ，使双方原子都达到 ，由于 对共用电子对的吸引能力比 强，共用电子对 氯原子而 氢原子。 结论：氧化还原反应中一定存在电子的转移，有的是 ，有的是 。这是氧化还原反应的 。 元素原子间通过共用电子对形成化合物时，共用电子对偏向哪种元素的原子，哪种元素就显负价；共用电子对偏离哪种元素的原子，哪种元素就显正价。 易错提醒 (1)氧化还原反应中所有元素的化合价一定都发生变化(　　) (2)一个反应中可以只有元素化合价升高，而无元素化合价降低(　　) (3)氧化还原反应中被氧化的物质与被还原的物质可以是同一种物质(　　) (4)有单质参加的反应一定是氧化还原反应(　　) 【答案】　(1)×　(2)×　(3)√　(4)× 易错辨析 二、氧化还原反应的定义、特征和本质 1．定义：凡是有元素化合价升降的化学反应称之为 2．特征：元素的 在反应前后发生了变化。 3．本质：氧化还原反应的实质是 。 （1）在氧化还原反应中，并不是所有元素的化合价都发生改变。 （2）凡是有元素化合价升降的化学反应都是氧化还原反应。化合价变化是氧化还原反应的外在特征，是判断氧化还原反应的依据。 （3）任何氧化还原反应中，元素化合价升高与元素化合价降低一定同时发生，且化合价升高总数＝化合价降低总数。 易错提醒 三、四种基本反应类型与氧化还原反应的关系 （1）置换反应 氧化还原反应。 （2）复分解反应 氧化还原反应。 （3）化合反应、分解反应不一定是 有单质参加的化合反应 氧化还原反应。有单质生成的分解反应 氧化还原反应。 （4）有单质参加的反应 是氧化还原反应，如单质之间的转化：3O22O3 。 四、氧化还原反应中电子转移的表示方法 1．双线桥法 （1）基本步骤 2．单线桥法 （1）基本步骤 无论是用双线桥法还是单线桥法表示电子的转移，一定要正确标明电子转移的方向（箭头指向）和数目。 易错提醒 五、氧化还原反应的相关概念 在氧化还原反应中，一种物质 ，同时有物质 。 1．氧化剂和还原剂 在反应时，所含元素的化合价 ，即 的物质是还原剂。 在反应时，所含元素的化合价 ，即 的物质是氧化剂。 2．氧化性和还原性 （1）氧化性：氧化剂所表现出的 的性质。氧化剂具有 。 （2）还原性：还原剂所表现出的 的性质。还原剂具有 。 3．氧化产物和还原产物 （1）氧化产物：还原剂失去电子 。 （2）还原产物：氧化剂得到电子 。 4．氧化还原反应基本概念间的关系 （1）理解氧化还原反应的相关概念，要抓住两条线： ①还原剂化合价升高→失去电子→发生氧化反应(被氧化)→生成氧化产物。 ②氧化剂化合价降低→得到电子→发生还原反应(被还原)→生成还原产物。 巧记：简化为六个字，“升失氧，降得还”。 （2）在一个具体的化学反应中氧化剂和还原剂可能是同一物质，被氧化和被还原的也可能是同种元素，氧化产物和还原产物也可能是同一物质。 （3）氧化还原反应中的反应物可能既不是氧化剂也不是还原剂，产物也可能既不是氧化产物也不是还原产物。 易错提醒 5．常见的氧化剂和还原剂 （1）常见的氧化剂：①活泼的 ：如F2、O2、O3、Cl2等； ②含有 的化合物：如HNO3、KMnO4、K2Cr2O7、浓H2SO4等； ③某些 的高价态离子：如Fe3+、Cu2+等； ④其它：如H2O2、Na2O2、HClO等。 （2）常见的还原剂：①活泼的 ：如K、Na、Fe、Mg等； ②含有 的化合物：如CO、H2S、SO2、H2SO3、HI等； ③某些 ：如H2、C等。 ④某些 ：Fe2+、S2-、I-等。 在氧化还原反应中，并不是所有元素的化合价都发生变化。 （1）在氧化还原反应中，氧化剂和还原剂可以是不同反应物，也可以是同一反应物，氧化产物、还原产物可以是不同产物，也可以是同一种产物。 （2）由于有些氧化还原反应中，氧化剂或还原剂并没有全部发生氧化还原反应，因此在求氧化剂或还原剂的质量或两者的比例时易发生错误。 （3）一般来说，最高价态物质只有氧化性，最低价态物质只有还原性，中间价态既具有氧化性又具有还原性。如：Fe3+只有氧化性，Fe只有还原性，Fe2+既有氧化性又有还原性。 （4）H2O2既具有氧化性又具有还原性，表现还原性时对应的氧化产物是O2；但主要表现氧化性，表现氧化性时对应还原产物是H2O，故被称为“绿色氧化剂”。 易错提醒 六、物质氧化性、还原性强弱的比较 1．依据氧化还原反应原理判断 （1）氧化性强弱： （2）还原性强弱： 2．依据元素活动性顺序判断 （1）金属越活泼，其单质的还原性 ，对应阳离子的氧化性 。 （2）非金属越活泼，其单质氧化性 ，对应阴离子的还原性 。 3．依据产物中元素价态的高低判断 （1）相同条件下，不同氧化剂作用于同一种还原剂，氧化产物价态高的其氧化性 。例如： （2）相同条件下，不同还原剂作用于同一种氧化剂，还原产物价态低的其还原性 。例如： 七、氧化还原反应的基本规律 1．价态规律 （1）高低规律 元素处于最高价态时，只有 ；元素处于最低价态时，只有 ；元素处于中间价态时，既有 又有 。 （2）归中规律 含不同价态同种元素的物质间发生氧化还原反应时，该元素价态的变化一定遵循“高价＋低价→中间价”，而不会出现交叉现象。简记为 。 如： H2S中S元素为－2价，与生成物中单质S的0价近，所以H2S生成S而不是SO2，H2SO4中S元素为+6价，与生成物中SO2的+4价近，所以H2SO4生成SO2而不是S 。 （3）歧化规律 氧化还原反应中，有原子化合价升高，必然有原子化合价 。某物质发生歧化反应时，中间价态→高价态＋低价态。不会出现 的现象，即生成物中该元素的价态不能都比中间价态高或都比中间价态低。 如：l2＋2NaOH===Na＋Na O＋H2O 2．强弱规律 还原剂 ＋ 氧化剂===氧化产物 ＋ 还原产物 （1）还原性强弱：还原剂>还原产物； （2）氧化性强弱：氧化剂>氧化产物。 （3）应用：强弱规律主要应用与物质间氧化性(或还原性)强弱的比较或判断氧化剂(或还原剂)和有还原性(或氧化性)的物质在一定条件下能否发生反应。 3．先后规律 （1）同一氧化剂与多种还原剂混合时，还原性强的先被 。如已知还原性：I－>Fe2＋>Br－，当把氯气通入FeBr2溶液时，因为还原性：Fe2＋>Br－，所以氯气的量不足时首先氧化Fe2＋；把氯气通入FeI2溶液时，因为还原性：I－>Fe2＋，所以氯气的量不足时首先氧化I－。 （2）同一还原剂与多种氧化剂混合时，氧化性强的先被 。如，在含有Fe3＋、Cu2＋、H＋的溶液中加入铁粉，因为氧化性：Fe3＋>Cu2＋>H＋，所以铁粉先与Fe3＋反应，然后再依次与Cu2＋、H＋反应。 4. 守恒规律 氧化还原反应遵循以下三个守恒规律： （1） 守恒：反应前后原子的 和 不变。 （2） 守恒：氧化剂和还原剂 总数相等，化合价升高总数＝化合价降低总数。 （3） 守恒：离子反应前后，阴、阳离子所带 相等。如Fe3＋＋Cu===Fe2＋＋Cu2＋(错误)，2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(正确)。 （4）应用：守恒规律应用于氧化还原反应的配平及计算。 八、氧化还原反应的配平 （一）氧化还原反应的配平原则 （1） 守恒：反应前后原子的 和 不变。 （2） 守恒：氧化剂和还原剂 总数相等，化合价升高总数＝化合价降低总数。 （3） 守恒：离子反应前后，阴、阳离子所带 相等。 （二）氧化还原反应的配平方法——化合价升降法 1．配平步骤：五步法 以化学方程式C＋HNO3(浓)→ NO2↑＋CO2↑＋H2O为例子 （1）标：写出反应物和生成物的化学式，标出发生氧化反应和还原反应的元素化合价。 （2）等：依据得失电子守恒，使化合价升高和降低的总数相等。 （3）定：确定变价物质的化学计量数。 （4）平：用观察法配平其他物质的化学计量数。 C＋4HNO3(浓)→ 4NO2↑＋CO2↑＋2H2O （5）查：检查电荷是否守恒，原子个数是否守恒，配平后，把箭头改成双线，标注反应条件。 C＋4HNO3(浓)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O 2．氧化还原反应方程式配平的技巧 （1）正向配平法 适合反应物分别是氧化剂、还原剂的反应。如上述示例： （2）逆向配平法 适用于一种元素的化合价既升高又降低的反应和分解反应中的氧化还原反应。先确定生成物的化学计量数，然后确定反应物的化学计量数，最后根据质量守恒配平其他物质。如： 由于S的化合价既升高又降低，而且升降总数要相等，所以K2S的化学计量数为2，K2SO3的化学计量数为1，然后确定S的化学计量数为3，最后根据质量守恒配平其他物质。 （3）缺项型氧化还原反应方程式的配平方法 ①方法 先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数，然后由原子守恒确定未知物，再根据原子守恒进行配平。 ②补项原则 条件 补项原则 酸性条件下 缺H(氢)或多O(氧)补H＋，少O(氧)补H2O(水) 碱性条件下 缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水)，少O(氧)补OH－ 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 （以初中学过的两个反应为例子） （1）2CuO+C2Cu+CO2↑ （2）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2↑ 分析： 物质 反应物 发生的反应(氧化反应或还原反应) 得氧的物质 C、CO 氧化反应 失氧的物质 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．从化合价变化的角度认识氧化还原反应 分析：请观察下面的反应，标注出发生化合价变化的元素。0 +2 0 +2 Fe＋CuSO4==Cu＋FeSO4 在这个反应中，虽然没有物质得氧或失氧，但是反应前后却有化合价的变化： Fe 元素的化合价从 0价 升高到 +2 价 ，发生 氧化反应 ； Cu 元素的化合价从 +2价降低到 0 价 ，发生 还原反应 。 结论：有元素化合价变化的反应是氧化还原反应，这是氧化还原反应的重要特征。 3．从电子转移的角度认识氧化还原反应 反应前后有元素化合价的变化，是氧化还原反应的重要特征。那么是什么原因导致元素化合价的变化呢？即氧化还原反应的本质是什么？ 分析：以下列两个反应来分析化合价变化与电子转移的关系： ①2Na +Cl22NaCl 反应中钠元素的化合价从0价升高到+1价，Na被氧化；氯元素的化合价从0价降低到-1价，Cl2被还原。在这个反应中，发生了电子的得失，Na原子失去电子发生了氧化反应，Cl2原子得到电子发生了还原反应。 ②H2 +Cl22HCl 反应中氢元素的化合价从0价升高到+1价，H2被氧化；氯元素的化合价从0价 降低到-1价，Cl2被还原。氢气和氯气发生反应时，它们都未能把对方的电子夺取过来，而是双方各以最外层 1 个电子组成一个共用电子对，使双方原子都达到稳定结构，由于氯原子对共用电子对的吸引能力比氢原子强，共用电子对偏向氯原子而偏离氢原子。 结论：氧化还原反应中一定存在电子的转移，有的是 电子得失 ，有的是 共用电子对偏移 。这是氧化还原反应的本质。 元素原子间通过共用电子对形成化合物时，共用电子对偏向哪种元素的原子，哪种元素就显负价；共用电子对偏离哪种元素的原子，哪种元素就显正价。 易错提醒 二、氧化还原反应的定义、特征和本质 1．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．特征：元素的化合价在反应前后发生了变化。 3．本质：氧化还原反应的实质是电子转移(得失或偏移)。 （1）在氧化还原反应中，并不是所有元素的化合价都发生改变。 （2）凡是有元素化合价升降的化学反应都是氧化还原反应。化合价变化是氧化还原反应的外在特征，是判断氧化还原反应的依据。 （3）任何氧化还原反应中，元素化合价升高与元素化合价降低一定同时发生，且化合价升高总数＝化合价降低总数。 易错提醒 三、四种基本反应类型与氧化还原反应的关系 （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、分解反应不一定是氧化还原反应。有单质参加的化合反应是氧化还原反应。有单质生成的分解反应是氧化还原反应。 （4）有单质参加的反应不一定是氧化还原反应，如单质之间的转化：3O22O3 。 四、氧化还原反应中电子转移的表示方法 1．双线桥法 （1）基本步骤 2．单线桥法 （1）基本步骤 无论是用双线桥法还是单线桥法表示电子的转移，一定要正确标明电子转移的方向（箭头指向）和数目。 易错提醒 五、氧化还原反应的相关概念 在氧化还原反应中，一种物质 失去电子（或电子对偏离），同时有物质 得到电子（或电子对偏向）。 1．氧化剂和还原剂 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） 的物质是还原剂。 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） 的物质是氧化剂。 2．氧化性和还原性 （1）氧化性：氧化剂所表现出的得电子的性质。氧化剂具有氧化性。 （2）还原性：还原剂所表现出的失电子的性质。还原剂具有还原性。 3．氧化产物和还原产物 （1）氧化产物：还原剂失去电子被氧化生成的产物。 （2）还原产物：氧化剂得到电子被还原生成的产物。 4．氧化还原反应基本概念间的关系 （1）理解氧化还原反应的相关概念，要抓住两条线： ①还原剂化合价升高→失去电子→发生氧化反应(被氧化)→生成氧化产物。 ②氧化剂化合价降低→得到电子→发生还原反应(被还原)→生成还原产物。 巧记：简化为六个字，“升失氧，降得还”。 （2）在一个具体的化学反应中氧化剂和还原剂可能是同一物质，被氧化和被还原的也可能是同种元素，氧化产物和还原产物也可能是同一物质。 （3）氧化还原反应中的反应物可能既不是氧化剂也不是还原剂，产物也可能既不是氧化产物也不是还原产物。 易错提醒 5．常见的氧化剂和还原剂 （1）常见的氧化剂：①活泼的非金属单质：如F2、O2、O3、Cl2等； ②含有高价态元素的化合物：如HNO3、KMnO4、K2Cr2O7、浓H2SO4等； ③某些金属元素的高价态离子：如Fe3+、Cu2+等； ④其它：如H2O2、Na2O2、HClO等。 （2）常见的还原剂：①活泼的金属单质：如K、Na、Fe、Mg等； ②含有低价态元素的化合物：如CO、H2S、SO2、H2SO3、HI等； ③某些非金属单质：如H2、C等。 ④某些低价态的阳离子或阴离子：Fe2+、S2-、I-等。 在氧化还原反应中，并不是所有元素的化合价都发生变化。 （1）在氧化还原反应中，氧化剂和还原剂可以是不同反应物，也可以是同一反应物，氧化产物、还原产物可以是不同产物，也可以是同一种产物。 （2）由于有些氧化还原反应中，氧化剂或还原剂并没有全部发生氧化还原反应，因此在求氧化剂或还原剂的质量或两者的比例时易发生错误。 （3）一般来说，最高价态物质只有氧化性，最低价态物质只有还原性，中间价态既具有氧化性又具有还原性。如：Fe3+只有氧化性，Fe只有还原性，Fe2+既有氧化性又有还原性。 （4）H2O2既具有氧化性又具有还原性，表现还原性时对应的氧化产物是O2；但主要表现氧化性，表现氧化性时对应还原产物是H2O，故被称为“绿色氧化剂”。 易错提醒 六、物质氧化性、还原性强弱的比较 1．依据氧化还原反应原理判断 （1）氧化性强弱： 氧化剂>氧化产物 （2）还原性强弱： 还原剂>还原产物 2．依据元素活动性顺序判断 （1）金属越活泼，其单质的还原性越强，对应阳离子的氧化性越弱。 （2）非金属越活泼，其单质氧化性越强，对应阴离子的还原性越弱。 3．依据产物中元素价态的高低判断 （1）相同条件下，不同氧化剂作用于同一种还原剂，氧化产物价态高的其氧化性 强 。例如： （2）相同条件下，不同还原剂作用于同一种氧化剂，还原产物价态低的其还原性 强 。例如： 七、氧化还原反应的基本规律 1．价态规律 （1）高低规律 元素处于最高价态时，只有氧化性；元素处于最低价态时，只有还原性；元素处于中间价态时，既有氧化性又有还原性。 （2）归中规律 含不同价态同种元素的物质间发生氧化还原反应时，该元素价态的变化一定遵循“高价＋低价→中间价”，而不会出现交叉现象。简记为“两靠近，不交叉”。 如： H2S中S元素为－2价，与生成物中单质S的0价近，所以H2S生成S而不是SO2，H2SO4中S元素为+6价，与生成物中SO2的+4价近，所以H2SO4生成SO2而不是S 。 （3）歧化规律 氧化还原反应中，有原子化合价升高，必然有原子化合价降低。某物质发生歧化反应时，中间价态→高价态＋低价态。不会出现“一边倒”的现象，即生成物中该元素的价态不能都比中间价态高或都比中间价态低。 如：l2＋2NaOH===Na＋Na O＋H2O 2．强弱规律 还原剂 ＋ 氧化剂===氧化产物 ＋ 还原产物 （1）还原性强弱：还原剂>还原产物； （2）氧化性强弱：氧化剂>氧化产物。 （3）应用：强弱规律主要应用与物质间氧化性(或还原性)强弱的比较或判断氧化剂(或还原剂)和有还原性(或氧化性)的物质在一定条件下能否发生反应。 3．先后规律 （1）同一氧化剂与多种还原剂混合时，还原性强的先被氧化。如已知还原性：I－>Fe2＋>Br－，当把氯气通入FeBr2溶液时，因为还原性：Fe2＋>Br－，所以氯气的量不足时首先氧化Fe2＋；把氯气通入FeI2溶液时，因为还原性：I－>Fe2＋，所以氯气的量不足时首先氧化I－。 （2）同一还原剂与多种氧化剂混合时，氧化性强的先被还原。如，在含有Fe3＋、Cu2＋、H＋的溶液中加入铁粉，因为氧化性：Fe3＋>Cu2＋>H＋，所以铁粉先与Fe3＋反应，然后再依次与Cu2＋、H＋反应。 4. 守恒规律 氧化还原反应遵循以下三个守恒规律： （1）质量守恒：反应前后原子的种类和个数不变。 （2）得失电子守恒：氧化剂和还原剂得失电子总数相等，化合价升高总数＝化合价降低总数。 （3）电荷守恒：离子反应前后，阴、阳离子所带电荷总数相等。如Fe3＋＋Cu===Fe2＋＋Cu2＋(错误)，2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(正确)。 （4）应用：守恒规律应用于氧化还原反应的配平及计算。 八、氧化还原反应的配平 （一）氧化还原反应的配平原则 （1）质量守恒：反应前后原子的种类和个数不变。 （2）得失电子守恒：氧化剂和还原剂得失电子总数相等，化合价升高总数＝化合价降低总数。 （3）电荷守恒：离子反应前后，阴、阳离子所带电荷总数相等。 （二）氧化还原反应的配平方法——化合价升降法 1．配平步骤：五步法 以化学方程式C＋HNO3(浓)→ NO2↑＋CO2↑＋H2O为例子 （1）标：写出反应物和生成物的化学式，标出发生氧化反应和还原反应的元素化合价。 （2）等：依据得失电子守恒，使化合价升高和降低的总数相等。 （3）定：确定变价物质的化学计量数。 （4）平：用观察法配平其他物质的化学计量数。 C＋4HNO3(浓)→ 4NO2↑＋CO2↑＋2H2O （5）查：检查电荷是否守恒，原子个数是否守恒，配平后，把箭头改成双线，标注反应条件。 C＋4HNO3(浓)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O 2．氧化还原反应方程式配平的技巧 （1）正向配平法 适合反应物分别是氧化剂、还原剂的反应。如上述示例： （2）逆向配平法 适用于一种元素的化合价既升高又降低的反应和分解反应中的氧化还原反应。先确定生成物的化学计量数，然后确定反应物的化学计量数，最后根据质量守恒配平其他物质。如： 由于S的化合价既升高又降低，而且升降总数要相等，所以K2S的化学计量数为2，K2SO3的化学计量数为1，然后确定S的化学计量数为3，最后根据质量守恒配平其他物质。 （3）缺项型氧化还原反应方程式的配平方法 ①方法 先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数，然后由原子守恒确定未知物，再根据原子守恒进行配平。 ②补项原则 条件 补项原则 酸性条件下 缺H(氢)或多O(氧)补H＋，少O(氧)补H2O(水) 碱性条件下 缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水)，少O(氧)补OH－ 学科网（北京）股份有限公司 $