内容正文:
第一章 物质及其变化
第三节
氧化还原反应
第1课时 氧化还原反应
人教版2019必修第一册
氧化还原反应的本质与特征
1
知识导航
氧化还原反应与四个基本反应类型的关系
2
3
氧化还原反应中电子转移的表示方法
知识导航
思考:碘液遇到Vc发生了怎样的化学变化,属于哪类化学反应?
引·新课导入
家庭小实验——碘液遇到Vc
问题驱动
实验情境导入
发生了氧化还原反应
任务1:回顾初中所学的知识及生活中的常识,说说你所知道的氧化还原反应。
探·知识奥秘
一、氧化还原反应
苹果变色
钢铁生锈
电池放电
煤炭燃烧
无处不在的氧化还原反应
无处不在的氧化还原反应
01
氧化还原反应
探·知识奥秘
任务2:结合教材P22页“思考与讨论(1)”, 回答什么是氧化还原反应?
思考与讨论
(1)请根据初中学过的氧化反应和还原反应的知识,分析以下反应,完成下表。
一、氧化还原反应
Fe2O3 + 3 CO = 2Fe + 3 CO2
高温
2CuO + C = 2Cu + CO2
高温
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
1774年,法国化学家拉瓦锡正式提出了氧化学说:燃烧的本质是物质与氧的化合。人们把物质与氧结合的反应叫做氧化反应,把失去氧的反应叫做还原反应。
探·知识奥秘
一、氧化还原反应
1.从得失氧的角度认识氧化还原反应
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
Cu
C
还原反应
CO2
O
O
Cu
氧化反应
O
2CuO + C === 2Cu + CO2↑
高温
C
氧化反应
CuO
还原反应
1.从得失氧的角度认识氧化还原反应
一、氧化还原反应
探·知识奥秘
得到氧,被氧化,氧化反应
失去氧,被还原,还原反应
Fe2O3 + 3CO === 2Fe + 3CO2
△
③氧化还原反应:一种物质得到氧发生氧化反应,同时另一种物质失去氧发生还原
反应的反应。
①氧化反应:物质得氧被氧化的反应
②还原反应:物质失氧被还原的反应
探·知识奥秘
任务3:请同学们结合教材P22页“思考与讨论(2)(3)”,思考若从化合价升降的角度分析,你对氧化还原反应又有哪些新的认识?
一、氧化还原反应
思考与讨论
(1)请根据初中学过的氧化反应和还原反应的知识,分析以下反应,完成下表。
Fe2O3 + 3 CO = 2Fe + 3 CO2
高温
2CuO + C = 2Cu + CO2
高温
(2)请标出以上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。
(3)讨论:在以上反应中,物质发生氧化反应或还原反应,与物质所含元素化合价的升高
或降低有什么关系?
2.从元素化合价升降的角度认识氧化还原反应
一、氧化还原反应
探·知识奥秘
Fe2O 3 +3CO
高温
2Fe + 3CO2
+3 -2 +2-2 0 +4 -2
化合价降低,被还原
化合价升高,被氧化
失氧,还原反应
得氧,氧化反应
结论:在氧化还原反应中,得氧的反应,有元素的化合价升高,发生了氧化反应;
失氧的反应,元素的化合价降低,发生了还原反应。
2.从元素化合价升降的角度认识氧化还原反应
探·知识奥秘
一、氧化还原反应
②还原反应:物质所含元素化合价降低被还原的反应
①氧化反应:物质所含元素化合价升高被氧化的反应
化合价降低,被还原
化合价升高,被氧化
+2 -2
0
+2 -2
0
③氧化还原反应的特征:有元素化合价的发生变化
1774年,拉瓦锡创立氧化学说(既燃烧是物质与氧气的反应)推翻了流行千年的燃素说,以解释燃烧等实验现象,指出动物的呼吸实质上是缓慢氧化。
VS
拉瓦锡
1743~1794 (法)
弗兰克兰
1825~1899(英)
1852年,弗兰克兰在研究金属有化合物时提出化合价的概念,并逐步得到完善后,人们把化合价升高的反应叫做氧化反应,把化合价降低的反应叫做还原反应。
得失氧的视角
化合价的视角
探·知识奥秘
氧化还原反应概念的发展
12
探·知识奥秘
任务引入
任务4:请同学们探讨是否所有的氧化还原反应都会同时存在得失氧和化合价升降
这两个变化特征呢?
一、氧化还原反应
2Cu + O2 === 2CuO
H2 + CuO === H2O + Cu
点燃
0 0 +2 -2
0 +2 -2 +1 -2 0
化合价升高,被氧化
化合价降低,被还原
化合价升高,被氧化
化合价降低,被还原
存在得失氧和化合价升降
探·知识奥秘
任务引入
任务4:请同学们探讨是否所有的氧化还原反应都会同时存在得失氧和化合价升降
这两个变化特征呢?
一、氧化还原反应
Zn+2HCl === ZnCl2+H2
化合价升高被氧化
2Na+Cl2 === 2NaCl
点燃
化合价降低被还原
化合价升高被氧化
化合价降低被还原
不存在得失氧,有化合价升降
0 0 +1 -1
0 +1 +2 0
3.氧化还原反应的特征:有元素化合价的发生变化
探·知识奥秘
+2
0
化合价降低,被还原,发生还原反应
+2
0
化合价升高,被氧化,发生氧化反应
氧化还原反应
判断依据
看反应前后是否有元素化合价的变化。
即:凡是有元素化合价变化的化学反应称之为氧化还原反应。
宏观视角—认识氧化还原反应的特征
2NO+O2===2NO2
CaO + H2O === Ca(OH)2
2H2O === 2H2↑ + O2↑
通电
CaCO3 === CaO + CO2↑
高温
Fe + CuSO4 === FeSO4 + Cu
Fe+2HCl == FeCl2+H2↑
NaOH + HCl === NaCl +H2O
NaCl + AgNO3 === AgCl↓+NaNO3
化合反应
分解反应
复分解反应
置换反应
【例1】判断下列反应是否为氧化还原反应?
1)关键:正确判断反应物、生成物中所有元素的化合价及其变化;
2)方法:看反应前后是否有化合价升降
析·典型范例
【温馨提示】两个可能:化合反应和分解反应可能是氧化还原反应。
两个一定:置换反应一定是氧化还原反应,复分解反应一定是非氧化还原反应。
02
氧化还原反应与四个基本反应类型的关系
1. 化合反应__________是氧化还原反应;
2. 分解反应__________是氧化还原反应;
3. 置换反应__________是氧化还原反应;
4. 复分解反应________是氧化还原反应。
氧化还原反应
置换反应
化合反应
分解反应
复分解反应
可能
可能
一定
一定不
有单质生成的分解反应
有单质参加的化合反应
探·知识奥秘
二、四大基本反应类型与氧化还原反应的关系
有单质参加或生成的反应一定是氧化还原反应吗?
同素异形体之间的转化:如3O2(氧气) 2O3(臭氧)
【例2】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. 2HClO 2HCl+O2↑
B. NH4HCO3 NH3↑+H2O+CO2↑
C. 4Fe(OH)2+O2+2H2O === 4Fe(OH)3
D. Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
D
有的反应虽不属于四大基本反应类型,但属于氧化还原反应
析·典型范例
结论:a. 一种元素被氧化,不一定有另一种元素被还原。
如:Cl2 + H2O == HCl + HClO中氯元素既被氧化又被还原;
b. 一种反应物不一定只表现出一种性质。
如:2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑中同种物质既有元素化合价升高,又有降低; c. 有单质参加或生成的反应不一定是氧化还原反应。
如 3O2 2O3,反应前后无元素化合价变化;
d. 某种物质由化合态变为游离态,不一定是被还原,
如:HCl→H2被还原 、H2O→O2是被氧化。
问题探究:分析反应Cl2+H2O = HCl + HClO 、
2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑,可以得出什么结论?
析·典型范例
析·典型范例
【例1】下列说法正确的是( )
A.化合价升高的反应是还原反应
B.氧化还原反应一定有氧元素参加
C.氧化反应与还原反应同时发生
D.反应物要么发生氧化反应,要么发生还原反应
C
【例2】下列有关氧化还原反应的叙述错误的是( )
A.在反应中不一定所有元素的化合价都发生变化
B.化合反应和分解反应不可能是氧化还原反应
C.氧化还原反应中不一定要有氧气参加
D.工业上利用CO与Fe2O3作用炼铁的反应是氧化还原反应
B
HCl+NaOH == NaCl+H2O
Cl2+H2O = HCl+HClO
【例3】下列物质的制备涉及的反应属于氧化还原反应的是( ) A.实验室中用NaHCO3制备纯碱 B.实验室中用石灰石制备CO2
C.实验室中加热高锰酸钾制备O2 D.实验室中用CuO制备CuSO4
C
【例4】氧化还原反应在生产、生活中具有广泛的用途。下列生产、
生活中的事例不属于氧化还原反应的是( )
A.金属冶炼 B.燃放鞭炮 C.食物腐败 D.点制豆腐
析·典型范例
D
2 NaHCO3 Na2CO3+ H2O +CO2
CaCO3+2H+ = CO2↑+ H2O + Ca2+
2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
CuO + H2SO4 = CuSO4+ H2O
微观视角—探究氧化还原反应的本质
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。
下列原子结构示意图中,哪些原子容易得到电子,哪些原子容易失去电子?
当原子最外层电子数为多少时达到稳定结构?
探·知识奥秘
任务5:请同学们观察并探讨氧化还原反应的本质原因是什么?
探·知识奥秘
任务5:请同学们观察并探讨氧化还原反应的本质原因是什么?
实验引入
一、氧化还原反应
Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑
化合价的变化是不是跟电子的转移有关呢?
Zn
稀硫酸
Cu
导线中有电子通过
4.从电子转移的角度认识氧化还原反应
探·知识奥秘
一、氧化还原反应
+17
2
8
7
+11
2
8
1
Na
Cl
Na+
Cl-
8
NaCl
2Na + Cl2 === 2NaCl
Δ
0
0
+1
-1
化合价升高,失电子,发生氧化反应
化合价降低,得电子,发生还原反应
H2 + Cl2 == 2HCl
点燃
0
0
+1
-1
化合价升高,电子对偏离,发生氧化反应
化合价降低,电子对偏向,发生还原反应
+1
1
+17
2
8
7
你的电子
借我用用
Cl
H
哼!不借
6
我们一起共用
探·知识奥秘
4.从电子转移的角度认识氧化还原反应
一、氧化还原反应
H2+Cl2 2HCl
0 0 +1 -1
氧化还原反应的本质
2Na+Cl2 2NaCl
微观探析
0 0 +1 -1
得到2×e-
失去2×e-
得到2×e-
失去2×e-
电子的转移
氢原子最外层电子:1个电子
氯原子最外层电子:7个电子
共用电子对
共用电子对的偏移
电子的得失
探·知识奥秘
4.从电子转移的角度认识氧化还原反应
一、氧化还原反应
②还原反应:得到电子(或电子对偏向)的反应
①氧化反应:失去电子(或电子对偏离)的反应
③氧化还原反应的本质:有电子转移(得失或偏移)
2Na + Cl2 === 2NaCl
Δ
0
0
+1
-1
化合价升高,失电子,发生氧化反应
化合价降低,得电子,发生还原反应
氧化还原反应的宏观特征
氧化还原反应的微观本质
元素化合价的升降
电子的转移
(电子的得失或共用电子对的偏移)
根本原因
化合价升降、电子转移、反应类型的关系:
失电子或电子对偏离
化合价升高
被氧化
得电子或电子对偏向
化合价降低
被还原
还原反应
氧化反应
“升——失——氧化” “降——得——还原”
探·知识奥秘
一、氧化还原反应
析·典型范例
1、下列反应中,电子转移发生在同种物质的同种元素之间的是( )
A.2H2S+SO2=3S+2H2O
B.2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
C.2KClO3 2KCl+3O2↑
D.Cu2O+H2SO4 = CuSO4+Cu+H2O
D
2、下列各式中,当左边物质生成右边物质时,画横线的元素是被氧化还是被还原?
(1) NaCl→Cl2 (2) KMnO4→MnCl2
(3) Fe2O3→Fe (4) CO→CO2
被氧化
被还原
被还原
被氧化
03
氧化还原反应中电子转移的表示方法
探·知识奥秘
任务1:如何表示氧化还原反应中电子转移的方向和数目呢?
三、氧化还原反应中电子转移的表示方法
+11
+17
+17
+11
Na+ Cl-
Na
Cl
Cl-
Na+
0
+1
失去2×e-,化合价升高,被氧化
-1
0
得到2×e-,化合价降低,被还原
2Na + Cl2 2NaCl
探·知识奥秘
1.氧化还原反应中电子转移的表示方法——双线桥法
三、氧化还原反应中电子转移的表示方法
化合价降低,得3e-×2 被还原
+3
0
0
+3
化合价升高,失3e-×2 被氧化
①“标化合价”标出变价元素的化合价
②“画双线”箭头总是从反应物指向生成物同种元素
③ 得失电子总数表示:原子个数 × 每个原子得失电子数
明确变价元素的化合价升降关系
探·知识奥秘
三、氧化还原反应中电子转移的表示方法
1.氧化还原反应中电子转移的表示方法——双线桥法
Fe2O3
2
+
+
+3
+2
+4
0
3
CO
3
CO2
得
电子
3e-
Fe
2
×
有2个Fe被还原
1个Fe得到3e-
失3×2e-
难点——“得”“失”电子数目判断
小结:电子转移数=“得”或“失”电子数
=变价原子数 × 单个变价原子得(失)电子数
析·典型范例
【例1】用双线桥法表示下列方程式电子转移的方向和数目
MnO2+4HCl(浓) = MnCl2+Cl2↑ + 2H2O
△
+4 -1 +2 0
得到1×2e-,
化合价降低,
被还原
被氧化
化合价升高,
失去2×e-,
部分氧化还原反应
浓HCl中Cl原子一部分被氧化,另一部分未被还原,体现酸性,故失去电子数为2×e-
析·典型范例
【例1】用双线桥法表示下列方程式电子转移的方向和数目
0 -1 +1
失去 e-,
化合价升高,
被氧化
被还原
化合价降低,
得到e-,
歧化反应
该反应中,同一反应物中氯原子化合价既升高又降低,发生氧化反应和还原反应的氯原子个数比为1:1。
同一反应物中同种价态原子,一部分化合价升高,一部分化合价降低,生成两种不同价态的物质。
规律:中间价 → 高价+低价
析·典型范例
【例1】用双线桥法表示下列方程式电子转移的方向和数目
-2 +4 0
失去 2×2e-,
化合价升高,
被氧化
被还原
化合价降低,
得到4e-,
归中反应
该反应中,不同反应物中的硫原子化合价既升高又降低,
发生氧化反应和还原反应的硫原子个数比为2:1。
不同反应物中不同价态的同种原子,一部分化合价升高,一部分化合价降低,生成相同价态的物质。
规律:高价+低价→中间价
(中间价态可以相同,也可以不同。“只靠拢、不相交”)
析·典型范例
【例1】用双线桥法表示下列方程式电子转移的方向和数目
+6
0
-2
+4
H2S + H2SO4(浓) == S↓ + SO2↑ + 2H2O
失去2e-,被氧化
得到2e-,被还原
以S元素的化合价为例
同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时,反应前后化合价变化满足“邻近原则”。
KClO3 + 6HCl = KCl+ 3Cl2 ↑ + 3H2O
+5 -1 -1 0
得到5e-
失去5×e-
KClO3 + 6HCl = KCl + 3Cl2 ↑ + 3H2O
+5 -1 -1 0
失去6×e-
得到6e-
最低价
最高价
中间价
最低价
最高价
中间价
中间价
析·典型范例
【例2】用双线桥法表示下列方程式电子转移的方向和数目
氧化还原反应基本规律
1.价态规律
(1)升降规律
氧化还原反应中,化合价有升必有降,升降总值相等。
(2)价态归中规律
含不同价态的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“两相靠,不相交”。
(3)歧化反应规律
同一元素发生氧化还原反应生成不同价态的物质时,该元素的价态变化一定遵循
“中间价态→高价态+低价态”,不会出现“一边倒”的现象。
如:Cl2+2NaOH == NaCl+NaClO+H2O。
探·知识奥秘
(4)同种元素相邻价态不能发生氧化还原反应,
如Fe3+和Fe2+不反应。浓硫酸和SO2不反应。
探·知识奥秘
三、氧化还原反应中电子转移的表示方法
2.氧化还原反应中电子转移的表示方法——单线桥法
2Na + Cl2 2NaCl
点燃
0 +1
0 -1
2e-
①“标化合价”标出变价元素元素化合价
②“连单线”箭头从反应物失电子元素 指向 得电子元素
③注数目:正确标出反应中转移的电子总数,不注明得与失
注意:要用箭头标明电子转移的方向
析·典型范例
【例2】用单线桥法表示下列方程式电子转移的方向和数目
Fe2O3
2
+
+
+3
+2
+4
0
3
CO
3
CO2
Fe
6e-
+4 -1 +2 0
2e-
MnO2 + 4HCl(浓) == MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O
Δ
练·技能实战
1.海水提溴过程中,将溴吹入吸收塔,使溴蒸气和吸收剂 二氧化硫发生作用以达到富集的目的,化学反应为Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4,下列说法正确的是( )
A.溴发生了还原反应
B.二氧化硫在反应中被还原
C.溴在反应中失去电子
D.该反应既是化合反应又是氧化还原反应
A
练·技能实战
2.下列反应(条件均省略)中,反应物中的各种元素都参加了氧化还原反应的是( )
A.2KNO3+S+3C == K2S+N2↑+3CO2↑
B.2KMnO4 == K2MnO4+MnO2+O2↑
C.4HNO3 == 2H2O+4NO2↑+O2↑
D.HgS+O2 == Hg+SO2
D
练·技能实战
3.下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是 ( )
B
练·技能实战
4.根据下列两个氧化还原反应回答问题
4
练·技能实战
5.ClO2是一种高效水处理剂,实验室通过以下反应制得ClO2:
2KClO3+H2C2O4+H2SO4 2ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O,关于此反应的说法正确的是( )
A.KClO3化合价降低,失电子
B.反应中H2SO4体现了酸性,发生还原反应
C.反应中H2C2O4被氧化
D.H2C2O4既被氧化又被还原
C
理·核心要点
氧化还原反应
氧化还原反应的本质与特征
氧化还原反应与四个基本反应类型的关系
氧化还原反应中电子转移的表示方法
从得失氧的角度认识
氧化还原反应
两个可能
两个一定
双线桥法
单线桥法
从元素化合价升降的角度认识氧化还原反应
从电子转移的角度认识氧化还原反应
明·教学目标
1.能从化合价升降角度认识氧化还原反应的特征,并能正确判断氧化还原反应
2. 理解氧化还原反应与四种基本反应类型的关系。
重点:氧化还原反应的特征、本质及判断
难点:氧化还原反应中电子转移的表示方法
教学模型:实验探究→问题驱动→概念建构→应用迁移
感谢
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