内容正文:
第一章 物质及其变化
人教版高中化学必修第一册
1.3.1 氧化还原反应
初中学过哪些基本反应类型?
2CO+O2=2CO2
CaCO3=CaO+CO2↑
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl
化学反应的分类
化合反应
分解反应
置换反应
复分解反应
Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2属于基本反应类型中的哪一种
高温
温故知新
1774年,法国化学家拉瓦锡提出燃烧的氧化学说(即燃烧是物质与氧气的反应)后,人们把物质与氧结合的反应叫做氧化反应,把物质失去氧的反应叫做还原反应。
温故知新
1、氧化反应
物质得到氧的反应
2、还原反应
物质失去氧的反应
一、从得失氧认识氧化还原反应
思考与讨论
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。
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
C、CO
氧化反应
CuO、Fe2O3
还原反应
2CuO+C 2Cu+CO2↑
高温
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2↑
高温
2CuO+C 2Cu+CO2↑
高温
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
得到氧,氧化反应
失去氧,还原反应
得到氧,氧化反应
失去氧,还原反应
1、氧化反应
2、还原反应
物质失去氧的反应
2CuO+C 2Cu+CO2↑
高温
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
得到氧,氧化反应
失去氧,还原反应
得到氧,氧化反应
失去氧,还原反应
在同一个反应中:
有物质得氧,必然有物质失氧;
氧化反应和还原反应是一定是同时发生在同一反应中的
3、氧化还原反应
氧化反应和还原反应是在一个反应中同时发生的,这样的反应叫做氧化还原反应
一、从得失氧认识氧化还原反应
氧化还原反应
思考与讨论
氧化还原反应是否一定要有氧参与呢?反应中没有得失氧的情况发生还是氧化还原反应吗?
Fe+CuSO4 === Cu+FeSO4
弗兰克兰
1852年,英国化学家弗兰克兰在研究金属有机化合物时提出了化合价的概念,并逐步完善后,人们从化合价角度重新认识了氧化还原反应。
【思考与讨论】
(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?
2CuO+C 2Cu+CO2↑
高温
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
+2 0 0 +4
+3 +2 0 +4
化合价降低
发生还原反应
化合价升高
发生氧化反应
化合价降低
发生还原反应
化合价升高
发生氧化反应
氧化反应:物质所含元素化合价升高
还原反应:物质所含元素化合价降低
氧化还原反应
二、从化合价认识氧化还原反应
从元素化合价变化重新分析以下反应?
思考与讨论
Fe+ CuSO4 FeSO4+Cu
虽然没有物质得氧、失氧,但反应前后却有元素化合价的变化
这样的反应也属于氧化还原反应
0 +2 +2 0
化合价降低
被还原
发生还原反应
化合价升高
被氧化
发生氧化反应
二、从化合价认识氧化还原反应
氧化还原反应
凡是有元素化合价升降的反应都是氧化还原反应
【注】氧化还原反应不一定有物质得失氧
反应前后有元素的化合价发生变化,是氧化还原反应的重要特征。
(1)氧化反应
(2)还原反应
物质所含元素化合价升高的反应
物质所含元素化合价降低的反应
氧化还原反应特征(判断依据)——反应前后有元素化合价变化
当堂测试
1.判断下列过程是氧化反应还是还原反应。
(1)Cu→CuO ,Cu → CuCl2 。
(2)N2 → NH3 ,FeCl2 → FeCl3 。
氧化反应
氧化反应
还原反应
氧化反应
2.判断下列不属于氧化还原反应的是( )
A.Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4
B.2FeCl2+Cl2=2FeCl3
C.
D. Na2CO3 + 2HCl=2NaCl +H2O +CO2 ↑
2H2O====2H2↑+O2 ↑
电解
D
3.下列有关氧化还原反应说法错误的是( )
A、实现Cu2+→Cu的化学反应一定是氧化还原反应
B、元素化合价升高的反应是氧化反应
C、元素化合价的升降是氧化还原反应的重要特征
D、氧化还原反应前后一定有氧的得失
D
当堂测试
思考与讨论
氧化还原反应中不一定有氧参加反应,但为什么一定会有元素化合价的变化呢?其根本原因是什么?
1897年,英国物理学家汤姆孙发现了电子,打破了原子不可再分的传统观念,使人们对原子的结构有了深入的认识。在此基础上,人们把化合价的升降与原子最外层电子的得失和共用联系起来。
下面我们以Na和Cl2、H2和Cl2的反应为例,结合原子结构从微观角度进行分析。
氧化还原反应
三、从电子转移角度认识氧化还原反应
2Na + Cl2 == 2NaCl
Δ
Cl
Na
Na+
Cl-
Na+ Cl-
Na+
Cl-
失e-
得e-
NaCl的形成示意图
0
0
+11
2 8
Na+
+1
+17
8 8 2
Cl-
-1
电子得失
+11
2 8 1
Na
+17
7 8 2
Cl
氧化还原反应
2Na+Cl2 2NaCl
Δ
一方失去电子,形成稳定结构,使化合价升高
另一方得到电子,形成稳定结构,使化合价降低,双方通过静电作用力相结合。
0 0 +1 -1
化合价升高
发生氧化反应
化合价降低
发生还原反应
失去2×e-
得到2×e-
化合价升降的原因:电子的得失
氧化反应:失去电子的物质
还原反应:得到电子的物质
三、从电子转移角度认识氧化还原反应
氧化还原反应
三、从电子转移角度认识氧化还原反应
Cl
H
H2 + Cl2 == 2HCl
点燃
+17
7 8 2
Cl
H
+1
1
HCl的形成示意图
H
Cl
都要得到e-
H Cl
H Cl
+1 -1
共用电子对偏向氯,偏离氢
H2+Cl2 2HCl
点燃
0 0 +1 -1
化合价升高
发生氧化反应
化合价降低
发生还原反应
电子偏离
电子偏向
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。
化合价升降的原因:共用电子对的偏移
氧化反应:电子对偏离的物质
还原反应:电子对偏向的物质
氧化还原反应
三、从电子转移角度认识氧化还原反应
从电子转移定义氧化还原反应
氧化还原反应一定存在电子的转移,有的是电子的得失,有的是共用电子对的偏移,这是氧化还原反应的本质
凡是有电子转移(得失或偏移)的反应都是氧化还原反应
氧化还原反应
失去电子或共用电子对偏离
得到电子或共用电子对偏向
化合价升高
被氧化
氧化反应
化合价降低
被还原
还原反应
氧化还原反应的本质
电子转移
升失氧
降得还
(宏观特征)
(微观本质)
氧化还原反应
氧化还原反应的定义:有电子转移的反应叫做氧化还原反应
特征及判断方法:化合价升降
本质:电子转移(包括电子得失、共用电子对偏移)
化合价降低→得电子→还原反应(降得还)
化合价升高→失电子→氧化反应(升失氧)
当堂检测
判断下列反应是否属于四大反应哪一种?是否氧化还原反应?
① CaO+H2O ==== Ca(OH)2
⑤ Fe+CuSO4 ==== FeSO4+Cu
⑥ NaOH+HCl ====NaCl+H2O
③ 2Cu+O2 ==== 2CuO
④CaCO3 ==== CaO+CO2
高温
② CaCl2+Na2CO3 = CaCO3↓+2NaCl
⑦ 2KClO3 ==== 2KCl+3O2 ↑
⑧ CuO+H2 === Cu+H2O
化合反应
置换反应
分解反应
复分解反应
化合反应
置换反应
复分解反应
分解反应
×
√
√
√
√
×
×
×
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。
二、四种基本反应类型与氧化还原反应的关系
氧化还原反应
化合
反应
分解反应
置换反应
复分解反应
反应类型
化合反应
(A+B==AB) 置换反应(A+BC==AC+B)
分解反应
(AB==A+B) 复分解反应(AB+CD==AD+CB)
氧化还原反应
氧化还原反应:有单质参与的化合反应或分解反应、置换反应
复分解反应一定不是氧化还原反应
二、四种基本反应类型与氧化还原反应的关系
雷雨后的空气也会变得十分清新,这除了雨水将空气中的尘埃洗净以外,臭氧也起了相当的作用,原来闪电能使空气中的部分氧气转变成臭氧。
臭氧的产生
3O2 = 2O3
放电
同素异形体的转化
有单质参加的反应一定是氧化还原反应吗?
想一想
同素异形体之间的转化不属于氧化还原反应
氧化还原反应
当堂检测
例1 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部分的是( )
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑
4Fe(OH)3+O2+2H2O=4Fe(OH)3
Cl2+2KBr=Br2+2KCl
A
2.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.活性炭除味
D
氧化还原反应
四、氧化还原反应电子转移的表示方法
1、双线桥法
表示反应前后同一元素原子电子得失的数目或同一元素化合价的变化,反映了氧化还原反应的本质及参加反应的各物质之间的氧化还原关系
1、标价态:标明反应前后同种元素的化合价
2、连双线:由反应物中变价的元素指向生成物中的同一元素
3、注得失、算数目:线上标明“失去”或“得到”的电子总数
2Na + Cl2 2NaCl
化合价降低,得到1e- ×2,被还原
化合价升高,失去1e- ×2,被氧化
步骤:
0
0
+1
-1
2CuO+C 2Cu+CO2↑
高温
+2 0 0 +4
化合价升高,失去4e-,被氧化
化合价降低,得到2e- ×2,被还原
得电子数 = 失电子数
当堂检测
例3 下列反应中,电子转移方向和数目均正确的是( )。
A. B.
C. D.
D
当堂检测
3.用双线桥法表示下列方程式电子转移的方向和数目:
2CuO + C
2Cu + CO2
被还原
化合价降低,
得2×2e-,
+2 0 0 +4
化合价升高,
被氧化
失1×4e-,
MnO2+4HCl(浓) = MnCl2+Cl2↑ + 2H2O
△
+4 -1 +2 0
得到1×2 e-,
化合价降低,
被还原
被氧化
失去2 ×e-,
化合价升高,
当堂检测
1
2
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
-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
当堂检测
+6
0
-2
+4
H2S + H2SO4(浓) == S↓ + SO2↑ + 2H2O
化合价升高,失去2e-,被氧化
化合价降低,得到2e-,被还原
0
4
-2
6
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”或“不交叉原则”。
氧化还原反应
四、氧化还原反应电子转移的表示方法
2、单线桥法
表示反应物中同种元素原子或不同种元素原子之间的电子转移情况,即表示电子转移的方向和数目
1、标价态:标明反应前后同种元素的化合价
步骤:
2、连单线:由反应物中化合价升高的元素指向反应物中化合价降低的元素,即从失电子元素指向得电子元素
3、注数目:线上标明转移电子的总数,不需写“得到”“失去”
0
0
+1
-1
2e-
2Na + Cl2 2NaCl
2CuO+C 2Cu+CO2↑
高温
+2 0 0 +4
4e-
转移电子数 = 得电子数 = 失电子数 =
化合价升高(或降低)总数
当堂检测
用单线桥法表示下列反应的电子转移的方向与数目。
(1)2KClO3 2KCl+3O2↑
(2)3Cu+8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(3)4NH3+5O2 4NO+6H2O
12e-
6e-
20e-
书面作业
(1) Cl2 + NaOH NaCl + NaClO + H2O
用双线桥法标注下列反应的电子得失
(2) 3S + 6KOH = 2K2S + K2SO3 + 3H2O
(3)NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O
用单线桥法标注下列反应的电子得失
(1)2H2S + SO2 = 3S + 2H2O
(2)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
(3)2Al + Fe2O3 2Fe + A l2O3
∆
$