内容正文:
氧化还原反应·氧化剂与还原剂·配平·学生学案(沪科技版必修第一册)
第 2 章 海洋中的卤素资源 —— 2.2 氧化还原反应和离子反应(学生学案·挖空自测版)
教材:沪科技版(2020)高中化学必修第一册 适用范围:上海合格性考试·等级性考试复习
班级:______ 姓名:______ 学号:______ 日期:______
[学习目标]
1. 能从化合价变化和电子转移两个角度认识氧化还原反应,理解其表观特征与本质;
2. 掌握氧化还原反应与四种基本反应类型的关系,会判断一个反应是否为氧化还原反应;
3. 掌握氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物等核心概念,会用“升失氧、降得还”口诀进行辨析;
4. 记住常见的氧化剂与还原剂及其典型产物,会用多种方法比较氧化性、还原性的强弱;
5. 会用双线桥和单线桥表示电子转移的方向与数目;
6. 掌握氧化还原反应方程式的配平原则与步骤,能配平分子方程式、离子方程式和缺项方程式。
[使用说明]
凡“____”处均需填写;【考点】为上海考试常见设问角度,务必理解并能复述。
化学方程式注意配平、反应条件与“↑”“↓”;离子方程式注意电荷守恒与物质拆分;化合价用“+n”“-n”标注。
一、氧化还原反应的概念
1. 从化合价变化认识(表观特征)
(1) 概念:凡是有元素化合价_____(填“升高”或“降低”或“升降”)的化学反应,叫做氧化还原反应。
(2) 特征:反应前后元素的化合价发生变化,这是判断氧化还原反应的_____(填“表观特征”或“本质”)。
(3) 氧化反应:物质所含元素化合价_____的反应;还原反应:物质所含元素化合价_____的反应。
【考点】①判断某反应是否为氧化还原反应,最快捷的方法是标出所有元素的化合价,看是否有_____;②氧化还原反应_____(填“一定”或“不一定”)有氧元素参加;③一种元素化合价升高,_____(填“一定”或“不一定”)有另一种元素化合价降低。
2. 从电子转移认识(本质)
(1) 本质:氧化还原反应的本质是电子发生了_____(包括电子的_____和电子对的_____)。
(2) 化合价与电子转移的关系:
① 化合价升高 ⇔ 物质_____电子(填“失去”或“得到”)⇔ 发生_____反应;
② 化合价降低 ⇔ 物质_____电子(填“失去”或“得到”)⇔ 发生_____反应。
(3) 定量关系:化合价升高总数 _____ 失去电子总数 _____ 得到电子总数 _____ 化合价降低总数。
【考点】①氧化还原反应的本质是________,而化合价变化只是它的外在表现;②对于只有共价键的化合物,电子对_____的元素化合价升高。
3. 氧化还原反应与四种基本反应类型的关系(填表)
基本反应类型
是否为氧化还原反应
判断依据
实例(填化学方程式)
化合反应
_____(填“一定”“一定不”或“不一定”)
有___参加的化合反应一定是
____________
分解反应
_____
有___生成的分解反应一定是
____________
置换反应
_____
一定有___参加和___生成
____________
复分解反应
_____
相互交换成分,化合价_____变化
____________
【考点】①四种基本反应类型与氧化还原反应的关系可用集合图表示:置换反应_____(填“全部”或“部分”)属于氧化还原反应;复分解反应_____属于氧化还原反应;②“有单质参加的反应一定是氧化还原反应”——该说法_____,反例是________(如 3O₂ = 2O₃ 等同素异形体的转化)。
4. 氧化还原反应的概念体系(核心·填表)
概念
化合价变化
电子转移
自身发生的反应
所起的作用(性质)
氧化剂
化合价_____
_____电子
被_____,发生_____反应
具有_____性
还原剂
化合价_____
_____电子
被_____,发生_____反应
具有_____性
氧化产物
——
还原剂_____电子后的产物
——
——
还原产物
——
氧化剂_____电子后的产物
——
——
【考点】①口诀“升失氧、降得还;若说性、两相反”:化合价升高→_____电子→被_____→作_____剂→具有_____性;化合价降低→_____电子→被_____→作_____剂→具有_____性;②在一个氧化还原反应中,氧化剂与还原剂_____(填“一定”或“不一定”)是两种不同的物质(如 Cl₂ 与 NaOH 的反应中 Cl₂ 既是氧化剂又是还原剂);③氧化剂被还原生成_____产物,还原剂被氧化生成_____产物。
二、氧化剂与还原剂
1. 常见的氧化剂(填表)
氧化剂
核心元素化合价变化
常见还原产物
说明
O₂
0 → ____
H₂O 或氧化物
最清洁的氧化剂
Cl₂、Br₂
0 → ____
_____
卤素单质
浓硫酸
S:+6 → ____
_____
需_____才表现强氧化性
硝酸(浓)
N:+5 → ____
_____
常温下使 Fe、Al _____
硝酸(稀)
N:+5 → ____
_____
——
KMnO₄(酸性)
Mn:+7 → ____
_____
紫色褪去
MnO₂
Mn:+4 → ____
_____
需_____盐酸并加热
Fe³⁺
+3 → ____
_____
如 FeCl₃ 溶液
H₂O₂
O:-1 → ____
_____
绿色氧化剂
HClO、NaClO、Ca(ClO)₂
Cl:+1 → ____
_____
含氯消毒剂
2. 常见的还原剂(填表)
还原剂
核心元素化合价变化
常见氧化产物
说明
活泼金属(Na、Mg、Al、Zn、Fe)
0 → ____价
金属阳离子
金属单质只能作_____剂
H₂、C
0 → ____(H)、____(C)
_____、_____
常用作冶炼金属的还原剂
CO
C:+2 → ____
_____
炼铁高炉中的还原剂
H₂S、S²⁻
S:-2 → ____
_____
——
SO₂、SO₃²⁻
S:+4 → ____
_____
SO₂ 可使 KMnO₄ 溶液褪色
Fe²⁺
+2 → ____
_____
Fe²⁺ 既有_____性又有_____性
I⁻、Br⁻
-1 → ____
_____
还原性:I⁻ ____ Br⁻
H₂O₂
O:-1 → ____
_____
遇强氧化剂时作还原剂
【考点】①H₂O₂ 中 O 为 ____ 价,处于中间价态,因此 H₂O₂ 既可作_____剂又可作_____剂;②Fe 与 Cl₂ 反应生成 ____(+3 价),与 S 或 H⁺ 反应生成 ____(+2 价),说明氧化性 Cl₂ ____ S;③金属单质在氧化还原反应中_____(填“只能”或“不能”)作还原剂,因为金属元素无负价。
3. 氧化性、还原性强弱的判断方法(填表)
判断方法
结论(填“>”或“<”)
实例
根据氧化还原反应方程式
氧化性:氧化剂 ___ 氧化产物;还原性:还原剂 ___ 还原产物
Cl₂ + 2Fe²⁺ = 2Fe³⁺ + 2Cl⁻,氧化性 Cl₂ __ Fe³⁺
根据金属活动性顺序
越靠前,单质还原性越___,阳离子氧化性越___
还原性 Na __ Fe;氧化性 Na⁺ __ Fe²⁺
根据非金属活动性顺序
单质氧化性越强,对应阴离子还原性越___
氧化性 Cl₂ __ I₂;还原性 Cl⁻ __ I⁻
根据元素周期表
同周期从左到右:氧化性___、还原性___;同主族从上到下:金属性(还原性)___
氧化性 Cl __ S
根据反应条件
与同一还原剂反应,条件越___(填“容易”或“苛刻”),氧化剂氧化性越___
KMnO₄ 常温反应、MnO₂ 需加热,氧化性 KMnO₄ __ MnO₂
根据产物价态高低
同一还原剂被氧化后价态越高,氧化剂氧化性越___
Fe 与 Cl₂ 生成 FeCl₃、与 S 生成 FeS,氧化性 Cl₂ __ S
4. 电子转移的表示方法
(1) 双线桥法:
① 箭头由_____中化合价变化的元素,指向_____中同一种元素;
② 桥上标明:化合价的_____、电子的_____(如“失去 2e⁻”)和“被氧化/被还原”;
③ 两条线桥上转移的电子总数必须_____。
(2) 单线桥法:
① 箭头由_____中失电子的元素,指向_____中得电子的元素;
② 桥上只标明转移的_____总数,_____(填“写”或“不写”)“得到”“失去”。
(3) 用双线桥表示下列反应(书写区):
3Cu + 8HNO₃(稀) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O
Cu 元素:___价 → ___价,_____ ___ 个电子,被_____;
N 元素:___价 → ___价,_____ ___ 个电子,被_____。
【考点】①双线桥法能清楚地表示出电子转移的_____和_____;单线桥法只表示电子转移的_____;②双线桥上电子总数必须_____,这是检验正误的关键;③用双线桥表示时,箭头不能由氧化剂指向氧化剂。
三、氧化还原反应的基本规律
1. 守恒律(配平与计算的依据)
(1) 电子守恒:氧化剂_____电子总数 _____ 还原剂_____电子总数(即化合价升降总数相等)。
(2) 质量守恒:反应前后各元素的_____种类和_____保持不变。
(3) 电荷守恒:离子方程式两边_____总数相等。
【考点】守恒律是氧化还原反应配平和计算的核心依据,其中_____守恒是氧化还原反应特有的。
2. 价态律(判断氧化性与还原性)
(1) 元素处于最___价态时,只有_____性;
(2) 元素处于最___价态时,只有_____性;
(3) 元素处于中间价态时,既有_____性又有_____性。
举例:Fe³⁺ 只具有_____性;金属单质 Fe 只具有_____性;Fe²⁺ 既具有_____性又具有_____性;SO₂ 中 S 为 +4 价,既有_____性又有_____性。
【考点】H₂SO₄ 中 S 为 +6 价(最高价),故浓硫酸只有_____性;H₂S 中 S 为 -2 价(最低价),故 H₂S 只有_____性。
3. 强弱律与先后律
(1) 强弱律:氧化性 氧化剂 _____ 氧化产物;还原性 还原剂 _____ 还原产物。
(2) 先后律:一种氧化剂与多种还原剂混合时,先与还原性_____的还原剂反应;一种还原剂与多种氧化剂混合时,先与氧化性_____的氧化剂反应。
举例:向含 Br⁻ 和 I⁻ 的混合溶液中通入少量 Cl₂,先被氧化的是_____(填离子符号),因为还原性 I⁻ ____ Br⁻。
【考点】向 FeBr₂ 溶液中通入少量 Cl₂,先被氧化的是_____(填离子符号),因为还原性 Fe²⁺ ____ Br⁻(填“>”或“<”)。
4. 归中律与歧化律
(1) 归中律:同种元素不同价态之间发生氧化还原反应,生成_____价态的产物(“只靠拢,不交叉”)。
实例:2H₂S + SO₂ = 3S↓ + 2H₂O 中,-2 价 S 与 ____ 价 S 反应,均生成 ____ 价 S。
(2) 歧化律:同种元素从中间价态转化为_____价态和_____价态(“一分为二”)。
实例:Cl₂ + 2NaOH = NaCl + NaClO + H₂O 中,Cl₂ 中 Cl 为 ____ 价,反应后分别变为 ____ 价和 ____ 价。
【考点】①归中反应中,氧化产物与还原产物可能是_____(填“同一种”或“不同”)物质;②歧化反应中,同一种物质既是_____剂又是_____剂。
四、氧化还原反应方程式的配平
1. 配平原则
(1) 电子守恒:化合价_____总数 = 化合价_____总数;
(2) 质量守恒:反应前后各元素原子_____相等;
(3) 电荷守恒:离子方程式两边_____总数相等。
2. 配平步骤(五步·填关键词)
步骤
操作内容
关键提示
① ____
标出反应前后发生变化的元素的_____
先标不变价元素,再标变价元素
② ____
列出化合价升高值与降低值(即得失电子数)
注意一个分子中变价原子的_____
③ ____
求化合价升降总数的________,使二者相等
关键是确定氧化剂与还原剂的_____比
④ ____
先配_____、_____、氧化产物、还原产物的系数,再用观察法配其他物质
不起氧化还原作用的物质最后配
⑤ ____
检查_____守恒、_____守恒、_____守恒
离子方程式必须查电荷
3. 配平练习(在横线上填系数)
(一)分子方程式的配平
(1) __Cu + __HNO₃(稀) = __Cu(NO₃)₂ + __NO↑ + __H₂O
(2) __KMnO₄ + __HCl(浓) = __KCl + __MnCl₂ + __Cl₂↑ + __H₂O
(3) __MnO₂ + __HCl(浓) =(△)__MnCl₂ + __Cl₂↑ + __H₂O
(4) __KClO₃ + __HCl(浓) = __KCl + __Cl₂↑ + __H₂O
(5) __H₂S + __SO₂ = __S↓ + __H₂O
(6) __Cl₂ + __NaOH = __NaCl + __NaClO + __H₂O
(二)离子方程式与缺项配平
(7) __Fe²⁺ + __Cl₂ = __Fe³⁺ + __Cl⁻
(8) __MnO₄⁻ + __H₂O₂ + __H⁺ = __Mn²⁺ + __O₂↑ + __H₂O
(9) __I⁻ + __IO₃⁻ + __H⁺ = __I₂ + __H₂O
【考点】①“部分氧化还原”问题:如 MnO₂ + 4HCl(浓) 中,4 mol HCl 参与反应,但只有 ___ mol 被氧化,另外 ___ mol 起_____作用;②配平离子方程式时,除电子守恒外,还常需利用_____守恒和_____守恒来确定 H⁺、OH⁻、H₂O 等缺项;③缺项配平的一般思路是先按化合价配平变价物质,再根据电荷守恒补_____(酸性溶液补 H⁺、碱性溶液补 OH⁻),最后用 H₂O 配平 H、O。
五、常见说法正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”并举反例)
说法
判断
反例或理由
① 氧化还原反应一定有氧元素参加
___
____________
② 有单质参加的反应一定是氧化还原反应
___
____________
③ 复分解反应一定不是氧化还原反应
___
____________
④ 置换反应一定是氧化还原反应
___
____________
⑤ 有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应
___
____________
⑥ 氧化剂在反应中被氧化,发生氧化反应
___
____________
⑦ 金属单质在氧化还原反应中只能作还原剂
___
____________
⑧ 阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性
___
____________
⑨ 某元素由化合态变为游离态,该元素一定被还原
___
____________
⑩ 氧化还原反应中,得失电子总数一定相等
___
____________
⑪ 氧化剂的氧化性一定强于氧化产物的氧化性
___
____________
⑫ Fe²⁺ 既有氧化性又有还原性
___
____________
六、课堂巩固练习
(一)选择题(每题只有一个正确答案)
1. 下列反应中,属于氧化还原反应的是( )
A. CaO + H₂O = Ca(OH)₂
B. 2Na + Cl₂ =(点燃)2NaCl
C. NaOH + HCl = NaCl + H₂O
D. CaCO₃ =(高温)CaO + CO₂↑
2. 下列基本反应类型中,一定属于氧化还原反应的是( )
A. 化合反应 B. 分解反应 C. 置换反应 D. 复分解反应
3. 下列关于氧化剂与还原剂的说法,正确的是( )
A. 氧化剂在反应中失去电子,被氧化
B. 还原剂在反应中得到电子,被还原
C. 氧化剂具有氧化性,发生还原反应
D. 还原剂具有氧化性,发生氧化反应
4. 下列物质中,常用作氧化剂的是( )
A. Na B. H₂ C. KMnO₄ D. CO
5. 已知反应 Cl₂ + 2Fe²⁺ = 2Fe³⁺ + 2Cl⁻,下列判断正确的是( )
A. Cl₂ 是还原剂,被氧化
B. Fe²⁺ 是氧化剂,被还原
C. 氧化性:Cl₂ > Fe³⁺
D. 还原性:Cl⁻ > Fe²⁺
6. 下列粒子中,只有氧化性的是( )
A. Fe²⁺ B. Fe³⁺ C. SO₂ D. Cl₂
7. 配平 2KMnO₄ + 16HCl(浓) = 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂↑ + 8H₂O,其中被氧化的 HCl 与参加反应的 HCl 的物质的量之比为( )
A. 1∶1 B. 5∶8 C. 5∶16 D. 1∶2
(二)填空题
8. 标出下列反应中变价元素的化合价,并指出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物:
(1) 2Fe + 3Cl₂ =(点燃)2FeCl₃
化合价变化:Fe 由 ___ 价升至 ___ 价,Cl 由 ___ 价降至 ___ 价;
氧化剂_____,还原剂_____,氧化产物_____,还原产物_____。
(2) MnO₂ + 4HCl(浓) =(△)MnCl₂ + Cl₂↑ + 2H₂O
化合价变化:Mn 由 ___ 价降至 ___ 价,Cl 由 ___ 价升至 ___ 价;
氧化剂_____,还原剂_____,氧化产物_____,还原产物_____;
参加反应的 HCl 共 ___ mol 时,被氧化的 HCl 为 ___ mol。
9. 按要求填空:
(1) 金属活动性顺序中,位置越靠前,单质的还原性越_____,其阳离子的氧化性越_____;
(2) 元素处于最高价态时只有_____性,处于最低价态时只有_____性;
(3) 向含 I⁻ 和 Br⁻ 的溶液中通入少量 Cl₂,先被氧化的是_____,依据是还原性 I⁻ ____ Br⁻。
10. 配平下列氧化还原反应方程式:
(1) __Cu + __HNO₃(稀) = __Cu(NO₃)₂ + __NO↑ + __H₂O;
(2) __KClO₃ + __HCl(浓) = __KCl + __Cl₂↑ + __H₂O;
(3) __MnO₄⁻ + __H₂O₂ + __H⁺ = __Mn²⁺ + __O₂↑ + __H₂O。
11. 用双线桥法表示下列反应的电子转移:
2H₂S + SO₂ = 3S↓ + 2H₂O
H₂S 中的 S:___ 价 → ___ 价,_____电子,被_____,H₂S 作_____剂;
SO₂ 中的 S:___ 价 → ___ 价,_____电子,被_____,SO₂ 作_____剂;
该反应属于_____反应(填“归中”或“歧化”)。
参考答案
请先独立完成学案,再对照答案用红笔订正;化学方程式注意配平、条件与“↑”“↓”,化合价用“+n”“-n”标注。
一、氧化还原反应的概念
1.(1)升降 (2)表观特征 (3)升高;降低
【考点】①化合价变化 ②不一定 ③一定
2.(1)转移;得失;偏移 (2)①失去;氧化 ②得到;还原 (3)=;=;=
【考点】①电子转移(得失或偏移) ②偏离
3. 化合反应:不一定;单质(有单质参加的化合反应一定是)——如 CaO + H₂O = Ca(OH)₂(非)、C + O₂ =(点燃)CO₂(是) 分解反应:不一定;单质(有单质生成的分解反应一定是)——如 CaCO₃ =(高温)CaO + CO₂↑(非)、2H₂O =(通电)2H₂↑ + O₂↑(是) 置换反应:一定;单质;单质——如 Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu 复分解反应:一定不;不发生——如 NaOH + HCl = NaCl + H₂O
【考点】①全部;全部不(复分解反应全部不属于氧化还原反应) ②错误;同素异形体之间的转化(如 3O₂ =(放电)2O₃ 或石墨转化为金刚石)
4. 氧化剂:降低;得到;还原;还原;氧化 还原剂:升高;失去;氧化;氧化;还原 氧化产物:失去 还原产物:得到
【考点】①失去;氧化;还原;还原;得到;还原;氧化;氧化 ②不一定 ③还原;氧化
二、氧化剂与还原剂
1. O₂:0 → -2 Cl₂、Br₂:0 → -1;Cl⁻、Br⁻ 浓硫酸:+6 → +4;SO₂;加热 硝酸(浓):+5 → +4;NO₂;钝化 硝酸(稀):+5 → +2;NO KMnO₄(酸性):+7 → +2;Mn²⁺ MnO₂:+4 → +2;Mn²⁺;浓 Fe³⁺:+3 → +2;Fe²⁺ H₂O₂:-1 → -2;H₂O HClO 等:+1 → -1;Cl⁻
2. 活泼金属:0 → 正;还原 H₂、C:0 → +1(H)、+4(C);H₂O;CO₂(或 CO) CO:+2 → +4;CO₂ H₂S:-2 → 0;S SO₂:+4 → +6;SO₄²⁻ Fe²⁺:+2 → +3;Fe³⁺;氧化;还原 I⁻:-1 → 0;I₂(或 Br₂);> H₂O₂:-1 → 0;O₂
【考点】①-1;氧化;还原 ②FeCl₃;FeS(或 Fe²⁺);> ③只能
3. 方程式法:>;>;> 金属活动性:强;弱;>;< 非金属活动性:弱;>;< 周期表:增强;减弱;增强;> 反应条件:容易;强;> 产物价态:强;>
4.(1)①反应物;生成物 ②升降;得失 ③相等 (2)①还原剂;氧化剂 ②电子;不写
(3)Cu:0 → +2;失去;6e⁻;氧化 N:+5 → +2;得到;6e⁻;还原
【考点】①方向;数目;数目 ②相等 ③——
三、氧化还原反应的基本规律
1.(1)得到;=;失去 (2)原子;数目 (3)电荷
【考点】电子
2.(1)高;氧化 (2)低;还原 (3)氧化;还原 举例:氧化;还原;氧化;还原;氧化;还原
【考点】氧化;还原
3.(1)>;> (2)最强;最强 举例:I⁻;>
【考点】Fe²⁺;>
4.(1)中间;+4;0 (2)高;低;0;-1;+1
【考点】①同一种 ②氧化;还原
四、氧化还原反应方程式的配平
1.(1)升高(或降低);降低(或升高) (2)个数 (3)电荷
2. ①标变价;化合价 ②列得失;个数 ③求总数;最小公倍数;系数 ④配系数;氧化剂;还原剂 ⑤查守恒;电子;质量;电荷
3.(1)3Cu + 8HNO₃(稀) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O
(2)2KMnO₄ + 16HCl(浓) = 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂↑ + 8H₂O
(3)MnO₂ + 4HCl(浓) =(△)MnCl₂ + Cl₂↑ + 2H₂O
(4)KClO₃ + 6HCl(浓) = KCl + 3Cl₂↑ + 3H₂O
(5)2H₂S + SO₂ = 3S↓ + 2H₂O
(6)Cl₂ + 2NaOH = NaCl + NaClO + H₂O
(7)2Fe²⁺ + Cl₂ = 2Fe³⁺ + 2Cl⁻
(8)2MnO₄⁻ + 5H₂O₂ + 6H⁺ = 2Mn²⁺ + 5O₂↑ + 8H₂O
(9)5I⁻ + IO₃⁻ + 6H⁺ = 3I₂ + 3H₂O
【考点】①2;2;酸(起酸性作用生成盐) ②电荷;质量 ③H⁺ 或 OH⁻
五、常见说法正误判断
①×(如 H₂ + Cl₂ =(点燃)2HCl 无氧元素参与) ②×(同素异形体转化 3O₂ = 2O₃ 有单质参加但非氧化还原反应) ③√ ④√ ⑤√ ⑥×(氧化剂得电子被还原,发生还原反应) ⑦√(金属无负价,只能升价失电子) ⑧×(Fe²⁺ 既有氧化性又有还原性;MnO₄⁻、ClO⁻ 等含氧酸根阴离子有强氧化性) ⑨×(如 Cl⁻ → Cl₂ 是被氧化;Cu²⁺ → Cu 才是被还原) ⑩√ ⑪√ ⑫√
六、课堂巩固练习
(一)选择题:1.B 2.C 3.C 4.C 5.C 6.B 7.B
(二)填空题:
8.(1)0;+3;0;-1;Cl₂;Fe;FeCl₃;FeCl₃(FeCl₃ 既是氧化产物又是还原产物)
(2)+4;+2;-1;0;MnO₂;HCl;Cl₂;MnCl₂;4;2
9.(1)强;弱 (2)氧化;还原 (3)I⁻;>
10.(1)3、8、3、2、4 (2)1、6、1、3、3 (3)2、5、6、2、5、8
11. -2;0;失去;氧化;还原 +4;0;得到;还原;氧化 归中
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