2018-2019化学新设计必修一人教全国通用版讲义第2章第三节　氧化还原反应第1课时

第三节氧化还原反应第1课时氧化还原反应学习目标核心素养建构1.认识氧化还原反应的本质是电子的转移。2．能举例说明生产、生活中常见的氧化还原反应。3．熟记常见物质的化合价，并能通过化合价的升降，判断氧化还原反应。[知识梳理]一、从不同角度分析氧化还原反应1．从得氧、失氧的角度反应：2CuO＋Ceq\o(=,\s\up7(高温))2Cu＋CO2↑(1)CuO失去氧，发生还原反应。(2)C得到氧，发生氧化反应。结论：一种物质被氧化，另一种物质被还原的反应都是氧化还原反应。2．从元素化合价升降的角度(1)反应：CuO＋H2eq\o(=,\s\up7(△))Cu＋H2Oeq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①铜元素化合价降低，发生还原反应，被还原,②氢元素化合价升高，发生氧化反应，被氧化))(2)反应：2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2NaCleq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①氯元素化合价降低，发生还原反应，被还原,②钠元素化合价升高，发生氧化反应，被氧化))结论：反应前后有元素化合价升降的反应都是氧化还原反应。3．从电子转移的角度(1)反应：2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2NaCleq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①氯原子得电子，发生还原反应，被还原,②钠原子失电子，发生氧化反应，被氧化))(2)反应：H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2HCleq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①共用电子对偏向氯原子，发生还原反应，被还原,②共用电子对偏离氢原子，发生氧化反应，被氧化))结论：反应前后有电子转移(得失或偏移)的反应都是氧化还原反应。【自主思考】1．(1)氧化反应或还原反应能单独存在吗？(2)判断氧化还原反应的依据是什么？提示(1)不能。因为在化学反应中，有失去电子的原子，就必然有得到电子的原子。有化合价升高的元素，就必然有化合价降低的元素，所以氧化反应和还原反应必须同时存在于同一个化学反应里，不可能单独存在。(2)氧化还原反应的判断依据是看反应前后是否有元素化合价的变化。二、氧化还原反应与四种基本反应类型的关系1．关系图示即：(1)置换反应一定是氧化还原反应。(填“一定”、“不一定”或“一定不”，下同)(2)复分解反应一定不是氧化还原反应。(3)化合反应和分解反应不一定是氧化还原反应。①有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应。②有单质参加的化合反应一定是氧化还原反应。2．特殊实例值得注意的是，四种基本反应类型不包括所有的反应，例如：(1)4HCl(浓)＋MnO2eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O不属于四种基本反应类型中的任何一种反应类型，但却属于氧化还原反应。(2)3O2eq\o(=,\s\up7(催化剂))2O3不属于四种基本反应类型，属于非氧化还原反应。三、氧化还原反应的基本概念和实质1．基本概念和实质(1)基本概念(2)实质：电子的转移(即电子的得失或偏移)。(3)特征：元素化合价发生变化。2．反应中概念间的关系(1)氧化剂在反应中化合价降低→得电子→发生还原反应→生成还原产物。(2)还原剂在反应中化合价升高→失电子→发生氧化反应→生成氧化产物。【自主思考】2．在氧化还原反应中，得电子的和失电子的可以是同一种物质或元素吗？提示可以。如2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑(同一种物质)，2H2O2eq\o(=,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑(同一种元素)。[效果自测]1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)氧化还原反应中一定有氧元素参加。()(2)有单质生成的反应一定是氧化还原反应。()(3)在氧化还原反应中可能只有元素的化合价的升高，而无元素化合价的降低。()(4)氧化还原反应过程中得电子的物质是还原剂，失电子的原子被还原。()(5)当反应中有一种元素被氧化时，一定有另一种元素被还原。()(6)反应中不一定所有元素的化合价都发生变化。()(7)某元素从游离态变为化合态，该元素一定被氧化。()(8)氧化还原反应中的反应物，不是氧化剂就一定是还原剂。()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√(7)×(8)×2．判断一个化学反应是否属于氧化还原反应的方法是()A．观察是否发生了化合反应B．观察是否有氧气参加反应C．观察是否有单质参加反应D．观察反应前后是否有元素的化合价发生变化答案D3．下列反应属于氧化还原反应的是()A．CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑B．2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑C．Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2OD．NaBr＋AgNO3=AgBr↓＋NaNO3解析只有C项中元素的化合价发生变化。答案C4．某国外化学教材中有一张关于氧化还原反应的插图：由图可知，在该反应中是()A．氧化剂 B．还原剂C．氧化产物 D．还原产物解析在反应中失去电子，作还原剂。答案B5．对于反应3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(△))2Fe＋3CO2，请回答：(1)氧化剂是________，发生氧化反应的物质是________。(2)被氧化的元素是________，还原产物是________。(3)生成3molCO2转移电子________mol。答案(1)Fe2O3CO(2)碳或CFe(3)6探究一、氧化还原反应概念间的关系【探究讨论】1．在氧化还原反应中会不会只有化合价的升高或降低？提示氧化还原反应中化合价升高与降低必然同时发生，不能独立存在。2．(1)氧化还原反应中，有一种元素被氧化就一定有另一种元素被还原吗？(2)氧化还原反应中一种反应物是氧化剂，必然有另外一种物质作还原剂吗？提示(1)不一定。被氧化和被还原的元素可以是同一种元素，如H2O2分解时，被氧化和被还原的元素都是氧。(2)不一定。氧化剂和还原剂可以是同一种物质，如H2O2、KMnO4分解。【点拨提升】1．氧化还原反应的基本概念间的关系记忆口诀：氧→得→降→还→还→还还→失→升→氧→氧→氧即：氧化剂→得到电子→所含元素化合价降低→被还原→发生还原反应→得到还原产物；还原剂→失去电子→所含元素化合价升高→被氧化→发生氧化反应→得到氧化产物。2．氧化还原反应概念辨析易错点拨(1)在氧化还原反应中，一种反应物不一定只表现出一种性质。如反应4HCl(浓)＋MnO2eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O中，参加反应的HCl一半表现了还原性，另一半表现了酸性。(2)得电子难的元素不一定易失去电子。如碳元素、稀有气体元素既不容易失电子也不容易得电子。(3)元素由化合态转变为游离态不一定被氧化，也可能被还原。如HCl转化为Cl2，氯元素被氧化，CuO转化为Cu，铜元素被还原。【典题例证1】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解析A项中K、O元素化合价没变，错误；B项中K元素化合价没变，错误；C项中H元素化合价没变，错误。答案D【学以致用1】已知CaH2中Ca为＋2价，对于CaH2＋2H2O=Ca(OH)2＋2H2↑，下列说法正确的是()A．H2都是还原产物B．H2都是氧化产物C．CaH2中的氢元素既被氧化又被还原D．氧化产物与还原产物的质量比为1∶1解析分析反应中元素化合价的变化，如下：eq\o(C,\s\up6(＋2))aeq\o(H,\s\up6(－1))2＋2eq\o(H,\s\up6(＋1))2eq\o(O,\s\up6(－2))=eq\o(C,\s\up6(＋2))a(eq\o(O,\s\up6(－2))eq\o(H,\s\up6(＋1)))2＋2eq\o(H,\s\up6(0))2↑故CaH2中的eq\o(H,\s\up6(－1))失去电子，其氢元素被氧化；H2O中的eq\o(H,\s\up6(＋1))得到电子，其氢元素被还原，H2既是氧化产物又是还原产物，其中氧化产物与还原产物的质量比为1∶1。选项D正确。答案D探究二、氧化还原反应中电子转移的表示【探究讨论】1．在用双线桥法表示电子转移情况时，箭头的指向能表示电子转移的方向吗？两个线桥上表示的电子总数有何关系？提示双线桥不能表示电子转移方向；只能表明同一元素原子的电子转移情况。两个线桥上电子总数相等。2．在用单线桥法表示电子转移情况时，箭头指向的含义是什么？提示单线桥法箭头指向为氧化剂和还原剂之间转移电子的方向。【点拨提升】1．双线桥法(1)含义：表明同一元素原子得到或失去电子的情况。(2)示例：(3)使用注意事项：①箭头必须由反应物指向生成物，且两端对准同种元素。②在“桥”上标明电子“得到”与“失去”，且得到与失去的电子总数必须相等。③电子转移数用a×be－形式表示，a表示发生氧化或还原反应的原子个数，b表示每个原子得到或失去的电子数，当a＝1或b＝1时，要省略。2．单线桥法(1)含义：表示反应前后不同元素原子间电子转移情况。(2)示例：(3)使用注意事项：①单线桥必须画在反应物中。②箭头由化合价升高元素开始到化合价降低元素终止。③不需要写“失去”、“得到”。核心提示：双线桥法“线桥”从反应物到产物，单线桥法“线桥”只连反应物。【典题例证2】实验室里迅速制备少量氯气可利用以下反应：2KMnO4＋16HCl(浓)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。(1)用双线桥法表示出电子转移情况：2KMnO4＋16HCl(浓)=2KCl＋2MnCl2＋3Cl2↑＋8H2O。(2)用单线桥法表示出电子转移情况：2KMnO4＋16HCl(浓)=2KCl＋2MnCl2十5Cl2↑＋8H2O。(3)该反应中氧化剂是__________，发生氧化反应的是__________。解析反应中锰元素化合价由＋7价降低到＋2价，氯元素由－1价升高到氯气中的0价，高锰酸钾是氧化剂，发生还原反应，盐酸作还原剂，发生氧化反应，结合氧化还原反应中电子转移的两种表示方法画出双线桥和单线桥。答案【学以致用2】下列标明电子转移的方向和数目的化学方程式中正确的是()解析A项，锌失去电子，氢元素得到电子，错误；B项，氯酸钾中氯元素由＋5价降低到0价，得到5个电子，盐酸中氯元素由－1价升高到0价，失去5个电子，正确；C项，2mol铁失去6mol电子，3mol氯气得到6mol电子，错误；D项，1mol铜失去2mol电子，硝酸得到2mol电子，错误。答案B1．下列变化中，属于还原反应的是()A．Cl－→Cl2 B．FeCl2→FeCl3C．C→CO2 D．KMnO4→MnO2解析物质发生还原反应时，所含元素的化合价将降低，其中Cl－→Cl2，化合价由－1价升高为0价，被氧化；FeCl2→FeCl3，铁元素化合价由＋2→＋3，发生氧化反应；C→CO2，碳元素化合价由0→＋4，发生氧化反应；KMnO4→MnO2，锰元素化合价由＋7→＋4，发生还原反应。答案D2．硫单质在反应3S＋6KOH=2K2S＋K2SO3＋3H2O中的变化是()A．被氧化 B．被还原C．既被氧化又被还原 D．既未被氧化又未被还原解析该反应中单质硫中的硫元素化合价为0价，一部分升高到＋4价，一部分降低到一2价，故在反应中硫单质既被氧化又被还原。答案C3．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，要么发生还原反应解析元素化合价升高的反应为氧化反应；只要有元素化合价升降(或电子转移)的反应就是氧化还原反应，与是否有氧元素参加无关；氧化反应与还原反应一定同时发生；反应物中有些物质可能既不发生氧化反应也不发生还原反应，如反应HCl＋NaOH=NaCl＋H2O，为非氧化还原反应，HCl和NaOH既没有发生氧化反应也没有发生还原反应，但在Cl2＋H2OHCl＋HClO中，Cl2既发生氧化反应又发生还原反应。答案C4．我国“四大发明”在人类发展史上起到了非常重要的作用，其中黑火药的爆炸反应2KNO3＋S＋3Ceq\o(=,\s\up7(点燃))K2S＋N2↑＋3CO2↑。该反应中被氧化的元素是()A．C B．NC．N和S D．N和C解析在反应中C元素的化合价由0升高到＋4价，被氧化。答案A5．已知铜在常温下能被稀硝酸溶解，其反应的化学方程式如下：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电子得失的方向和数目：________________________________________________________________________________________。(3)用单线桥法表示反应电子得失的方向和数目：_____________________________________________________________________________________。解析由方程式可知：铜元素化合价升高，从0价变为＋2价，被氧化；氮元素化合价降低，从＋5价变为＋2价，被还原；故Cu发生氧化反应，HNO3发生还原反应。答案(1)CuNCuHNO3课时作业基础巩固1．日常生活中的许多现象与化学反应有关，下列现象与氧化还原反应无关的是()A．铜铸塑像上出现铜绿[Cu2(OH)2CO3]B．充有氢气的气球遇明火爆炸C．大理石雕像被酸雨腐蚀毁坏D．铁质菜刀生锈解析A中铜元素的化合价由0价升高为＋2价；B中氢气爆炸后生成水，元素化合价由0价变为＋1价；D中铁元素的化合价由0价变为＋3价(铁锈成分主要为Fe2O3)。答案C2．盐酸在不同的反应中，可以分别表现出酸性、氧化性和还原性。现在有如下三个反应，有关判断正确的是()①Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑②NaOH＋HCl=NaCl＋H2O③2HCleq\o(=,\s\up7(通电))H2↑＋Cl2↑选项有关判断A反应①是置换反应，HCl表现还原性B反应②是复分解反应，HCl表现氧化性C反应③中HCl既表现氧化性也表现还原性D反应①中氢原子失去电子解析反应①是置换反应，HCl中氢原子得电子，氢元素化合价降低，表现氧化性，发生还原反应，所得产物H2是还原产物，A、D错误；反应②是复分解反应，不是氧化还原反应，HCl表现酸性；反应③中HCl既作氧化剂又作还原剂，既表现氧化性也表现还原性，C正确。答案C3．下列反应中，划线的物质发生氧化反应的是()A．Cu＋2FeCl3=2FeCl2＋CuCl2B．CO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高温))2COC．Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高温))Al2O3＋2FeD．CO2＋NaOH=NaHCO3解析A项中FeCl3中的Fe，B项中CO2中的C化合价都是降低的，所以FeCl3和CO2都发生还原反应；C项Al价态升高，发生氧化反应，D项不是氧化还原反应。答案C4．下列变化中只有通过还原反应才能实现的是()A．Fe3＋→Fe2＋ B．Mn2＋→MnOeq\o\al(－,4)C．Cl－→Cl2 D．N2O3→HNO2解析发生还原反应时，元素的化合价降低。B中锰元素化合价由＋2价升高为＋7价，C中氯元素的化合价由－1价升高为0价，D中元素的化合价无变化。答案A5．下列电子转移表示正确的是()解析A项，得失电子标反，且转移电子总数不等；C项，KClO3中氯元素得电子，氧元素失去电子，失电子数为12e－；D项，双线桥的起始位置不当。答案B6．下列氧化还原反应发生在同种元素之间的是()A．Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑B．2H2S＋SO2=3S↓＋2H2OC．H2＋CuOeq\o(=,\s\up7(△))Cu＋H2OD．2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑解析A项，Zn将H＋还原；B项，H2S中－2价S将SO2中＋4价S还原；C项，H2将CuO中＋2价Cu还原；D项，H2O中＋1价H将－2价O氧化。答案B7．小美在如下图所示的奥运五连环中填入了5种物质，相连环物质间能发生反应，不相连环物质间不能发生反应。你认为“五连环”中物质间发生的反应，没有涉及的基本反应类型和属于氧化还原反应的个数有()A．复分解反应、1个 B．分解反应、2个C．化合反应、3个 D．置换反应、2个解析仔细分析可知这几种物质之间的反应，有铁和稀盐酸间的置换反应、盐酸和氢氧化钠溶液之间的复分解反应、碳和二氧化碳之间的化合反应。注意二氧化碳和氢氧化钠溶液之间发生的反应不是复分解反应。答案B8．(1)A图是“四种基本反应类型与氧化还原反应的关系”图，请在A图中用阴影部分表示反应：H2＋CuOeq\o(=,\s\up7(△))Cu＋H2O所属的区域。(2)“四种基本反应类型与氧化还原反应的关系”也可用B图表达。其中Ⅰ为化合反应，则Ⅱ为____________反应。写出有水生成的符合反应类型Ⅲ的一个化学方程式：___________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)H2＋CuOeq\o(=,\s\up7(△))Cu＋H2O属于置换反应，而置换反应全部属于氧化还原反应。(2)Ⅰ为化合反应，则Ⅱ为分解反应，Ⅲ为复分解反应，Ⅳ为置换反应。中和反应属于复分解反应，且有水生成，如HCl＋NaOH=NaCl＋H2O。答案(1)(2)分解NaOH＋HCl=NaCl＋H2O(或其他合理答案)9．商代炼铜时，所用的矿物原料主要是孔雀石，主要燃料是木炭，在温度1000℃左右冶炼，可能涉及的反应有：①Cu2(OH)2CO3eq\o(=,\s\up7(△))2CuO＋CO2↑＋H2O；②2CuO＋Ceq\o(=,\s\up7(高温))2Cu＋CO2↑；③CuO＋COeq\o(=,\s\up7(高温))Cu＋CO2；④CO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高温))2CO。(1)从四种基本反应类型来看，①②④的反应类型分别为①____________，②____________，④____________。(2)反应③中，____________发生氧化反应，__________发生还原反应。解析反应①中元素的化合价无变化，不是氧化还原反应；反应②③④中元素化合价均有变化，为氧化还原反应。在反应③中碳元素的化合价由＋2价升高为＋4价，CO发生氧化反应，铜元素的化合价由＋2价降低为0价，CuO发生还原反应。答案(1)分解反应置换反应化合反应(2)COCuO10．选择符合下列要求的化学反应，并把相应的字母填入括号内。(1)既不是分解反应，又不是氧化还原反应的是()(2)既是分解反应，又是氧化还原反应的是()(3)只属于氧化还原反应的是()(4)只属于化合反应不属于氧化还原反应的是()A．Ca(HCO3)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCO3＋H2O＋CO2↑B．2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2H2OC．2KClO3eq\o(=,\s\up7(MnO2),\s\do7(△))2KCl＋3O2↑D．CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑E．CaO＋CO2=CaCO3F．Cl2＋2KI=2KCl＋I2G．2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑解析根据氧化还原反应与化学反应类型的关系进行分析：A为分解反应，无单质生成，所以不是氧化还原反应；B为有单质参加的化合反应，是氧化还原反应；C为有单质生成的分解反应，是氧化还原反应；D为复分解反应，不是氧化还原反应；E为无单质参加的化合反应，不是氧化还原反应；F为置换反应，属于氧化还原反应；G只属于氧化还原反应，不属于任何基本反应类型。答案(1)DE(2)C(3)G(4)E能力提升11．二氧化氯(ClO2)是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂，而且与Cl2相比不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物。制备ClO2有下列两种方法：方法一：2NaClO3＋4HCl=2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O方法二：2NaClO3＋H2O2＋H2SO4=2ClO2↑＋O2↑＋Na2SO4＋2H2O(1)方法一的离子方程式：________________________________________；(2)方法二中被氧化的物质是________，若反应中有0.1mol电子转移，则产生的ClO2气体在标准状况下的体积为________L；在下面的化学式上标出电子转移的方向和数目：2NaClO3＋H2O2＋H2SO4=2ClO2↑＋O2↑＋Na2SO4＋2H2O解析(1)方法一中的反应只有钠离子和一半的氯离子实际不参加反应，则离子方程式为2ClOeq\o\al(－,3)＋4H＋＋2Cl－=2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O。(2)2NaClO3＋H2O2＋H2SO4=2ClO2↑＋O2↑＋Na2SO4＋2H2O中，氧元素的化合价升高，则H2O2为还原剂被氧化，氯元素的化合价由＋5价降低为＋4价，转移l个电子，反应中有0.1mol电子转移，则产生的ClO2气体在标准状况下的体积为0.1mol×22.4L·mol－1＝2.24L；单线桥法标出电子转移的方向和数目答案(1)2ClOeq\o\al(－,3)＋4H＋＋2Cl－=2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O(2)H2O22.2412．Ⅰ.已知反应：①SO3＋H2O=H2SO4②Cl2＋H2O=HCl＋HClO③2F2＋2H2O=4HF＋O2④2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑⑤2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑⑥SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O上述反应中不属于氧化还原反应的有________(填序号，下同)；H2O被氧化的是________，H2O被还原的是________，属于氧化还原反应，但其中的H2O既不被氧化，又不被还原的是________。Ⅱ.过氧化氢溶液可作为采矿业废液消毒剂，如消除采矿废液中剧毒的氰化钾，反应方程式为KCN＋H2O2＋H2O=A＋NH3↑(已配平)，请回答：(提示：KCeq\o(N,\s\up6(－3))、H2eq\o(O,\s\up6(－1))2)(1)生成物A的化学式是_______________________________________________。(2)该反应是否是氧化还原反应？________(填写“是”或“否”)，其理由是__________________________________________________________________________________________________________________。若是，则被还原的元素是________。解析Ⅰ.反应①、⑥中各元素的化合价都未改变，这两个反应属于非氧化还原反应；②③④⑤都有元素化合价的变化，都属于氧化还原反应。其中，反应②⑤中，反应物H2O中的氢、氧元素的化合价都未改变，H2O既不被氧化，又不被还原；反应③中H2O中的－2价氧元素的化合价升高，氢元素的化合价未变，则H2O被氧化；反应④中H2O中的氢元素化合价降低，氧元素的化合价不变，则H2O被还原。Ⅱ.(1)根据已给信息“已配平”，再由质量守恒定律，得反应方程式为KCN＋H2O2＋H2O=KHCO3＋NH3↑。(2)给反应方程式中每种元素标出其化合价是eq\o(KCN,\s\up6(＋1＋2－3))＋eq\o(H,\s\up6(＋1))2eq\o(O,\s\up6(－1))2＋eq\o(H,\s\up6(＋1))2eq\o(O,\s\up6(－2))=KHCOeq\o(3,\s\up6(＋1＋1＋4－2))＋eq\o(N,\s\up6(－3))eq\o(H,\s\up6(＋1))3↑，