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第1课时氧化还原反应第一章内容索引0102课前篇素养初探课堂篇素养提升素养目标1.通过氧化反应、还原反应的相关概念和实质的学习,体现宏观辨识与微观探析的核心素养。2.通过对氧化还原反应的特征——元素化合价的升降的理解,体会氧化还原反应的实质——电子的转移,培养变化观念与平衡思想。3.通过对氧化还原反应中电子转移表示方法的分析,理解证据推理与模型认知的核心素养。课前篇素养初探【知识铺垫】1.物质得到氧的反应叫氧化反应,物质失去氧的反应叫还原反应。2.在反应CuO+H2Cu+H2O中,H2被CuO氧化生成H2O,CuO被H2还原生成Cu。3.在反应Fe+CuSO4===FeSO4+Cu中,Fe元素的化合价从0价升高到+2价,Cu元素的化合价从+2价降低到0价。4.在化合物中化合价显+1价的元素有:钠、钾、氢、银等;显+2价的元素有:钙、镁、锌、钡等;铝显+3价,铁有+2价和+3价;通常氧是-2价,碳有+2和+4价,硫有-2、+4和+6价。【必备知识】一、从不同角度分析氧化还原反应1.从得氧、失氧的角度认识氧化还原反应反应:2CuO+C2Cu+CO2↑(1)CuO失氧,发生了还原反应,该物质是氧化剂。(2)C得氧,发生了氧化反应,该物质是还原剂。结论:从得氧、失氧的角度看,一种物质得到氧被氧化,一种物质失去氧被还原的反应叫做氧化还原反应。2.从元素化合价变化的角度认识氧化还原反应(1)反应:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2①铁元素化合价降低,Fe2O3失氧,发生还原反应,被还原。②碳元素化合价升高,CO得氧,发生氧化反应,被氧化。(2)反应:Fe+CuSO4===FeSO4+Cu(反应中没有物质得氧、失氧)①Fe元素化合价升高,Fe发生氧化反应,被氧化。②Cu元素化合价降低,CuSO4发生还原反应,被还原。(3)结论:①氧化反应是化合价升高的化学反应;还原反应是化合价降低的化学反应。②氧化还原反应的特征:反应前后有元素的化合价发生变化。3.从电子转移的角度认识氧化还原反应(1)反应:2Na+Cl2 2NaCl①氯元素化合价降低,氯原子得电子,Cl2发生还原反应,被还原。②钠元素化合价升高,钠原子失电子,Na发生氧化反应,被氧化。(2)反应:H2+Cl2 2HCl①氯元素化合价降低,共用电子对偏向氯原子,Cl2发生还原反应,被还原。②氢元素化合价升高,共用电子对偏离氢原子,H2发生氧化反应,被氧化。(3)结论:①氧化反应:有元素的原子失去电子或电子对偏离的反应;还原反应:有元素的原子得到电子或电子对偏向的反应。②氧化还原反应的本质:反应前后有电子的得失或偏移。【情境链接】八月十五是中国传统的中秋节,吃月饼已经成了一种民俗。在新买的月饼里都会有防氧化剂,它是铁粉在高温炉里加入发泡剂变成的疏松多孔物体。铁粉作为防氧化剂的原理为铁粉吸收空气中的水分和氧气,自己变为铁锈。这个变化中铁元素和氧元素的化合价有哪些变化?铁粉变为铁锈的反应属于氧化还原反应吗?为什么?提示

铁元素化合价升高,氧元素化合价降低。铁粉变为铁锈的反应属于氧化还原反应,因为有元素的化合价发生变化。二、四种基本类型的反应与氧化还原反应间的关系

(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)有单质参加的化合反应是氧化还原反应。(4)有单质生成的分解反应是氧化还原反应。【微思考】有单质参加的反应或有单质生成的反应一定属于氧化还原反应吗?提示

不一定。如在放电条件下,O2可变为O3,化学方程式为3O22O3,该反应中无元素化合价的改变,则该反应不属于氧化还原反应。【自我小测】1.判断正误:(1)氧化还原反应一定有氧元素参加。(

)提示

×。氧化还原反应的特征是有元素化合价的变化,因此与是否有氧元素参与反应无关。(2)在氧化还原反应中可能只有元素化合价的升高,而无元素化合价的降低。(

)提示

×。元素化合价升降是氧化还原反应的特征。(3)Na2O+H2O===2NaOH属于氧化还原反应。(

)提示

×。此反应中元素的化合价均没有发生变化,因此为非氧化还原反应。(4)Mg+2HCl===MgCl2+H2↑属于氧化还原反应。(

)提示

√。置换反应中元素化合价肯定发生了变化,故属于氧化还原反应。2.下列变化过程与氧化还原反应有关的是(

)A.冰雪融化 B.钢铁锈蚀C.醋融水垢 D.椰雕制作答案

B解析

冰雪融化,属于物理变化,A错误;钢铁锈蚀,铁单质被氧化为氧化铁,铁元素的化合价发生变化,与氧化还原反应有关,B正确;醋融水垢,醋酸与碳酸钙反应,属于复分解反应,不是氧化还原反应,C错误;椰雕制作,属于物理变化,D错误。课堂篇素养提升探究一氧化还原反应的有关概念及联系【问题探究】2020年8月23日10时27分,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭,成功将高分九号05星送入预定轨道。长征二号火箭系列采用最常见的液体推进剂,主要成分为偏二甲肼(C2H8N2)和四氧化二氮(N2O4)。1.你能标出长征二号火箭推进剂两种化合物中各元素的化合价(C2H8N2中N为-3价)吗?提示

C2H8N2中C:-1,H:+1,N:-3;N2O4中N:+4,O:-2。2.火箭发射时发生反应的化学方程式为C2H8N2+2N2O4 3N2+2CO2+4H2O。(1)该反应是否属于氧化还原反应?提示

属于。反应前后有元素化合价的变化。(2)若是氧化还原反应,化合价升高和降低的元素分别是什么?发生氧化反应和还原反应的物质分别是什么?提示

化合价升高的元素为C、N,降低的元素为N;C2H8N2发生氧化反应,N2O4发生还原反应。3.2020年7月23日12时41分,长征五号遥四运载火箭将中国首颗火星探测器“天问一号”送入预定轨道。长征五号系列运载火箭,又称“冰箭”,采用液氢液氧作为推进剂。从得氧失氧、元素化合价变化、电子转移(或偏移)三个视角分析该火箭发射时的反应。提示

发生的反应为2H2+O2 2H2O。得氧失氧角度得氧物质H2失氧物质O2化合价变化角度化合价升高物质H2化合价降低物质O2电子转移角度得电子物质O2失电子物质H2【深化拓展】1.对氧化反应、还原反应、氧化还原反应概念的比较类型狭义含义特征本质氧化反应物质得到氧的反应元素化合价升高的反应失去电子(或电子对偏离)的反应还原反应物质失去氧的反应元素化合价降低的反应得到电子(或电子对偏向)的反应氧化还原反应有物质得氧、失氧的反应有元素化合价升降的反应有电子转移(得失或偏移)的反应2.氧化还原反应中的几个“不一定”(3)有单质参加或生成的反应不一定是氧化还原反应。如同素异形体之间的相互转化不属于氧化还原反应。(4)某种物质由化合态变为游离态,不一定是被还原,如HCl→Cl2就是HCl被氧化。【素能应用】典例1下列对氧化还原反应的分析中合理的是(

)A.Mg变成MgO时化合价升高,失去电子,因此Mg在该反应中被还原答案

D解析

A中镁失去电子被氧化而不是被还原;B中高锰酸钾中锰元素的化合价只降低,因此锰元素只被还原,没被氧化;C中没有元素化合价的变化,不是氧化还原反应;D中H2O中氧元素的化合价升高,氢元素的化合价降低。温馨提示

对于化合物中元素化合价的确定,需要注意以下几点:(1)金属元素跟非金属元素化合时,金属元素显正价,非金属元素显负价。(2)一些元素在不同物质中可显不同的化合价。(3)在化合物中,各元素正、负化合价的代数和为0。(4)元素的化合价是元素的原子在形成化合物时表现出来的一种性质,因此,单质中元素的化合价为0。变式训练1下列关于氧化还原反应的说法错误的是(

)A.在反应中失去电子的物质被氧化,得到电子的物质被还原B.在氧化还原反应中氧化产物和还原产物可以是同一种物质C.氧化还原反应是一种物质首先被氧化,另一种物质再被还原的反应D.只有氧化没有还原的反应是不存在的答案

C解析

在一个氧化还原反应中,氧化反应和还原反应是同时发生的,二者既是对立的,又是统一的。探究二氧化还原反应中电子转移的表示方法【问题探究】长征11号火箭是我国唯一全固体运载火箭,固体推进剂的主要成分是铝粉、高氯酸铵和高聚黏合材料。火箭推进剂燃烧时的反应方程式为8Al+3NH4ClO4===4Al2O3+3NH3+3HCl。1.该反应中Al得到还是失去电子?8个Al参加反应转移多少电子?提示

失去。8个Al参加反应转移24个电子。2.用双线桥法和单线桥法表示出上述反应电子转移的方向和数目。提示

双线桥法:单线桥法:【深化拓展】1.双线桥法和单线桥法的书写步骤(1)双线桥法的书写步骤:(2)单线桥法的书写步骤:2.用双线桥法表示电子转移的方向和数目时的注意事项(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“线桥”上标明电子“得到”或“失去”,且得到与失去的电子总数必须相等,电子对的偏移也按得失处理。(3)电子转移数以a×be-形式表示,a表示发生氧化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。(4)箭头方向不代表电子转移的方向,仅表示电子转移前后粒子的变化。【素能应用】典例2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中电子转移的方向和数目。(3)用单线桥法表示反应中电子转移的方向和数目。答案

(1)Cu

N

Cu

HNO3(2)(3)解析

由化学方程式可知: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。温馨提示

(1)常见元素的主要化合价氟氯溴碘负一价,正一氢银与钾钠。氧的负二先记清,正二镁钙钡和锌。正三是铝正四硅,下面再把变价归。全部金属是正价,一二铜来二三铁。锰正二四与六七,碳的二四要牢记。非金属负主正不齐,氯的负一正一五七。氮磷负三与正五,不同磷三氮二四。硫有负二正四六,边记边用就会熟。(2)常见根价口诀一价铵根硝酸根,氢卤酸根氢氧根。高锰酸根氯酸根,高氯酸根醋酸根。二价硫酸碳酸根,氢硫酸根锰酸根。暂记铵根为正价,负三有个磷酸根。变式训练2(1)在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOx的排放,当尾气中空气不足时,NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式:

。

(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:

。

②用单线桥法表示出电子转移情况:

。

③该反应中氧化剂是

,发生氧化反应的是

。

解析

(1)根据题目信息可知NO被CO还原为N2,而CO被氧化成CO2,化学方程式为2NO+2CON2+2CO2。(2)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,HCl是还原剂,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。

素养脉络

随堂检测1.古诗词是古人为我们留下的宝贵精神财富,下列诗句不涉及氧化还原反应的是(

)A.野火烧不尽,春风吹又生B.春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干C.粉身碎骨浑不怕,要留清白在人间D.爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏答案

C解析

A、B两项中均涉及物质燃烧,D项中有火药爆炸,都属于氧化还原反应;C项中反应为CaCO3C