高中化学必修1学案专题2第一单元第2课时氧化还原反应

第2课时氧化还原反应一、从不同角度认识氧化还原反应1．从得氧、失氧的角度(1)得氧、失氧的分析：(2)从得氧、失氧的角度分析氧化反应、还原反应：(3)结论：氧化还原反应是反应过程中有氧得失的化学反应。2．从化合价升降的角度(1)化合价变化的分析：(2)从化合价变化的角度认识氧化反应和还原反应：(3)结论：氧化还原反应是反应过程中元素化合价有变化的化学反应。3．从电子转移的角度(1)有电子得失的反应：①电子得失的分析：②从电子得失的角度分析氧化反应、还原反应：③结论：氧化还原反应过程中，元素的原子间有电子的得失。(2)有电子对偏移的反应：反应H2＋Cl2eq\o(=,\s\up17(点燃))2HCl①氯元素化合价降低，共用电子对偏向氯原子，发生还原反应。②氢元素化合价升高，共用电子对偏离氢原子，发生氧化反应。③结论：氧化还原反应过程中，元素的原子间有电子对的偏移。(3)总结论：氧化还原反应：有电子转移(得失或偏移)的化学反应。二、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→具有氧化性→被还原→生成还原产物，发生还原反应。(2)还原剂在反应中化合价升高→具有还原性→被氧化→生成氧化产物，发生氧化反应。探究点一氧化还原反应的判据1．有关氧化还原反应的判断利用氧化还原反应与元素化合价的关系，可以进行有关氧化还原反应的判断，判断是否准确的关键是正确把握化合价及其升降情况。(1)氧化反应判断：物质所含元素化合价升高的反应。(2)还原反应判断：物质所含元素化合价降低的反应。(3)氧化还原反应的判断：反应前后元素的化合价是否发生变化，有变化的反应为氧化还原反应，否则为非氧化还原反应。2．元素化合价在化学反应中的变化。化合价：化合价是认识氧化还原反应的前提与基础。(1)规则：①在化合物中，正负化合价的代数和为零；②单质中，元素的化合价为零。(2)本质：①化合价的正与负：失去电子或共用电子对偏离呈正价；得到电子或共用电子对偏向呈负价。②化合价的数值：化合价的数值等于得、失电子(或共用电子对)的数目。③化合价的变动：元素在氧化还原反应中，得到电子，化合价降低；失去电子，化合价升高。(3)有关规律：①金属元素一般没有负化合价，除零价外，只显正价，因为在反应中只能失去电子。②非金属元素(除氧、氟外)在反应中既可得到电子，亦可失去电子，故既可呈正价，也能显负价。③氧、氟的非金属性很强，在反应中一般不失去电子，故一般没有正化合价。④显最高化合价的元素，在反应中只能得电子而不能失电子，故发生氧化还原反应化合价只能降低。相反，显最低化合价的元素，在反应中化合价只能升高。1．我们初中学过的氧化还原反应是从得氧失氧的角度认识的，难道初中学习的氧化还原反应的概念是错误的？提示：不是错误的，因为这是对知识认识的阶段性问题。我们认识氧化还原反应概念可以分为三个阶段：一是初中阶段，首先是从得到氧和失去氧的视角认识，但它解决问题的范围，只局限在有氧参与的反应；二是高中阶段，从反应方程式的外观特征来看，即从元素的化合价升和降的视角去认识，但只是看到了表象而没有反映出氧化还原反应的本质；三是从反应发生的实质来看，即从元素原子电子的得到和失去的视角去认识，这种情况才是氧化还原反应的本质。2．如何判断一个反应是否是氧化还原反应？反应中元素化合价改变的根本原因是什么？提示：根据氧化还原反应的特征判断，即反应前后是否有元素化合价的升降。元素化合价改变的根本原因是元素原子间发生了电子的得失或共用电子对的偏移。【例1】(双选)下列反应中，不属于氧化还原反应的是()A．3Cl2＋6KOH=5KCl＋KClO3＋3H2OB．2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2OC．SnCl4＋2H2O=SnO2＋4HClD．NaOH＋HCl=H2O＋NaCl【思路分析】判断一个反应是否是氧化还原反应的关键是看反应前后各元素有无价态的改变，故化合价是分析氧化还原反应的基础。【解析】A项，eq\o(C,\s\up6(0))l2→Keq\o(Cl,\s\up6(－1))、Keq\o(Cl,\s\up6(＋5))O3；B项，eq\o(N,\s\up6(＋4))O2→Naeq\o(N,\s\up6(＋3))O2、Naeq\o(N,\s\up6(＋5))O3。以上两项的反应都有元素化合价的变化，所以是氧化还原反应。C项，eq\o(Sn,\s\up6(＋4))Cl4→eq\o(Sn,\s\up6(＋4))O2；D项，eq\o(Na,\s\up6(＋1))eq\o(O,\s\up6(－2))eq\o(H,\s\up6(＋1))＋eq\o(H,\s\up6(＋1))eq\o(Cl,\s\up6(－1))=eq\o(H2,\s\up6(＋1))eq\o(O,\s\up6(－2))＋eq\o(Na,\s\up6(＋1))eq\o(Cl,\s\up6(－1))。这两项都没有化合价的变化，故不是氧化还原反应。【答案】CD下列反应中，属于氧化还原反应的是(B)A．2NaHCO3eq\o(=,\s\up17(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑B．KClO3＋6HCl(浓)=KCl＋3H2O＋3Cl2↑C．CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2OD．FeS＋H2SO4=FeSO4＋H2S↑解析：分别讨论以上几个反应元素化合价的情况：A中2eq\o(Na,\s\up6(＋1))eq\o(H,\s\up6(＋1))eq\o(C,\s\up6(＋4))eq\o(O,\s\up6(－2))3eq\o(=,\s\up17(△))eq\o(Na,\s\up6(＋1))2eq\o(C,\s\up6(＋4))eq\o(O,\s\up6(－2))3＋eq\o(H,\s\up6(＋1))2eq\o(O,\s\up6(－2))＋eq\o(C,\s\up6(＋4))eq\o(O,\s\up6(－2))2↑，各元素化合价均不变，是非氧化还原反应。B中eq\o(K,\s\up6(＋1))eq\o(Cl,\s\up6(＋5))eq\o(O,\s\up6(－2))3＋6eq\o(H,\s\up6(＋1))eq\o(Cl,\s\up6(－1))(浓)=eq\o(K,\s\up6(＋1))eq\o(Cl,\s\up6(－1))＋3eq\o(H,\s\up6(＋1))2eq\o(O,\s\up6(－2))＋3eq\o(Cl,\s\up6(0))2↑，氯元素的化合价发生了变化，是氧化还原反应。C中eq\o(C,\s\up6(＋4))eq\o(O,\s\up6(－2))2＋eq\o(Ca,\s\up6(＋2))(eq\o(O,\s\up6(－2))eq\o(H,\s\up6(＋1)))2=eq\o(Ca,\s\up6(＋2))eq\o(C,\s\up6(＋4))eq\o(O,\s\up6(－2))3↓＋eq\o(H,\s\up6(＋1))2eq\o(O,\s\up6(－2))，各元素的化合价均未变化，是非氧化还原反应。D中eq\o(Fe,\s\up6(＋2))eq\o(S,\s\up6(－2))＋eq\o(H,\s\up6(＋1))2eq\o(S,\s\up6(＋6))eq\o(O,\s\up6(－2))4=eq\o(Fe,\s\up6(＋2))eq\o(S,\s\up6(＋6))eq\o(O,\s\up6(－2))4＋eq\o(H,\s\up6(＋1))2eq\o(S,\s\up6(－2))↑，各元素的化合价均未变化，是非氧化还原反应。故正确答案为B。探究点二氧化还原反应的有关概念1．概念间的关系特别提示：1.仔细研读下图，体会氧化还原反应中的规律(建议先牢牢记住其中一个图谱)。2．规律巧记：eq\x(化合价升高→还原剂)顺次记下去，2．氧化还原反应与四种基本反应类型的关系(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和有单质生成的分解反应是氧化还原反应；没有单质参加的化合反应和没有单质生成的分解反应大多数不是氧化还原反应。关系如图所示：1．下列说法是否正确？试举例说明。(1)有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应；(2)没有单质参加的化合反应和没有单质生成的分解反应一定不是氧化还原反应。提示：(1)正确，(2)不正确。例如，反应Na2O2＋SO2=Na2SO4是没有单质参加的化合反应，但由于反应过程中硫元素的化合价发生了变化，所以该反应是氧化还原反应；反应NH4NO3=N2O↑＋2H2O是没有单质生成的分解反应，但由于反应过程中氮元素的化合价发生了变化，所以该反应也是氧化还原反应。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\up17(电解))2H2↑＋O2↑(同一种物质)，2H2O2eq\o(=,\s\up17(MnO2))2H2O＋O2↑(同一种元素)。【例2－1】下列有关氧化还原反应的说法正确的是()A．一种元素被氧化，肯定有另一种元素被还原B．反应中转移电子的数目等于得失电子总数之和C．氧化剂中各元素的化合价不一定都降低D．氧化剂具有氧化性，发生氧化反应【思路分析】解答有关氧化还原反应的题目时，要明确元素化合价的变化是氧化还原反应的特征，故分析反应中哪种元素被氧化，哪种元素被还原，可根据其在反应前后化合价的变化而定。【解析】在氧化还原反应中一种元素被氧化，肯定有一种元素被还原，被氧化和被还原的元素可以是同一种元素也可以是不同种元素，A项错误；转移电子的数目＝得到电子的数目＝失去电子的数目，B项错误；氧化剂中各元素的化合价不一定都降低，C项正确；氧化剂具有氧化性，被还原，发生还原反应，D项错误。【答案】C关于反应2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，下列说法不正确的是(C)A．NaCl是还原剂，H2O是氧化剂B．NaCl被氧化，发生氧化反应，Cl2是氧化产物C．H2O被还原，发生还原反应，NaOH和H2是还原产物D．NaCl中Cl元素被氧化，H2O中H元素被还原解析：NaCl中Cl元素化合价升高，被氧化，发生氧化反应，得氧化产物Cl2；NaCl表现还原性，是还原剂；H2O中H元素化合价降低，被还原，发生还原反应，得还原产物H2；H2O表现氧化性，是氧化剂，故A、B和D项均正确。C项，NaOH既不是氧化产物，也不是还原产物，故错误。【例2－2】氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如图所示，则下列化学反应属于阴影3区域的是()A．Cl2＋2NaI=2NaCl＋I2B．NH4HCO3eq\o(=,\s\up17(△))NH3↑＋H2O＋CO2↑C．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3D．Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up17(高温))2Fe＋3CO2【思路分析】四种基本反应类型与氧化还原反应的关系是子集、交集和不包含关系。首先分析阴影3的含义，再结合选项逐一分析得出结论。【解析】阴影3所表示的反应类型为氧化还原反应，但不属于四种基本反应类型。A项中的反应为置换反应，不符合题意；B项中的反应为分解反应，但该反应中元素的化合价没有发生变化，不是氧化还原反应，属于除区域2外的分解反应，不符合题意；C项中的反应为有单质参加的化合反应，是氧化还原反应，属于区域1，不符合题意；D项中的反应不属于四种基本反应类型，但属于氧化还原反应，符合题意。【答案】D在化学反应前后，物质所含元素化合价发生变化的反应是氧化还原反应，它与化学反应基本类型间的关系如图所示，下列示例中错误的是(C)A．阴影1：C＋O2eq\o(=,\s\up17(点燃))CO2B．阴影2：2H2Oeq\o(=,\s\up17(通电))2H2↑＋O2↑C．阴影3：Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2OD．阴影4：Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu解析：反应Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O属于复分解反应，不属于氧化还原反应。探究点三氧化还原反应中电子转移的表示1．双线桥法表明反应前后同一元素原子间的电子转移情况。(1)双线桥法的基本步骤(2)注意事项①箭尾、箭头必须指向反应物、生成物中相应的同种元素。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采用a×be－形式表示得失电子数，a为得失电子的原子总数，b为每个原子得失电子数，a、b是“1”时省略。2．单线桥法表明反应前后不同元素原子的电子转移情况。(1)单线桥法的基本步骤(2)注意事项①箭头和箭尾不能跨过“=”，也就是说箭头和箭尾所连接的都是反应物。②箭头必须指向化合价降低(得到电子或电子对偏向)的元素，箭尾连接化合价升高(失去电子或电子对偏离)的元素。③线桥上只写“ne－”(即只能写电子转移的总数)，不能写成“a×be－”的形式，也不能写“得到”或“失去”。如单线桥和双线桥能不能以线桥的多少来区分？提示：单线桥和双线桥并不以线桥的多少来划分，有两根或三根线桥的不一定是单线桥，但双线桥却不可能只有一根线桥。因此，要判断是哪种线桥，关键是看线桥是在等式的左边，还是横跨了等式的两边。如下式中有三条线桥，却属于双线桥法：下式中有两条线桥，却属于单线桥法：【例3】下列化学方程式中，表示电子转移的方向和数目都正确的是()【思路分析】A项中KClO3中的氯元素由＋5价降到0价，不能与盐酸中氯元素的－1价“错位”，正确的表示方法为：C项中CO中的碳元素由＋2价升到＋4价，转移2e－，反应中CO的化学计量数为2，正确的表示方法为：D项中HgS中汞元素由＋2价降到0价，转移2e－，O2中氧元素由0价降到－2价，转移2e－×2，且应为得电子，故反应中共转移6e－，其中硫元素失电子，正确的表示方法为：【答案】B(1)分析下列反应的化学方程式，是氧化还原反应的用双线桥法标出电子转移的方向和数目，指出被氧化和被还原的元素。②NaOH＋HCl=NaCl＋H2O非氧化还原反应。(2)分析下列反应的化学方程式，是氧化还原反应的用单线桥法标出电子转移的方向和数目。①BaCl2＋Na2SO4=BaSO4↓＋2NaCl非氧化还原反应。②Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑1．下列有关氧化还原反应的叙述，正确的是(A)A．氧化剂发生还原反应，还原剂发生氧化反应B．氧化剂被氧化，还原剂被还原C．在氧化还原反应中，氧化剂和还原剂一定是两种不同的物质D．在氧化还原反应中，金属单质只能作还原剂，非金属单质只能作氧化剂解析：B项，氧化剂被还原，还原剂被氧化，故错误；C项，在氧化还原反应中，氧化剂和还原剂可能是同种物质，故错误；D项，在氧化还原反应中，金属单质只能作还原剂，非金属单质可能作氧化剂，也可能作还原剂，故错误。2．海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是(C)A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯C．工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收解析：苦卤中含有Br－，通入Cl2可将Br－氧化生成Br2，A项正确；粗盐中含有Ca2＋、SOeq\o\al(2－,4)等杂质离子，故先除杂得NaCl和KCl的混合溶液，而NaCl的溶解度随温度变化不大，故采用重结晶可以得到纯净的NaCl，B项正确；工业上沉淀海水中的Mg2＋，采用Ca(OH)2，不用NaOH，因为NaOH的价格较贵，C项错误；Br2易挥发，用热空气和水蒸气吹出后，用SO2吸收，生成H2SO4和HBr，富集后再用Cl2处理HBr生成Br2，D项正确。3．番茄具有抗氧化功能，这是因为番茄中含有丰富的茄红素，茄红素具有抗氧化性。下列有关说法中正确的是(B)A．茄红素具有较强的氧化性B．茄红素在抗氧化过程中某元素的化合价升高C．茄红素在抗氧化过程中得到电子D．茄红素在抗氧化过程中某元素发生还原反应解析：具有抗氧化能力的物质在氧化还原反应中作还原剂，茄红素作还原剂，具有较强的还原性，在反应中失去电子，化合价升高，发生氧化反应，故B正确。4．下列反应中，CO2作氧化剂的是(B)A．Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2OB．CO2＋Ceq\o(=,\s\up17(高温))2COC．2Fe2O3＋3Ceq\o(=,\s\up17(高温))4Fe＋3CO2↑D．C＋O2eq\o(=,\s\up17(点燃))CO2解析：CO2作氧化剂，反应后碳元素的化合价应降低，故选B。5．有些电影、电视剧中的仙境美轮美奂，这些仙境中所需的烟是在放于温热石棉网上的NH4NO3和Zn粉的混合物中滴几滴水后产生的白烟：NH4NO3＋Zn=ZnO＋N2↑＋2H2O，下列有关说法中正确的是(C)A．该反应中NH4NO3只作氧化剂B．ZnO是还原产物C．水在反应中可能起催化作用D．每生成1molN