高中化学必修1：2.3.1 氧化还原反应

高中化学必修课程PAGEPAGE1第3节氧化剂和还原剂第1课时氧化还原反应[核心素养发展目标]1.能从元素化合价的变化认识氧化还原反应，会分析其实质电子转移，促进宏观辨识和微观探析化学核心素养的发展。2.根据物质中元素化合价的变化判断化学反应类型，理解氧化还原反应与四种基本反应类型的关系，增强化学核心素养中的“变化观念”意识，培养变化观念与平衡思想的学科素养。一、氧化还原反应1.由元素化合价的变化认识氧化还原反应(1)分析下列反应中元素化合价有无变化①2Cu＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2CuO，Cu元素化合价：0→＋2，O元素化合价：0→－2。②CuO＋H2eq\o(=,\s\up7(△))Cu＋H2O，Cu元素化合价：＋2→0，H元素化合价：0→＋1。③Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu，Fe元素化合价：0→＋2，Cu元素化合价：＋2→0。④NaCl＋AgNO3=NaNO3＋AgCl↓，该反应中各元素化合价无变化。(2)氧化还原反应的概念①从反应过程中元素化合价有无变化的角度，可将化学反应分为氧化还原反应与非氧化还原反应。②氧化还原反应：在反应过程中有元素化合价变化的化学反应。氧化反应：在氧化还原反应中，反应物所含某种(或某些)元素化合价升高的反应。还原反应：在氧化还原反应中，反应物所含某种(或某些)元素化合价降低的反应。2.氧化还原反应中的电子转移(1)在2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2NaCl的反应过程中：①钠原子失去最外层的1个电子，成为具有稳定结构的Na＋，其化合价由0价升高为＋1价，发生了氧化反应，被氧化。②氯原子最外层得到1个电子，成为具有稳定结构的Cl－，其化合价由0价降低为－1价，发生了还原反应，被还原。③在这个反应中，氯原子和钠原子之间发生了电子的得失，分别形成阴离子和阳离子，使元素的化合价发生了变化。④反应过程中相应变化关系图(2)实验探究①实验装置示意图如图所示：②实验现象：铁片溶解，石墨电极上附着有红色的固体，检流计指针发生偏转。③实验结论：Fe与CuSO4发生了氧化还原反应，铁原子把电子转移给Cu2＋形成Fe2＋，Cu2＋得到电子形成铜原子，该反应是通过电子转移实现的。④反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu。(1)氧化还原反应有何特征，其实质是什么？提示①氧化还原反应的特征：元素的化合价发生变化(宏观表现)；②氧化还原反应的实质：电子发生了转移(微观变化)。(2)如何判断一个化学反应为氧化还原反应？提示判断一个反应是否为氧化还原反应的关键是分析反应前后有无元素化合价变化。(3)下列反应属于氧化还原反应的是________(填序号)。①HNO3＋NH3=NH4NO3②2KClO3eq\o(=,\s\up7(MnO2),\s\do5(△))2KCl＋3O2↑③2NaBr＋Cl2=2NaCl＋Br2④CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O⑤S＋2KNO3＋3Ceq\o(=,\s\up7(△))K2S＋N2↑＋3CO2↑⑥3Cl2＋6NaOHeq\o(=,\s\up7(△))5NaCl＋NaClO3＋3H2O[答案]②③⑤⑥二、氧化还原反应中电子转移的表示方法1.双线桥法表示反应前后同一元素由反应物转化为生成物时电子转移的情况。(1)基本步骤(2)注意事项①箭头、箭尾必须对应化合价变化的同种元素的原子；②必须注明“得到”或“失去”；③被还原的物质和被氧化的物质得、失电子数守恒。(3)巧记口诀先标化合价，再看价变化；起止同元素，桥上标变化。2.单线桥法表示反应过程中不同元素原子间的电子转移的情况。(1)基本步骤(2)注意事项①不需要标明“得到”或“失去”，只标明电子转移数目；②要用箭头标明电子转移的方向；③箭头由反应物中失电子元素原子指向得电子元素原子。(3)巧记口诀先确定变价元素，再计算价态变化；桥上标明电子数，箭头还原到氧化。单线桥和双线桥两种表示方法的形式不同，实质相同。在分析氧化还原反应中电子转移、化合价升降、物质被氧化、被还原等关系时，用“双线桥”方便；在表示电子转移的方向和数目时用“单线桥”方便。三、氧化还原反应与四种基本反应类型的关系判断化学反应类型(1)请指出下列各反应所属的基本反应类型：①2NO＋O2=2NO2化合反应②CO2＋CaO=CaCO3化合反应③NH4HCO3eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋CO2↑＋H2O分解反应④2KClO3eq\o(=,\s\up7(MnO2),\s\do5(△))2KCl＋3O2↑分解反应⑤Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑置换反应⑥Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cu置换反应⑦HCl＋KOH=KCl＋H2O复分解反应⑧BaCl2＋Na2SO4=BaSO4↓＋2NaCl复分解反应(2)上述各反应属于氧化还原反应的是①④⑤⑥(填序号)。(1)化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应都是氧化还原反应吗？提示化合反应、分解反应不一定是氧化还原反应，置换反应一定是氧化还原反应，复分解反应一定不是氧化还原反应。(2)有单质参加的反应一定是氧化还原反应吗？提示不一定，如3O2eq\o(=,\s\up7(放电))2O3氧化还原反应与四种基本反应类型之间的关系1.(2018·哈三中期末)下列有关氧化还原反应说法正确的是()A.氧化还原反应一定有氧元素参加B.氧化还原反应中不能只有一种元素化合价变化C.有单质参加的反应一定是氧化还原反应D.氧化还原反应中一定有元素化合价变化[答案]D[解析]氧化还原反应的本质是电子的转移，不一定有氧元素参加反应，A错误；在氧化还原反应中，发生化合价变化的元素可能是同一种元素，B错误；有单质参加的反应不一定是氧化还原反应，如：氧气到臭氧的转化，反应前后氧元素的价态并没有发生变化，属于非氧化还原反应，C错误。2.(2018·温州高一期中)下列反应不属于氧化还原反应的是()A.Cl2＋H2O=HCl＋HClOB.Fe＋CuSO4=FeSO4＋CuC.2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2OD.2FeCl2＋Cl2=2FeCl3[答案]C[解析]反应物中有单质，生成物都是化合物，一定有元素化合价发生变化，A不符合题意；置换反应都是氧化还原反应，B不符合题意；所有元素的化合价都没有变化，C符合题意；有单质参加的化合反应一定是氧化还原反应，D不符合题意。3.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.铜器出现铜绿[Cu2(OH)2CO3]B.铁制菜刀生锈C.大理石雕像被酸性较强的雨腐蚀毁坏D.铝锅表面生成致密的薄膜(Al2O3)[答案]C[解析]选项C中发生的反应为CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋H2O＋CO2↑。4.下列反应中，电子转移方向和数目正确的是()[答案]D[解析]选项A中应该转移2个电子；选项B中是亚铁离子被氧化为铁离子，失去电子；选项C中，碳失去电子，氧得到电子。5.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3区域的是()A.2HClOeq\o(=,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑B.NH4HCO3eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O＋CO2↑C.4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3D.Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2[答案]D[解析]阴影区域的反应必须属于氧化还原反应，且不属于化合、分解、置换反应。A选项，该反应属于分解反应，又属于氧化还原反应；B选项，该反应属于分解反应，不属于氧化还原反应；C选项，该反应属于化合反应，又属于氧化还原反应；D选项，属于氧化还原反应，不属于化合、分解、置换反应中的任意一种，故属于阴影3区域。6.下列反应既是离子反应，又是氧化还原反应的是()A.氯化钠溶液中滴入硝酸银溶液B.铁片置于硫酸铜溶液中C.铁在氧气中燃烧D.二氧化碳通入澄清石灰水中[答案]B[解析]凡是有元素化合价升降的反应都是氧化还原反应，B、C属于氧化还原反应，在溶液中有离子参加的化学反应称为离子反应，A、B、D属于离子反应。7.有以下5个反应(反应条件略)：A.Na2O＋CO2=Na2CO3B.Cl2＋H2O=HCl＋HClOC.2KClO3eq\o(=,\s\up7(MnO2),\s\do5(△))2KCl＋3O2↑D.2K＋2H2O=2KOH＋H2↑E.CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑属于化合反应的有________(填字母，下同)，属于分解反应的有________，属于置换反应的有________，属于复分解反应的有________，属于氧化还原反应的有________，属于离子反应的有________。[答案]ACDEBCDBDE[解析]A项，属于化合反应，无元素化合价变化，故属于非氧化还原反应；B项，不属于四种基本反应类型，有元素化合价变化，属于氧化还原反应，属于离子反应；C项，属于分解反应，有单质生成，故属于氧化还原反应；D项，属于置换反应，故属于氧化还原反应，也属于离子反应；E项，属于复分解反应，属于非氧化还原反应，属于离子反应。8.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=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(1)用双线桥法表示电子转移的方向和数目：______________________________________________________________________________________________________________。(2)用单线桥法表示电子转移的方向和数目：___________________________________________________________________________________________