1、第三节 氧化还原反应 第1课时 氧化还原反应 课前自主学习 学习任务一 从不同角度认识氧化还原反应 任务驱动:生活中的电池放电、光合作用、食物提供给人能量等都是氧化还原反应。如何从化合价的变化上理解氧化还原反应呢?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_的化学反应。2.从化合价升降的角度(1)化合价变化的分析。有氧得失(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_的化学反应。(4)氧化还原反应的特征:有元素_的变化。有变化 化合价【想一想】(1)氧化还原
2、反应中一定有氧气参加吗?提示:不一定。氧化还原反应的特征是有化合价的升降,如2Na+Cl2 2NaCl,属于氧化还原反应。=(2)判断下列过程是氧化反应还是还原反应:CuCuO()N2NH3()提示:氧化反应、还原反应。化合价升高发生氧化反应,化合价降低发生还原反应。学习任务二 氧化还原反应的本质 任务驱动:氧化还原反应在反应前后元素的化合价发生变化,元素化合价变化与元素原子之间的电子得失有何内在联系呢?1.反应特点分析(1)有电子得失的反应 钠原子_最外层1个电子,成为具有稳定结构的Na+,其化合价由_价升高到_ 价,发生了_反应,被_。氯原子最外层_1个电子,成为具有稳定结构的Cl-,其化
3、合价由_价降低到_ 价,发生了_反应,被_。失去 0+1 氧化 氧化 得到 0-1 还原 还原(2)有电子对偏移的反应 共用电子对_于吸引力稍强的氯原子,氯元素的化合价由_价降低到_价,被_,氯气发生了_反应。共用电子对_于吸引力稍弱的氢原子,氢 元素的化合价由_价升高到_价,被_,氢气发生了_反应。2.结论:凡是有_(得失或偏移)的反应都是氧化还原反应。失去电子(或 偏离电子对)发生_反应,得到电子(或偏向电子对)发生_反应。偏向 0-1 还原 还原 偏离 0+1 氧化 氧化 电子转移 氧化 还原 学习任务三 氧化还原反应电子转移的表示方法 任务驱动:如何根据电子得失表示氧化还原反应的电子转
4、移呢?有哪些表示方法?1.双线桥法 2.单线桥法【判一判】判断正误(正确的打“”,错误的打“”)(1)有化合价变化的反应不一定是氧化还原反应。()(2)在HNO3、N2O4、NaNO2、NO、N2和NH4Cl中氮元素的化合价分别为+5、+4、+3、+2、0和-3价。()(3)在氧化还原反应中只有一种元素的化合价升高。()(4)氧化还原反应过程中得电子的物质被氧化,失电子的物质被还原。()(5)氧化还原反应时一种物质先失去电子,然后另一种物质才能得到电子。()课堂合作探究 探究任务一 氧化还原反应 【实验情境】观察下面两个实验,分析反应类型与氧化还原反应的关系。【问题探究】1.对氧化还原反应的理
5、解(1)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2H2O 2H2+O2(同一种物质),2H2O2 2H2O+O2(同一种元素)。电解=(2)在反应2KClO3 2KCl+3O2中,哪种元素被氧化,哪种元素被还原?提示:氧元素被氧化,氯元素被还原。反应中元素化合价的变化情况为 ,化合价升高的元素被氧化,即氧元素;化合价降低的 元素被还原,即氯元素。MnO2 =(3)在氧化还原反应中会不会只有化合价的升高或降低?提示:不会。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。5232KClOMnO2 =1022KCl 3O2.氧化还原反应与四大基本反应类型
6、的关系 四大基本反应类型中一定属于氧化还原反应的有_,一定不是氧化还原反应的有_,可能是氧化还原反应的有_、_。提示:置换反应 复分解反应 化合反应 分解反应。置换反应反应前后的化合价一定发生改变,一定属于氧化还原反应。复分解反应是两种化合物相互交换成分,重新组合为两种新的化合物的反应,没有元素化合价的变化,一定不是氧化还原反应,属于非氧化还原反应。有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应属于氧化还原反应。故化合反应、分解反应可能是氧化还原反应。【探究总结】1.氧化还原反应的特征:化学反应中有元素的化合价发生变化。要判断一个化学 反应是否为氧化还原反应,根据化学反应前后元素的化合价变化快速做
7、出判断。2.氧化还原反应的本质是有电子转移。3.氧化还原反应中的几个“不一定”(1)一种元素被氧化,不一定有另一种元素被还原,如 +H2O=+中,被氧化和被还原的元素都是氯元素。(2)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(如3O2 2O3)不属于氧化还原反应。02Cl1HCl1HClO(3)某元素由化合态转化为游离态不一定被还原,也可能被氧化,如H2O转化为O2,氧元素被氧化,CuO转化为Cu,铜元素被还原。4.氧化反应、还原反应同时存在于一个氧化还原反应中。5.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系【探究特训】(2020连云港高一检测)下列关于氧化还原反应的
8、叙述正确的是()A.H2还原Fe2O3的反应只属于还原反应 B.置换反应都是氧化还原反应,所以3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2既是置换反应又 是氧化还原反应 C.3O2 2O3是氧化还原反应 D.复分解反应一定不是氧化还原反应 高温=【补偿训练】1.下列叙述正确的是()A.在氧化还原反应中,肯定有一种元素被氧化,另一种元素被还原 B.没有单质参加的反应一定不是氧化还原反应 C.置换反应一定是氧化还原反应 D.较难失去电子的原子,容易得到电子【解析】选C。氧化还原反应可以发生在同种物质的同种元素之间,也可以发生在不同物质的同种元素之间,A错误;化合物之间也可以发生氧化还原反应,B错误;置换反
9、应一定是氧化还原反应,C正确;难失去电子的原子可能得到电子也难,如稀有气体,D错误。2.下列变化过程中,属于还原反应的是()A.HClCl2 B.NaNa+C.COCO2 D.Fe【解析】选D。元素化合价降低的反应属于还原反应。3+Fe3.(2019台州高一检测)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区域3的是()A.2F2+2H2O =4HF+O2 B.AgNO3+NaCl=AgCl+NaNO3 C.3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 D.MgCl2(熔融)Mg+Cl2 高温=电解=【延伸探究】(1)在A项中哪种元素被氧化?哪种元素被还原?提示:氧元素被氧化,氟元
10、素被还原。(2)在D项中哪种元素被氧化?哪种元素被还原?提示:氯元素被氧化,镁元素被还原。探究任务二 氧化还原反应电子转移的表示方法【生活情境】科学家们就是利用了氧化还原反应中电子的转移设计出了各式各样满足人们生活需要的电池。【问题探究】1.氧化还原反应中氧化剂得到的电子数和还原剂失去的电子数之间有什么联系?提示:氧化剂得到的电子是还原剂失去的电子,即有得必有失,且氧化剂得电子数 和还原剂失电子数相等。2.中箭头指向的含义是什么?提示:指的是反应前后同一元素原子的电子转移情况,不表示转移的方向。【探究总结】1.双线桥法:先标化合价,再看价变化;起止同元素,桥上标变化。(1)得失电子数与化合价变
11、化数及物质前的化学计量数有关。(2)双线桥法表示的步骤:标价态:标出反应中化合价变化的元素。画线桥:线桥跨过等号,从反应物指向生成物,起止为同一元素。注得失:注明得失电子总数,且得失电子总数相等。例如:得失电子数用abe-表示,其中a表示发生电子转移的原子个数;b表示单个原子得失电子的数值。例如:2.单线桥法表示的基本步骤(1)标价态:标出氧化还原反应前后同一元素的化合价,判断其升降,确定转移电 子的元素、数目。(2)连单线:连接等式左边的失电子与得电子的元素,箭头由失电子的元素指向得 电子的元素。箭头表明电子转移的方向。(3)注总数:箭头方向表示电子转移的方向,并标出转移的电子总数。不需标明
12、“得到”或“失去”,只标明电子转移数目。例如:【探究特训】(1)已知:Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2。在此反应的方程式中用双线桥法标出该反应中电子转移的方向和数目。该反应中_元素被还原,_元素被氧化。(2)用双线桥法表示下列氧化还原反应,标出电子转移方向和数目,并注明“被氧化”“被还原”。3NO2+H2O=2HNO3+NO 2CO+O2 2CO2 高温=点燃=【解题指南】解答本题需要注意以下两点:(1)正确标出各反应中元素化合价的变化。(2)根据氧化还原反应的表示方法分析。【解析】(1)该反应中,铁元素化合价由+3价降低到0价,Fe2O3中的铁元素被还原;碳元素化合价由+2价升高至+4价
13、,CO中的碳元素被氧化。(2)3NO2+H2O=2HNO3+NO中,NO2中的N由+4价升高到+5价,同时又降低到+2价。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,所以CO中 的C失去22e-,被氧化,O2得到22e-,被还原。【补偿训练】1.下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是()2.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。(1)2Na+Cl2 2NaCl(2)NaOH+HCl=NaCl+H2O【解析】首先分析各个反应中元素化合价的变化,根据化合价升高的元素,失去 电子,被氧化;化合价降低的
14、元素,得到电子,被还原;用箭头标出电子转移的情况 时,要注意双线桥的表示方法的特点及注意事项。答案:(1)(2)非氧化还原反应 点燃=3.下列氧化还原反应方程式中所标电子转移的方向和数目正确的是()【解析】选B。A项是铁失去电子,铜得到电子;C项是氯元素失去2e-;D项是氢元素失去4e-,氧元素得到22e-。【延伸探究】(1)用单线桥法表示A、C项电子转移的方向和数目。提示:(2)用“单线桥”表示电子转移的方向和数目:2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O 提示:=1.下列古代技术的应用中,不涉及氧化还原反应的是()课堂素养达标【补偿训练】氧化还原反应在生产、
15、生活中广泛存在,下列生产、生活中实例不涉及氧化还原反应的是()A.金属冶炼 B.燃放鞭炮 C.食物腐烂 D.木炭使红墨水褪色【解析】选D。A项金属冶炼是金属元素得电子被还原的过程;B项燃放鞭炮是火药燃烧的反应,属于剧烈的氧化还原反应;C项食物腐烂属于缓慢氧化过程;D项木炭使红墨水褪色属于物理变化的过程。2.下列反应中,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】选D。D选项中Hg、O、S三种元素化合价在反应前后均发生
16、变化,正确。=点燃=3.(双选)(2020潍坊高一检测)下列物质发生的变化未涉及氧化还原反应的是()A.Na在空气中变成Na2O B.FeSO4由浅绿色变成棕黄色 C.用食醋除去水瓶中的水垢 D.石灰水表面附有白色固体【解析】选C、D。NaNa2O钠元素的价态由0价转化成+1价,存在化合价的变化,属于氧化还原反应;Fe2+具有还原性,能被氧气氧化成Fe3+,存在化合价的变化,属于氧化还原反应;食醋和碳酸钙反应生成二氧化碳、水和醋酸钙,没有化合价变化,不属于氧化还原反应;石灰水吸收CO2,转化成CaCO3,没有化合价的变化,不属于氧化还原反应。4.查阅文献得知:汽车尾气的主要成分为NO、CO、O
17、2,在汽车上安装三元催化转化器可使NO转化为无毒的N2,CO转化为无毒的CO2。反应原理为2CO+2NO N2+2CO2,请用双线桥法标出电子得失。提示:催化剂=【补偿训练】1.(2019聊城高一期末)下列变化需要加入还原剂才能实现的是()A.FeFe3+B.HClCl2 C.Mn2+D.NH3 【解析】选C。A项,铁元素的化合价升高,被氧化,需要加入氧化剂才能实现;B项,氯元素的化合价升高,被氧化,需要加入氧化剂才能实现;C项,锰元素的化合价降低,被还原,需要加入还原剂才能实现;D项,由NH3生成 的过程中,没有元素化合价发生变化,不需要加入还原剂。4MnO4NH4NH2.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】选C。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-2价,故在反应中硫单质既被氧化又被还原。【易错提醒】氧化还原反应易错点(1)物质所含元素化合价升高的反应是氧化反应,物质所含元素化合价降低的反应是还原反应。(2)有元素化合价升降的化学反应,叫氧化还原反应。这样是用化合价升降的观点来分析氧化还原反应,氧化还原反应不一定要有氧参加。
