高中化學(xué)必修1：2.3.1 氧化還原反應(yīng)

高中化學(xué)必修課程PAGEPAGE1第3節(jié)氧化劑和還原劑第1課時氧化還原反應(yīng)[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.能從元素化合價的變化認(rèn)識氧化還原反應(yīng)，會分析其實(shí)質(zhì)電子轉(zhuǎn)移，促進(jìn)宏觀辨識和微觀探析化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。2.根據(jù)物質(zhì)中元素化合價的變化判斷化學(xué)反應(yīng)類型，理解氧化還原反應(yīng)與四種基本反應(yīng)類型的關(guān)系，增強(qiáng)化學(xué)核心素養(yǎng)中的“變化觀念”意識，培養(yǎng)變化觀念與平衡思想的學(xué)科素養(yǎng)。一、氧化還原反應(yīng)1.由元素化合價的變化認(rèn)識氧化還原反應(yīng)(1)分析下列反應(yīng)中元素化合價有無變化①2Cu＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2CuO，Cu元素化合價：0→＋2，O元素化合價：0→－2。②CuO＋H2eq\o(=,\s\up7(△))Cu＋H2O，Cu元素化合價：＋2→0，H元素化合價：0→＋1。③Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu，F(xiàn)e元素化合價：0→＋2，Cu元素化合價：＋2→0。④NaCl＋AgNO3=NaNO3＋AgCl↓，該反應(yīng)中各元素化合價無變化。(2)氧化還原反應(yīng)的概念①從反應(yīng)過程中元素化合價有無變化的角度，可將化學(xué)反應(yīng)分為氧化還原反應(yīng)與非氧化還原反應(yīng)。②氧化還原反應(yīng)：在反應(yīng)過程中有元素化合價變化的化學(xué)反應(yīng)。氧化反應(yīng)：在氧化還原反應(yīng)中，反應(yīng)物所含某種(或某些)元素化合價升高的反應(yīng)。還原反應(yīng)：在氧化還原反應(yīng)中，反應(yīng)物所含某種(或某些)元素化合價降低的反應(yīng)。2.氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移(1)在2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2NaCl的反應(yīng)過程中：①鈉原子失去最外層的1個電子，成為具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的Na＋，其化合價由0價升高為＋1價，發(fā)生了氧化反應(yīng)，被氧化。②氯原子最外層得到1個電子，成為具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的Cl－，其化合價由0價降低為－1價，發(fā)生了還原反應(yīng)，被還原。③在這個反應(yīng)中，氯原子和鈉原子之間發(fā)生了電子的得失，分別形成陰離子和陽離子，使元素的化合價發(fā)生了變化。④反應(yīng)過程中相應(yīng)變化關(guān)系圖(2)實(shí)驗(yàn)探究①實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示：②實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鐵片溶解，石墨電極上附著有紅色的固體，檢流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。③實(shí)驗(yàn)結(jié)論：Fe與CuSO4發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，鐵原子把電子轉(zhuǎn)移給Cu2＋形成Fe2＋，Cu2＋得到電子形成銅原子，該反應(yīng)是通過電子轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)的。④反應(yīng)的離子方程式：Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu。(1)氧化還原反應(yīng)有何特征，其實(shí)質(zhì)是什么？提示①氧化還原反應(yīng)的特征：元素的化合價發(fā)生變化(宏觀表現(xiàn))；②氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移(微觀變化)。(2)如何判斷一個化學(xué)反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)？提示判斷一個反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)的關(guān)鍵是分析反應(yīng)前后有無元素化合價變化。(3)下列反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)的是________(填序號)。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、氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的表示方法1.雙線橋法表示反應(yīng)前后同一元素由反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物時電子轉(zhuǎn)移的情況。(1)基本步驟(2)注意事項(xiàng)①箭頭、箭尾必須對應(yīng)化合價變化的同種元素的原子；②必須注明“得到”或“失去”；③被還原的物質(zhì)和被氧化的物質(zhì)得、失電子數(shù)守恒。(3)巧記口訣先標(biāo)化合價，再看價變化；起止同元素，橋上標(biāo)變化。2.單線橋法表示反應(yīng)過程中不同元素原子間的電子轉(zhuǎn)移的情況。(1)基本步驟(2)注意事項(xiàng)①不需要標(biāo)明“得到”或“失去”，只標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移數(shù)目；②要用箭頭標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移的方向；③箭頭由反應(yīng)物中失電子元素原子指向得電子元素原子。(3)巧記口訣先確定變價元素，再計算價態(tài)變化；橋上標(biāo)明電子數(shù)，箭頭還原到氧化。單線橋和雙線橋兩種表示方法的形式不同，實(shí)質(zhì)相同。在分析氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移、化合價升降、物質(zhì)被氧化、被還原等關(guān)系時，用“雙線橋”方便；在表示電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目時用“單線橋”方便。三、氧化還原反應(yīng)與四種基本反應(yīng)類型的關(guān)系判斷化學(xué)反應(yīng)類型(1)請指出下列各反應(yīng)所屬的基本反應(yīng)類型：①2NO＋O2=2NO2化合反應(yīng)②CO2＋CaO=CaCO3化合反應(yīng)③NH4HCO3eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋CO2↑＋H2O分解反應(yīng)④2KClO3eq\o(=,\s\up7(MnO2),\s\do5(△))2KCl＋3O2↑分解反應(yīng)⑤Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑置換反應(yīng)⑥Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cu置換反應(yīng)⑦HCl＋KOH=KCl＋H2O復(fù)分解反應(yīng)⑧BaCl2＋Na2SO4=BaSO4↓＋2NaCl復(fù)分解反應(yīng)(2)上述各反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)的是①④⑤⑥(填序號)。(1)化合反應(yīng)、分解反應(yīng)、置換反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)嗎？提示化合反應(yīng)、分解反應(yīng)不一定是氧化還原反應(yīng)，置換反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)，復(fù)分解反應(yīng)一定不是氧化還原反應(yīng)。(2)有單質(zhì)參加的反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)嗎？提示不一定，如3O2eq\o(=,\s\up7(放電))2O3氧化還原反應(yīng)與四種基本反應(yīng)類型之間的關(guān)系1.(2018·哈三中期末)下列有關(guān)氧化還原反應(yīng)說法正確的是()A.氧化還原反應(yīng)一定有氧元素參加B.氧化還原反應(yīng)中不能只有一種元素化合價變化C.有單質(zhì)參加的反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)D.氧化還原反應(yīng)中一定有元素化合價變化[答案]D[解析]氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移，不一定有氧元素參加反應(yīng)，A錯誤；在氧化還原反應(yīng)中，發(fā)生化合價變化的元素可能是同一種元素，B錯誤；有單質(zhì)參加的反應(yīng)不一定是氧化還原反應(yīng)，如：氧氣到臭氧的轉(zhuǎn)化，反應(yīng)前后氧元素的價態(tài)并沒有發(fā)生變化，屬于非氧化還原反應(yīng)，C錯誤。2.(2018·溫州高一期中)下列反應(yīng)不屬于氧化還原反應(yīng)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]反應(yīng)物中有單質(zhì)，生成物都是化合物，一定有元素化合價發(fā)生變化，A不符合題意；置換反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)，B不符合題意；所有元素的化合價都沒有變化，C符合題意；有單質(zhì)參加的化合反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)，D不符合題意。3.日常生活中的許多現(xiàn)象與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)，下列現(xiàn)象與氧化還原反應(yīng)無關(guān)的是()A.銅器出現(xiàn)銅綠[Cu2(OH)2CO3]B.鐵制菜刀生銹C.大理石雕像被酸性較強(qiáng)的雨腐蝕毀壞D.鋁鍋表面生成致密的薄膜(Al2O3)[答案]C[解析]選項(xiàng)C中發(fā)生的反應(yīng)為CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋H2O＋CO2↑。4.下列反應(yīng)中，電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目正確的是()[答案]D[解析]選項(xiàng)A中應(yīng)該轉(zhuǎn)移2個電子；選項(xiàng)B中是亞鐵離子被氧化為鐵離子，失去電子；選項(xiàng)C中，碳失去電子，氧得到電子。5.氧化還原反應(yīng)與四種基本反應(yīng)類型的關(guān)系如圖所示，下列化學(xué)反應(yīng)屬于陰影3區(qū)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(高溫))2Fe＋3CO2[答案]D[解析]陰影區(qū)域的反應(yīng)必須屬于氧化還原反應(yīng)，且不屬于化合、分解、置換反應(yīng)。A選項(xiàng)，該反應(yīng)屬于分解反應(yīng)，又屬于氧化還原反應(yīng)；B選項(xiàng)，該反應(yīng)屬于分解反應(yīng)，不屬于氧化還原反應(yīng)；C選項(xiàng)，該反應(yīng)屬于化合反應(yīng)，又屬于氧化還原反應(yīng)；D選項(xiàng)，屬于氧化還原反應(yīng)，不屬于化合、分解、置換反應(yīng)中的任意一種，故屬于陰影3區(qū)域。6.下列反應(yīng)既是離子反應(yīng)，又是氧化還原反應(yīng)的是()A.氯化鈉溶液中滴入硝酸銀溶液B.鐵片置于硫酸銅溶液中C.鐵在氧氣中燃燒D.二氧化碳通入澄清石灰水中[答案]B[解析]凡是有元素化合價升降的反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)，B、C屬于氧化還原反應(yīng)，在溶液中有離子參加的化學(xué)反應(yīng)稱為離子反應(yīng)，A、B、D屬于離子反應(yīng)。7.有以下5個反應(yīng)(反應(yīng)條件略)：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↑屬于化合反應(yīng)的有________(填字母，下同)，屬于分解反應(yīng)的有________，屬于置換反應(yīng)的有________，屬于復(fù)分解反應(yīng)的有________，屬于氧化還原反應(yīng)的有________，屬于離子反應(yīng)的有________。[答案]ACDEBCDBDE[解析]A項(xiàng)，屬于化合反應(yīng)，無元素化合價變化，故屬于非氧化還原反應(yīng)；B項(xiàng)，不屬于四種基本反應(yīng)類型，有元素化合價變化，屬于氧化還原反應(yīng)，屬于離子反應(yīng)；C項(xiàng)，屬于分解反應(yīng)，有單質(zhì)生成，故屬于氧化還原反應(yīng)；D項(xiàng)，屬于置換反應(yīng)，故屬于氧化還原反應(yīng)，也屬于離子反應(yīng)；E項(xiàng)，屬于復(fù)分解反應(yīng)，屬于非氧化還原反應(yīng)，屬于離子反應(yīng)。8.已知銅在常溫下能被稀硝酸溶解，其反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：3Cu＋8HNO3=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(1)用雙線橋法表示電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：______________________________________________________________________________________________________________。(2)用單線橋法表示電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：___________________________________________________________________________________________