高中化學(xué)必修1學(xué)案專題2第一單元第2課時氧化還原反應(yīng)

第2課時氧化還原反應(yīng)一、從不同角度認識氧化還原反應(yīng)1．從得氧、失氧的角度(1)得氧、失氧的分析：(2)從得氧、失氧的角度分析氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)：(3)結(jié)論：氧化還原反應(yīng)是反應(yīng)過程中有氧得失的化學(xué)反應(yīng)。2．從化合價升降的角度(1)化合價變化的分析：(2)從化合價變化的角度認識氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)：(3)結(jié)論：氧化還原反應(yīng)是反應(yīng)過程中元素化合價有變化的化學(xué)反應(yīng)。3．從電子轉(zhuǎn)移的角度(1)有電子得失的反應(yīng)：①電子得失的分析：②從電子得失的角度分析氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)：③結(jié)論：氧化還原反應(yīng)過程中，元素的原子間有電子的得失。(2)有電子對偏移的反應(yīng)：反應(yīng)H2＋Cl2eq\o(=,\s\up17(點燃))2HCl①氯元素化合價降低，共用電子對偏向氯原子，發(fā)生還原反應(yīng)。②氫元素化合價升高，共用電子對偏離氫原子，發(fā)生氧化反應(yīng)。③結(jié)論：氧化還原反應(yīng)過程中，元素的原子間有電子對的偏移。(3)總結(jié)論：氧化還原反應(yīng)：有電子轉(zhuǎn)移(得失或偏移)的化學(xué)反應(yīng)。二、氧化還原反應(yīng)的基本概念和實質(zhì)1．基本概念和實質(zhì)(1)基本概念：(2)實質(zhì)：電子的轉(zhuǎn)移(即電子的得失或偏移)。(3)特征：元素化合價發(fā)生變化。2．反應(yīng)中概念間的關(guān)系(1)氧化劑在反應(yīng)中化合價降低→具有氧化性→被還原→生成還原產(chǎn)物，發(fā)生還原反應(yīng)。(2)還原劑在反應(yīng)中化合價升高→具有還原性→被氧化→生成氧化產(chǎn)物，發(fā)生氧化反應(yīng)。探究點一氧化還原反應(yīng)的判據(jù)1．有關(guān)氧化還原反應(yīng)的判斷利用氧化還原反應(yīng)與元素化合價的關(guān)系，可以進行有關(guān)氧化還原反應(yīng)的判斷，判斷是否準確的關(guān)鍵是正確把握化合價及其升降情況。(1)氧化反應(yīng)判斷：物質(zhì)所含元素化合價升高的反應(yīng)。(2)還原反應(yīng)判斷：物質(zhì)所含元素化合價降低的反應(yīng)。(3)氧化還原反應(yīng)的判斷：反應(yīng)前后元素的化合價是否發(fā)生變化，有變化的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，否則為非氧化還原反應(yīng)。2．元素化合價在化學(xué)反應(yīng)中的變化?；蟽r：化合價是認識氧化還原反應(yīng)的前提與基礎(chǔ)。(1)規(guī)則：①在化合物中，正負化合價的代數(shù)和為零；②單質(zhì)中，元素的化合價為零。(2)本質(zhì)：①化合價的正與負：失去電子或共用電子對偏離呈正價；得到電子或共用電子對偏向呈負價。②化合價的數(shù)值：化合價的數(shù)值等于得、失電子(或共用電子對)的數(shù)目。③化合價的變動：元素在氧化還原反應(yīng)中，得到電子，化合價降低；失去電子，化合價升高。(3)有關(guān)規(guī)律：①金屬元素一般沒有負化合價，除零價外，只顯正價，因為在反應(yīng)中只能失去電子。②非金屬元素(除氧、氟外)在反應(yīng)中既可得到電子，亦可失去電子，故既可呈正價，也能顯負價。③氧、氟的非金屬性很強，在反應(yīng)中一般不失去電子，故一般沒有正化合價。④顯最高化合價的元素，在反應(yīng)中只能得電子而不能失電子，故發(fā)生氧化還原反應(yīng)化合價只能降低。相反，顯最低化合價的元素，在反應(yīng)中化合價只能升高。1．我們初中學(xué)過的氧化還原反應(yīng)是從得氧失氧的角度認識的，難道初中學(xué)習(xí)的氧化還原反應(yīng)的概念是錯誤的？提示：不是錯誤的，因為這是對知識認識的階段性問題。我們認識氧化還原反應(yīng)概念可以分為三個階段：一是初中階段，首先是從得到氧和失去氧的視角認識，但它解決問題的范圍，只局限在有氧參與的反應(yīng)；二是高中階段，從反應(yīng)方程式的外觀特征來看，即從元素的化合價升和降的視角去認識，但只是看到了表象而沒有反映出氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)；三是從反應(yīng)發(fā)生的實質(zhì)來看，即從元素原子電子的得到和失去的視角去認識，這種情況才是氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。2．如何判斷一個反應(yīng)是否是氧化還原反應(yīng)？反應(yīng)中元素化合價改變的根本原因是什么？提示：根據(jù)氧化還原反應(yīng)的特征判斷，即反應(yīng)前后是否有元素化合價的升降。元素化合價改變的根本原因是元素原子間發(fā)生了電子的得失或共用電子對的偏移?！纠?】(雙選)下列反應(yīng)中，不屬于氧化還原反應(yīng)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】判斷一個反應(yīng)是否是氧化還原反應(yīng)的關(guān)鍵是看反應(yīng)前后各元素有無價態(tài)的改變，故化合價是分析氧化還原反應(yīng)的基礎(chǔ)?！窘馕觥緼項，eq\o(C,\s\up6(0))l2→Keq\o(Cl,\s\up6(－1))、Keq\o(Cl,\s\up6(＋5))O3；B項，eq\o(N,\s\up6(＋4))O2→Naeq\o(N,\s\up6(＋3))O2、Naeq\o(N,\s\up6(＋5))O3。以上兩項的反應(yīng)都有元素化合價的變化，所以是氧化還原反應(yīng)。C項，eq\o(Sn,\s\up6(＋4))Cl4→eq\o(Sn,\s\up6(＋4))O2；D項，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))。這兩項都沒有化合價的變化，故不是氧化還原反應(yīng)?！敬鸢浮緾D下列反應(yīng)中，屬于氧化還原反應(yīng)的是(B)A．2NaHCO3eq\o(=,\s\up17(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑B．KClO3＋6HCl(濃)=KCl＋3H2O＋3Cl2↑C．CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2OD．FeS＋H2SO4=FeSO4＋H2S↑解析：分別討論以上幾個反應(yīng)元素化合價的情況：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↑，各元素化合價均不變，是非氧化還原反應(yīng)。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))(濃)=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↑，氯元素的化合價發(fā)生了變化，是氧化還原反應(yīng)。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))，各元素的化合價均未變化，是非氧化還原反應(yīng)。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))↑，各元素的化合價均未變化，是非氧化還原反應(yīng)。故正確答案為B。探究點二氧化還原反應(yīng)的有關(guān)概念1．概念間的關(guān)系特別提示：1.仔細研讀下圖，體會氧化還原反應(yīng)中的規(guī)律(建議先牢牢記住其中一個圖譜)。2．規(guī)律巧記：eq\x(化合價升高→還原劑)順次記下去，2．氧化還原反應(yīng)與四種基本反應(yīng)類型的關(guān)系(1)置換反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)；(2)復(fù)分解反應(yīng)一定不是氧化還原反應(yīng)；(3)有單質(zhì)參加的化合反應(yīng)和有單質(zhì)生成的分解反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)；沒有單質(zhì)參加的化合反應(yīng)和沒有單質(zhì)生成的分解反應(yīng)大多數(shù)不是氧化還原反應(yīng)。關(guān)系如圖所示：1．下列說法是否正確？試舉例說明。(1)有單質(zhì)參加的化合反應(yīng)和有單質(zhì)生成的分解反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)；(2)沒有單質(zhì)參加的化合反應(yīng)和沒有單質(zhì)生成的分解反應(yīng)一定不是氧化還原反應(yīng)。提示：(1)正確，(2)不正確。例如，反應(yīng)Na2O2＋SO2=Na2SO4是沒有單質(zhì)參加的化合反應(yīng)，但由于反應(yīng)過程中硫元素的化合價發(fā)生了變化，所以該反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)；反應(yīng)NH4NO3=N2O↑＋2H2O是沒有單質(zhì)生成的分解反應(yīng)，但由于反應(yīng)過程中氮元素的化合價發(fā)生了變化，所以該反應(yīng)也是氧化還原反應(yīng)。2．在氧化還原反應(yīng)中，得電子的和失電子的可以是同一種物質(zhì)或元素嗎？提示：可以。如2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))2H2↑＋O2↑(同一種物質(zhì))，2H2O2eq\o(=,\s\up17(MnO2))2H2O＋O2↑(同一種元素)?！纠?－1】下列有關(guān)氧化還原反應(yīng)的說法正確的是()A．一種元素被氧化，肯定有另一種元素被還原B．反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目等于得失電子總數(shù)之和C．氧化劑中各元素的化合價不一定都降低D．氧化劑具有氧化性，發(fā)生氧化反應(yīng)【思路分析】解答有關(guān)氧化還原反應(yīng)的題目時，要明確元素化合價的變化是氧化還原反應(yīng)的特征，故分析反應(yīng)中哪種元素被氧化，哪種元素被還原，可根據(jù)其在反應(yīng)前后化合價的變化而定?！窘馕觥吭谘趸€原反應(yīng)中一種元素被氧化，肯定有一種元素被還原，被氧化和被還原的元素可以是同一種元素也可以是不同種元素，A項錯誤；轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目＝得到電子的數(shù)目＝失去電子的數(shù)目，B項錯誤；氧化劑中各元素的化合價不一定都降低，C項正確；氧化劑具有氧化性，被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，D項錯誤?！敬鸢浮緾關(guān)于反應(yīng)2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，下列說法不正確的是(C)A．NaCl是還原劑，H2O是氧化劑B．NaCl被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，Cl2是氧化產(chǎn)物C．H2O被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，NaOH和H2是還原產(chǎn)物D．NaCl中Cl元素被氧化，H2O中H元素被還原解析：NaCl中Cl元素化合價升高，被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，得氧化產(chǎn)物Cl2；NaCl表現(xiàn)還原性，是還原劑；H2O中H元素化合價降低，被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，得還原產(chǎn)物H2；H2O表現(xiàn)氧化性，是氧化劑，故A、B和D項均正確。C項，NaOH既不是氧化產(chǎn)物，也不是還原產(chǎn)物，故錯誤?！纠?－2】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，則下列化學(xué)反應(yīng)屬于陰影3區(qū)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(高溫))2Fe＋3CO2【思路分析】四種基本反應(yīng)類型與氧化還原反應(yīng)的關(guān)系是子集、交集和不包含關(guān)系。首先分析陰影3的含義，再結(jié)合選項逐一分析得出結(jié)論?！窘馕觥筷幱?所表示的反應(yīng)類型為氧化還原反應(yīng)，但不屬于四種基本反應(yīng)類型。A項中的反應(yīng)為置換反應(yīng)，不符合題意；B項中的反應(yīng)為分解反應(yīng)，但該反應(yīng)中元素的化合價沒有發(fā)生變化，不是氧化還原反應(yīng)，屬于除區(qū)域2外的分解反應(yīng)，不符合題意；C項中的反應(yīng)為有單質(zhì)參加的化合反應(yīng)，是氧化還原反應(yīng)，屬于區(qū)域1，不符合題意；D項中的反應(yīng)不屬于四種基本反應(yīng)類型，但屬于氧化還原反應(yīng)，符合題意?！敬鸢浮緿在化學(xué)反應(yīng)前后，物質(zhì)所含元素化合價發(fā)生變化的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，它與化學(xué)反應(yīng)基本類型間的關(guān)系如圖所示，下列示例中錯誤的是(C)A．陰影1：C＋O2eq\o(=,\s\up17(點燃))CO2B．陰影2：2H2Oeq\o(=,\s\up17(通電))2H2↑＋O2↑C．陰影3：Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2OD．陰影4：Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu解析：反應(yīng)Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O屬于復(fù)分解反應(yīng)，不屬于氧化還原反應(yīng)。探究點三氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的表示1．雙線橋法表明反應(yīng)前后同一元素原子間的電子轉(zhuǎn)移情況。(1)雙線橋法的基本步驟(2)注意事項①箭尾、箭頭必須指向反應(yīng)物、生成物中相應(yīng)的同種元素。②在“橋”上標明電子“得到”與“失去”，且得到與失去的電子總數(shù)必須相等。③采用a×be－形式表示得失電子數(shù)，a為得失電子的原子總數(shù)，b為每個原子得失電子數(shù)，a、b是“1”時省略。2．單線橋法表明反應(yīng)前后不同元素原子的電子轉(zhuǎn)移情況。(1)單線橋法的基本步驟(2)注意事項①箭頭和箭尾不能跨過“=”，也就是說箭頭和箭尾所連接的都是反應(yīng)物。②箭頭必須指向化合價降低(得到電子或電子對偏向)的元素，箭尾連接化合價升高(失去電子或電子對偏離)的元素。③線橋上只寫“ne－”(即只能寫電子轉(zhuǎn)移的總數(shù))，不能寫成“a×be－”的形式，也不能寫“得到”或“失去”。如單線橋和雙線橋能不能以線橋的多少來區(qū)分？提示：單線橋和雙線橋并不以線橋的多少來劃分，有兩根或三根線橋的不一定是單線橋，但雙線橋卻不可能只有一根線橋。因此，要判斷是哪種線橋，關(guān)鍵是看線橋是在等式的左邊，還是橫跨了等式的兩邊。如下式中有三條線橋，卻屬于雙線橋法：下式中有兩條線橋，卻屬于單線橋法：【例3】下列化學(xué)方程式中，表示電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目都正確的是()【思路分析】A項中KClO3中的氯元素由＋5價降到0價，不能與鹽酸中氯元素的－1價“錯位”，正確的表示方法為：C項中CO中的碳元素由＋2價升到＋4價，轉(zhuǎn)移2e－，反應(yīng)中CO的化學(xué)計量數(shù)為2，正確的表示方法為：D項中HgS中汞元素由＋2價降到0價，轉(zhuǎn)移2e－，O2中氧元素由0價降到－2價，轉(zhuǎn)移2e－×2，且應(yīng)為得電子，故反應(yīng)中共轉(zhuǎn)移6e－，其中硫元素失電子，正確的表示方法為：【答案】B(1)分析下列反應(yīng)的化學(xué)方程式，是氧化還原反應(yīng)的用雙線橋法標出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目，指出被氧化和被還原的元素。②NaOH＋HCl=NaCl＋H2O非氧化還原反應(yīng)。(2)分析下列反應(yīng)的化學(xué)方程式，是氧化還原反應(yīng)的用單線橋法標出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。①BaCl2＋Na2SO4=BaSO4↓＋2NaCl非氧化還原反應(yīng)。②Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑1．下列有關(guān)氧化還原反應(yīng)的敘述，正確的是(A)A．氧化劑發(fā)生還原反應(yīng)，還原劑發(fā)生氧化反應(yīng)B．氧化劑被氧化，還原劑被還原C．在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑和還原劑一定是兩種不同的物質(zhì)D．在氧化還原反應(yīng)中，金屬單質(zhì)只能作還原劑，非金屬單質(zhì)只能作氧化劑解析：B項，氧化劑被還原，還原劑被氧化，故錯誤；C項，在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑和還原劑可能是同種物質(zhì)，故錯誤；D項，在氧化還原反應(yīng)中，金屬單質(zhì)只能作還原劑，非金屬單質(zhì)可能作氧化劑，也可能作還原劑，故錯誤。2．海水開發(fā)利用的部分過程如圖所示。下列說法錯誤的是(C)A．向苦鹵中通入Cl2是為了提取溴B．粗鹽可采用除雜和重結(jié)晶等過程提純C．工業(yè)生產(chǎn)中常選用NaOH作為沉淀劑D．富集溴一般先用空氣和水蒸氣吹出單質(zhì)溴，再用SO2將其還原吸收解析：苦鹵中含有Br－，通入Cl2可將Br－氧化生成Br2，A項正確；粗鹽中含有Ca2＋、SOeq\o\al(2－,4)等雜質(zhì)離子，故先除雜得NaCl和KCl的混合溶液，而NaCl的溶解度隨溫度變化不大，故采用重結(jié)晶可以得到純凈的NaCl，B項正確；工業(yè)上沉淀海水中的Mg2＋，采用Ca(OH)2，不用NaOH，因為NaOH的價格較貴，C項錯誤；Br2易揮發(fā)，用熱空氣和水蒸氣吹出后，用SO2吸收，生成H2SO4和HBr，富集后再用Cl2處理HBr生成Br2，D項正確。3．番茄具有抗氧化功能，這是因為番茄中含有豐富的茄紅素，茄紅素具有抗氧化性。下列有關(guān)說法中正確的是(B)A．茄紅素具有較強的氧化性B．茄紅素在抗氧化過程中某元素的化合價升高C．茄紅素在抗氧化過程中得到電子D．茄紅素在抗氧化過程中某元素發(fā)生還原反應(yīng)解析：具有抗氧化能力的物質(zhì)在氧化還原反應(yīng)中作還原劑，茄紅素作還原劑，具有較強的還原性，在反應(yīng)中失去電子，化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，故B正確。4．下列反應(yīng)中，CO2作氧化劑的是(B)A．Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2OB．CO2＋Ceq\o(=,\s\up17(高溫))2COC．2Fe2O3＋3Ceq\o(=,\s\up17(高溫))4Fe＋3CO2↑D．C＋O2eq\o(=,\s\up17(點燃))CO2解析：CO2作氧化劑，反應(yīng)后碳元素的化合價應(yīng)降低，故選B。5．有些電影、電視劇中的仙境美輪美奐，這些仙境中所需的煙是在放于溫?zé)崾蘧W(wǎng)上的NH4NO3和Zn粉的混合物中滴幾滴水后產(chǎn)生的白煙：NH4NO3＋Zn=ZnO＋N2↑＋2H2O，下列有關(guān)說法中正確的是(C)A．該反應(yīng)中NH4NO3只作氧化劑B．ZnO是還原產(chǎn)物C．水在反應(yīng)中可能起催化作用D．每生成1molN