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第三节 氧化还原反应
第1课时:氧化还原反应的概念
学习目标
能够从化合价变化和电子转移的角度认识氧化还原反应,并会分析判断。
学会用双(单)线桥法表示氧化还原反应过程中电子的转移情况。
理解氧化还原反应与四种基本反应类型的关系,能够正确识别化合、分解、置换反应中的氧化还原反应。
目 录
CONTENTS
01
从不同角度认识氧化还原反应
02
电子转移的表示方法
03
与四种基本反应类型的关系
新课导入
为什么苹果削皮后颜色很快会变暗?
物质 反应物 发生的反应(氧化反应或还原反应)
得氧物质
失氧物质
01 从不同角度认识氧化还原反应——得失氧角度
课本P22思考与讨论
CuO Cu
Fe2O3 Fe
C CO2
CO CO2
还原反应
氧化反应
(1)根据初中学过的氧化反应和还原反应的知识,分析以下反应,完成下表。
2CuO+C 2Cu+CO2↑
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2↑
在所列下面的两个反应中是否只发生了氧化反应或还原反应?
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
发生了氧化反应
发生了还原反应
Fe2O3
Fe
得到O
CO
失去O
CO2
CuO
得到O
失去O
Cu
C
CO2
发生了还原反应
发生了氧化反应
可见,有得必有失,有物质得到氧,必定有另一物质失去氧。
氧化反应和还原反应同时发生,相互依存,把这样的反应称为氧化还原反应。
01 从不同角度认识氧化还原反应——得失氧角度
2CuO+C 2Cu+CO2↑
(2)请标出以上反应中各物质所含元素的化合价,比较反应前后价态有无变化。
(3)讨论:在以上反应中,物质发生氧化反应或还原反应,与物质所含元素化合价的升高或降低有什么关系?
课本P22思考与讨论
2CuO + C
2Cu + CO2
+2 -2 0 0 +4 -2
化合价降低,
化合价升高,
失氧,还原反应
得氧,氧化反应
化合价降低
化合价升高,
失氧,还原反应
Fe2O 3 + 3CO 2Fe + 3CO2
+3 -2 +2-2 0 +4-2
得氧,氧化反应
元素化合价升高 → 氧化反应
元素化合价降低 → 还原反应
01 从不同角度认识氧化还原反应——化合价角度
虽然没有物质得氧、失氧,但反应前后却有元素化合价的变化。
Fe+ CuSO4 FeSO4+Cu
0 +2 +2 0
得失氧是狭隘的判断方式
元素化合价的变化是氧化还原反应的重要特征(特征判据)。
Fe元素的化合价 从0升高到+2,发生氧化反应;
Cu元素的化合价 从+2降低到0,发生还原反应。
那是否所有的氧化还原反应都会同时存在得失氧和化合价升降这两个变化特征呢
这样的反应也是氧化还原反应
01 从不同角度认识氧化还原反应——化合价角度
一、氧化还原反应
1.定义:有元素化合价升降的化学反应都是氧化还原反应。
2Na+Cl2 =2NaCl
H2+Cl2 =2HCl
√
√
并不是所有的氧化还原反应都有氧的得失,但一定会有元素化合价变化
元素化合价升降是氧化还原反应的重要特征,也是判断反应是否是氧化还原反应的依据。
01 从不同角度认识氧化还原反应——化合价角度
物质所含元素化合价升高的反应——氧化反应
物质所含元素化合价降低的反应——还原反应
(1)化合价原则:在化合物里,元素正负化合价的代数和为零。
(2)在化合物里,氢通常显+1价,氧通常显-2价。
(3)金属元素通常显正价。
(4)单质分子里,元素的化合价为零。
(5)许多元素具有可变化合价。
例如:Fe 有+2、+3价;
Cl 有-1、+1、+3、+5、+7价。
复习回顾:元素化合价规律
01 从不同角度认识氧化还原反应——化合价角度
拓展练习
(1)H2O 、 H2O2 氧元素化合价分别为_______、_______
(2)NaH、NH3氢元素化合价分别为________、_______
(3)HCl、KClO3、ClO2中氯元素化合价分别为______、____、______
(4)MnO2、KMnO4中锰元素化合价分别为_______、_______
(5)Fe3O4中铁元素化合价为________
-2
-1
-1
+1
-1
+5
+4
+4
+7
+2、+3
注意事项:
(1)氧在过氧化物中(例:H2O2 、Na2O2 )显-1价。
(2)氢在金属氢化物中(例:NaH 、CaH2)显-1价。
(3)像Cl、N、S、Mn等具有可变价态的元素,根据化合物中各元素化合价代数和为 0 进行求算。
评价任务一
1、下列有关氧化还原反应说法错误的是( )
A、氧化还原反应前后一定有氧的得失
B、元素化合价升高的反应是氧化反应
C、元素化合价的升降是氧化还原反应的重要特征
D、实现Cu2+→Cu的化学反应一定是氧化还原反应
A
设问:Cu2+发生什么反应?
评价任务一
2、(教材P25习题6)下列反应中,属于氧化还原反应的是( )A.CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑ +H2O
B.CaO+H2O==Ca(OH)2
C.WO3+3H2== W+3H2O
D.CaCO3== CaO +CO2↑
高温
高温
C
设问:WO3发生什么反应, H2发生什么反应?
01 从不同角度认识氧化还原反应——电子转移角度
反应前后有元素化合价变化,是氧化还原反应的重要特征。
那么是什么原因导致元素化合价的变化呢?
即氧化还原反应的本质是什么?
Na Na+
思考与交流1:下列原子结构示意图中,哪些原子容易得到电子,哪些原子容易失去电子?当原子最外层电子数为多少时达到稳定结构?
当原子的最外层电子数为2(最外层为第一层)或8时达到稳定结构。
01 从不同角度认识氧化还原反应——电子转移角度
思考与交流2:以钠在氯气中燃烧、氢气在氯气中燃烧生成氯化氢为例,结合原子结构分析引起化合价变化的根本原因?
01 从不同角度认识氧化还原反应——电子转移角度
+11
+17
+17
+11
Na+ Cl-
Na
Cl
Cl-
Na+
0 0 +1 -1
失去2×e-、化合价升高,被氧化
得到2×e-、化合价降低,被还原
微观探析:
引起化合价变化的根本原因?
结论:
化合价升降的原因——电子得失
01 从不同角度认识氧化还原反应——电子转移角度
H
Cl
均不容易得到1e-
0 0 +1 -1
电子对偏离,化合价升高,被氧化
电子对偏向,化合价降低,被还原
结论:
化合价升降的原因——共用电子对偏移
+17
+1
形成共用电子对,双方都达到稳定结构——共赢
H Cl
+1 -1
+1
+17
思考:HCl分子的形成,是不是跟NaCl一样,也是通过电子的得失呢?
01 从不同角度认识氧化还原反应——电子转移角度
微观探析:
引起化合价变化的根本原因?
吸引力不同
偏向Cl -1
偏离H +1
共用电子对
2.本质:氧化还原反应的本质是有电子转移(包含电子的得失或共用电子对的偏移)。
元素的原子失去电子(或电子对偏离),则元素的化合价升高,物质被氧化,发生氧化反应;
元素的原子得到电子(或电子对偏向),则元素的化合价降低,物质被还原,发生还原反应。
一、氧化还原反应
01 从不同角度认识氧化还原反应——电子转移角度
小 结:
氧化还原反应的宏观特征
氧化还原反应的微观本质
元素化合价的升降
电子的转移
(电子的得失或共用电子对的偏移)
根本原因
氧化还原反应的实质:
失电子或电子对偏离
化合价升高
被氧化
得电子或电子对偏向
化合价降低
被还原
还原反应
简记:升失氧,降得还
氧化反应
口诀:升失氧;降得还
+3 0 0 +3
得到2x3e-,
失去2x3e-,
化合价降低,被还原
化合价升高,被氧化
置换反应
铝
铁
失去
得到
氧化
还原
氧化
还原
学习评价:
1. 钠在空气中受热后先熔化,然后与氧气剧烈反应,发出黄色火焰,生成一种淡黄色固体。这种淡黄色固体是过氧化钠(Na2O2)。
(1)分析元素化合价的变化情况;
(2)哪种物质被氧化,哪种物质被还原
2. 我国古代四大发明之一的黑火药是由硫黄粉、硝酸钾和木炭粉按一定比例混合而成的,爆炸时的反应为:
(1)分析元素化合价的变化情况;
(2)哪种物质被氧化,哪种物质被还原
3. 氢化钠(NaH)可在野外用作生氢剂,其中氢元素为-1 价。NaH用作生氢剂时的化学反应原理为:
(1)分析元素化合价的变化情况;
(2)哪种物质被氧化,哪种物质被还原
4. 在25 ℃时,1体积的水可溶解约2 体积的氯气,氯气的水溶液称为氯水。溶于水中的部分氯气与水发生反应:
(1)分析元素化合价的变化情况;
(2)哪种物质被氧化,哪种物质被还原
03 与四种基本反应类型的关系
①PCl3+Cl2=PCl5
②Na2O+H2O=2NaOH
③NH4HCO3=NH3↑+H2O+CO2↑
④2KClO3 2KCl+3O2↑
⑤Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
⑥Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag
⑦NaOH+HCl=NaCl+H2O
⑧2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4
△
MnO2
化合
分解
置换
复分解
√
×
×
√
√
√
×
×
【实践活动】分析下列反应,从四大基本反应类型的角度进行分类,并指出哪些反应属于氧化还原反应。
从上面几组练习可以看出四种基本反应类型与氧化还原反应有什么关系?
化合和分解反应可能是氧化还原反应
有单质参加的化合和有单质生成的分解是氧化还原反应
所有置换反应都属于氧化还原反应
所有复分解反应都是非氧化还原反应
小结:氧化还原反应与四大基本反应类型的关系
化合反应
分解反应
氧化还原反应
置换反应
复分解反应
氧化还原反应的表示方法
1.双线桥法
表示反应前后__________由反应物转化为生成物时电子转移的情况。
同一元素
+3 0 0 +3
得到2x3e-,
失去2x3e-,
化合价降低,被还原
化合价升高,被氧化
02 电子转移的表示方法——双线桥法
(1)基本步骤
标价态
正确标出反应前后各元素化合价
明确变价元素的化合价升降关系
连双线
一条线始于反应物中的降价元素,止于产物中同种元素
另一条线始于反应物中的升价元素,止于产物中同种元素
注得失
正确标出反应前后“得到”电子或“失去”电子总数
02 电子转移的表示方法——双线桥法
(3)巧记口诀
①箭头、箭尾必须对应化合价变化的同种元素的原子;
②双线桥上必须注明“得到”或“失去”;
③反应中转移电子数=氧化剂“得”电子数=还原剂“失”电子数
先标化合价,再看价变化;起止同元素,桥上标变化。
02 电子转移的表示方法——双线桥法
(2)注意事项
难点——“得”“失”电子数目判断
+3 0 0 +3
得到2x3e-,化合价降低,被还原
失去2x3e-,化合价升高,被氧化
单个Fe原子得到3个电子
两个Fe原子
单个Al原子失去3个电子
两个Al原子
小结:电子转移数=“得”或“失”电子数
=变价原子数×单个变价原子得(失)电子数
02 电子转移的表示方法——双线桥法
用双线桥法表示下列方程式电子转移的方向和数目
MnO2+4HCl(浓) = MnCl2+Cl2↑ + 2H2O
△
+4 -1 +2 0
得到2 e-,
化合价降低,
被还原
被氧化
化合价升高,
失去2 ×e-,
易错警醒:
该反应中,只有一部分氯原子化合价发生变化,还有一部分氯原子价态不变,故失去电子数为2×e-,而不是4 ×e-。
部分氧化还原反应反应
例1:
02 电子转移的表示方法——双线桥法
例2
0 -1 +1
失去 e-,
化合价升高,
被氧化
被还原
化合价降低,
得到e-,
易错警醒:
该反应中,同一反应物中氯原子化合价既升高又降低,发生氧化反应和还原反应的氯原子个数比为1:1。
歧化反应
02 电子转移的表示方法——双线桥法
例3
-2 +4 0
失去 2×2e-,
化合价升高,
被氧化
被还原
化合价降低,
得到4e-,
易错警醒:
该反应中,不同反应物中的硫原子化合价既升高又降低,发生氧化反应和还原反应的硫原子个数比为2:1。
归中反应
02 电子转移的表示方法——双线桥法
下列方程式中,电子转移方向与数目表示正确的是 ( )
学习评价:
B
表示反应过程中__________原子间的电子转移情况。
不同元素
0 +3 0 +3
意义:表示电子转移的方向及数目。
反应中,Al失去6e-,化合价升高;Fe得到6e-,化合价降低,电子转移方向由Al指向Fe。
6e-
2.单线桥法
02 电子转移的表示方法——双线桥法
(1)基本步骤
标价态
正确标出反应前后各元素化合价
明确变价元素的化合价升降关系
连单线
始于反应物中的升价元素,止于反应物中降价元素
注数目
正确标出反应中转移的电子总数
注意:不需要标明“得到”或“失去”
注意:要用箭头标明电子转移的方向
02 电子转移的表示方法——单线桥法
MnO2+4HCl(浓) = MnCl2+Cl2↑ + 2H2O
用单线桥法表示下列方程式电子转移的方向和数目
特别提示
单线桥和双线桥两种表示方法的形式不同,实质相同——氧化还原反应电子转移关系,可以帮助我们理解氧化还原反应相关概念间的联系。
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。
1、判断下列反应中,电子转移表示方法正确的是( )
B、2Na+2H2O=2NaOH+ H2↑
C、Cl2+2FeCl2=2FeCl3
+5 -1 0
0 +2 +3 -1
A、 2KClO3 2KCl+3O2↑
失去6e-
得到6e-
0 +1
2e-
失去2e-
得到2e-
D、3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
0 +5
6e-
B
学习评价: