第3课时 氧化还原反应
[核心素养发展目标]
1.认识氧化还原反应的本质。
2.能正确表示电子转移的方向和数目。
一、氧化还原反应的本质
1.氧化还原反应的特征:反应中物质所含元素化合价发生变化。
2.氧化还原反应的实质
(1)以2Na+Cl2===2NaCl为例。
(2)氧化还原反应的概念
①化学反应中凡是有电子转移(电子得失或共用电子对偏移)的反应叫作氧化还原反应。
②氧化反应:物质所含元素的原子失去电子(或共用电子对偏离)的反应。
还原反应:物质所含元素的原子得到电子(或共用电子对偏向)的反应。
如钠与氯气的反应,实质是钠原子失去电子被氧化,发生氧化反应;氯原子得到电子被还原,发生还原反应。
③反应过程中化合价变化,电子得失变化
(1)CaO+H2O===Ca(OH)2属于氧化还原反应(×)
(2)氧化还原反应的特征是元素化合价发生变化(√)
(3)只要是氧化还原反应,一定存在电子的转移(√)
(4)金属单质参与的化学反应,金属单质一定失去电子(√)
(5)在Zn和CuSO4溶液反应时,Zn失电子被还原生成Zn2+(×)
类比钠与Cl2的反应中电子得失变化关系图,分析下列两个化学反应。
(1)H2+Cl22HCl
(2)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
答案 (1)
(2)
二、氧化还原反应中电子转移的表示方法
1.双线桥法:表示同种元素的原子在反应前后转移电子的情况。
(1)基本步骤
(2)用双线桥法表示下列反应的电子转移情况
①CuO+H2Cu+H2O
②Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
答案
① ②
(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)用单线桥法表示下列反应的电子转移情况
①2KClO32KCl+3O2↑
②MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
答案
①
②
(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,箭头被氧到被还。
(1)双线桥和单线桥表示氧化还原反应电子转移的实质是相同的(√)
(2)双线桥表示方法中,电子转移的方向只要是从反应物指向生成物即可(×)
(3)单线桥表示方法中,必须是不同种元素之间的电子转移,同种元素间的电子转移无法表示(×)
(4)Zn和盐酸反应,用单线桥表示电子转移为(×)
1.在反应中,1 mol Fe2O3反应转移的电子总数是12NA吗?
提示 不是,电子转移的数目为6NA,1 mol Fe2O3在反应中得到6NA个电子,3 mol H2在反应中失去6NA个电子,两者电子转移数目相等。
2.下列反应中,电子转移方向和数目是否正确,不正确的说明理由。
(1)
提示 电子转移的“得失”的描述错误,Fe应失去2e-,H2SO4中H应得到2e-。
(2)
提示 电子转移的方向错误,应由CO中的C元素指向CuO中的Cu元素。
(3)
提示 电子转移的数目错误,应转移3×2e-,共6e-。
(4)
提示 电子转移的个数不守恒,应为KClO3得到5e-,反应物HCl,有5HCl失去5×e-。
(5)
提示 在描述物质性质时错误,应为WO3中W元素化合价降低,被还原,H2中H元素化合价升高,被氧化。
单线桥法与双线桥法的区别
单线桥法
双线桥法
箭头方向
在反应物中由失电子的元素指向得电子的元素
由反应物中变价元素指向生成物中同一元素
标识
只标转移电子的数目
要标出“得到”或“失去”及电子数目
举例
1.下列关于氧化还原反应的说法中正确的是( )
A.氧化还原反应前后元素化合价有升降
B.氧化还原反应前后一定有氧的得失
C.实现Fe3+―→Fe2+的变化过程一定是氧化反应
D.元素化合价升高的反应是还原反应
答案 A
解析 化合价有变化一定是氧化还原反应,但不一定有氧的得失。化合价升高发生的是氧化反应,Fe3+转化为Fe2+,铁元素的化合价降低,发生的是还原反应。
2.(2019·山东潍坊一中检测)氧化还原反应的实质是( )
A.元素化合价发生变化
B.反应中有氧的得失
C.反应中有电子转移
D.反应后生成新物质
答案 C
解析 A项,氧化还原反应的特征为元素化合价发生变化;B项,氧化还原反应中不一定有氧的得失;C项,电子转移是氧化还原反应的本质;D项,生成新物质是化学反应的特征,不是氧化还原反应的实质。
考点 氧化还原反应概念与判断
题点 氧化还原反应实质
3.磷单质在反应4P+3KOH+3H2O===3KH2PO2+PH3↑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
答案 C
解析 磷元素的化合价由反应前的0价,部分升高为KH2PO2中的+1价,被氧化;另一部分降低为PH3中的-3价,被还原。
4.钛(Ti)被称为铁、铝之后的第三金属,以下是由TiO2制Ti的主要反应:
①TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO
②TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti
下列说法正确的是( )
A.反应①是置换反应
B.反应②是复分解反应
C.反应①中TiO2被氧化
D.反应②中金属镁被氧化
答案 D
解析 ①TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO和②TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti都属于氧化还原反应,①中钛元素和氧元素的化合价没有发生变化,所以TiO2不可能被氧化。②中Mg的化合价升高,被氧化,D项正确。
5.饮用水中的NO对人体健康会产生危害,为了降低饮用水中NO的浓度,某饮用水研究人员提出,在碱性条件下用铝粉将NO还原为N2,其化学方程式为
10Al+6NaNO3+4NaOH===10NaAlO2+3N2↑+2H2O。
请回答下列问题:
(1)被氧化的物质是________。
(2)用“双线桥法”表示反应中电子转移的方向和数目
________________________________________________________________________。
(3)若在标准状况下生成2.24 L氮气,反应中转移电子的物质的量是________。
答案 (1)铝(或Al)
(2)
(3)1 mol
解析 在上述反应中铝元素由0价变为+3价,化合价升高,失去电子,被氧化;氮元素由+5价变为0价,化合价降低,得到电子,被还原。标准状况下生成0.1 mol氮气转移电子的物质的量为0.1 mol×2×5=1 mol。
A组 基础对点练
题组一 氧化还原反应的概念与判断
1.下列物质转化过程中硫元素化合价降低的是( )
A.H2SO4→SO2 B.H2S→SO2
C.S→SO2 D.SO2→SO3
答案 A
解析 已知氢元素、氧元素的化合价分别为+1价和-2价,根据化合物中化合价的代数和等于零,计算各组物质中硫元素的化合价,对比可知答案为A。
2.(2019·天津市七校期中)下列科技成果所涉及物质的应用过程中,发生的不是氧化还原反应的是( )
A.“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”,该过程中发生的反应
B.偏二甲肼用作发射“天宫二号”的火箭燃料,在发射过程中的反应
C.“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁”,诗句中体现的屠呦呦对青蒿素的提取过程中的反应
D.开采可燃冰,将其作为能源使用过程中的反应
答案 C
解析 根据化合价的升降变化判断。C项诗句描述的是用萃取的方法提取青蒿素的过程,属于物理变化,不是氧化还原反应。
3.(2019·西安第一中学期中)有关氧化还原反应的叙述正确的是( )
A.有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应
B.有单质生成的分解反应属于氧化还原反应,因为单质中元素化合价必然发生变化
C.没有单质参加的化合反应一定是非氧化还原反应
D.氧化还原反应中有一种元素被氧化时,一定有另一种元素被还原
答案 B
解析 有单质参加或有单质生成的化学反应不一定是氧化还原反应,如3O22O3反应中氧元素均为0价,化合价不变,不属于氧化还原反应,选项A错误;有单质生成的分解反应属于氧化还原反应,因为单质中元素化合价必然发生变化,从非0价变为0价,选项B正确;有些化合物之间的化合反应也属于氧化还原反应,如H2O2+SO2===H2SO4,选项C错误;在氧化还原反应中,可以有一种元素既被氧化又被还原,如Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,选项D错误。
考点 氧化还原反应相关概念及判断
题点 概念判断
4.(2019·湖南衡阳一中高一期中)下列化学反应中,属于氧化还原反应的是( )
A.Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑
B.2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
C.Na2O+H2O===2NaOH
D.Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
答案 D
解析 A、B、C中无元素化合价变化,不属于氧化还原反应;D中Zn元素、H元素化合价发生变化,为氧化还原反应。
考点 氧化还原反应的判断
题点 氧化还原反应的判断
5.(2019·三明市一中期中)从元素化合价变化的角度分析下列反应中画线的物质发生氧化反应的是( )
A.SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O
B.2CuO+C2Cu+CO2↑
C.2FeCl3+Fe===3FeCl2
D.Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
答案 C
解析 该反应不是氧化还原反应,A错误;CuO→Cu,铜元素由+2价降到0价,发生还原反应,B错误;Fe→FeCl2,铁元素由0价升高到+2价,发生氧化反应,C正确;HCl→H2,氢元素由+1价降到0价,发生还原反应,D错误。
考点 氧化还原反应相关概念及判断
题点 氧化反应在方程式中的判断
6.(2019·福建龙岩一中月考)下列化学反应中,Cl2只发生还原反应的是( )
①3Cl2+2Fe2FeCl3;
②Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O;
③Cl2+2Br-===2Cl-+Br2;
④Cl2+H2O===H++Cl-+HClO
A.全部 B.①③ C.② D.②④
答案 B
解析 ①和③中Cl元素的化合价从0价降低为-1价,被还原;②和④中,一部分Cl元素的化合价从0价降低为-1价,另一部分从0价升高为+1价,故Cl2一部分被还原,一部分被氧化。
考点 氧化还原反应相关概念及判断
题点 还原反应在方程式中的判断
7.下列反应中,氯元素失去电子的是( )
A.2KClO32KCl+3O2↑
B.2P+5Cl22PCl5
C.MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+Cl2↑
D.H2+Cl22HCl
答案 C
解析 氯元素失去电子的反应就是反应中氯元素化合价升高的反应,C项中氯元素的化合价由-1价升高到0价。
题组二 氧化还原反应中电子转移及表示方法
8.下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是( )
答案 C
解析
9.(2019·四川雅安中学高一期中)下列氧化还原反应中,电子转移的方向和数目均正确的是( )
答案 A
解析 S→SO失去4e-,2S→2S2-得到2×2e-,A正确;根据反应方程式可知,转移12e-,B错误;反应中+5价氯和部分-1价氯均转化为氯气,ClO→Cl2,Cl-→Cl2,1 mol KClO3转移电子的物质的量应为5 mol,C错误;CuO中Cu元素化合价降低,得到电子,C应失去电子,D错误。
考点 氧化还原反应中电子转移方法
题点 双线桥法表示电子转移的判断
10.(2020·无锡检测)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(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(1)被氧化的元素是________,被还原的元素是______。
(2)发生氧化反应的物质是__________,发生还原反应的物质是__________。
(3)用单线桥法表示反应电子得失的方向和数目。
答案 (1)Cu N (2)Cu HNO3
(3)
解析 由化学方程式可知铜元素化合价升高,从0价变为+2价,被氧化;氮元素化合价降低,从+5价变为+2价,被还原;铜发生氧化反应,硝酸发生还原反应。
B组 综合强化练
1.(不定项)铬能慢慢地溶于稀盐酸得到蓝色溶液,若通入空气则溶液颜色变绿,发生的反应有①Cr+2HCl===CrCl2+H2↑、②4CrCl2+4HCl+O2===4CrCl3+2H2O。下列叙述中正确的是( )
A.反应①②均属于置换反应
B.HCl在反应①②中均发生还原反应
C.反应①中HCl被氧化
D.溶液颜色由蓝变绿是因为Cr2+发生氧化反应
答案 D
解析 置换反应除了要有单质参加反应,还必须有单质生成,反应②不符合,A项错误;在反应②中HCl的两种元素无价态变化,HCl既未发生氧化反应,也未发生还原反应,B项错误;反应①HCl中H元素价态降低,被还原,C项错误;反应②中Cr2+被O2氧化生成Cr3+,导致溶液颜色由蓝变绿,D项正确。
【考点】 氧化还原反应
【题点】 氧化还原反应的综合考查
2.(2019·烟台高一月考)下列各反应中,氧化反应与还原反应在同种元素中进行的是( )
A.Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
B.2KClO32KCl+3O2↑
C.2CO+O22CO2
D.2H2O2H2↑+O2↑
答案 A
解析 A项,一部分氯元素的化合价由0价升高到+1价,被氧化,同时还有一部分化合价由0价降低到-1价,被还原,氧化反应与还原反应均在氯元素中进行;B项,氯元素化合价由+5价降低到-1价,被还原,氧元素化合价由-2价升高到0价,被氧化,氧化反应与还原反应未在同种元素中进行;C项,碳元素化合价由+2价升高到+4价,被氧化,氧元素化合价由0价降低到-2价,被还原,氧化反应与还原反应未在同种元素中进行;D项,氢元素化合价由+1价降低到0价,被还原,氧元素化合价由-2价升高到0价,被氧化,氧化反应与还原反应未在同种元素中进行。
考点 氧化还原反应相关概念及判断
题点 同元素间发生氧化还原反应的判断
3.(2019·湖北武汉二中期中)在下列三个化学反应中,按氮元素被氧化、被还原、既不被氧化又不被还原的顺序排列,正确的是( )
①N2+O22NO;
②4AgNO32Ag2O+4NO2↑+O2↑;
③2NH4Cl+Ba(OH)2BaCl2+2NH3↑+2H2O。
A.①②③ B.②①③
C.③②① D.③①②
答案 A
解析 ①中氮元素由0价升高到+2价,被氧化;②中AgNO3中氮元素为+5价,NO2中氮元素为+4价,氮元素被还原;③中氮元素的化合价没有变化。
考点 氧化还原反应相关概念与判断
题点 元素被氧化或被还原在方程式中判断
4.已知在碱性溶液中可发生如下反应:
2R(OH)3+3ClO-+4OH-===2RO+3Cl-+5H2O。则每生成1 mol RO转移电子的物质的量是( )
A.3 mol B.4 mol C.5 mol D.6 mol
答案 A
解析 R的化合价升高,由+3价→+6价,每生成1 mol RO,转移3 mol电子。
5.ClO2遇浓盐酸会生成Cl2,反应的化学方程式为2ClO2+8HCl(浓)===5Cl2+4H2O,该反应中若转移电子的数目为9.632×1023,则产生的Cl2在标准状况下的体积为( )
A.11.2 L B.33.6 L C.22.4 L D.44.8 L
答案 C
解析 n(e-)==1.6 mol。因为2ClO2~Cl2~8e-,8HCl~4Cl2~8e-,所以该反应转移的电子数为8e-,即5Cl2~8e-,所以n(Cl2)=n(e-)=×1.6 mol=1 mol,V(Cl2)=1 mol×22.4 L·mol-1=22.4 L。
6.氧化还原反应有多种分类方法,其中根据参与电子转移的元素种类不同的分类方法最常见。下列反应中电子转移发生在相同价态的同种元素之间的是____________;电子转移发生在不同价态的同种元素之间的是________________;电子转移发生在不同元素之间的是________。(填反应编号)
①Fe+2FeCl3===3FeCl2
②2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
③S+2KNO3+3CK2S+N2↑+3CO2↑
④Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
⑤HgS+O2===Hg+SO2
答案 ④ ① ②③⑤
7.(2019·浙江金华一中期末)给出下列氧化还原反应,试回答相关问题。
(1)2KMnO4+10KI+8H2SO4===6K2SO4+2MnSO4+5I2+8H2O。
在该反应中,被还原的元素为________(填元素符号),发生氧化反应的物质为___________(填化学式)。
(2)3Cl2+6NaOH===5NaCl+NaClO3+3H2O。
在该反应中,被还原的和被氧化的Cl的物质的量之比为________。
(3)11P+15CuSO4+24H2O===6H3PO4+15H2SO4+5Cu3P(Cu3P中P为-3价)。
在该反应中,CuSO4表现________(填“氧化”或“还原”)性;11 mol P中被氧化的P为________mol。
答案 (1)Mn KI (2)5∶1 (3)氧化 6
解析 (1)在该反应中,KMnO4中Mn元素由+7价降低为MnSO4中的+2价,Mn元素被还原;KI中I元素由-1价升高至I2中的0价,故发生氧化反应的物质是KI。(2)该氧化还原反应发生在Cl元素中,故被还原的Cl与被氧化的Cl的物质的量之比为5∶1。(3)在该反应中,CuSO4中Cu元素由+2价降低为生成物Cu3P中的+1价,故CuSO4表现氧化性;该反应中,若有11 mol P参加反应,则有6 mol H3PO4生成,即被氧化的P为6 mol。
考点 氧化还原反应相关概念及判断
题点 氧化还原反应相关概念判断及简单计算