高中化學必修課程PAGEPAGE1第3節氧化劑和還原劑第1課時氧化還原反應[核心素養發展目標]1.能從元素化合價的變化認識氧化還原反應，會分析其實質電子轉移，促進宏觀辨識和微觀探析化學核心素養的發展。2.根據物質中元素化合價的變化判斷化學反應類型，理解氧化還原反應與四種基本反應類型的關系，增強化學核心素養中的“變化觀念”意識，培養變化觀念與平衡思想的學科素養。一、氧化還原反應1.由元素化合價的變化認識氧化還原反應(1)分析下列反應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，Fe元素化合價：0→＋2，Cu元素化合價：＋2→0。④NaCl＋AgNO3=NaNO3＋AgCl↓，該反應中各元素化合價無變化。(2)氧化還原反應的概念①從反應過程中元素化合價有無變化的角度，可將化學反應分為氧化還原反應與非氧化還原反應。②氧化還原反應：在反應過程中有元素化合價變化的化學反應。氧化反應：在氧化還原反應中，反應物所含某種(或某些)元素化合價升高的反應。還原反應：在氧化還原反應中，反應物所含某種(或某些)元素化合價降低的反應。2.氧化還原反應中的電子轉移(1)在2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2NaCl的反應過程中：①鈉原子失去最外層的1個電子，成為具有穩定結構的Na＋，其化合價由0價升高為＋1價，發生了氧化反應，被氧化。②氯原子最外層得到1個電子，成為具有穩定結構的Cl－，其化合價由0價降低為－1價，發生了還原反應，被還原。③在這個反應中，氯原子和鈉原子之間發生了電子的得失，分別形成陰離子和陽離子，使元素的化合價發生了變化。④反應過程中相應變化關系圖(2)實驗探究①實驗裝置示意圖如圖所示：②實驗現象：鐵片溶解，石墨電極上附著有紅色的固體，檢流計指針發生偏轉。③實驗結論：Fe與CuSO4發生了氧化還原反應，鐵原子把電子轉移給Cu2＋形成Fe2＋，Cu2＋得到電子形成銅原子，該反應是通過電子轉移實現的。④反應的離子方程式：Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu。(1)氧化還原反應有何特征，其實質是什么？提示①氧化還原反應的特征：元素的化合價發生變化(宏觀表現)；②氧化還原反應的實質：電子發生了轉移(微觀變化)。(2)如何判斷一個化學反應為氧化還原反應？提示判斷一個反應是否為氧化還原反應的關鍵是分析反應前后有無元素化合價變化。(3)下列反應屬于氧化還原反應的是________(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、氧化還原反應中電子轉移的表示方法1.雙線橋法表示反應前后同一元素由反應物轉化為生成物時電子轉移的情況。(1)基本步驟(2)注意事項①箭頭、箭尾必須對應化合價變化的同種元素的原子；②必須注明“得到”或“失去”；③被還原的物質和被氧化的物質得、失電子數守恒。(3)巧記口訣先標化合價，再看價變化；起止同元素，橋上標變化。2.單線橋法表示反應過程中不同元素原子間的電子轉移的情況。(1)基本步驟(2)注意事項①不需要標明“得到”或“失去”，只標明電子轉移數目；②要用箭頭標明電子轉移的方向；③箭頭由反應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，再計算價態變化；橋上標明電子數，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，實質相同。在分析氧化還原反應中電子轉移、化合價升降、物質被氧化、被還原等關系時，用“雙線橋”方便；在表示電子轉移的方向和數目時用“單線橋”方便。三、氧化還原反應與四種基本反應類型的關系判斷化學反應類型(1)請指出下列各反應所屬的基本反應類型：①2NO＋O2=2NO2化合反應②CO2＋CaO=CaCO3化合反應③NH4HCO3eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋CO2↑＋H2O分解反應④2KClO3eq\o(=,\s\up7(MnO2),\s\do5(△))2KCl＋3O2↑分解反應⑤Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑置換反應⑥Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cu置換反應⑦HCl＋KOH=KCl＋H2O復分解反應⑧BaCl2＋Na2SO4=BaSO4↓＋2NaCl復分解反應(2)上述各反應屬于氧化還原反應的是①④⑤⑥(填序號)。(1)化合反應、分解反應、置換反應、復分解反應都是氧化還原反應嗎？提示化合反應、分解反應不一定是氧化還原反應，置換反應一定是氧化還原反應，復分解反應一定不是氧化還原反應。(2)有單質參加的反應一定是氧化還原反應嗎？提示不一定，如3O2eq\o(=,\s\up7(放電))2O3氧化還原反應與四種基本反應類型之間的關系1.(2018·哈三中期末)下列有關氧化還原反應說法正確的是()A.氧化還原反應一定有氧元素參加B.氧化還原反應中不能只有一種元素化合價變化C.有單質參加的反應一定是氧化還原反應D.氧化還原反應中一定有元素化合價變化[答案]D[解析]氧化還原反應的本質是電子的轉移，不一定有氧元素參加反應，A錯誤；在氧化還原反應中，發生化合價變化的元素可能是同一種元素，B錯誤；有單質參加的反應不一定是氧化還原反應，如：氧氣到臭氧的轉化，反應前后氧元素的價態并沒有發生變化，屬于非氧化還原反應，C錯誤。2.(2018·溫州高一期中)下列反應不屬于氧化還原反應的是()A.Cl2＋H2O=HCl＋HClOB.Fe＋CuSO4=FeSO4＋CuC.2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2OD.2FeCl2＋Cl2=2FeCl3[答案]C[解析]反應物中有單質，生成物都是化合物，一定有元素化合價發生變化，A不符合題意；置換反應都是氧化還原反應，B不符合題意；所有元素的化合價都沒有變化，C符合題意；有單質參加的化合反應一定是氧化還原反應，D不符合題意。3.日常生活中的許多現象與化學反應有關，下列現象與氧化還原反應無關的是()A.銅器出現銅綠[Cu2(OH)2CO3]B.鐵制菜刀生銹C.大理石雕像被酸性較強的雨腐蝕毀壞D.鋁鍋表面生成致密的薄膜(Al2O3)[答案]C[解析]選項C中發生的反應為CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋H2O＋CO2↑。4.下列反應中，電子轉移方向和數目正確的是()[答案]D[解析]選項A中應該轉移2個電子；選項B中是亞鐵離子被氧化為鐵離子，失去電子；選項C中，碳失去電子，氧得到電子。5.氧化還原反應與四種基本反應類型的關系如圖所示，下列化學反應屬于陰影3區域的是()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]陰影區域的反應必須屬于氧化還原反應，且不屬于化合、分解、置換反應。A選項，該反應屬于分解反應，又屬于氧化還原反應；B選項，該反應屬于分解反應，不屬于氧化還原反應；C選項，該反應屬于化合反應，又屬于氧化還原反應；D選項，屬于氧化還原反應，不屬于化合、分解、置換反應中的任意一種，故屬于陰影3區域。6.下列反應既是離子反應，又是氧化還原反應的是()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都是氧化還原反應，B、C屬于氧化還原反應，在溶液中有離子參加的化學反應稱為離子反應，A、B、D屬于離子反應。7.有以下5個反應(反應條件略)：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↑屬于化合反應的有________(填字母，下同)，屬于分解反應的有________，屬于置換反應的有________，屬于復分解反應的有________，屬于氧化還原反應的有________，屬于離子反應的有________。[答案]ACDEBCDBDE[解析]A項，屬于化合反應，無元素化合價變化，故屬于非氧化還原反應；B項，不屬于四種基本反應類型，有元素化合價變化，屬于氧化還原反應，屬于離子反應；C項，屬于分解反應，有單質生成，故屬于氧化還原反應；D項，屬于置換反應，故屬于氧化還原反應，也屬于離子反應；E項，屬于復分解反應，屬于非氧化還原反應，屬于離子反應。8.已知銅在常溫下能被稀硝酸溶解，其反應的化學方程式如下：3Cu＋8HNO3=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(1)用雙線橋法表示電子轉移的方向和數目：______________________________________________________________________________________________________________。(2)用單線橋法表示電子轉移的方向和數目：___________________________________________________________________________________________