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第1課時氧化還原反應第一章內容索引0102課前篇素養(yǎng)初探課堂篇素養(yǎng)提升素養(yǎng)目標1.通過氧化反應、還原反應的相關概念和實質的學習,體現(xiàn)宏觀辨識與微觀探析的核心素養(yǎng)。2.通過對氧化還原反應的特征——元素化合價的升降的理解,體會氧化還原反應的實質——電子的轉移,培養(yǎng)變化觀念與平衡思想。3.通過對氧化還原反應中電子轉移表示方法的分析,理解證據(jù)推理與模型認知的核心素養(yǎng)。課前篇素養(yǎng)初探【知識鋪墊】1.物質得到氧的反應叫氧化反應,物質失去氧的反應叫還原反應。2.在反應CuO+H2Cu+H2O中,H2被CuO氧化生成H2O,CuO被H2還原生成Cu。3.在反應Fe+CuSO4===FeSO4+Cu中,Fe元素的化合價從0價升高到+2價,Cu元素的化合價從+2價降低到0價。4.在化合物中化合價顯+1價的元素有:鈉、鉀、氫、銀等;顯+2價的元素有:鈣、鎂、鋅、鋇等;鋁顯+3價,鐵有+2價和+3價;通常氧是-2價,碳有+2和+4價,硫有-2、+4和+6價?！颈貍渲R】一、從不同角度分析氧化還原反應1.從得氧、失氧的角度認識氧化還原反應反應:2CuO+C2Cu+CO2↑(1)CuO失氧,發(fā)生了還原反應,該物質是氧化劑。(2)C得氧,發(fā)生了氧化反應,該物質是還原劑。結論:從得氧、失氧的角度看,一種物質得到氧被氧化,一種物質失去氧被還原的反應叫做氧化還原反應。2.從元素化合價變化的角度認識氧化還原反應(1)反應:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2①鐵元素化合價降低,Fe2O3失氧,發(fā)生還原反應,被還原。②碳元素化合價升高,CO得氧,發(fā)生氧化反應,被氧化。(2)反應:Fe+CuSO4===FeSO4+Cu(反應中沒有物質得氧、失氧)①Fe元素化合價升高,Fe發(fā)生氧化反應,被氧化。②Cu元素化合價降低,CuSO4發(fā)生還原反應,被還原。(3)結論:①氧化反應是化合價升高的化學反應;還原反應是化合價降低的化學反應。②氧化還原反應的特征:反應前后有元素的化合價發(fā)生變化。3.從電子轉移的角度認識氧化還原反應(1)反應:2Na+Cl2 2NaCl①氯元素化合價降低,氯原子得電子,Cl2發(fā)生還原反應,被還原。②鈉元素化合價升高,鈉原子失電子,Na發(fā)生氧化反應,被氧化。(2)反應:H2+Cl2 2HCl①氯元素化合價降低,共用電子對偏向氯原子,Cl2發(fā)生還原反應,被還原。②氫元素化合價升高,共用電子對偏離氫原子,H2發(fā)生氧化反應,被氧化。(3)結論:①氧化反應:有元素的原子失去電子或電子對偏離的反應;還原反應:有元素的原子得到電子或電子對偏向的反應。②氧化還原反應的本質:反應前后有電子的得失或偏移。【情境鏈接】八月十五是中國傳統(tǒng)的中秋節(jié),吃月餅已經(jīng)成了一種民俗。在新買的月餅里都會有防氧化劑,它是鐵粉在高溫爐里加入發(fā)泡劑變成的疏松多孔物體。鐵粉作為防氧化劑的原理為鐵粉吸收空氣中的水分和氧氣,自己變?yōu)殍F銹。這個變化中鐵元素和氧元素的化合價有哪些變化?鐵粉變?yōu)殍F銹的反應屬于氧化還原反應嗎?為什么?提示

鐵元素化合價升高,氧元素化合價降低。鐵粉變?yōu)殍F銹的反應屬于氧化還原反應,因為有元素的化合價發(fā)生變化。二、四種基本類型的反應與氧化還原反應間的關系

(1)置換反應一定是氧化還原反應。(2)復分解反應一定不是氧化還原反應。(3)有單質參加的化合反應是氧化還原反應。(4)有單質生成的分解反應是氧化還原反應?！疚⑺伎肌坑袉钨|參加的反應或有單質生成的反應一定屬于氧化還原反應嗎?提示

不一定。如在放電條件下,O2可變?yōu)镺3,化學方程式為3O22O3,該反應中無元素化合價的改變,則該反應不屬于氧化還原反應。【自我小測】1.判斷正誤:(1)氧化還原反應一定有氧元素參加。(

)提示

×。氧化還原反應的特征是有元素化合價的變化,因此與是否有氧元素參與反應無關。(2)在氧化還原反應中可能只有元素化合價的升高,而無元素化合價的降低。(

)提示

×。元素化合價升降是氧化還原反應的特征。(3)Na2O+H2O===2NaOH屬于氧化還原反應。(

)提示

×。此反應中元素的化合價均沒有發(fā)生變化,因此為非氧化還原反應。(4)Mg+2HCl===MgCl2+H2↑屬于氧化還原反應。(

)提示

√。置換反應中元素化合價肯定發(fā)生了變化,故屬于氧化還原反應。2.下列變化過程與氧化還原反應有關的是(

)A.冰雪融化 B.鋼鐵銹蝕C.醋融水垢 D.椰雕制作答案

B解析

冰雪融化,屬于物理變化,A錯誤;鋼鐵銹蝕,鐵單質被氧化為氧化鐵,鐵元素的化合價發(fā)生變化,與氧化還原反應有關,B正確;醋融水垢,醋酸與碳酸鈣反應,屬于復分解反應,不是氧化還原反應,C錯誤;椰雕制作,屬于物理變化,D錯誤。課堂篇素養(yǎng)提升探究一氧化還原反應的有關概念及聯(lián)系【問題探究】2020年8月23日10時27分,我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征二號丁運載火箭,成功將高分九號05星送入預定軌道。長征二號火箭系列采用最常見的液體推進劑,主要成分為偏二甲肼(C2H8N2)和四氧化二氮(N2O4)。1.你能標出長征二號火箭推進劑兩種化合物中各元素的化合價(C2H8N2中N為-3價)嗎?提示

C2H8N2中C:-1,H:+1,N:-3;N2O4中N:+4,O:-2。2.火箭發(fā)射時發(fā)生反應的化學方程式為C2H8N2+2N2O4 3N2+2CO2+4H2O。(1)該反應是否屬于氧化還原反應?提示

屬于。反應前后有元素化合價的變化。(2)若是氧化還原反應,化合價升高和降低的元素分別是什么?發(fā)生氧化反應和還原反應的物質分別是什么?提示

化合價升高的元素為C、N,降低的元素為N;C2H8N2發(fā)生氧化反應,N2O4發(fā)生還原反應。3.2020年7月23日12時41分,長征五號遙四運載火箭將中國首顆火星探測器“天問一號”送入預定軌道。長征五號系列運載火箭,又稱“冰箭”,采用液氫液氧作為推進劑。從得氧失氧、元素化合價變化、電子轉移(或偏移)三個視角分析該火箭發(fā)射時的反應。提示

發(fā)生的反應為2H2+O2 2H2O。得氧失氧角度得氧物質H2失氧物質O2化合價變化角度化合價升高物質H2化合價降低物質O2電子轉移角度得電子物質O2失電子物質H2【深化拓展】1.對氧化反應、還原反應、氧化還原反應概念的比較類型狹義含義特征本質氧化反應物質得到氧的反應元素化合價升高的反應失去電子(或電子對偏離)的反應還原反應物質失去氧的反應元素化合價降低的反應得到電子(或電子對偏向)的反應氧化還原反應有物質得氧、失氧的反應有元素化合價升降的反應有電子轉移(得失或偏移)的反應2.氧化還原反應中的幾個“不一定”(3)有單質參加或生成的反應不一定是氧化還原反應。如同素異形體之間的相互轉化不屬于氧化還原反應。(4)某種物質由化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài),不一定是被還原,如HCl→Cl2就是HCl被氧化?！舅啬軕谩康淅?下列對氧化還原反應的分析中合理的是(

)A.Mg變成MgO時化合價升高,失去電子,因此Mg在該反應中被還原答案

D解析

A中鎂失去電子被氧化而不是被還原;B中高錳酸鉀中錳元素的化合價只降低,因此錳元素只被還原,沒被氧化;C中沒有元素化合價的變化,不是氧化還原反應;D中H2O中氧元素的化合價升高,氫元素的化合價降低。溫馨提示

對于化合物中元素化合價的確定,需要注意以下幾點:(1)金屬元素跟非金屬元素化合時,金屬元素顯正價,非金屬元素顯負價。(2)一些元素在不同物質中可顯不同的化合價。(3)在化合物中,各元素正、負化合價的代數(shù)和為0。(4)元素的化合價是元素的原子在形成化合物時表現(xiàn)出來的一種性質,因此,單質中元素的化合價為0。變式訓練1下列關于氧化還原反應的說法錯誤的是(

)A.在反應中失去電子的物質被氧化,得到電子的物質被還原B.在氧化還原反應中氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物可以是同一種物質C.氧化還原反應是一種物質首先被氧化,另一種物質再被還原的反應D.只有氧化沒有還原的反應是不存在的答案

C解析

在一個氧化還原反應中,氧化反應和還原反應是同時發(fā)生的,二者既是對立的,又是統(tǒng)一的。探究二氧化還原反應中電子轉移的表示方法【問題探究】長征11號火箭是我國唯一全固體運載火箭,固體推進劑的主要成分是鋁粉、高氯酸銨和高聚黏合材料?；鸺七M劑燃燒時的反應方程式為8Al+3NH4ClO4===4Al2O3+3NH3+3HCl。1.該反應中Al得到還是失去電子?8個Al參加反應轉移多少電子?提示

失去。8個Al參加反應轉移24個電子。2.用雙線橋法和單線橋法表示出上述反應電子轉移的方向和數(shù)目。提示

雙線橋法:單線橋法:【深化拓展】1.雙線橋法和單線橋法的書寫步驟(1)雙線橋法的書寫步驟:(2)單線橋法的書寫步驟:2.用雙線橋法表示電子轉移的方向和數(shù)目時的注意事項(1)箭頭必須由反應物指向生成物,且兩端對準同種元素。(2)在“線橋”上標明電子“得到”或“失去”,且得到與失去的電子總數(shù)必須相等,電子對的偏移也按得失處理。(3)電子轉移數(shù)以a×be-形式表示,a表示發(fā)生氧化還原反應的原子個數(shù),b表示每個原子得到或失去的電子數(shù),當a=1或b=1時,要省略。(4)箭頭方向不代表電子轉移的方向,僅表示電子轉移前后粒子的變化。【素能應用】典例2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(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O(1)被氧化的元素是

,被還原的元素是

,發(fā)生氧化反應的物質是

,發(fā)生還原反應的物質是

。

(2)用雙線橋法表示反應中電子轉移的方向和數(shù)目。(3)用單線橋法表示反應中電子轉移的方向和數(shù)目。答案

(1)Cu

N

Cu

HNO3(2)(3)解析

由化學方程式可知:銅元素化合價升高,從0價變?yōu)?2價,被氧化;氮元素化合價降低,從+5價變?yōu)?2價,被還原。故Cu發(fā)生氧化反應,HNO3發(fā)生還原反應。溫馨提示

(1)常見元素的主要化合價氟氯溴碘負一價,正一氫銀與鉀鈉。氧的負二先記清,正二鎂鈣鋇和鋅。正三是鋁正四硅,下面再把變價歸。全部金屬是正價,一二銅來二三鐵。錳正二四與六七,碳的二四要牢記。非金屬負主正不齊,氯的負一正一五七。氮磷負三與正五,不同磷三氮二四。硫有負二正四六,邊記邊用就會熟。(2)常見根價口訣一價銨根硝酸根,氫鹵酸根氫氧根。高錳酸根氯酸根,高氯酸根醋酸根。二價硫酸碳酸根,氫硫酸根錳酸根。暫記銨根為正價,負三有個磷酸根。變式訓練2(1)在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉化器,可有效降低NOx的排放,當尾氣中空氣不足時,NOx在催化轉化器中被還原成N2排出。寫出NO被CO還原的化學方程式:

。

(2)實驗室里迅速制備少量氯氣可利用以下反應:2KMnO4+16HCl(濃)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。①用雙線橋法表示出電子轉移情況:

。

②用單線橋法表示出電子轉移情況:

。

③該反應中氧化劑是

,發(fā)生氧化反應的是

。

解析

(1)根據(jù)題目信息可知NO被CO還原為N2,而CO被氧化成CO2,化學方程式為2NO+2CON2+2CO2。(2)反應中錳元素化合價由+7價降低到+2價,氯元素由-1價升高到氯氣中的0價,高錳酸鉀是氧化劑,發(fā)生還原反應,HCl是還原劑,發(fā)生氧化反應,結合氧化還原反應中電子轉移的兩種表示方法畫出雙線橋和單線橋。

素養(yǎng)脈絡

隨堂檢測1.古詩詞是古人為我們留下的寶貴精神財富,下列詩句不涉及氧化還原反應的是(

)A.野火燒不盡,春風吹又生B.春蠶到死絲方盡,蠟炬成灰淚始干C.粉身碎骨渾不怕,要留清白在人間D.爆竹聲中一歲除,春風送暖入屠蘇答案

C解析

A、B兩項中均涉及物質燃燒,D項中有火藥爆炸,都屬于氧化還原反應;C項中反應為CaCO3C