《4.1氧化還原反應(yīng)》知識(shí)清單

《4.1氧化還原反應(yīng)》知識(shí)清單一、氧化還原反應(yīng)的基本概念（一）氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)1、**氧化反應(yīng)**-簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，氧化反應(yīng)就是物質(zhì)得到氧的反應(yīng)。比如說(shuō)，我們生活中常見(jiàn)的鐵生銹，鐵（Fe）在空氣中和氧氣（O?）發(fā)生反應(yīng)，鐵得到了氧變成了鐵銹（主要成分是Fe?O?），這就是一個(gè)氧化反應(yīng)。就像我有個(gè)朋友，他有一輛很新的自行車(chē)，有一段時(shí)間放在院子里沒(méi)管，結(jié)果過(guò)了幾個(gè)月，車(chē)的一些部件就生銹了。這個(gè)過(guò)程就是鐵發(fā)生了氧化反應(yīng)，鐵變成了鐵銹，車(chē)子也變得不好看了，還影響使用。-在化學(xué)方程式中，例如：2Cu+O?=2CuO，銅（Cu）得到氧變成了氧化銅（CuO），這就是銅發(fā)生了氧化反應(yīng)。2、**還原反應(yīng)**-還原反應(yīng)呢，是物質(zhì)失去氧的反應(yīng)。比如在實(shí)驗(yàn)室里，我們用氫氣（H?）還原氧化銅（CuO）的實(shí)驗(yàn)。氧化銅失去氧變成了銅，這個(gè)過(guò)程就是還原反應(yīng)。我記得在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課上，老師做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，我們看到黑色的氧化銅粉末在加熱并且通入氫氣之后，慢慢地變成了紅色的銅，特別神奇。反應(yīng)方程式是：CuO+H?=Cu+H?O。（二）氧化劑和還原劑1、**氧化劑**-氧化劑是在反應(yīng)中提供氧的物質(zhì)，它能使別的物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)。在前面提到的鐵生銹的例子中，氧氣就是氧化劑，因?yàn)樗o鐵提供了氧，讓鐵發(fā)生了氧化反應(yīng)。在化學(xué)反應(yīng)里，氧化劑在反應(yīng)中本身是被還原的。像在反應(yīng)2Mg+O?=2MgO中，氧氣（O?）就是氧化劑，它把鎂（Mg）氧化成了氧化鎂（MgO），而氧氣自己被還原了。2、**還原劑**-還原劑是在反應(yīng)中得到氧的物質(zhì)，它能使別的物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)。還說(shuō)氫氣還原氧化銅這個(gè)實(shí)驗(yàn)，氫氣就是還原劑。因?yàn)闅錃鈴难趸~那里得到了氧，讓氧化銅發(fā)生了還原反應(yīng)。在反應(yīng)中，還原劑本身是被氧化的。就像我們?nèi)嗽谏钪杏袝r(shí)候也會(huì)扮演“還原劑”的角色，比如在一個(gè)團(tuán)隊(duì)合作項(xiàng)目中，有些人可能會(huì)為了讓項(xiàng)目中的某個(gè)重要環(huán)節(jié)（類(lèi)似于氧化劑的角色）能夠順利進(jìn)行，自己承擔(dān)更多的工作，犧牲自己的一些利益（就像被氧化了一樣）。（三）氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物1、**氧化產(chǎn)物**-氧化產(chǎn)物是在氧化反應(yīng)中得到氧之后生成的物質(zhì)。比如在2H?S+3O?=2SO?+2H?O這個(gè)反應(yīng)中，硫化氫（H?S）被氧化，生成的二氧化硫（SO?）就是氧化產(chǎn)物。這就好比我們把一個(gè)普通的東西（硫化氫）進(jìn)行了改造（被氧化），得到了一個(gè)新的東西（二氧化硫），這個(gè)新的東西就是氧化產(chǎn)物。2、**還原產(chǎn)物**-還原產(chǎn)物是在還原反應(yīng)中失去氧之后生成的物質(zhì)。在前面氫氣還原氧化銅的反應(yīng)中，氧化銅被還原，生成的銅就是還原產(chǎn)物。這就像我們把一個(gè)復(fù)雜的東西（氧化銅）簡(jiǎn)化（被還原），得到了一個(gè)更單純的東西（銅），這個(gè)銅就是還原產(chǎn)物。二、氧化還原反應(yīng)的特征和實(shí)質(zhì)（一）氧化還原反應(yīng)的特征-化合價(jià)的升降1、**化合價(jià)的概念**-化合價(jià)就像是元素在化學(xué)世界里的“身價(jià)”。每個(gè)元素都有自己的化合價(jià)，它表示原子之間相互化合的數(shù)目。比如說(shuō)，在氯化鈉（NaCl）中，鈉（Na）的化合價(jià)是+1價(jià)，氯（Cl）的化合價(jià)是-1價(jià)。這就好比在一個(gè)交易市場(chǎng)里，鈉愿意給出1個(gè)電子，氯愿意接受1個(gè)電子，這樣它們就達(dá)成了“交易”，形成了氯化鈉這個(gè)化合物。2、**化合價(jià)在氧化還原反應(yīng)中的變化**-在氧化還原反應(yīng)中，必然有元素的化合價(jià)發(fā)生變化。例如在反應(yīng)Fe+CuSO?=FeSO?+Cu中，鐵（Fe）的化合價(jià)從0價(jià)變成了+2價(jià)，銅（Cu）的化合價(jià)從+2價(jià)變成了0價(jià)。鐵的化合價(jià)升高了，說(shuō)明鐵發(fā)生了氧化反應(yīng)；銅的化合價(jià)降低了，說(shuō)明銅發(fā)生了還原反應(yīng)。這就像兩個(gè)人在交換東西，一個(gè)人給出去了一些價(jià)值（化合價(jià)升高，被氧化），另一個(gè)人得到了一些價(jià)值（化合價(jià)降低，被還原）。我曾經(jīng)觀察過(guò)一個(gè)類(lèi)似的現(xiàn)象，在一個(gè)游戲里，玩家之間可以互相交換道具，有些道具在交換過(guò)程中價(jià)值會(huì)升高或者降低，就和元素在氧化還原反應(yīng)中的化合價(jià)變化有點(diǎn)相似。（二）氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)-電子的轉(zhuǎn)移1、**電子轉(zhuǎn)移的類(lèi)型-電子的得失**-在一些氧化還原反應(yīng)中，元素之間發(fā)生電子的得失。就像前面提到的鈉和氯形成氯化鈉的例子，鈉原子最外層有1個(gè)電子，它很容易失去這個(gè)電子變成帶+1價(jià)的鈉離子（Na?）；氯原子最外層有7個(gè)電子，它很容易得到1個(gè)電子變成帶-1價(jià)的氯離子（Cl?）。這就像一個(gè)人把自己的東西（電子）給了另一個(gè)人，然后雙方的狀態(tài)（化合價(jià)）都發(fā)生了改變。在反應(yīng)2Na+Cl?=2NaCl中，鈉失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，氯得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。2、**電子轉(zhuǎn)移的類(lèi)型-電子的偏移**-除了電子的得失，還有電子的偏移這種情況。在共價(jià)化合物中，比如氯化氫（HCl），氫原子和氯原子共用一對(duì)電子。但是氯原子吸引電子的能力比氫原子強(qiáng)，所以這對(duì)電子會(huì)偏向氯原子，使得氯原子略顯負(fù)電性，氫原子略顯正電性。這就像兩個(gè)人一起拉一個(gè)東西（電子對(duì)），但是其中一個(gè)人力氣大一點(diǎn)（吸引電子能力強(qiáng)），這個(gè)東西就會(huì)偏向他那邊。在這個(gè)過(guò)程中，雖然沒(méi)有電子的完全得失，但是也發(fā)生了電子的偏移，這也是氧化還原反應(yīng)的一種情況。三、氧化還原反應(yīng)與四種基本反應(yīng)類(lèi)型的關(guān)系（一）化合反應(yīng)與氧化還原反應(yīng)1、**部分化合反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)**-化合反應(yīng)是指兩種或兩種以上的物質(zhì)生成一種物質(zhì)的反應(yīng)。有些化合反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，比如2H?+O?=2H?O，這個(gè)反應(yīng)中氫和氧反應(yīng)生成水，氫的化合價(jià)從0價(jià)升高到+1價(jià)，氧的化合價(jià)從0價(jià)降低到-2價(jià)，有化合價(jià)的升降，所以是氧化還原反應(yīng)。這就像幾個(gè)人合作（化合）去做一件事，在這個(gè)過(guò)程中大家的角色（化合價(jià)）發(fā)生了變化，有的變得更重要（化合價(jià)升高），有的變得不那么重要（化合價(jià)降低）。2、**部分化合反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)**-像CaO+H?O=Ca(OH)?這個(gè)反應(yīng)，反應(yīng)前后各元素的化合價(jià)都沒(méi)有變化，所以它不是氧化還原反應(yīng)。這就好比幾個(gè)人一起合作做一件事，但是大家在這個(gè)過(guò)程中的地位（化合價(jià)）都沒(méi)有改變。（二）分解反應(yīng)與氧化還原反應(yīng)1、**部分分解反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)**-分解反應(yīng)是一種物質(zhì)生成兩種或兩種以上物質(zhì)的反應(yīng)。例如2KClO?=2KCl+3O?↑，在這個(gè)反應(yīng)中，氯酸鉀（KClO?）分解成氯化鉀（KCl）和氧氣（O?），氯元素的化合價(jià)從+5價(jià)降低到-1價(jià)，氧元素的化合價(jià)從-2價(jià)升高到0價(jià)，有化合價(jià)的升降，是氧化還原反應(yīng)。這就像一個(gè)團(tuán)隊(duì)（氯酸鉀）解散了，里面的成員（元素）各自去做不同的事情，而且在這個(gè)過(guò)程中大家的身份（化合價(jià)）發(fā)生了變化。2、**部分分解反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)**-像CaCO?=CaO+CO?↑這個(gè)反應(yīng)，反應(yīng)前后各元素的化合價(jià)都沒(méi)有變化，所以不是氧化還原反應(yīng)。這就好比一個(gè)群體（碳酸鈣）分開(kāi)成幾個(gè)小群體（氧化鈣和二氧化碳），但是每個(gè)小群體里面成員的地位（化合價(jià)）都沒(méi)有改變。（三）置換反應(yīng)與氧化還原反應(yīng)1、**置換反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)**-置換反應(yīng)是一種單質(zhì)和一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)。例如Zn+H?SO?=ZnSO?+H?↑，鋅（Zn）的化合價(jià)從0價(jià)升高到+2價(jià)，氫（H）的化合價(jià)從+1價(jià)降低到0價(jià)，有化合價(jià)的升降，所以是氧化還原反應(yīng)。這就像兩個(gè)人交換工作崗位（單質(zhì)和化合物中的元素交換位置），在這個(gè)交換過(guò)程中，大家的報(bào)酬（化合價(jià)）發(fā)生了變化。（四）復(fù)分解反應(yīng)與氧化還原反應(yīng)1、**復(fù)分解反應(yīng)都不是氧化還原反應(yīng)**-復(fù)分解反應(yīng)是兩種化合物互相交換成分生成另外兩種化合物的反應(yīng)。例如HCl+NaOH=NaCl+H?O，反應(yīng)前后各元素的化合價(jià)都沒(méi)有變化，所以不是氧化還原反應(yīng)。這就像兩個(gè)人互相交換手中的東西（化合物中的離子），但是交換前后大家的價(jià)值（化合價(jià)）都沒(méi)有改變。四、氧化還原反應(yīng)方程式的配平（一）配平的原則1、**得失電子守恒**-氧化還原反應(yīng)中，氧化劑得到的電子總數(shù)等于還原劑失去的電子總數(shù)。這就好比在一場(chǎng)交易中，總的收支要平衡。比如說(shuō)在配平反應(yīng)Cu+HNO?→Cu(NO?)?+NO+H?O這個(gè)反應(yīng)時(shí)，銅從0價(jià)變成+2價(jià)，失去2個(gè)電子；氮從+5價(jià)變成+2價(jià)，得到3個(gè)電子。為了讓得失電子守恒，我們要找到合適的系數(shù)，讓失去的電子數(shù)和得到的電子數(shù)相等。2、**質(zhì)量守恒**-反應(yīng)前后原子的種類(lèi)和數(shù)目不變。這就像我們搭積木，不管怎么搭（反應(yīng)），積木的塊數(shù)（原子數(shù)目）和種類(lèi)都不能變。在配平氧化還原反應(yīng)方程式時(shí)，要保證方程式兩邊各種原子的數(shù)目是一樣的。3、**電荷守恒（對(duì)于離子方程式）**-如果是離子方程式，反應(yīng)前后離子的電荷總數(shù)要相等。這就像在一個(gè)有電荷的環(huán)境里，進(jìn)來(lái)的電荷和出去的電荷要一樣多，不然就會(huì)不平衡。（二）配平的方法-化合價(jià)升降法1、**步驟一：標(biāo)價(jià)態(tài)**-先寫(xiě)出反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物，然后標(biāo)明各元素的化合價(jià)。比如在反應(yīng)KMnO?+HCl→KCl+MnCl?+Cl?+H?O中，我們先把反應(yīng)式寫(xiě)出來(lái)，然后標(biāo)明高錳酸鉀（KMnO?）中錳（Mn）的化合價(jià)是+7價(jià)，鹽酸（HCl）中氯（Cl）的化合價(jià)是-1價(jià)，氯化鉀（KCl）中氯是-1價(jià)，氯化錳（MnCl?）中錳是+2價(jià)，氯氣（Cl?）中氯是0價(jià)。2、**步驟二：找變化**-找出化合價(jià)發(fā)生變化的元素，計(jì)算出化合價(jià)升高和降低的數(shù)值。在這個(gè)反應(yīng)中，錳元素的化合價(jià)從+7價(jià)降低到+2價(jià)，降低了5；氯元素的化合價(jià)從-1價(jià)升高到0價(jià)，升高了1。但是生成1個(gè)氯氣分子需要2個(gè)氯原子，所以氯元素化合價(jià)升高總數(shù)是2。3、**步驟三：求最小公倍數(shù)**-根據(jù)化合價(jià)升高和降低的數(shù)值，求出它們的最小公倍數(shù)。在這里，5和2的最小公倍數(shù)是10。4、**步驟四：配系數(shù)**-根據(jù)最小公倍數(shù)，確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的系數(shù)。為了讓錳元素化合價(jià)降低總數(shù)是10，高錳酸鉀的系數(shù)是2；為了讓氯元素化合價(jià)升高總數(shù)是10，氯氣的系數(shù)是5。然后再根據(jù)質(zhì)量守恒定律，配平其他物質(zhì)的系數(shù)，得到2KMnO?+16HCl=2KCl+2MnCl?+5Cl?+8H?O。五、典型問(wèn)題1、如何判斷一個(gè)反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)？-答案：看反應(yīng)中是否有元素化合價(jià)的升降。如果有元素的化合價(jià)發(fā)生了變化，那么這個(gè)反應(yīng)就是氧化還原反應(yīng)；如果反應(yīng)前后各元素的化合價(jià)都沒(méi)有變化，就不是氧化還原反應(yīng)。例如，反應(yīng)CaO+H?O=Ca(OH)?，反應(yīng)前后鈣（Ca）、氫（H）、氧（O）的化合價(jià)都沒(méi)有變化，所以這個(gè)反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)；而反應(yīng)2Na+Cl?=2NaCl中，鈉（Na）的化合價(jià)從0價(jià)變?yōu)?1價(jià)，氯（Cl）的化合價(jià)從0價(jià)變?yōu)?1價(jià)，有化合價(jià)的升降，所以是氧化還原反應(yīng)。2、在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比如何確定？-答案：首先要確定氧化劑和還原劑在反應(yīng)中的化合價(jià)變化情況，然后根據(jù)得失電子守恒來(lái)確定它們的物質(zhì)的量之比。例如在反應(yīng)3Cu+8HNO?=3Cu(NO?)?+2NO+4H?O中，銅（Cu）是還原劑，硝酸（HNO?）部分作氧化劑。銅從0價(jià)變?yōu)?2價(jià)，1個(gè)銅原子失去2個(gè)電子；硝酸中的氮從+5價(jià)變?yōu)?2價(jià)，1個(gè)氮原子得到3個(gè)電子。根據(jù)得失電子守恒，3個(gè)銅原子失去6個(gè)電子，2個(gè)氮原子得到6個(gè)電子，所以氧化劑（硝酸中作氧化劑的部分）和還原劑（銅）的物質(zhì)的量之比為2:3。3、氧化還原反應(yīng)方程式配平有哪些易錯(cuò)點(diǎn)？-答案：-一是化合價(jià)標(biāo)錯(cuò)。比如在一些復(fù)雜化合物中元素化合價(jià)的判斷錯(cuò)誤。例如在Fe?O?中，鐵元素的化合價(jià)既有+2價(jià)又有+3價(jià)，如果錯(cuò)誤地認(rèn)為鐵元素只有一種化合價(jià)，就會(huì)導(dǎo)致配平錯(cuò)誤。-二是在計(jì)算化合價(jià)升降總數(shù)時(shí)計(jì)算錯(cuò)誤。比如在反應(yīng)中涉及多個(gè)原子化合價(jià)變化時(shí)，沒(méi)有準(zhǔn)確計(jì)算總的化合價(jià)升降數(shù)值。像在反應(yīng)2KClO?=2KCl+3O?↑中，如果只考慮氯酸鉀（KClO?）中氯元素的化合價(jià)變化，而忘記氧元素化合價(jià)的變化，就會(huì)導(dǎo)致配平出現(xiàn)問(wèn)題。-三是在根據(jù)最小公倍數(shù)確定系數(shù)后，沒(méi)有正確運(yùn)用質(zhì)量守恒定律來(lái)配平其他物質(zhì)的系數(shù)。例如在配平一些有多種產(chǎn)物或反應(yīng)物的反應(yīng)時(shí)，只關(guān)注了化合價(jià)變化的物質(zhì)，而忽略了其他物質(zhì)系數(shù)的調(diào)整。氧化還原反應(yīng)習(xí)題一、基礎(chǔ)題1、下列反應(yīng)中，屬于氧化還原反應(yīng)的是（）-A.CaCO?+2HCl=CaCl?+H?O+CO?↑-B.CaO+H?O=Ca(OH)?-C.2KMnO?=K?MnO?+MnO?+O?↑-D.Cu(OH)?=CuO+H?O-答案：C。在反應(yīng)2KMnO?=K?MnO?+MnO?+O?↑中，錳元素的化合價(jià)從+7價(jià)變?yōu)?6價(jià)和+4價(jià)，氧元素的化合價(jià)從-2價(jià)變?yōu)?價(jià)，有化合價(jià)的升降，所以是氧化還原反應(yīng)；而A、B、D選項(xiàng)中的反應(yīng)，反應(yīng)前后各元素的化合價(jià)都沒(méi)有變化，不是氧化還原反應(yīng)。2、在反應(yīng)2FeCl?+Cu=2FeCl?+CuCl?中，氧化劑是（），還原劑是（），氧化產(chǎn)物是（），還原產(chǎn)物是（）。-答案：氧化劑是FeCl?，因?yàn)殍F元素的化合價(jià)從+3價(jià)降低到+2價(jià)；還原劑是Cu，因?yàn)殂~元素的化合價(jià)從0價(jià)升高到+2價(jià)；氧化產(chǎn)物是CuCl?，因?yàn)殂~被氧化得到它；還原產(chǎn)物是FeCl?，因?yàn)殍F被還