氧化还原反应

【学习目标】

1．理解氧化还原反应有关概念；

2．学会用化合价的变化和电子转移的观点判断氧化还原反应；

3．初步掌握根据化合价的变化和电子转移的观点分析氧化还原反应的方法；

4．学会研究物质氧化性或还原性及强弱比较的方法，并设计实验进行初步试验。

5．了解氧化还原反应在实现物质转化与获得能量方面的应用。

【学习重难点】

1．学会用化合价升降和电子转移的观点理解氧化还原反应。

2．掌握氧化还原反应的本质及有关概念。

3．学会研究物质氧化性或还原性及强弱比较的方法，并设计实验进行初步试验。

4．了解氧化还原反应在实现物质转化方面的应用。

【课前复习】

下列各组反应属于四种基本反应类型中的哪一种？

SO₃+H₂O=H₂SO₄

2Cu+O₂+CO₂+H₂O=Cu₂（OH）₂CO₃

CaCO₃CaO+CO₂↑

2KClO₃2KCl+3O₂↑

Fe+H₂SO₄（稀）=FeSO₄+H₂↑

Fe₂O₃+3C2Fe+3CO↑

Ba（OH）₂+H₂SO₄=BaSO₄↓+2H₂O

AgNO₃+NaCl=AgCl↓+NaNO₃

【学习过程】

【第一课时】

【讨论】：以下反应属于何种基本反应类型？

Fe₂O₃＋3CO2Fe＋3CO₂

联想质疑

在初中阶段我们学习过一些关于铜及其化合物的化学反应：铜在加热条件下可以与氧气反应生成氧化铜，氢气把氧化铜还原为铜，金属铁从CuSO₄溶液中将铜置换出来，NaOH溶液与CuSO₄溶液反应产生氢氧化铜沉淀。

在这些变化中，铜元素发生了哪些变化？前三个反应都与最后一个反应的特征有什么不同？前三个反应的本质是怎样的？含有铜元素的物质在这些反应中各表现出什么性质？

思考与交流

请分析这个反应中各种元素的化合价在反应前后有无变化，讨论氧化还原反应与元素化合价的升降有什么关系。

一、认识氧化还原反应

1．氧化还原反应的特征

（1）特征：_____________________________________________________

（2）定义：_____________________________________称为氧化还原反应。

（3）从化合价升降的角度分析氧化反应、还原反应。

①氧化反应——反应物所含某中（某或些）元素________________的反应。

②还原反应——反应物所含某中（某或些）元素________________的反应。

思考与交流

在氢气与氧化铜发生的氧化还原反应中，哪种元素发生氧化反应，哪种元素发生还原反应？

小结

氧化反应和还原反应这两个对立的过程相互依存，统一于一个氧化还原反应之中。

思考

在氧化还原反应中，元素化合价为什么会变化？

交流研讨

①金属钠可以在氯气中剧烈地燃烧并生成氯化钠。这个反应属于氧化还原反应吗？氯气由氯分子构成，一个氯分子由两个氯原子构成。金属钠由钠原子构成。氯化钠由Na⁺和Cl^-构成。可见在反应过程中，钠原子变成了Na⁺，氯原子变成了Cl^-。钠原子和氯原子是怎样变化为Na⁺和Cl^-并进而形成氯化钠的呢？

②写出铁与CuSO₄溶液反应的化学方程式，判断该反应是否属于氧化还原反应。按照图2-3-2所示实验装置进行铁与CuSO₄溶液反应的实验，实验现象之一是电流表指针发生偏转。这一实验现象对于你认识铁与CuSO₄溶液反应的实质有什么启示？

2．氧化还原反应的实质：_________________________________________

3．根据化合价分析氧化还原反应中的电子转移

在氧化还原反应中，某种元素的一个原子或离子失去电子，则该元素的化合价________，而且失去电子的数目与化合价升高的数值相等；某种元素的一个原子或离子得到电子，则该元素的化合价________，而且得到电子的数目与化合价降低的数值相等。氧化还原反应中电子转移的总数与化合价升高或降低的________是相等的。

【小结】

元素化合价________→原子或离子________电子→________反应

元素化合价________→原子或离子________电子→________反应

4．氧化还原反应的表示方法：

双线桥法  单线桥法

小结

双线桥法注意事项

①箭头、箭尾指向化合价变化的同种元素。

②必须注明“得到”或“失去”字样。

③失去电子总数与得到电子总数相等。

单线桥法注意事项

①单线桥必须画在反应物中。

②箭头指向得电子元素，箭尾指向失电子元素。

③标明电子转移的总数，不标“得、失”。

二、氧化剂和还原剂

交流研讨

以下氧化还原反应中，化合价升高的元素有哪些，化合价降低的元素有哪些？哪种反应物中含有化合价升高的元素，哪种反应物中含有化合价降低的元素？

Cu+O₂CuO

CuO+H₂Cu+H₂O

Fe₂O₃＋3CO2Fe＋3CO₂

小结

1．定义

氧化剂：在氧化还原反应中，所含某种（或某些）元素化合价________的反应物称为氧化剂；

还原剂：在氧化还原反应中，所含某种（或某些）元素化合价________的反应物称为还原剂

2．氧化性、还原性

氧化剂→具有________→被________→发生________反应

还原剂→具有________→被________→发生________反应

思考

在氢气与氧化铜的反应中，哪种物质是氧化剂？哪种物质是还原剂？

3．从氧化性、还原性的角度认识和研究物质的性质

（1）所含元素处于________时，元素有________的趋势，该物质可能具有氧化性；

（2）所含元素处于________时，元素有________的趋势，该物质可能具有还原性。

4．常见氧化剂还原剂

（1）常见的氧化剂：_____________________________________________

（2）常见的还原剂：_____________________________________________

【第二课时】

三、氧化还原反应的应用

1．研究物质的性质

（1）研究物质氧化性或还原性

研究物质氧化性或还原性的思路

1．根据物质中所含元素化合价升或降的可能性，预测物质可能具有还原性或氧化性。若所含某元素的化合价有升高的趋势，说明该物质可能具有还原性；反之，若所含某元素的化合价有降低的趋势，说明该物质可能具有氧化性。

2．如果预测某物质具有氧化性，就需要寻找具有还原性的另一物质，通过实验检验两者能否发生氧化还原反应，以验证预测。相应地，如果预测某物质具有还原性，就需要寻找具有氧化性的另一物质，通过实验来验证预测是否正确。

活动∙探究

探究物质的氧化性或还原性

过氧化氢（H₂O₂）中氢元素的化合价为+1价，氧元素的化合价为-1价。过氧化氢是否具有氧化性或还原性呢？请你设计实验证明自己的预测。

实验用品

5%H₂O₂溶液，酸性KMnO₄溶液，KI溶液，淀粉溶液；

试管，胶头滴管。

实验方案设计及实施

思考：

1．从氧化还原反应的角度，分析、归纳过氧化氢的性质。

2．证明过氧化氢具有氧化性或还原性的依据是什么？

3．初中阶段我们就知道过氧化氢在催化剂的作用下可以分解产生氧气，这个反应属于氧化还原反应吗？如果属于氧化还原反应，请分析其中的电子转移情况。

（2）氧化性或还原性的强弱

失电子能力越________→氧化性越________

得电子能力越________→还原性越________

①金属活动性顺序表

②根据化学方程式判断还原性强弱

③环境条件的影响

以含氧酸的酸根离子做氧化剂时，溶液的酸性越_____，含氧酸根的氧化性就越_____。

【板书】2．实现物质转化与获得能量

（1）利用氧化还原反应实现物质的转化

①金属的冶炼

热还原法

置换法

电解法

金属冶炼的实质：将化合态的金属还原成________Mⁿ⁺+ne^-====M

②非金属单质制备

【迁移应用】

瑞典化学家舍勒（C．W．Scheele）是最早发现氯气的人。他在研究软锰矿矿石（主要成分是二氧化锰）时，把浓盐酸和软锰矿矿石混合加热，意外地得到了氯气。至今，实验室中还用这种方法制取氯气。

MnO₂+4HCl（浓）MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O

【思考】

（1）用浓盐酸和二氧化锰制取氯气的反应属于氧化还原反应吗？如果属于氧化还原反应，请指出其中的氧化剂和还原剂；如果不属于氧化还原反应，请说明理由。

（2）在实验室制取氯气时，常使用NaOH溶液吸收尾气。写出相关反应的化学方程式，分析氯气在该反应中表现出什么性质。若想获得纯净的氯气，对该装置还要进行哪些改进？

（3）在实验室里也可以利用高锰酸钾与浓盐酸在常温下反应制取氯气，请你预测反应产物，写出该反应的化学方程式。

单质硅的制备

（4）利用氧化还原反应获得能量

①利用氧化还原反应获得热能

②利用氧化还原反应获得电能

【检测反馈】

【第一课时】

1．下列反应中，氯元素全部被氧化的是（  ）

A．2P＋3Cl₂△(=====)2PCl₃

B．2NaCl电解(=====)2Na＋Cl₂↑

C．NaOH＋HCl===NaCl＋H₂O

D．2Cl₂＋2Ca（OH）₂===CaCl₂＋Ca（ClO）₂＋2H₂O

2．在反应C＋2H₂SO₄（浓）△(=====)CO₂↑＋2SO₂↑＋2H₂O中，氧化产物是（  ）

A．C B．H₂SO₄

C．CO₂ D．SO₂

3．下列对氧化还原反应的分析合理的是（  ）

A．Mg变为MgO时化合价升高，因此，Mg在该反应中被氧化，为氧化剂

B．KMnO₄受热分解时，锰元素化合价一方面升高一方面降低，因此，在该反应中锰元素既被氧化又被还原

C．凡是氧化还原反应都能造福人类

D．在反应2H₂O通电(=====)2H₂↑＋O₂↑中，H₂O既为氧化剂又为还原剂

4．海水提溴过程中，将溴吹入吸收塔，使溴蒸气和吸收剂SO₂发生作用以达到富集的目的，化学反应为Br₂＋SO₂＋2H₂O===2HBr＋H₂SO₄，下列说法正确的是（  ）

A．Br₂发生了还原反应

B．SO₂在反应中被还原

C．Br₂在反应中失去电子

D．该反应既是化合反应，又是氧化还原反应

5．钛（Ti）被称为铁、铝之后的第三金属，以下是由TiO₂制取Ti的主要反应：

①TiO₂＋2Cl₂＋2C高温(=====)TiCl₄＋2CO

②TiCl₄＋2Mg高温(=====)2MgCl₂＋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

6．下列古诗词描述的场景中发生的反应不属于氧化还原反应的是（  ）

A．爆竹声中一岁除——黑火药受热爆炸

B．烈火焚烧若等闲——石灰石分解

C．蜡炬成灰泪始干——石蜡的燃烧

D．炉火照天地，红星乱紫烟——金属的冶炼

7．下列反应中，被氧化的元素和被还原的元素相同的是（  ）

A．4Na＋O₂===2Na₂O B．2FeCl₂＋Cl₂===2FeCl₃

C．2Na＋2H₂O===2NaOH＋H₂↑ D．3NO₂＋H₂O===2HNO₃＋NO

8．实验室常利用以下反应制取少量氮气：

NaNO₂＋NH₄Cl△(=====)NaCl＋N₂↑＋2H₂O；关于该反应的下列说法不正确的是（  ）

A．NaNO₂是氧化剂，NH₄Cl是还原剂

B．N₂既是氧化产物，又是还原产物

C．NH₄Cl中的氮元素被还原，发生还原反应

D．每生成1molN₂时，转移电子的物质的量为3mol

9．下列微粒中，只有氧化性的是（  ）

①S^2－　②Fe^2＋　③Fe^3＋　④S　⑤H^＋　⑥Na^＋　⑦Mg

A．①⑦　 B．②④

C．③⑤⑥ D．②④⑤⑥

10.（2019·廊坊高一检测）已知5KCl＋KClO₃＋3H₂SO₄===3Cl₂↑＋3K₂SO₄＋3H₂O，下列说法不正确的是（  ）

A．KClO₃是氧化剂

B．被氧化与被还原的氯元素的质量比为5∶1

C．H₂SO₄既不是氧化剂又不是还原剂

D．1mol KClO₃反应时有10 mol电子转移

11．一定条件下，氨气与一氧化氮发生反应：NH₃＋NO―→N₂＋H₂O（未配平）。在该反应中，被氧化与被还原的氮原子数之比为（  ）

A．2∶3 B．3∶2

C．4∶5 D．5∶6

12．在一定条件下，氯气与碘单质以等物质的量进行反应，可得到一种红棕色液体ICl，ICl有很强的氧化性，ICl跟Zn、H₂O反应的化学方程式如下：

2ICl＋2Zn===ZnCl₂＋ZnI₂，ICl＋H₂O===HCl＋HIO，下列关于ICl性质的叙述正确的是（  ）

A．ZnCl₂是氧化产物，又是还原产物

B．ZnI₂既是氧化产物，又是还原产物

C．ICl跟H₂O的反应，ICl是氧化剂，H₂O是还原剂

D．反应6.5g Zn，转移电子0.1 mol

14．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_____，发生氧化反应的物质是_____，发生还原反应的物质是_____。

（2）用双线桥法表示反应电子得失的方向和数目：

（3）用单线桥法表示反应电子得失的方向和数目：

【参考答案】

1-5 B C D A D

6-10 B D C C D

11-12 A B

14．（1）__Cu__，__N__，__Cu__，__HNO₃__。

（2）

（3）

【第二课时】

1．某元素在化学反应中由化合态变成游离态，则该元素（  ）

A．一定被氧化

B．一定被还原

C．可能被氧化也可能被还原

D．以上都不是

2．从氮元素的化合价判断，下列物质只能具有还原性的是（  ）

A．NH₃

B．NO

C．NO₂

D．HNO₃

3．已知如下反应：2HI＋H₂SO₄（浓）===I₂＋SO₂↑＋2H₂O；

I₂＋SO₂＋2H₂O===2HI＋H₂SO₄（稀）。有关上述反应的结论正确的是（  ）

A．上述两个反应是相互矛盾的

B．氧化性：浓硫酸>I₂>稀硫酸

C．氧化性：I₂>浓硫酸>稀硫酸

D．无法比较浓硫酸、I₂、稀硫酸的氧化性

4．根据下列反应进行判断，下列各微粒氧化能力由强到弱的顺序正确的是（  ）

①2MnO₂＋10Cl^－＋16H^＋===2Mn^2＋＋5Cl₂↑＋8H₂O

②2FeCl₃＋2KI===2FeCl₂＋2KCl＋I₂

③2FeCl₂＋Cl₂===2FeCl₃

A．MnO₂>Cl₂>Fe^3＋>I₂

B、Cl^－>Mn^2＋>I^－>Fe^2＋

C．MnO₂>Cl₂>I₂>Fe^3＋

D．I^－>Fe^2＋>Cl^－>Mn^2＋

5．实验室制氯气时有如下操作步骤：

①连接好装置并检查其气密性

②缓缓加热，加快反应使气体均匀逸出

③在烧瓶中加入二氧化锰粉末

④向分液漏斗中加入浓盐酸，再缓缓滴入烧瓶中

⑤用向上排空气法收集氯气，尾气导入吸收试剂中

下列各步骤的顺序排列正确的是（  ）

A．①②③④⑤

B．①④③②⑤

C．④③①②⑤

D．①③④②⑤

6．已知反应2KMnO₄＋16HCl（浓）===2KCl＋2MnCl₂＋5Cl₂↑＋8H₂O，若有44.8 L Cl₂（已换算为标准状况）生成，求：

（1）被氧化的HCl为____________g，转移电子数目为____________。

（2）用“双线桥”和“单线桥”标出上述反应的电子转移方向和数目。

参考答案：1-5 C A B A D

6．（1）146

2.408×10²⁴（或4N_A）

（2）