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氧化还原反应的概念、本质和特征


氧化还原反应的概念、本质与特征
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高中化学 人教版适用地区

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高中一年级 60

1、氧化还原反应的概念、本质与特征 2、氧化还原反应中电子转移的方法 3、常见的氧化剂和还原剂 4、氧化还原反应方程式的配平 知识与技能: 了解氧化还原反应的概念、

本质与特征;了解常见的氧化剂,还原剂。 过程与方法: 引导学生发现自主学习的重要性,并且锻炼学生的分析推理能力。 情感态度与价值观:通过分析激发学生的学习兴趣与投身科学追求真理的积极情感,感受化学的发展对现代社会发 展的重要意义。 氧化还原反应的概念、本质与特征;常见的氧化剂和还原剂。 氧化还原反应的概念、本质与特征;常见的氧化剂和还原剂。

教学目标 教学重点 教学难点

教学过程
一、 课堂导入
之前我们已经学过四种基本的化学反应类型,但是随着学习的深入,我们不难发现,并不是所有的化学反应都能用四种 基本反应类型来表示,如以前学过的天然气燃烧的化学方程式等。那么到高中以后我们要以新视角来看待化学反应的分 类。

二、 复习预习
1、复习初中学过的四种基本反应类型与相应的实例。 2、复习初中化合价口诀并练习标注方程式中各物质的化合价

三、知识讲解
考点 1: 氧化还原反应的概念 有元素化合价升降的反应叫做氧化还原反应。 还原剂在反应中表现为所含元素的化合价升高, 实质上失电子。 还原剂具有还原性, 反应时本身被氧化, 发生氧化反应, 得到氧化产物。 氧化剂在反应中表现为所含元素的化合价降低, 实质上得电子。 氧化剂具有氧化性, 反应时本身被还原, 发生还原反应, 得到还原产物。 判断氧化还原反应的最佳判据是有无元素化合价的升降。

考点 2: 氧化还原反应的本质 化合价的变化是由元素的原子或者离子间发生电子转移所决定的,故发生电子转移是氧化还原反应的实质。故从本质上 说,有电子转移的化学反应叫做氧化还原反应。

考点 3:常见的氧化剂和还原剂 常见氧化剂 a.某些活泼的非金属单质:如 Br2,一般被还原为 Br-。 b.元素处于高价态的物质:如浓硫酸,一般被还原为 SO2。 c.过氧化物:如 H2O2,一般被还原为 H2O。 常见还原剂 a.活泼的金属单质:如 Na,一般被氧化为 Na+。 b.某些活泼的非金属单质:如 H2,一般被氧化为 H2O 。 c.元素处于低价态的物质:如 CO,一般被氧化为 CO2。 具有中间价态的物质既有氧化性,又有还原性。

考点 4、氧化还原反应中电子转移的方法 1.双线桥法 双线桥法表示同一元素在反应前后的电子得失情况。箭头方向是从反应物中变价的元素指向生成物中的同一元素。 例如: 得到 2e- MnO2+4HCl MnCl2+Cl2↑+2H2O 失去 2× e- 2.单线桥法 单线桥法表示不同元素在反应前后的电子转移情况。箭头方向是从失去电子的元素指向得到电子的元素。 2e- 例如:MnO2+4HCl MnCl2+Cl2↑+2H2O

考点 5、氧化还原反应方程式的配平 1.配平原则:电子守恒、原子守恒、电荷守恒 2.配平步骤(以高锰酸钾和浓盐酸反应制氯气为例) : ① 写出发生反应的反应物和生成物的化学式,并标出变价元素的化合价。如: +7 ?1 +4 0 KMnO4+HCl —— KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O ② 用双线桥法连接反应前后发生变价的元素,在桥上标出化合价升降数。找出化合价之间的最小公倍数,乘以相应 系数,使化合价升降总数相等。 化合价↓ 5×② KMnO4+2HCl —— KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O 化合价↑2×⑤ ③ 根据化合价升降总数相等确定发生氧化还原反应的物质的化学计量数。 2KMnO4+HCl —— KCl+2MnCl2+5Cl2↑+H2O ④ 利用元素守恒,用观察方法配平其他物质的系数,配平后,短线改为等号。 2KMnO4+16HCl 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O ⑤ 检查方程式两边各原子的个数是否相等,离子方程式还要检查方程式两边的离子所带的电荷数是否相等。

四、例题精析
【例题 1】 被称为万能还原剂的 NaBH4 溶于水并和水反应: NaBH4+2H2O===NaBO2+4H2↑, 下列说法中正确的是(NaBH4 中 H 为-1 价) A.NaBH4 既是氧化剂又是还原剂 B.NaBH4 是氧化剂,H2O 是还原剂 C.硼元素被氧化,氢元素被还原 D.被氧化的元素与被还原的元素质量之比为 1∶1

【答案】D 【解析】分析四种元素价态的变化可以知道:Na 的价态反应前后都是+1 价,B 反应前后都是+3 价,O 反应前后都是 -2 价,变价元素只有 H,NaBH4 中-1 价氢被 H2O 中+1 价氢氧化,发生归中反应生成 H2。

【例题 2】 某一反应体系中有反应物和生成物共 5 种物质:S、H2S、HNO3、NO 和 H2O。已知水是反应产物之一。 (1)该反应中的还原剂是____________。 (2)该反应中的还原产物是____________。 (3)写出该反应的化学方程式,并用双线桥法标出电子转移的方向和数目: ________________________________________________________________________。 (4)若反应过程中转移了 0.3 mol 电子,则生成水的质量是__________________。

【答案】 (1)H2S

(2)NO (3)3H2S+2HNO3===3S 失 3× 2e-↓+2N 得 2× 3e-O↑+4H2O

(4)3.6 g

【解析】HNO3 为常见的氧化剂,H2S 为常见的还原剂,则 NO 为还原产物,S 为氧化产物。S 元素由-2 价升高到 0 价, N 元素由+5 价降到+2 价, 运用得失电子守恒规律和观察法可配平化学方程式。 由(3)中的化学方程式可知, 当生成 4 mol H2O 时,转移 6 mol 电子,所以当转移 0.3 mol 电子时,生成 0.2 mol H2O,质量为 3.6 g。

五、课堂运用
【基础】 1、反应:Cr2O72-+3SO32-+aH+=2Cr3++3Y+4H2O 下列说法不正确的是 A Y 是 SO42B a=8 C Cr2O72-被氧化成 Cr3+ D 生成 1mol Cr3+时转移的电子数是 3× 6.02× 1023

【答案】C 【解析】配平该反应方程式为:Cr2O72-+3SO32-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O,故 A、B、D 项正确;Cr2O72-被还原成 Cr3+,C 项错误

2、对于反应 KMnO4+HCl→KCl+MnCl2+Cl2+H2O(未配平),若有 0.1mol KMnO4 参加反应,下列说法正确的是 A 其转移电子 0.5mol B 生成 Cl20.5mol C 参加反应 HCl 为 16mol D Cl2 是还原产物

【答案】A 【解析】配平该方程式为:2KMnO4+16HCl==2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O ,Mn 由+7→+2,得到 5 电子,则 0.1mol KMnO4 参加反应消耗 HCl 为 1.6mol,转移的电子为 0.5mol,生成的 Cl2 为 0.25mol,故 A 正确,B、C 不正确;Cl2 是氧化产物, 故 D 不正确。

3、已知:① 向 KMnO4 晶体滴加浓盐酸,产生黄绿色气体;② 向 FeCl2 溶液中通入少量实验① 产生的气体,溶液变黄色; ③ 取实验② 生成的溶液滴在淀粉 KI 试纸上,试纸变蓝色。下列判断正确的是( ) - A.上述实验证明氧化性:MnO4 >Cl2>Fe3+>I2 B.上述实验中,共有两个氧化还原反应 C.实验① 生成的气体不能使湿润的淀粉 KI 试纸变蓝 D.实验② 证明 Fe2+既有氧化性又有还原性

【答案】A 【解析】本题中的有关反应为① 2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O(生成的黄绿色气体为 Cl2) ;② Cl2+2FeCl2= 2FeCl3(FeCl3 溶液为黄色) ;③ 2FeCl3+2KI = 2FeCl2+2KCl+I2(I2 遇淀粉变蓝色) 。以上三个反应都属于氧化还原反应,根 据氧化性:氧化剂>氧化产物的规律,可知 A 正确、B 错误、C 错误。实验② 只能证明 Fe2+具有还原性,D 错误。

【巩固】 1、FeS2 与硝酸反应产物有 Fe3+和 H2SO4,若反应中 FeS2 和 HNO3 物质的量之比是 1∶8 时,则 HNO3 的唯一还原产物是 A NO2 B NO C N2O D N2O3

【答案】B 【解析】分析:此题运用氧化还原关系式计算。反应中 FeS2 和 HNO3 的物质的量之比是 1∶8,由于生成了 Fe(NO3)3, 则 FeS2 和被还原的 HNO3 的物质的量之比是 1∶5。设 N 元素的变价为 x,可列氧化还原关系式并解析出氮元素化合价 为正二价,故选 B。

2、已知 Co2O3 在酸性溶液中易被还原成 Co2+,Co2O3、Cl2、FeCl3、I2 的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能 发生的是 A 3Cl2+6FeI2===2FeCl3+4FeI3 B Cl2+FeI2===FeCl2+I2 C Co2O3+6HCl===2CoCl2+Cl2↑+3H2O D 2Fe3++2I-===2Fe2++I2

【答案】A 【解析】本题考查利用氧化性强弱判断反应的发生,由于 Co2O3、Cl2、FeCl3、I2 的氧化性依次减弱,故 Cl2 可将 Fe2+、I - 氧化生成 Fe3+、I2,且先氧化 I-,Co2O3 可将 Cl-氧化生成 Cl2,Fe3+可将 I-氧化生成 I2,故 A 不正确

【拔高】 1、Na2FeO4 是一种高效多功能水处理剂。一种制备 Na2FeO4 的方法可用化学方程式表示如下:2FeSO4+ 6Na2O2===2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑,下列说法中不正确的是 A Na2O2 在上述反应中只作氧化剂 B Na2FeO4 既是氧化产物又是还原产物 C Na2FeO4 处理水时,既能杀菌,又能在处理水时产生胶体净水 D 2 mol FeSO4 发生反应时,共有 10 mol 电子发生转移

【答案】A 【解析】 6 mol Na2O2 中只有 1 mol 中的氧失去电子变成氧气, 另外 5 mol 中的氧得到电子变成-2 价的氧, A 项错; 2 mol 2+ Fe 转化为+6 价的铁时,转移 8 mol 电子,再加上生成 1 mol O2 时 Na2O2 失去的 2 mol 电子,反应中共转移 10 mol 电 子,D 项对

2、近日,我国科学家研发的比传统锌锰电池能量更高的铝锰电池已取得突破性进展。铝锰电池以 NaCl 和稀氨水混合溶液 为电解质,铝和二氧化锰一石墨为两极,其电池反应为 Al+3MnO2+3H2O= 3MnO(OH)+Al(OH)3。下列有关该电池放电时的说法中正确的是 A MnO(OH)中只含有离子键 B MnO2 在反应过程中失去电子 C 该电池工作时从外吸收能量 D 每消耗 1mol H2O 转移 1 mol 电子

【答案】D 【解析】引用新型材料或技术设题考查氧化还原反应、化学键、物质构成等基础知识点,引导学生关注化学与新技术的 联系, 体会化学对推动科技进步所起的作用。 A. MnO (OH) 中既有共价键又有离子键 B. MnO2 中 Mn 为+4 价 MnO (OH) Mn 为+3 价,化合价降低发生还原反应,得电子 C.电池工作向外释放电能,所以错误.

课程小结
1、本节课主要讲述了氧化还原反应的本质,特征 2、汇总了常见的氧化剂,还原剂 3、氧化还原反应方程式的配平技巧, 4、在书写的时候要注意化学方程式与离子方程式的不同,离子方程式中,可以用电荷守恒辅助配平,最后用原子守恒 检验,且能够更直观的反映出参加反应的离子。


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