高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三节 氧化还原反应多媒体教学ppt课件

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三节 氧化还原反应多媒体教学ppt课件，共42页。PPT课件主要包含了内容索引，课前篇素养初探，课堂篇素养提升，素养目标，单线桥法等内容，欢迎下载使用。
1.通过氧化反应、还原反应的相关概念和实质的学习,体现宏观辨识与微观探析的核心素养。2.通过对氧化还原反应的特征——元素化合价的升降的理解,体会氧化还原反应的实质——电子的转移,培养变化观念与平衡思想。3.通过对氧化还原反应中电子转移表示方法的分析,理解证据推理与模型认知的核心素养。
【知识铺垫】1.物质得到氧的反应叫氧化反应,物质失去氧的反应叫还原反应。2.在反应CuO+H2 Cu+H2O中,H2被CuO氧化生成H2O,CuO被H2还原生成Cu。3.在反应Fe+CuSO4 === FeSO4+Cu中,Fe元素的化合价从0价升高到+2价,Cu元素的化合价从+2价降低到0价。4.在化合物中化合价显+1价的元素有:钠、钾、氢、银等;显+2价的元素有:钙、镁、锌、钡等;铝显+3价,铁有+2价和+3价;通常氧是-2价,碳有+2和+4价,硫有-2、+4和+6价。
【必备知识】一、从不同角度分析氧化还原反应1.从得氧、失氧的角度认识氧化还原反应反应:2CuO+C 2Cu+CO2↑(1)CuO失氧,发生了还原反应,该物质是氧化剂。(2)C得氧,发生了氧化反应,该物质是还原剂。结论:从得氧、失氧的角度看,一种物质得到氧被氧化,一种物质失去氧被还原的反应叫做氧化还原反应。
2.从元素化合价变化的角度认识氧化还原反应(1)反应:Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2①铁元素化合价降低,Fe2O3失氧,发生还原反应,被还原。②碳元素化合价升高,CO得氧,发生氧化反应,被氧化。(2)反应:Fe+CuSO4 === FeSO4+Cu(反应中没有物质得氧、失氧)①Fe元素化合价升高,Fe发生氧化反应,被氧化。②Cu元素化合价降低,CuSO4发生还原反应,被还原。(3)结论:①氧化反应是化合价升高的化学反应;还原反应是化合价降低的化学反应。②氧化还原反应的特征:反应前后有元素的化合价发生变化。
3.从电子转移的角度认识氧化还原反应(1)反应:2Na+Cl22NaCl①氯元素化合价降低,氯原子得电子,Cl2发生还原反应,被还原。②钠元素化合价升高,钠原子失电子,Na发生氧化反应,被氧化。(2)反应:H2+Cl2 2HCl①氯元素化合价降低,共用电子对偏向氯原子,Cl2发生还原反应,被还原。②氢元素化合价升高,共用电子对偏离氢原子,H2发生氧化反应,被氧化。(3)结论:①氧化反应:有元素的原子失去电子或电子对偏离的反应;还原反应:有元素的原子得到电子或电子对偏向的反应。②氧化还原反应的本质:反应前后有电子的得失或偏移。
【情境链接】八月十五是中国传统的中秋节,吃月饼已经成了一种民俗。在新买的月饼里都会有防氧化剂,它是铁粉在高温炉里加入发泡剂变成的疏松多孔物体。铁粉作为防氧化剂的原理为铁粉吸收空气中的水分和氧气,自己变为铁锈。这个变化中铁元素和氧元素的化合价有哪些变化?铁粉变为铁锈的反应属于氧化还原反应吗?为什么?提示 铁元素化合价升高,氧元素化合价降低。铁粉变为铁锈的反应属于氧化还原反应,因为有元素的化合价发生变化。
二、四种基本类型的反应与氧化还原反应间的关系
(1)置换反应一定是氧化还原反应。(2)复分解反应一定不是氧化还原反应。(3)有单质参加的化合反应是氧化还原反应。(4)有单质生成的分解反应是氧化还原反应。
【微思考】有单质参加的反应或有单质生成的反应一定属于氧化还原反应吗?提示 不一定。如在放电条件下,O2可变为O3,化学方程式为3O2 2O3,该反应中无元素化合价的改变,则该反应不属于氧化还原反应。
【自我小测】1.判断正误:(1)氧化还原反应一定有氧元素参加。(　　)提示 ×。氧化还原反应的特征是有元素化合价的变化,因此与是否有氧元素参与反应无关。(2)在氧化还原反应中可能只有元素化合价的升高,而无元素化合价的降低。(　　)提示 ×。元素化合价升降是氧化还原反应的特征。
(3)Na2O+H2O === 2NaOH属于氧化还原反应。(　　)提示 ×。此反应中元素的化合价均没有发生变化,因此为非氧化还原反应。(4)Mg+2HCl === MgCl2+H2↑属于氧化还原反应。(　　)提示 √。置换反应中元素化合价肯定发生了变化,故属于氧化还原反应。
2.下列变化过程与氧化还原反应有关的是(　　)A.冰雪融化B.钢铁锈蚀C.醋融水垢D.椰雕制作答案 B解析 冰雪融化,属于物理变化,A错误;钢铁锈蚀,铁单质被氧化为氧化铁,铁元素的化合价发生变化,与氧化还原反应有关,B正确;醋融水垢,醋酸与碳酸钙反应,属于复分解反应,不是氧化还原反应,C错误;椰雕制作,属于物理变化,D错误。
【问题探究】2020年8月23日10时27分,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭,成功将高分九号05星送入预定轨道。长征二号火箭系列采用最常见的液体推进剂,主要成分为偏二甲肼(C2H8N2)和四氧化二氮(N2O4)。1.你能标出长征二号火箭推进剂两种化合物中各元素的化合价(C2H8N2中N为-3价)吗?提示 C2H8N2中C:-1,H:+1,N:-3;N2O4中N:+4,O:-2。
2.火箭发射时发生反应的化学方程式为C2H8N2+2N2O4 3N2+2CO2+4H2O。(1)该反应是否属于氧化还原反应?提示 属于。反应前后有元素化合价的变化。(2)若是氧化还原反应,化合价升高和降低的元素分别是什么?发生氧化反应和还原反应的物质分别是什么?提示 化合价升高的元素为C、N,降低的元素为N;C2H8N2发生氧化反应, N2O4发生还原反应。
3.2020年7月23日12时41分,长征五号遥四运载火箭将中国首颗火星探测器“天问一号”送入预定轨道。长征五号系列运载火箭,又称“冰箭”,采用液氢液氧作为推进剂。从得氧失氧、元素化合价变化、电子转移(或偏移)三个视角分析该火箭发射时的反应。提示 发生的反应为2H2+O22H2O。
【深化拓展】1.对氧化反应、还原反应、氧化还原反应概念的比较
2.氧化还原反应中的几个“不一定”
(3)有单质参加或生成的反应不一定是氧化还原反应。如同素异形体之间的相互转化不属于氧化还原反应。(4)某种物质由化合态变为游离态,不一定是被还原,如HCl→Cl2就是HCl被氧化。
【素能应用】典例1下列对氧化还原反应的分析中合理的是(　　)A.Mg变成MgO时化合价升高,失去电子,因此Mg在该反应中被还原
答案 D解析 A中镁失去电子被氧化而不是被还原;B中高锰酸钾中锰元素的化合价只降低,因此锰元素只被还原,没被氧化;C中没有元素化合价的变化,不是氧化还原反应;D中H2O中氧元素的化合价升高,氢元素的化合价降低。温馨提示 对于化合物中元素化合价的确定,需要注意以下几点:(1)金属元素跟非金属元素化合时,金属元素显正价,非金属元素显负价。(2)一些元素在不同物质中可显不同的化合价。(3)在化合物中,各元素正、负化合价的代数和为0。(4)元素的化合价是元素的原子在形成化合物时表现出来的一种性质,因此,单质中元素的化合价为0。
变式训练1下列关于氧化还原反应的说法错误的是(　　)A.在反应中失去电子的物质被氧化,得到电子的物质被还原B.在氧化还原反应中氧化产物和还原产物可以是同一种物质C.氧化还原反应是一种物质首先被氧化,另一种物质再被还原的反应D.只有氧化没有还原的反应是不存在的答案 C解析 在一个氧化还原反应中,氧化反应和还原反应是同时发生的,二者既是对立的,又是统一的。
【问题探究】长征11号火箭是我国唯一全固体运载火箭,固体推进剂的主要成分是铝粉、高氯酸铵和高聚黏合材料。火箭推进剂燃烧时的反应方程式为8Al+3NH4ClO4 === 4Al2O3+3NH3+3HCl。1.该反应中Al得到还是失去电子?8个Al参加反应转移多少电子?提示 失去。8个Al参加反应转移24个电子。
2.用双线桥法和单线桥法表示出上述反应电子转移的方向和数目。提示 双线桥法:
【深化拓展】1.双线桥法和单线桥法的书写步骤(1)双线桥法的书写步骤:
(2)单线桥法的书写步骤:
2.用双线桥法表示电子转移的方向和数目时的注意事项(1)箭头必须由反应物指向生成物,且两端对准同种元素。(2)在“线桥”上标明电子“得到”或“失去”,且得到与失去的电子总数必须相等,电子对的偏移也按得失处理。(3)电子转移数以a×be-形式表示,a表示发生氧化还原反应的原子个数,b表示每个原子得到或失去的电子数,当a=1或b=1时,要省略。(4)箭头方向不代表电子转移的方向,仅表示电子转移前后粒子的变化。
【素能应用】典例2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中电子转移的方向和数目。(3)用单线桥法表示反应中电子转移的方向和数目。
答案 (1)Cu　N　Cu　HNO3(2)(3)
解析 由化学方程式可知:铜元素化合价升高,从0价变为+2价,被氧化;氮元素化合价降低,从+5价变为+2价,被还原。故Cu发生氧化反应,HNO3发生还原反应。
温馨提示 (1)常见元素的主要化合价氟氯溴碘负一价,正一氢银与钾钠。氧的负二先记清,正二镁钙钡和锌。正三是铝正四硅,下面再把变价归。全部金属是正价,一二铜来二三铁。锰正二四与六七,碳的二四要牢记。非金属负主正不齐,氯的负一正一五七。氮磷负三与正五,不同磷三氮二四。硫有负二正四六,边记边用就会熟。
(2)常见根价口诀一价铵根硝酸根,氢卤酸根氢氧根。高锰酸根氯酸根,高氯酸根醋酸根。二价硫酸碳酸根,氢硫酸根锰酸根。暂记铵根为正价,负三有个磷酸根。
变式训练2(1)在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOx的排放,当尾气中空气不足时,NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式:　 。 (2)实验室里迅速制备少量氯气可利用以下反应:2KMnO4+16HCl(浓) === 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。①用双线桥法表示出电子转移情况:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②用单线桥法表示出电子转移情况:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ③该反应中氧化剂是　　　　　　,发生氧化反应的是　　　　　　　　　　。 
解析 (1)根据题目信息可知NO被CO还原为N2,而CO被氧化成CO2,化学方程式为2NO+2CO N2+2CO2。(2)反应中锰元素化合价由+7价降低到+2价,氯元素由-1价升高到氯气中的0价,高锰酸钾是氧化剂,发生还原反应,HCl是还原剂,发生氧化反应,结合氧化还原反应中电子转移的两种表示方法画出双线桥和单线桥。
1.古诗词是古人为我们留下的宝贵精神财富,下列诗句不涉及氧化还原反应的是(　　)A.野火烧不尽,春风吹又生B.春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干C.粉身碎骨浑不怕,要留清白在人间D.爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏答案 C解析 A、B两项中均涉及物质燃烧,D项中有火药爆炸,都属于氧化还原反应;C项中反应为CaCO3 CaO+CO2↑,无元素化合价升降,属于非氧化还原反应。
2.(2021山东聊城高一期中)海水中的氮循环如图所示,其中反应①~⑤中属于氧化还原反应的有(　　)A.5个B.4个C.3个D.2个
答案 B解析 ①中N元素的化合价均为-3价,无元素的化合价变化,为非氧化还原反应;②中N元素的化合价由-1价降低为-2价,为氧化还原反应;③中N元素的化合价由-2价升高为0价,为氧化还原反应;④中N元素的化合价由+3价降低为-1价,为氧化还原反应;⑤中N元素的化合价也发生了改变,为氧化还原反应。
3.(1)分析下列反应的化学方程式,是氧化还原反应的用双线桥法标出电子转移的方向和数目,并指出被氧化和被还原的元素。①2Na+Cl2 2NaCl②NaOH+HCl === NaCl+H2O(2)分析下列反应的化学方程式,是氧化还原反应的用单线桥法标出电子转移的方向和数目。①BaCl2+Na2SO4 === BaSO4↓+2NaCl②Fe+2HCl === FeCl2+H2↑