人教版 (2019)必修 第一册第三节 氧化还原反应第1课时导学案

第1课时　氧化还原反应

新课情境呈现

人们在分析各种各样的化学反应时发现，在一些化学反应中各反应物所含元素的化合价都没有发生变化，而在另一些化学反应中有些反应物所含的一种或几种元素的化合价发生了变化，这些反应的反应类型是什么？

让我们一起学习氧化还原反应。

课前素能奠基

知识回顾　　

1．物质得到氧的的反应叫氧化反应，物质失去氧反应叫还原反应，一种物质被氧化，同时另一种物质被还原的反应称为氧化还原反应。

2．在反应CuO＋H2Cu＋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．在物质H2O、CaH2中，氢元素的化合价是＋1价、－1价；在物质H2O、H2O2中，氧元素的化合价是－2价、－1价。

新知预习　　

一、从三个角度分析氧化还原反应

1．从得氧失氧的角度认识：

(1)得氧失氧分析：

(2)从得氧失氧的角度分析氧化反应、还原反应。

①氧化反应——得到氧的化学反应。

②还原反应——失去氧的化学反应。

(3)结论：氧化还原反应——有得失氧的化学反应。

点拨：氧化反应和还原反应同时发生。

2．从化合价升降的角度认识：

(1)化合价变化分析。

(2)从化合价升降的角度分析氧化反应、还原反应。

①氧化反应——化合价升高的化学反应。

②还原反应——化合价降低的化学反应。

(3)结论

氧化还原反应——有元素化合价变化的化学反应。

点拨：在氧化还原反应中，并不是所有元素的化合价都发生变化。

3．从电子转移的角度认识：

二、氧化还原反应的概念和实质

1．基本概念：

2．特征：元素化合价发生变化。

3．实质：电子的转移(即电子的得失或偏移)。

三、氧化还原反应与四大基本反应类型的关系

1．图示关系：

2．实例：

(1)复分解反应一定不是氧化还原反应。置换反应一定是氧化还原反应。

(2)有的化合反应属于氧化还原反应，如2H2＋O22H2O；有的化合反应不属于氧化还原反应，如CaO＋H2O===Ca(OH)2。

(3)有的分解反应属于氧化还原反应，如2H2O2H2↑＋O2↑；有的分解反应不属于氧化还原反应，如CaCO3CaO＋CO2↑。

应用体验　　

1．下列关于氧化还原反应的说法中正确的是(　A　)

A．氧化还原反应前后元素化合价有升降

B．氧化还原反应前后一定有氧的得失

C．Fe3＋→Fe2＋的变化过程一定是氧化反应

D．元素化合价升高的反应是还原反应

解析：氧化还原反应中元素化合价有升必有降，不一定有氧的得失，化合价降低的变化过程是还原反应，元素化合价升高的反应是氧化反应，故选A。

2．下列古代技术的应用中，不涉及氧化还原反应的是(　C　)

解析：贝壳的主要成分是CaCO3，煅烧时发生CaCO3CaO＋CO2↑，其中没有化合价变化，不涉及氧化还原反应，故选C。

3．下列电子转移表示正确的是(　B　)

4．(2021·成都高一检测)下列变化过程只有通过氧化反应才能实现的是(　D　)

A．HCl→H2 B．HCl→FeCl2

C．H2SO4(浓)→SO2 D．Fe→Fe2O3

解析：HCl→H2氢元素化合价降低，HCl→FeCl2若是由反应Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑实现，化合价有升有降，H2SO4(浓)→SO2硫元素化合价降低，Fe→Fe2O3，铁元素化合价升高，化合价升高发生氧化反应，故选D。

要点归纳　　

课堂素能探究

知识点 　

氧化还原反应的基本概念和关系

问题探究：有人说置换反应、有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应全部属于氧化还原反应。你认为这个说法正确吗？请说明你的理由。

探究提示：正确。因为在这几类反应中，反应前后都有元素化合价发生变化。

知识归纳总结：

1．三个角度氧化还原反应概念的比较

2.氧化还原反应概念间的关系

记忆口诀：氧化剂：得→降→还

即氧化剂：得到电子→所含元素化合价降低→被还原，发生还原反应，得到还原产物；

还原剂：失→升→氧

即还原剂：失去电子→所含元素化合价升高→被氧化，发生氧化反应，得到氧化产物。

点拨：氧化还原反应中的几个“不一定”

(1)一种元素被氧化，不一定有另一种元素被还原。如l2＋H2O===Hl＋HlO中，被氧化和被还原的元素都是氯元素。

(2)一种反应物不一定只表现出一种性质。如反应2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑中，参加反应的KMnO4既表现了还原性，又表现了氧化性。

(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(如3O22O3)不属于氧化还原反应。

(4)某元素由化合态转化为游离态不一定被还原，也可能被氧化，如H2O转化为O2，氧元素被氧化，CuO转化为Cu，铜元素被还原。

3．氧化还原反应与四种基本反应类型的关系

(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和有单质生成的分解反应是氧化还原反应。

关系如图所示：

　　典例1　每逢南方的梅雨季节，盒里的饼干就很容易受潮变软，不再酥脆了。有一种食品干燥剂——泡沫铁粉，是铁粉在高温炉里加入发泡剂，使铁粉变成疏松多孔的物质。饼干盒里有了它，铁粉吸收空气中的水分和氧气，自己变为铁锈，这样食品的保质期可以大大延长，味正如初。铁单质是由铁矿石冶炼得到的。

(1)铁粉可以吸收水分和氧气，被称为双吸收剂。发生的化学反应为4Fe＋3O2＋6H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O。上述变化过程中，铁的化合价升高填(“升高”或“降低”)发生氧化反应(“还原反应”或“氧化反应”，下同)，氧元素发生还原反应。

(2)假设铁矿石的主要成分是Fe2O3，写出Fe2O3与CO在高温条件下发生反应生成铁单质的化学方程式：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，该反应属于(填“属于”或“不属于”，下同)氧化还原反应，不属于置换反应。

解析：(1)铁粉发生的化学反应为4Fe＋3O2＋6H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O，上述反应中铁的化合价从0升高到＋3价，发生氧化反应，氧元素化合价从0降低为－2价，发生还原反应。

(2)Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，该反应中铁被还原，CO被氧化，所以属于氧化还原反应，但是没有单质参加反应，所以不属于置换反应。

〔素养应用1〕(2021·济南高一检测)ClO2是一种高效水处理剂，实验室通过以下反应制得ClO2：2KClO3＋H2C2O4＋H2SO42ClO2↑＋K2SO4＋2CO2↑＋2H2O，关于此反应的说法正确的是(　C　)

A．KClO3化合价降低，失电子

B．反应中H2SO4体现了酸性，发生还原反应

C．反应中H2C2O4被氧化

D．H2C2O4既被氧化又被还原

解析：由方程式可知：KClO3中氯元素从＋5价变为＋4价，化合价降低，得到电子，A错误；反应中硫元素的化合价没有变化，未发生还原反应，B错误；H2C2O4中碳元素从＋3价变为＋4价，化合价升高，失去电子，被氧化，故C正确、D错误。

知识点 　

氧化还原反应中电子转移的表示方法

问题探究：1．在氧化还原反应中会不会只有化合价的升高或降低？

2．在氧化还原反应中，得电子的和失电子的可以是同一种物质或元素吗？

探究提示：1．氧化还原反应中化合价的升高与降低必然同时发生，不能独立存在。

2．可以。如2H2O2H2↑＋O2↑(同一种物质)，2H2O22H2O＋O2↑(同一种元素)。

知识归纳总结：

1．双线桥法：

(1)基本步骤。

(2)示例。

用双线桥法表示氢气还原氧化铜的电子转移情况：

(3)注意事项。

①箭头、箭尾必须对应化合价变化的同种元素。

②必须注明“得”“失”。

③氧化剂和还原剂得、失电子数目要相等。

2．单线桥法：

(1)基本步骤。

(2)举例。

用单线桥法表示铁与盐酸反应的电子转移情况：

(3)注意事项。

①单线桥表示反应物中变价元素原子得失电子的情况；

②不需标明“得”或“失”，只标明电子转移总数目；

③箭头标明电子转移的方向；

④单线桥箭头从失电子的元素原子指向得电子的元素原子。

点拨：(1)氧化还原反应中转移电子总数是得到的电子数或失去的电子数，而不是二者的加和。

(2)用双线桥法标电子转移时，电子转移数用a×be－形式表示。

a表示发生氧化或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或b等于1时，要省略。

规律方法指导：

(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。

典例2　下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是(　B　)

解析：A项， SiO2得到4e－；C项，Zn失去2e－；D项电子转移的方向不正确。

〔素养应用2〕(2021·海淀高一检测)碘缺乏病是机体因缺碘导致的疾病，即地方性甲状腺肿大和地方性克汀病，主要病因是环境缺碘，人体摄取碘不足。

我国政府对碘缺乏病相当重视，为了消除碘缺乏病，规定在食盐中必须加入适量的碘酸钾。检验食盐中是否加碘，可用如下反应：

KIO3＋5KI＋3H2SO4===3K2SO4＋3I2＋3H2O

(1)请分别用单线桥法和双线桥法标出该反应电子转移的方向和数目。

(2)有的同学认为可以用淀粉检验加碘食盐中是否含有碘元素。具体操作为：取适量加碘食盐于水中溶解，然后加入淀粉，溶液变蓝，则说明食盐中含有碘元素，溶液不变蓝，则说明不含有碘元素。该同学的观点是否正确。请说明理由。

答案：(1)双线桥：

(2)不正确。淀粉遇碘单质变蓝，加碘食盐中的碘以化合态的形式存在，遇淀粉不会变蓝。

名师博客呈现

电子守恒在建立“化学关系式”中的应用

氧化还原反应及问题Ⅰ

在溶液中，一定量的FeSO4被适量Cl2完全氧化，离子方程式为：

2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　①

上述反应生成的Cl－又被适量KMnO4氧化为Cl2，离子方程式为：

10Cl－＋2MnO＋16H＋===5Cl2↑＋2Mn2＋＋8H2O　②

试建立起Fe2＋与MnO之间的化学关系式。

电子转移分析：

实际上反应①与②转移电子数相等，也就是参加反应的Fe2＋失电子数与MnO得电子数相等。

Fe2＋与MnO之间的化学关系式为：5Fe2＋～MnO

氧化还原反应及问题Ⅱ

在溶液中，一定量的KI被适量FeCl3完全氧化，离子方程式为：

2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋　①

上述反应生成的I2又将适量S2O氧化为S4O，离子方程式为：

I2＋2S2O===S4O＋2I－　②

试建立起I－与S2O之间的化学关系式。

电子转移分析：

实际上反应①与②转移电子数相等，也就是参加反应的I－、S2O失电子数相等。

I－与S2O之间的化学关系式为：

I－～S2O

〔即时训练〕

(NH4)2Cr2O7是一种受热易分解的盐，下列各组对(NH4)2Cr2O7受热分解产物的判断可能正确的是(　D　)

A．CrO3＋NH3＋H2

B．Cr2O3＋NH3＋H2O

C．CrO3＋N2＋H2O

D．Cr2O3＋N2＋H2O

解析：氧化还原反应中一定存在元素化合价的升降，若产物为CrO3＋NH3＋H2，只有H元素化合价降低；若产物为Cr2O3＋NH3＋H2O，只有Cr元素化合价降低；若产物为CrO3＋N2＋H2O，只有N元素化合价升高，故A、B、C错误；若产物为Cr2O3＋N2＋H2O，Cr元素化合价降低，N元素化合价升高，D正确。

课堂达标验收

1．(2021·石嘴山高一检测)某同学不小心把水洒在炉火上，结果发现炉火更旺了，原因是发生了反应：C＋H2O(g)CO＋H2，下列关于该反应的说法正确的是(　C　)

A．该反应中H2得到电子，被还原

B．反应中转移电子的数目等于得、失电子总数之和

C该反应中，每转移2个电子，则生成1个H2

D．该反应属于氧化还原反应，其实质为元素化合价的变化

解析：该反应中水中的氢元素得电子，水作氧化剂被还原，A项错；反应中转移电子的数目等于得电子数目或失电子数目，B项错；该反应中，碳元素化合价从0价升高到＋2价，共转移2个电子，每转移2个电子，则生成1个H2，C项正确；该反应属于氧化还原反应，其实质为电子的转移，D项错。

2．我国“四大发明”在人类发展史上起到了非常重要的作用。

黑火药爆炸的反应为S＋2KNO3＋3C===K2S＋3CO2↑＋N2↑。在该反应中，被还原的元素是(　C　)

A．N B．C

C．N和S D．N和C

解析：被还原的元素就是反应过程中化合价降低的元素。

3．2019年10月1日，我国举行了盛大的阅兵仪式，阅兵式上首次展示了东风—41洲际导弹，它使用到的一种燃料是偏二甲肼(C2H8N2)和四氧化二氮，反应的化学方程式为C2H8N2＋2N2O4===3N2↑＋2CO2↑＋4H2O↑，下列叙述错误的是(　C　)

A．此反应是氧化还原反应

B．反应瞬间产生大量高温气体，推动火箭飞行

C．在反应中C2H8N2作氧化剂

D．1个N2O4分子反应，转移8个电子

解析：N元素在反应物中以化合态存在，反应生成氮气，N元素化合价变化，反应是氧化还原反应，A正确；偏二甲肼和四氧化二氮剧烈反应产生大量气体并释放出大量的热，瞬间产生大量高温气体，推动火箭飞行，B正确；N2O4中N元素化合价降低，N2O4是氧化剂，偏二甲肼中所含元素化合价一定有升高，故偏二甲肼作还原剂，C错误；N2O4中N元素化合价由＋4价降低到0价，则转移4×2＝8个电子，D正确。

4．(1)野外焊接铁轨常常采用铝热反应。

已知铝热反应的化学方程式为Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe，该反应所属基本反应类型是置换反应，在反应中铁元素的化合价降低(填“升高”或“降低”)，该元素的原子得到(填“失去”或“得到”)电子。发生氧化反应的是Al(填化学式，下同)，发生还原反应的是Fe2O3。

(2)在反应H2SO3＋2H2S===3H2O＋3S↓中，被氧化与被还原元素的质量比为21，在反应3S＋6KOH===2K2S＋K2SO3＋3H2O中，被还原的硫与被氧化的硫的质量比为21；利用双线桥法标出上述两个氧化还原反应的电子转移。

①H2SO3＋2H2S===3H2O＋3S失去2×2e－得到4e－↓。

②3S＋6KOH===2K2S得到2×2e－＋K2S失去4e－O3＋3H2O。

解析：(1)该反应为置换反应，铁元素化合价降低，得到电子，发生还原反应，铝元素化合价升高，发生氧化反应。

(2)H2S中硫元素化合价升高：H2→，发生氧化反应，被氧化；H2SO3中硫元素化合价降低：H2O3→，发生还原反应，被还原。被氧化与被还原的硫元素质量比为21。3 mol S，其中2 mol S化合价降低，被还原，1 mol S化合价升高，被氧化，所以被还原的硫与被氧化的硫的质量比为21。