高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 氧化还原反应优质第1课时学案

第3节　氧化还原反应

第1课时　认识氧化还原反应

自主学习

1.氧化还原反应的特征和实质

(1)概念

反应过程中有元素化合价变化的化学反应。

(2)特征

反应前后元素化合价发生变化。

(3)实质

反应中有电子的转移(包括电子的得失和共用电子对的偏移)。

(4)氧化还原反应与化合价升降及电子转移的关系

①氧化反应：元素的原子或离子失去电子，元素化合价升高的反应，物质被氧化。

②还原反应：元素的原子或离子得到电子，元素化合价降低的反应，物质被还原。

③氧化还原反应中电子转移的总数与化合价升高或降低的总数相等。

2．氧化还原反应中电子转移的表示方法

(1)双线桥法

(2)单线桥法

课堂探究

一、氧化还原反应

1．初中化学学习过氧化反应和还原反应，请分析一下CuO＋COCu＋CO2属于什么反应类型？

提示：该反应过程中CO―→CO2是得氧过程，该反应为氧化反应；而CuO―→Cu是失氧过程，该反应为还原反应，因此整个反应既包含氧化反应又包含还原反应，化学上称之为氧化还原反应。

2．从元素化合价变化的角度分析下列反应有何不同：

CuO＋COCu＋CO2；

Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu；

BaCl2＋Na2CO3===BaCO3↓＋2NaCl。

提示：CuO＋COCu＋CO2和Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu两反应都有元素化合价发生了变化，而BaCl2＋Na2CO3===BaCO3↓＋2NaCl无元素化合价发生变化，化学上把反应过程中有元素化合价发生变化的反应叫氧化还原反应，无元素化合价发生变化的反应叫非氧化还原反应。

　氧化还原反应与四种基本反应类型的关系

(1)关系图示

(2)①所有的置换反应都是氧化还原反应。

②所有的复分解反应都不是氧化还原反应。

③有单质参加的化合反应都是氧化还原反应，有单质生成的分解反应都是氧化还原反应。

④无单质参加的化合反应，无单质生成的分解反应不一定不是氧化还原反应。

知识拓展

1．判断一个反应是否为氧化还原反应的关键是分析反应前后有无元素化合价变化。

2．在同一个化学反应中，化合价升高与降低的元素可以是不同物质间的不同元素或不同物质间的相同元素，也可以是同一种物质中的不同元素或同一种物质中的同种元素。

3．含不同价态同种元素的物质之间发生氧化还原反应时，元素的化合价只靠拢，不交叉。

1．氧化还原反应的实质是(　　)

A．氧元素的得失   B．化合价的升降

C．电子转移     D．分子中原子的重新组合

答案　C

解析　化合价的升降是氧化还原反应的特征，电子的转移是氧化还原反应的实质。

2．氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如图所示，则下列化学反应属于阴影3区域的是(　　)

A．2HClO2HCl＋O2↑

B．NH4HCO3NH3↑＋H2O＋CO2↑

C．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

D．Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2

答案　D

解析　阴影区域的反应必须属于氧化还原反应，且不属于化合、分解、置换反应。A项，该反应属于分解反应，又属于氧化还原反应，属于2区域；B项，该反应属于分解反应，不属于氧化还原反应；C项，该反应属于化合反应，又属于氧化还原反应，属于1区域；D项，属于氧化还原反应，不属于化合、分解、置换反应中的任意一种，故属于阴影3区域。

二、氧化还原反应中电子转移的表示方式

氧化还原反应：2Fe＋3Cl22FeCl3，依据化合价的变化，分析当0.2 mol Fe与0.3 mol Cl2反应时，Fe失去的电子数与Cl2得到的电子数的关系。

提示：该反应过程中，铁元素由0价变为＋3价，即一个铁原子在反应过程中失去3个e－，故0.2 mol Fe在反应过程中共失去0.2 mol×3＝0.6 mol e－，而0.2 mol Fe恰好与0.3 mol Cl2反应，且反应过程中氯元素的化合价由0价变为－1价，1个Cl2反应过程中得2个e－，0.3 mol Cl2反应过程中得0.6 mol e－，所以氧化还原反应过程中，氧化反应过程失去的电子数等于还原反应过程得到的电子数。

一、双线桥法

1．标注过程

2．双线桥法表示氧化还原反应电子转移时注意的问题

(1)线桥必须跨过方程式的“===”。

(2)箭头和箭尾必须连接同一元素，并且箭头指向生成物，箭尾连接反应物。

(3)线桥上必须标明“得到”或“失去”，并且得到、失去电子的总数目必须相等。

(4)书写电子转移的数目时，要写为“得到a×be－”或“失去a×be－”的形式。其中a为发生化合价变化的元素对应的原子个数，b为发生化合价变化的元素的一个原子得到(失去)电子的数目。

二、单线桥法

1．标注过程

2．单线桥法表示氧化还原反应电子转移时注意的问题

(1)箭头和箭尾所连接的都是反应物。

(2)箭头必须指向化合价降低的元素，箭尾连接化合价升高的元素。

(3)线桥上只写“ne－”(即只能写电子转移的总数)，不能写成“a×be－”的形式，也不能写“得到”或“失去”。

知识拓展

双线桥法配平氧化还原反应

(1)配平原理

在氧化还原反应中，从表面看是化合价升降数相等，从本质看是得失电子守恒。对离子方程式进行配平时，除满足上述要求外，还应注意电荷守恒。

(2)配平步骤

以Cu＋HNO3(稀)——Cu(NO3)2＋NO↑＋H2O为例：

①标出反应前后化合价发生变化的元素的化合价

u＋HO3(稀)——u(NO3)2＋O↑＋H2O

②标出反应前后元素化合价的改变数

③通过求最小公倍数使化合价升降总数相等

④确定发生氧化反应和还原反应的各物质的系数

3Cu＋2HNO3(稀)——3Cu(NO3)2＋2NO↑＋H2O

⑤观察法配平其他物质的系数

3Cu＋8HNO3(稀)——3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

检查质量是否守恒，配平后将短线改为等号

3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

由配平过程可知：当有8 mol HNO3与Cu充分反应时，仅有2 mol HNO3发生还原反应(做氧化剂)，还有6 mol HNO3未参加氧化还原反应。

3．下列各氧化还原反应方程式表示的变化过程正确的是(　　)

答案　D

解析　A中得失电子不守恒，每生成3 mol O2，应失去6×2e－，生成2 mol KCl应得到2×6e－，A错误；B中生成1 mol Cl2应转移2 mol e－，有2 mol HCl未失去电子，B错误；C中一部分Cl2得到电子，一部分Cl2失去电子，得、失电子数目为1×e－，C错误。

4．(1)写出Fe2O3与CO在高温下反应的化学方程式，并用双线桥标出电子转移的方向和数目。

(2)写出Cu和AgNO3溶液反应的离子方程式，并用单线桥标出电子转移的方向和数目。

答案　

(1)

(2)

本课小结

氧化还原反应