④Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag⑤2KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2设问:有关氧化还原反应的特征,即化合价的改变与什么有关呢?初中化学中曾介绍元素化合价的升降与电子的得失或偏移密切相关。
板书:2.氧化还原反应的实质:电子的转移(得失或偏移)。
讲解:1.在2Na+Cl2点燃2NaCl的反应中,Na原子失去最外层的1个电子成为Na+而带正电,化合价由0价升高到+1价,被氧化Cl原子得到1个电子成为Cl-而带负电,化合价由0价降低到-1价,被还原。生成的NaCl为离子化合物。
2.在H2+Cl2点燃2HCl的反应中,电子转移过程中,H原子未完全失去电子,而Cl原子未完全得到电子,它们之间只有共用电子对的偏移,且共用电子对偏离于H原子而偏向于Cl原子,使氢元素的化合价从0价升高到+1价,被氧化氯元素的化合价从0价降低到-1价,被还原。
投影结论:
(1)有电子转移(得失或偏移)的反应都是氧化还原反应。
(2)没有电子转移的反应就是非氧化还原反应。
讲解:为了帮助同学们准确地理解氧化还原反应这一概念,下面就与氧化还原反应有关的一些概念加以总结、补充、归纳。
板书:3、氧化还原反应的有关概念
投影板书:
(1)氧化反应:物质里所含元素化合价升高的反应或物质中某元素原子失去电子的反应。
(2)还原反应:物质里所含元素化合价降低的反应或物质中某元素原子得到电子的反应。
(3)氧化还原反应:有元素化合价升降的反应或有电子转移(得失或偏移)的反应。
(4)氧化剂:所含元素化合价降低的物质或得到电子的物质。
(5)还原剂:所含元素化合价升高的物质或失去电子的物质。
(6)氧化产物:还原剂被氧化后的产物。
(7)还原产物:氧化剂被还原后的产物。
(8)氧化性:得电子的性质。
(9)还原性:失电子的性质。
练习:将前边的投影练习再做分析,指出氧化还原反应中的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
板书:4.氧化还原反应的表示方法
(1)双线桥法
(2)单线桥法(补充)
讲解:(1)双线桥法:此法不仅能表示出电子转移的方向和总数,还能表示出元素化合价升降和氧化、还原的关系。双线桥的箭头始于反应物有关元素的原子或离子,箭头指向发生化合价变化后生成物中对应元素的原子或离子。在线上要标明“失去”或“得到”电子总数,化合价的升降以及该元素“被氧化”或“被还原”。
(2)单线桥法:在氧化剂和还原剂之间表示电子转移关系。在线上标出电子转移总数,箭头指出转移的方向。
投影:举例说明用不同方法表示氧化还原反应。
(1)双线桥法:
C+2uO+H02△C0u得到2e-,化合价降低,被还原+H+1失去2e-,化合价升高,被氧化2O(2)单线桥法:
C+2uO+H022e-△Cu+H2O
练习:分析下列氧化还原反应中化合价的变化关系,用双线桥注明电子转移的方向和数目,并指出氧化剂和还原剂,氧化产物和还原产物。
①2KClO3MnO2△2KCl+3O2↑②CO2+C高温2CO
③2Fe2O3+3C高温4Fe+3CO2↑④Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
评述:将几名学生的练习投影,纠正其中的错误。
板书:5.四种基本反应类型与氧化还原反应的关系学生总结:
投影板书:(1)置换反应都是氧化还原反应。
(2)复分解反应都不是氧化还原反应。
(3)化合反应与分解反应部分是氧化还原反应,其中有单质参加的化合反应与有单质生成的分解反应肯定是氧化还原反应。
本节总结:
我们对氧化还原反应经历了由得氧失氧到化合价升降,再到电子转移这样一个逐步深化的过程。通过这部分内容的学习,我们要重点理解氧化还原反应的实质是化学反应中发生了电子的得失或偏移,要学会从有无化合价升降的变化来判断一个反应是否是氧化还原反应,并能用单线桥或双线桥表示电子转移的方向和数目。
【习题精选】
一、选择题
1.下列反应一定属于氧化还原反应的是
A.化合反应B.置换反应
C.分解反应D.复分解反应
2.需要加入适当氧化剂才能实现的变化是
A.PCl3PCl5B.HNO3NO2
C.Cl2Cl-D.KIKIO3
3.下列变化过程,属于还原反应的是
A.HClMgCl2B.NaNa+
C.COCO2D.Fe3+Fe
4.下列反应属于氧化还原反应的是
A.CaCO3高温CaO+CO2
B.Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2C.2Na+O2点燃Na2O2
D.Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
5.在下列反应中,既是化合反应,又是氧化还原反应的是
A.铜和氯气反应B.三氧化硫和水反应
C.生石灰和水反应D.氨气和氯化氢反应
6.下列制取单质的反应中,化合物作还原剂的是
A.Br2+2NaI=I2+2NaBr
B.Zn+H2SO4+H2
C.2C+SiO2高温Si+2CO
D.2Al+Fe2O3高温2Fe+Al2O3
答案:
1.B 2.A、D 3.D 4.C 5.A 6.A
二、填空题
1.用化学方程式表示下列反应,并注明反应类型。
(1)加热氯酸钾制氧气。
(2)生石灰跟水反应。
(3)锌跟硫酸铜溶液反应。
(4)大理石跟盐酸反应。
2.分析下列变化过程,是氧化还是还原,再按要求填空。
(1)FeFeCl2,需加入,如;
(2)CuOCu,需加入,如;
(3)HCl Cl2,是反应,HCl是剂。
(4)HClH2,是反应,HCl是剂。
答案:
1.(1)2KClO3MnO2△2KCl+3O2分解反应(2)CaO+H2O=Ca(OH)2化合反应(3)Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu置换反应(4)CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2复分解反应
2.(1)HCl氧化剂(2)CO还原剂(3)氧化还原(4)还原氧化
三、简答题
分析下列氧化还原反应中化合价的变化,标出电子转移的方向和数目,并指出氧化剂和还原剂。
1.2Fe+3Cl2点燃2FeCl3
氧化剂是,还原剂是。
2.2F2+2H2O=4HF+O2
氧化剂是,还原剂是。
答案:
1.2Fe+3Cl点燃2F失去2×3e-,化合价升高,被氧化eC得到6×e-,化合价降低,被还原l氧化剂是Cl2,还原剂是Fe。
2.2F2+3H2O4H得到4×e-,化合价降低,被还原F失去2×2e-,化合价升高,被氧化+O2氧化剂是F2,还原剂是H2O。
【典型例题】
例1下列反应一定属于氧化还原反应的是
A.化合反应B.置换反应
C.分解反应D.复分解反应
解析:氧化还原反应的判断方法:
①有化合价升降的反应都是氧化还原反应
②有单质参加或生成的反应都是氧化还原反应③复分解反应都不是氧化还原反应。
由上述可知,化合反应和分解反应可能是氧化还原反应,也可能不是氧化还原反应。如:
a.是氧化还原反应的:2KClO3MnO2△2KCl+3O23Fe+2O2点燃Fe3O4
b.是非氧化还原反应的:CaO+H2O=Ca(OH)2
CaCO2高温CaO+CO2
置换反应一定是氧化还原反应,答案B。
例2下面有关氧化还原的叙述,正确的是
A.非金属单质在反应中只作为氧化剂
B.金属单质在反应中只作为还原剂
C.金属原子失电子越多其还原性越强
D.Cu2+比Fe2+氧化性强,Fe比Cu还原性强。
解析:失电子的作用叫氧化,价态升高。得电子的作用叫还原,价态降低。这种广义的氧化、还原概念比初中从得失氧的角度所建立的概念更科学。氧化剂具有氧化性,得电子能力越强,其氧化性越强,不能认为得电子数多,氧化性强。还原剂具有还原性,失电子能力越强,其还原性越强,也不是指失电子的数目。(C)不正确。
元素的价态与氧化性、还原性相关。一般处于最高价态的元素,如Fe+3、Cu+2、Ag+1、Na+1等不能再失电子,只可能得电子而只有氧化性处于最低价态的元素,如金属单质(0价)Cl-1、S-2、O-2等不能再得电子,只有还原性处于中间价态的元素,如S0、S+4、H02既有氧化性又有还原性。(A)不正确,因为0价非金属处于中间价态。(B)正确金属的阳离子一般是氧化性越强,对应的金属单质还原性和金属活动性越弱。非金属的阴离子一般还原性越强,其对应的非金属单质的氧化性越弱。(D)正确。
答案:B、D
例3下列反应中:
①2KClO3△2KCl+3O2
②C+CO2高温2CO
③HgS+O2△Hg+SO2
④2KMnO4△K2MnO4+MnO2⑤2KNO3△2KNO2+O2
⑥Cl2+H2O△HClO+HCl
(1)属于同种元素间氧化还原的是;
(2)属于一种元素还原两种元素。
解析:标出各反应中元素价态的变化,找出电子得失,然后判断氧化还原关系可解。反应①是Cl+5与O-2间的氧化还原反应②是C0与C+4之间的氧化还原,属于同种元素间的氧化还原反应③是三种元素之间的氧化还原,电子转移方向和数目是:H+2gS-2+O02H0得2e-g+S+4失6e-O-22得2×2e-
S-2失电子把Hg2+还原为H0g,将O0还原为O-2,属于一种元素还原两种元素反应④是Mn+7被还原为Mn+4和Mn+6反应⑤是KNO3中的N+5把O-2氧化成O2的反应⑥是Cl的自身氧化还原:C0l2+H2OHC+1失e-lO+HC-1得e-l氯气分子中1个Cl原子失去一个电子转化为HClO中的Cl+1,另1个原子得到此电子转化成HCl中的Cl-1,也是同种元素间的氧化还原反应。
答案:(1)②⑥(2)③