氧化还原反应概念、双线桥.doc

氧化还原反应教学目的：1、 在复习四种基本类型的反应以及从得氧、失氧的角度划分氧化反应和还原反应的基础上，使学生了解化学反应有多种不同的分类方法，各种分类方法由于划分的依据不同而有不同的使用范围。2、使学生会用化合价升降的观点及电子转移的观点来理解氧化还原反应，并会利用“双线桥”分析氧化还原反应。教学重难点：1、 巩固初中化学反应分类的知识和主要反应类型的知识，并加深认识。2、用化合价升降和电子转移的观点理解分析氧化还原反应。教学过程 我们学习过，木炭在氧气中燃烧的反应： C + O2 点燃 = CO2既是化合反应，又是氧化反应，可见对化学反应可以从不同的角度进行分类，这样更有利于了解各类化学反应的本质。 一、化学反应的类型（讲述）初中主要学习了两种不同的化学反应分类方法：基本类型反应和氧化反应、还原反应 1、基本类型反应 主要有化合、置换、分解、复分解四种，这种分类的依据是反应物和生成物的类别以及反应前后物质种类的多少。 反应类型 表达式化合反应 A + B = AB分解反应 AB = A + B 置换反应 A + BC = AC + B复分解反应 AB + CD = AD + CB 化学反应还有其他分类方法。例如，从得失氧的角度去分类，我们还学习了氧化反应和还原反应。2、氧化反应和还原反应 根据反应中物质是否得到氧或失去氧把化学反应分为氧化反应和还原反应 反应类型 得失氧的情况 氧化反应 物质得到氧的反应 （被氧化） 还原反应 物质失去氧的反应 （被还原） 以上是从不同角度对化学反应进行分类，是不是所有化学反应都可以从上述角度分类呢？ 3CO + Fe2O3 高温 2Fe + 3CO2 该反应是由两种化合物生成一种单质和一种化合物的反应，它不属于四种基本类型的反应中的任何一种。可见，四种基本反应类型的分类方法只能从形式上划分，不能反映化学反应的本质，也不能包括所有化学反应。 2分别从氢气和氧化铜的角度分析反应类型，再从整个反应分析反应类型，你有什么体会？ 氧化铜的反应是失去氧的反应，属于还原反应，而氢气的反应是得到氧的反应，属于氧化反应，也就是说，在该反应中，不仅仅包括还原反应，还包括氧化反应，若单纯说它仅属于氧化反应或还原反应都是不全面的，它把一个反应中同时发生的两个过程人为的分割开了，也不能反映该类反应的本质。 由上可知，氧化反应和还原反应，既是两种性质相反的反应，又是互为条件而存在且同时进行的两种反应，即它们的关系是对立统一的关系。 通过对这两个化学反应的分析，大家已认识到以前我们学习的化学反应分类方法是不完善的，没有体现其本质，那么，它的本质究竟 是什么呢？也就是我们下面所要探究的。二、氧化还原反应 我们以CuO + H2 = Cu + H2O 为例进行分析 1、从得氧失氧角度分析氧化还原反应的概念得到氧，被氧化CuO + H2 = Cu + H2O 失去氧，被还原H2夺取CuO中的O而发生氧化反应 CuO失去氧元素发生还原反应 所以我们象这样一种物质被氧化，同时另一种物质 被还原的反应叫做氧化还原反应。说明：“氧化”与“还原”尽管表现不同，彼此对立，但它们相伴而生，同时进行，是不可分割的统一整体。我们再来看以下反应，2MgO2=2MgO，2NC2=2NC、 H2C2=2HCl，它们是氧化还原反应吗？由此可以看出，这样的分类方法也是不科学的。2、从元素化合价的升降分析氧化还原反应的概念 那么能否从化合价的变化来认识氧化还原反应？ 化合价升高，被氧化+2-2 0 0 +1-2CuO + H2 = Cu + H2O化合价降低，被还原 从上面的化学方程式可看出，CuO中Cu的化合价由2价变成了Cu单质中的0价，Cu的化合价降低了，我们说Cu被还原了；同时H元素化合价升高了，我们说H被氧化了。 同理请分析：2CuO C 高温 2Cu + CO2 H2O + C 高温 H2 + CO由此我们得到：物质所含元素化合价升高的反应是氧化反应，物质所含元素化合价降低的反应是还原反应。有化合价升高就必有化合价降低，有氧化反应就必有还原反应。 凡有元素化合价升降的化学反应是氧化还原反应。（这也是氧化还原反应的特征） 其中含化合价升高元素的物质是还原剂，含化合价降低元素的物质是氧化剂。 没有元素化合价升降的化学反应就是非氧化还原反应。巩固练习：判断下列反应哪些是氧化还原反应，哪些是非氧化还原反应？哪个元素被氧化，哪个元素被还原？1、 CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO22、 2H2O 通电= 2H2 + O23、 CO + CuO = Cu + CO24、 2H2 + O2 点燃= 2H2O5、在3Cu2S + 22HNO3 = 6Cu(NO3)2 + 10NO+ 3H2SO4 + 8H2O反应中，被氧化的元素是（ ） A、Cu B、N C、Cu和S D、O和S 分析、判断反应是否为氧化还原反应，要抓住两个关键：一是准确判断各反应物、生成物中各元素的化合价及其变化；二是牢记“凡有元素化合价升降的化学反应都是氧化还原反应”。 我们先从得氧、失氧，进而又从化合价升降角度认识了氧化还原反应，但二者都未能揭示出氧化还原的本质。那么，氧化还原的本质是什么呢？这是本节课我们要探讨的问题。（设问）试从化合价升降的角度分析钠和氯气的反应。化合价升高，被氧化2Na + Cl2 点燃 2NaCl化合价降低，被还原（分析） 钠从0价升高到1价，钠元素被氧化了 氯从0价降低到1价，氯元素被还原了。 可见，用化合价变化的观点不仅能分析有氧 元素得失的反应，还能分析无氧得失的反应。思考：在氧化还原反应中，为何发生元素化合价的升降？以Na和Cl2的反应为例。 在离子化合物里，元素化合价的数值就是这种元素一个原子得失电子的数目。由于电子带负电荷，失去电子的原子就带有正电，这种元素的化合价为正价；得到电子的原子带负电，这种元素的化合价为负价。 对于钠和氯气的反应，Na原子最外层有1个电子，反应中Na失去这1个电子，化合价从0价升高到1价；Cl最外层有7个电子，反应中得到1个电子，化合价从0价降到1价。因此，我们完全可以这样说：元素化合价的升或降是由于它们的原子失去或得到电子的缘故。化合价升高的价数就是失去的电子数，化合价降低的价数就是得到的电子数。 例如：Mg + Cl2 点燃 MgCl2 Mg化合价升高2价，因为失去2个电子，Cl化合价降低1价，因为得到1个电子，又因有2个Cl，所以共得到2e- 有些反应如H2与Cl2的反应并无电子的真正得失，为何元素化合价也有升有降？对于氢气和氯气的反应，H和Cl通过共用一对电子形成HCl分子。由于Cl吸引电子能力强，共用电子对偏向与Cl，氯元素化合价从0价降到1价；共用电子对偏离于H ，氢元素化合价从0价升高到1价。所以共用电子对的偏移也会导致化合价的升降，也符合氧化还原反应的定义。 对于氧化还原反应的认识，我们应透过化合价变化这一特征现象，看到其本质原因是电子得失或偏移。 这样，我们就可以从电子转移的角度重新给氧化还原反应下一个更为本质的定义。3、从电子转移的角度分析氧化还原反应的概念物质失去电子（或共用电子对偏离）的反应就是氧化反应；物质得到电子（或共用电子对偏向）的反应就是还原反应。凡有电子转移（得失或偏移）的反应都是氧化还原反应。说明： 氧化还原反应的本质：电子的转移（得失或偏移） 在氧化还原反应中，电子转移和化合价升降的关系：化合价升高，失电子，被氧化 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 化合价降低，得电子，被还原 总结：两条线 失电子（或电子对偏离） 化合价升高 被氧化 氧化反应 氧化产物 得电子（或电子对偏向） 化合价降低 被还原 还原反应 还原产物本质 特征 （口诀）升失氧，降得还请同学们根据氧化还原反应的实质和特征总结出判断某一化学反应是否属于氧化还原反应的方法。标化合价 观察 结论（随堂练习）判断下列反应是否属于氧化还原反应，是的话标出元素化合价的变化。（1） 2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2（2） 2H2O2 = 2H2O + O2（3） CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + Na2SO4 我们知道了，氧化还原反应的本质是电子的转移，特征是化合价的升降，如何在化学方程式上简要清楚地表示氧化还原的过程呢？4、“双线桥”表示氧化还原反应分析）以3H2 + Fe2O3 高温 2Fe + 3H2O为例 首先判断是否属于氧化还原反应，是则标出元素化合价的变化。 0 3 0 1 3H2 + Fe2O3 高温 2Fe + 3H2O （设问）若在方程式中划这两条线，仔细看，可表示什么呢？（讲解）同学们答得都有道理，但由于该反应是氧化还原反应，所以无论是那一种变化，其本质都是因电子的转移，下面我们在线上用简要的文字说明其变化的过程。 失6e-，化合价升高，被氧化 化合价升高的价数就是失去的电子数目。 0 3 0 1 其中，得到电子的物质是氧化剂；失去电 子 3H2 + Fe2O3 高温 2Fe + 3H2O 的物质是还原剂；被氧化后得到的物质是氧化 产物；被还原后得到的物质是还原产物。 得23e-，化合价降低，被还原 这样，就很清楚地表示出氧化还原反应中电子转移的方向和数目，同一元素在反应前后的价态变化及氧化还原的情况和结果。这种方法即为“双线桥”法。说明：用“双线桥”法表示氧化还原反应，书写时注意： （1）首先标出变价元素的化合价。两个线桥一个在上，一个在下分布，线桥的方向是从反应物一方指向生成物一方，首尾必须对应于发生化合价变化的同种元素。（2）桥上标明电子得失、化合价升降、被氧化被还原等内容。（3）“”号前是参加氧化还原反应的原子数目，和方程式前面系数不一定一致。 “”号后是每一个参加氧化还原反应的原子得到或失去的电子数目，和化合价的改变量相等。（4）对表示电子的符号勿漏掉“e”字右上面的“”（5）电子转移总数的计算：如例题中电子转移总数为6e-，不是12e-设问:氧化还原反应中电子得失总数是什么关系？化合价升降总数又如何？均为相等关系 （6）得失电子总数应相等。（可检查）例:用双线桥分析反应，并指出化合价的升降，反应类型和得失电子数目 1） C + O2 点燃 CO2 2） 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 巩固练习：用“双线桥”法表示下列氧化还原反应。（1） Cl2 + 2KI = 2KCl + I2（2） Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4（3） MnO2 + 4HCl（浓） = MnCl2 + Cl2 + 2H2O(作业)用“双线桥”法表示下列氧化还原反应。（1） Mg + Cl2 点燃 MgCl2（2） 2KClO3 MnO2 = 2KCl + 3O2（3） 2Al + 3H2SO4(稀) = Al2(SO4)3 + 3H2（4） 2FeCl2 + Cl2 =2FeCl3（5） Cu + 2H2SO4(浓) = CuSO4 + SO2+ 2H2O 至此我们已认识到氧化还原反应的特征是有化合价的升降，其本质是有电子转移。那么，氧化还原反应与我们初中所学四种基本类型反应之间又有什么关系呢？（板书）5、与基本类型反应的关系思考1、为什么置换反应都属于氧化还原反应？ 据其特点：A+BC=AC+B反应中，既有元素化合价由0价变为正（负）价，又有元素化合价由正（负）价变为0价，即反应前后元素化合价一定发生了变化，即说一定有电子的转移，所以均为氧化还原反应。思考2：为什么复分解反应都属于非氧化还原反应？ 据其特点：AB+CD=AD+CB,两种化合物只是相互交换成分，并无电子的转移，表现为化合价不变，所以都是非氧化还原反应。思考3：有何特点的化合反应、分解反应一定是氧化还原反应？（分析）有单质参加的化合反应、有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应。因为有单质参加，就必定存在元素化合价的改变。 回想对氧化还原反应概念的认识过程：得失氧的角度化合价升降角度电子转移角度，其概念经历了一个由浅入深、由现象到本质的发展过程，掌握氧化还原反应的实质和规律，对于学好化学和解决实际问题是非常重要的。 练习用双线桥分析