氧化还原反应教案.doc

氧化还原反应 大石桥二高 关丽平 教学目标(1)掌握化学反应的四种基本类型：化合、分解、置换、复分解.(2)理解氧化和还原、氧化性和还原性、氧化剂和还原剂等概念.能判断氧化还原反应中电子转移的方向和数目，并能配平反应方程式. (3)会判断物质氧化性、还原性的相对强弱教学方法: 讲练结合教学过程一、化学反应类型1、无机化学反应分类(1)按物质的类别和种类的多少分：化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应(2)按电子转移分：氧化还原反应（有电子转移）、非氧化还原反应（没有电子转移）(3)按是否有离子参加反应分：离子反应、分子反应(4)按反应进行的程度分：可逆反应、不可逆反应(5)按反应的热效应分：吸热反应、放热反应2、四种基本反应类型的规律(1)化合反应：两种反应物的化学性质差异越大时，通常越容易化合。如金属钠与氧气，氢气与氟气，氧化钙与二氧化硫，氨气与氯化氢等均易化合。（2）分解反应：热稳定性强、键能大的化合物不易发生热分解，反之，则容易发生分解。如HF、H2O、NaOH、K2SO4等键能大的物质热稳定性强，而PH3、AgOH、H2CO3、NH3H2O等容易发生热分解。（3）置换反应：溶液里发生的金属间置换反应，基本上可以参照金属活动顺序表中的位置加以推断，非金属间的置换反应大体上也是活泼的单质置换不活泼的单质。（4）复分解反应：溶液中的复分解反应实际上是离子互换反应，它总是向着使某些离子浓度尽可能减小的方向进行。酸、碱中和反应的实质是H+与OH-结合成H2O而使C（H+）、C（OH-）减小。酸与盐、碱与盐、盐与盐的反应，也都是由于某些离子浓度减小而使反应进行完全。例如H2S通入CuSO4溶液，产生的黑色沉淀CuS是极难溶的物质，可使C（Cu2+）和C（S2-）减小，使反应进行完全。反应的离子方程式为：H2S+Cu2+=CuS+2H+又如氨水跟溶液反应：2NH3H2O+Mg2+=Mg(OH)2+2NH4+C(Mg2+)和C(OH-)减小，使这一复分解反应进行完全。思考:写出符合下列要求的置换反应:(1) 金属单质置换出非金属单质:(2) 金属单质置换出金属单质:(3) 非金属单质置换出非金属单质:(4)非金属单质置换出金属单质:二、氧化还原反应思考：（1） 氧化还原反应的特征和本质分别是什么？特征：反应前后元素的化合价有变化 本质：有电子转移（得失与偏移）（2） 通常所说的四种基本反应类型是什么？与氧化还原反应有怎样的关系？氧化还原反应与四种基本反应类型的关系：凡有单质参加的化合反应，有单质生成的分解反应和置换反应都是氧化还原反应。在有机化学反应中，凡是有得氧或去氢的反应叫氧化反应。凡是加氢或去氧的反应叫还原反应1、常见的氧化剂和还原剂常见的氧化剂：非金属较强的单质：F2、CI2、Br2、I2、O2、O3；变价元素中高价态化合物：KCIO3、KMnO4、Fe3+盐、K2Cr2O7、浓H2SO4、浓、稀硝酸、固体硝酸盐；能电离出H+的物质：稀硫酸、稀盐酸常见还原剂：金属性较强的单质：K、Na、Mg、AI、Fe、Zn某些非金属单质：H2、C、Si等变价元素中某些低价态化合物：、CO、H2S及硫化物、Fe2+盐、HBr、HI及盐、SO2及亚硫酸盐；其它：单质S、Sn2+盐、浓HCI、NH3 、CH3CHO注:物质是做氧化剂还是做还原剂关键取决于物质所含元素的化合价.2、氧化还原反应的几种类型：（1）两种物质间不同元素发生氧化还原反应: 2FeCl2+Cl2=2 FeCl3（2）同一物质内不同元素间发生的反应: 2KClO3 =2 KCl+3O2（3）相同价态的同一元素既氧化又还原: Cl2+H2O =H Cl+H ClO 2 Na2O2+ 2H2O= 4NaOH + O2（3） 不同价态的同一元素间反应生成同一价态的物质: 2FeCl3+Fe=3FeCl2 2H2S+SO2=3S+2 H2O（4）多种元素同时被氧化：2FeBr2 +3Cl2=2 FeCl3+ Br2注：自身氧化还原反应，是指氧化剂和还原剂都是同一物质的氧化还原反应，反应时物质里的不同元素或相同元素间发生了电子转移歧化反应：指的是同一物质的分子中同一价态的同一元素间发生的氧化还原反应，歧化反应只发生在中间价态的元素上。思考：NH4NO3=2H2O+N2O是不是歧化反应?不是歧化反应，因为不是同一价态。自身氧化还原反应与歧化反应均属于同种物质间发生的氧化还原反应，歧化反应是自身氧化还原反应的一种，但自身氧化还原反应却不一定是歧化反应。练习：（1）下列物质在空气中久置变质，在变质过程中，既有氧化还原反应发生，又有非氧化还原反应发生的是：A、食盐 B、漂白粉 C、氯水 D、上述选项都不对（2）有关氧化还原反应的下列叙述正确的是 A 氧化剂发生还原反应，还原剂发生氧化反应 B 氧化剂被氧化，还原剂被还原 C 一个氧化还原反应中，氧化剂和还原剂一定是两种不同的物质D 氧化还原反应中，金属单质只作还原剂，非金属单质只作氧化剂（3）、下列反应不属于氧化还原反应的是 A 2KClO3 = 2KCl + 3O2 B 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O C CaO + H2O = Ca(OH)2 D C + H2O（g）= CO + H23、氧化还原反应中电子转移的表示、双线桥法：箭头是从反应物中的某一变价元素指向生成物中的同一元素，并且要标出电子得、失的总数。如 3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O、单线桥法：箭头由还原剂中失电子的元素出发，指向氧化剂中得电子的元素；只写出电子转移的总数，而不写“得”、“失”。如3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O4、氧化性、还原性强弱的判断(1)根据氧化还原反应判断：氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性；还原剂的还原性强于还原产物的还原性（即前强后弱）(2)根据金属活动顺序表判断：(3)根据元素周期表判断：一般的说，金属性越强，还原性越强，对应阳离子的氧化性越弱；非金属性越强，氧化性越强，对应阴离子的还原性越弱。同周期元素，随着电荷数的递增，氧化性逐渐增强，还原性逐渐减弱。同主族元素，随着核电荷数的递增，氧化性逐渐减弱，还原性逐渐增强。金属原子的还原性一般比非金属阴离子强，非金属原子的氧化性一般比金属阳离子强，(4)一般说来：含有同一元素不同价态的物质，价态越高氧化性越强，价态越低，还原性越强 如氧化性：NO2NO SO3SO2S还原性：H2S S SO2同种元素不同价态的化合物的氧化性、还原性强弱还与化合物的稳定性有关.如氯元素的含氧酸:氧化性 HClO HClO2 HClO3 HClO4(5)根据反应条件及反应的剧烈程度断如果一种物质与不同的几种物质都能反应，要比较这几种物质的氧化性（或还原性），可根据反应条件判断，越容易发生的，则物质的氧化性（或还原性）越强如卤素单质与氢气的反应Cu+2H2SO4(浓) CuSO4 + SO2+2H2OCu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O前者需加热，后者不需要加热便反应剧烈。所以氧化性：HNO3（浓）H2SO4(浓)(6)根据被氧化或被还原的程度不同判断a、不同物质氧化同一物质时，使其呈现高价态的氧化性强如氯气、硫分别与铁或铜反应b、不同物质还原同一物质时，使其呈现低价态的还原性强8HI+ H2SO4(浓)= H2S+I2+4 H2O2HBr + H2SO4(浓)= SO2+ Br2+ 2H2O其还原性: HI HBr注：同一物质还原同一物质时，不能根据氧化剂被还原的程度判断氧化性的强弱。如:Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O稀硝酸的还原程度大,但其氧化性比浓硝酸的氧化性小.(7)在原电池中判断：负极的金属性比正极强在电解池中判断：先放电的金属阳离子的氧化性比后放电的金属阳离子的氧化性强，先放电的阴离子的还原性比后放电的阴离子的还原性强。(8)依据浓度判断或温度判断a、一般来说，溶液浓度越大，氧化性（或还原性）就越强。如：氧化性：浓硝酸稀硝酸,浓硫酸稀硫酸还原性:浓盐酸稀盐酸b、温度越高，则氧化剂的氧化性和还原剂的还原性就越强，反之则越弱。H2、CO、C在常温时还原性不明显,它们参加的反应,一般要有加热条件.浓硫酸与许多物质的反应常需加热以增强其氧化性.(9)与溶液的酸碱性有关一般溶液的酸性越强,则氧化剂的氧化性，反之则越弱。如:氧化性:KMnO4(酸性) KMnO4 (中性). KMnO4 (碱性)KNO3 与FeCl2溶液可大量共存,若滴加HCl时,则发生下面的反应NO3 -+3Fe2+4H+=3 Fe3+ +NO+2H2O(10)根据酸、碱性强弱酸性: HClO4 H2SO4 H3PO4H2CO 3 氧化性: Cl SPC 碱性:Ba(OH)2 Ca(OH)2 Mg(OH)2 Be(OH)2 还原性: Ba Ca Mg Be注意：氧化性、还原性的强弱取决于得失电子的难易而与得失电子的多少无关。得电子能力越强，其氧化性越强；失电子能力越强，其还原性就越强。练习（4）G、Q、X、Y、 Z均为氯元素的化合物，我们不了解他们的分子式，但知道他们在一定条件下的反应如下：GQ+NaCl， Q+H2OX+H2 Y+NaOHG+Q+H2O， Z+NaOHQ+X+H2O这物种化合物中氯的化合价由低到高的顺序为（5）在反应3BrF3+5 H2O=HBrO3+Br2+9HF+O2中,若有5mol水作还原剂时,被水还原的BrF3的物质的量为( )A、3 mol B、2mol C 、4/3mol D、10/3mol5、基本规律（1）、等同规律：氧化还原反应中，电子得失数目相同。若是离子间的氧化还原反应应满足三守恒:电子守恒、电荷守恒、质量守恒（2）同种元素之间发生氧化还原反应的规律（同种元素多种变，中间变两头，两头变中间，相邻价态不氧还)a、归中规律：同一元素不同价态之间当有中间价态时才有可能反应，反应时”向中看齐”变成它们相邻的中间价态,最多只能达到相同价态,不会出现价态交叉或互换现象 b、 同一元素相邻价态间不发生氧化还原反应如:SO2 可被H2SO4(浓)干燥 c、中间变两头:中间价态相互变化成它相邻两端的价态. Cl2+H2O =H Cl+H ClO（3）、先后规律：即某一氧化剂若遇若干还原剂则该氧化剂应首先与最强的还原剂反应，反之亦然（4）、表现性质规律:某种元素具有多种价态时，一般的规律是：处于最高价态的元素只具有氧化性，处于最低价态的元素只具有还原性，处于中间价态的元素既有氧化性又具有还原性。即：高价氧化低价还原，中间价态两俱全练习：（6）盐酸具有的化学性质最确切的为 A 只有氧化性 B 有酸性和氧化性 C 没有还原性 D 既有氧化性又有还原性，还有酸性（7）P单质在下列反应中4P+3KOH+3H2O=3KH2PO2+PH3的变化是( ) A.被氧化 B.被还原 C.既被氧化又被还原 D.既未被氧化又未被还原三、氧化还原反应方程式的配平1、配平依据： 质量守恒定律 电子得失守恒电荷守恒（适用于离子反应型氧化还原反应）1、 利用化合价升降法配平氧化还原反应方程式的基本步骤是：找好价（标出变价元素价态）列变化（列出元素化合价变化）求总数（使化合价升高和降低总数相等）配系数（先配氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物、再用观察法配其它系数）检查（检查原子个数是否守恒，是离子方程式的还要检查电荷是否守恒）然后将改为=（1） 氧化剂、还原剂中变价的元素都只有一种。选两种物质：化合价升高元素集中于这一物质或该物质中该元素的化合价都升高。化合价降低元素集中于这一物质或该物质中该元素的化合价都降低。3P4 + 10 HClO3 + 18 H2O - 10 HCl+ 12 H3PO412FeCl2 + 3 O2 - 8FeCl3 + 2 Fe2O3（2）、分解反应，歧化反应逆向配平。3S+ 6 KOH 2K2S + 1 K2SO3 + 3 H2O（3）、有三种变价元素或虽有两种变价元素，但一种元素变为两种不同价态的反应。分为两种情况其中两种变价元素集中于一种物质中（整体配平法）三种变价元素分散于三种物质中。3As2S3 +28HNO3 + 4 H2O - 6 H3AsO4 +9 H2SO4 + 28 NO 5KIO3 + KI+ 3 H2S - 3I2 + 3K2SO4 +3 H2O a、H2S必须与K2SO4 、 H2O的化学计量数相同。b、KIO3中氧原子数应与K2SO4 与H2O中氧原子数之和相等，即K2SO4 与H2O中氧原子数应为3的倍数，故先令K2SO4与H2O、H2S的化学计量数都为3，则KIO3的化学计量数为5，得出K2 IO3与H2S的化学计量数比为5：3。（4）拆分法：适合氧化剂和还原剂是同一种物质，且氧化产物和还原产物也是同一种物质的化学方程式的配平，其配平技巧是将氧化剂还原剂（或氧化产物还原产物）根据需要进行合理拆分。5 2+ 4N2+ 9 （5）原子守恒法：对一个确定的化合物而言，各组成元素的个数比一定，由此决定了反应物中或生成物中有可能有两种或两种以上的物质的比例关系一定。由此法配平的方程式只是原子个数守恒，化合价的升降总值不一定相等，因而不一定正确，在最后需进行化合价升降总值是否相等的验证。2KNO3 + 3 C + 1 S - 1 K2S + 1 N2 + 3 CO22K2MnF6 +4SbF5 - 1 F2 + 4 KSbF6 + 2 MnF3（6）零价配平法：先令无法用常规方法确定化合价的物质中各元素均为零价，然后计算出各元素化合价的升降值，并使元素化合价升降值相等，最后用观察法配平其它物质的计量数。1Fe3C + 22 HNO3 - 3 Fe(NO3)3 + 1 CO2 +13 NO2 +11 H2O令：Fe3C中各元素的化合价均为0。（7）有机氧化还原方程式的配平。平均化合价法：令有机物中的氢氧两种元素的化合价分别为+1价，-2价，依正负化合价代数和为零的原则，可确定碳的平均化合价，加氧去氢法：有机反应中，得氧或去氢弩 是氧化，失氧或加氢即是还原，比较方程式两边有机物的分子式，每多一个氧化合价升高2，每少2个氢化合价升高2，计算出化合价升高总数，然后配平。1K2Cr2O7 + 3H2C2O4 + 4 H2SO4 - 1K2SO4 + 1Cr2(SO4) 3 + 6 CO2 + 7 H2O5C2H2+ 6 KMnO 4 + 9 H2SO4 - 4H2O + 10 HCOOH + 6MnSO4 + 3K2SO4（8）缺项配平：步骤：用电子得失法确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物各项的化学计量数根据化学方程式两边各原子数的差值确定缺项物质。用观察法确定其它各项的化学计量数。（在缺项的方程式配平中，所填写的分子式一般为酸、碱、水）3H2O2 + 1Cr2(SO4) 3 + (10KOH ) - 3K2SO4 + 2 K2CrO4 + 8 H2O2MnO - 4 + 5 H2O2 + ( 4 OH- )- 2Mn2+ + 5O2 + 8H2O2MnO 4+ I- + ( H2O ) - MnO2 +2 OH- + IO3-练习： (8)反应KmnO4 + HCI - MnCI2 + KCI + CI2 + H2O中，氧化剂是 ，氧化产物是 ，氧化产物与还原产物质量之比为 ，被氧化与未被氧化的HCI的质量比为 ，电子转移总数为 。若有7.3gHCI被氧化，产生氯气的物质的量为 。(9)已知在酸性溶液中，下列物质氧化KI时，自身发生如下变化：Fe3+Fe2+ MnO4-Mn2+ CI2CI- HNO2NO如果分别用等物质的量的这些物质氧化足量的KI，得到I2最多的是A、Fe3+ B、MnO4- C、CI2 D、HNO3(10)下列化学方程式的配平正确的是：A、2KMnO4 + 11H2S + 5H2SO4 = K2SO4+ 2MnSO4 + 13S + 16H2OB、2KMnO4 + 8H2S + 4H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 9S + 12H2OC、2KMnO4 + 5H2S + 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + S + 4H2OD、2KMnO4 + 5H2S + 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 5S + 8H2O(11)不同卤素原子之间能形成卤素互化物，其化学式可表示为XYn（x=1、3、5、7），这种卤素互化物性质活泼，如果卤素互化物BrFn跟水发生复杂氧化还原反应的物质的量之比为3:5时，生成的产物有溴酸、氢氟酸、溴单质和氧气。则下列叙述正确的是：A、此卤素互化物分子式为BrF3 B、此卤素互化物分子式为BrF5C、氧化剂BrFn与还原剂H2O的物质的量之比为3:5D、氧化剂BrFn与还原剂H2O的物质的量之比为2:3 (12)(2)R元素的原子最外层的电子数是 . (13)白磷放入热的CuSO4(aq)中发生如下反应 P + CuSO4 + H2O- Cu3P + H3PO4 + H2SO4，试计算160g CuSO4所氧化磷的质量和31.0g磷做氧化剂时,所能氧化的磷的质量.(14)在反应BrF3+ H2O - HBrO3+ Br2+ HF+ O2中，其中,发生自身氧化还原反应的是（ ）若有5.0mol水参加反应时，由水还原的BrF3的物质的量为( ) 由BrF3还原的BrF3的物质的量为( ) 若有5.0mol水作还原剂参加反应时, 由水还原的BrF3的物质的量为( ) 由BrF3还原的BrF3的物质的量为( ) 若有5.0mol水未参加氧化还原反应时，由水还原的BrF3的物质的量为( ) 由BrF3还原的BrF3的物质的量为( )被水还原的BrF3的物质的量为( )小结：（1）氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物的判断