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文档简介
第一章
物质及其变化第三节氧化还原反应第1课时
氧化还原反应人教版2019必修第一册氧化还原反应的本质与特征1知识导航氧化还原反应与四个基本反应类型的关系23氧化还原反应中电子转移的表示方法思考:碘液遇到Vc发生了怎样的化学变化,属于哪类化学反应?引·新课导入家庭小实验——碘液遇到Vc问题驱动实验情境导入发生了氧化还原反应任务1:回顾初中所学的知识及生活中的常识,说说你所知道的氧化还原反应。探·知识奥秘一、氧化还原反应苹果变色钢铁生锈电池放电煤炭燃烧无处不在的氧化还原反应01氧化还原反应探·知识奥秘任务2:结合教材P22页“思考与讨论(1)”,回答什么是氧化还原反应?思考与讨论(1)请根据初中学过的氧化反应和还原反应的知识,分析以下反应,完成下表。
一、氧化还原反应Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2
高温2CuO+C=2Cu+CO2
高温物质反应物发生的反应(氧化反应或还原反应)得氧物质失氧物质1774年,法国化学家拉瓦锡正式提出了氧化学说:燃烧的本质是物质与氧的化合。人们把物质与氧结合的反应叫做氧化反应,把失去氧的反应叫做还原反应。探·知识奥秘一、氧化还原反应1.从得失氧的角度认识氧化还原反应物质反应物发生的反应(氧化反应或还原反应)得氧物质失氧物质CuC还原反应CO2OOCu氧化反应O2CuO+C===2Cu+CO2↑高温C氧化反应CuO还原反应1.从得失氧的角度认识氧化还原反应一、氧化还原反应探·知识奥秘得到氧,被氧化,氧化反应失去氧,被还原,还原反应Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2△③氧化还原反应:一种物质得到氧发生氧化反应,同时另一种物质失去氧发生还原
反应的反应。①氧化反应:物质得氧被氧化的反应②还原反应:物质失氧被还原的反应探·知识奥秘任务3:请同学们结合教材P22页“思考与讨论(2)(3)”,思考若从化合价升降的角度分析,你对氧化还原反应又有哪些新的认识?一、氧化还原反应思考与讨论(1)请根据初中学过的氧化反应和还原反应的知识,分析以下反应,完成下表。
Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2
高温2CuO+C=2Cu+CO2
高温(2)请标出以上反应中各物质所含元素的化合价,比较反应前后价态有无变化。(3)讨论:在以上反应中,物质发生氧化反应或还原反应,与物质所含元素化合价的升高
或降低有什么关系?2.从元素化合价升降的角度认识氧化还原反应一、氧化还原反应探·知识奥秘Fe2O3+3CO
高温2Fe+3CO2
+3-2+2-20+4-2化合价降低,被还原化合价升高,被氧化失氧,还原反应得氧,氧化反应结论:在氧化还原反应中,得氧的反应,有元素的化合价升高,发生了氧化反应;
失氧的反应,元素的化合价降低,发生了还原反应。2.从元素化合价升降的角度认识氧化还原反应探·知识奥秘一、氧化还原反应②还原反应:物质所含元素化合价降低被还原的反应①氧化反应:物质所含元素化合价升高被氧化的反应化合价降低,被还原化合价升高,被氧化+2-20+2-2
0③氧化还原反应的特征:有元素化合价的发生变化1774年,拉瓦锡创立氧化学说(既燃烧是物质与氧气的反应)推翻了流行千年的燃素说,以解释燃烧等实验现象,指出动物的呼吸实质上是缓慢氧化。VS拉瓦锡
1743~1794(法)弗兰克兰
1825~1899(英)1852年,弗兰克兰在研究金属有化合物时提出化合价的概念,并逐步得到完善后,人们把化合价升高的反应叫做氧化反应,把化合价降低的反应叫做还原反应。得失氧的视角化合价的视角探·知识奥秘氧化还原反应概念的发展探·知识奥秘任务引入任务4:请同学们探讨是否所有的氧化还原反应都会同时存在得失氧和化合价升降
这两个变化特征呢?一、氧化还原反应2Cu+O2===2CuOH2+CuO===H2O+Cu点燃00+2-20+2-2+1-20化合价升高,被氧化化合价降低,被还原化合价升高,被氧化化合价降低,被还原存在得失氧和化合价升降探·知识奥秘任务引入任务4:请同学们探讨是否所有的氧化还原反应都会同时存在得失氧和化合价升降
这两个变化特征呢?一、氧化还原反应Zn+2HCl===ZnCl2+H2化合价升高被氧化2Na+Cl2===2NaCl点燃化合价降低被还原化合价升高被氧化化合价降低被还原不存在得失氧,有化合价升降00+1-10+1+203.氧化还原反应的特征:有元素化合价的发生变化探·知识奥秘+20化合价降低,被还原,发生还原反应+20化合价升高,被氧化,发生氧化反应氧化还原反应判断依据看反应前后是否有元素化合价的变化。即:凡是有元素化合价变化的化学反应称之为氧化还原反应。宏观视角—认识氧化还原反应的特征2NO+O2===2NO2CaO+H2O===
Ca(OH)22H2O===
2H2↑+O2↑通电CaCO3
===CaO+CO2↑高温Fe+CuSO4
===
FeSO4+CuFe+2HCl==FeCl2+H2↑NaOH+HCl===
NaCl+H2ONaCl+AgNO3
===
AgCl↓+NaNO3化合反应分解反应复分解反应置换反应【例1】判断下列反应是否为氧化还原反应?1)关键:正确判断反应物、生成物中所有元素的化合价及其变化;2)方法:看反应前后是否有化合价升降析·典型范例【温馨提示】两个可能:化合反应和分解反应可能是氧化还原反应。
两个一定:置换反应一定是氧化还原反应,复分解反应一定是非氧化还原反应。02氧化还原反应与四个基本反应类型的关系1.化合反应__________是氧化还原反应;2.分解反应__________是氧化还原反应;3.置换反应__________是氧化还原反应;4.复分解反应________是氧化还原反应。氧化还原反应置换反应化合反应分解反应复分解反应可能可能一定一定不有单质生成的分解反应有单质参加的化合反应探·知识奥秘二、四大基本反应类型与氧化还原反应的关系有单质参加或生成的反应一定是氧化还原反应吗?同素异形体之间的转化:如3O2(氧气)2O3(臭氧)【例2】氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如图所示,
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)3D.Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温D有的反应虽不属于四大基本反应类型,但属于氧化还原反应析·典型范例结论:a.一种元素被氧化,不一定有另一种元素被还原。
如:Cl2+H2O==HCl+HClO中氯元素既被氧化又被还原;
b.一种反应物不一定只表现出一种性质。如:2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑中同种物质既有元素化合价升高,又有降低;
c.有单质参加或生成的反应不一定是氧化还原反应。如
3O22O3,反应前后无元素化合价变化;
d.某种物质由化合态变为游离态,不一定是被还原,
如:HCl→H2被还原
、H2O→O2是被氧化。问题探究:分析反应Cl2+H2O=HCl+HClO、2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑,可以得出什么结论?析·典型范例析·典型范例【例1】下列说法正确的是(
)
A.化合价升高的反应是还原反应
B.氧化还原反应一定有氧元素参加
C.氧化反应与还原反应同时发生
D.反应物要么发生氧化反应,要么发生还原反应C【例2】下列有关氧化还原反应的叙述错误的是()A.在反应中不一定所有元素的化合价都发生变化
B.化合反应和分解反应不可能是氧化还原反应
C.氧化还原反应中不一定要有氧气参加
D.工业上利用CO与Fe2O3作用炼铁的反应是氧化还原反应BHCl+NaOH==NaCl+H2OCl2+H2O=HCl+HClO【例3】下列物质的制备涉及的反应属于氧化还原反应的是(
)A.实验室中用NaHCO3制备纯碱 B.实验室中用石灰石制备CO2
C.实验室中加热高锰酸钾制备O2D.实验室中用CuO制备CuSO4C【例4】氧化还原反应在生产、生活中具有广泛的用途。下列生产、生活中的事例不属于氧化还原反应的是(
)A.金属冶炼B.燃放鞭炮 C.食物腐败D.点制豆腐析·典型范例D2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2CaCO3+2H+=CO2↑+H2O+Ca2+2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑CuO+H2SO4=CuSO4+H2O微观视角—探究氧化还原反应的本质化学反应的实质:化学反应的实质是原子之间的重新组合。从原子结构来看,
原子核外的电子是分层排布的。原子核外电子的排布,特别
是最外层的电子数目与化学反应有密切关系。化合价的升降
与电子转移密切相关。下列原子结构示意图中,哪些原子容易得到电子,哪些原子容易失去电子?当原子最外层电子数为多少时达到稳定结构?探·知识奥秘任务5:请同学们观察并探讨氧化还原反应的本质原因是什么?探·知识奥秘任务5:请同学们观察并探讨氧化还原反应的本质原因是什么?实验引入一、氧化还原反应Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑化合价的变化是不是跟电子的转移有关呢?Zn稀硫酸Cu导线中有电子通过4.从电子转移的角度认识氧化还原反应探·知识奥秘一、氧化还原反应+17287+11281NaClNa+Cl-8NaCl
2Na+Cl2===2NaClΔ00+1-1化合价升高,失电子,发生氧化反应化合价降低,得电子,发生还原反应H2+Cl2==2HCl点燃00+1-1化合价升高,电子对偏离,发生氧化反应化合价降低,电子对偏向,发生还原反应+11+17287你的电子借我用用ClH哼!不借6我们一起共用探·知识奥秘4.从电子转移的角度认识氧化还原反应一、氧化还原反应H2+Cl22HCl00+1-1氧化还原反应的本质2Na+Cl22NaCl微观探析00+1-1得到2×e-失去2×e-得到2×e-失去2×e-电子的转移氢原子最外层电子:1个电子氯原子最外层电子:7个电子共用电子对共用电子对的偏移电子的得失探·知识奥秘4.从电子转移的角度认识氧化还原反应一、氧化还原反应②还原反应:得到电子(或电子对偏向)的反应①氧化反应:失去电子(或电子对偏离)的反应③氧化还原反应的本质:有电子转移(得失或偏移)2Na+Cl2===2NaClΔ00+1-1化合价升高,失电子,发生氧化反应化合价降低,得电子,发生还原反应氧化还原反应的宏观特征氧化还原反应的微观本质元素化合价的升降电子的转移(电子的得失或共用电子对的偏移)根本原因化合价升降、电子转移、反应类型的关系:失电子或电子对偏离化合价升高被氧化得电子或电子对偏向化合价降低被还原还原反应氧化反应“升——失——氧化”“降——得——还原”探·知识奥秘一、氧化还原反应析·典型范例1、下列反应中,电子转移发生在同种物质的同种元素之间的是(
)
A.2H2S+SO2=3S+2H2O B.2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑C.2KClO3
2KCl+3O2↑D.Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2OD2、下列各式中,当左边物质生成右边物质时,画横线的元素是被氧化还是被还原?
(1)NaCl→Cl2(2)KMnO4→MnCl2(3)Fe2O3→Fe(4)CO→CO2被氧化被还原被还原被氧化03氧化还原反应中电子转移的表示方法探·知识奥秘任务1:如何表示氧化还原反应中电子转移的方向和数目呢?三、氧化还原反应中电子转移的表示方法+11+17+17+11Na+Cl-NaClCl-Na+0+1失去2×e-,化合价升高,被氧化-10得到2×e-,化合价降低,被还原2Na+Cl2
2NaCl探·知识奥秘1.氧化还原反应中电子转移的表示方法——双线桥法三、氧化还原反应中电子转移的表示方法化合价降低,得3e-×2
被还原+300+3化合价升高,失3e-×2
被氧化①“标化合价”标出变价元素的化合价②“画双线”箭头总是从反应物指向生成物同种元素③得失电子总数表示:原子个数×每个原子得失电子数明确变价元素的化合价升降关系探·知识奥秘三、氧化还原反应中电子转移的表示方法1.氧化还原反应中电子转移的表示方法——双线桥法Fe2O32+++3+2+403CO3CO2得电子3e-Fe2×有2个Fe被还原1个Fe得到3e-失3×2e-难点——“得”“失”电子数目判断小结:电子转移数=“得”或“失”电子数=变价原子数
×
单个变价原子得(失)电子数析·典型范例【例1】用双线桥法表示下列方程式电子转移的方向和数目MnO2+4HCl(浓)=MnCl2+Cl2↑+2H2O△+4-1+20得到1×2e-,化合价降低,被还原被氧化化合价升高,失去2×e-,部分氧化还原反应浓HCl中Cl原子一部分被氧化,另一部分未被还原,体现酸性,故失去电子数为2×e-析·典型范例【例1】用双线桥法表示下列方程式电子转移的方向和数目0-1+1失去e-,化合价升高,被氧化被还原化合价降低,得到e-,歧化反应该反应中,同一反应物中氯原子化合价既升高又降低,发生氧化反应和还原反应的氯原子个数比为1:1。同一反应物中同种价态原子,一部分化合价升高,一部分化合价降低,生成两种不同价态的物质。
规律:中间价
→
高价+低价析·典型范例【例1】用双线桥法表示下列方程式电子转移的方向和数目-2+40失去2×2e-,化合价升高,被氧化被还原化合价降低,得到4e-,归中反应该反应中,不同反应物中的硫原子化合价既升高又降低,发生氧化反应和还原反应的硫原子个数比为2:1。不同反应物中不同价态的同种原子,一部分化合价升高,一部分化合价降低,生成相同价态的物质。
规律:高价+低价→中间价
(中间价态可以相同,也可以不同。“只靠拢、不相交”)析·典型范例【例1】用双线桥法表示下列方程式电子转移的方向和数目+60-2+4H2S+H2SO4(浓)==S↓+SO2↑+2H2O
失去2e-,被氧化得到2e-,被还原以S元素的化合价为例同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时,反应前后化合价变化满足“邻近原则”。KClO3+6HCl=KCl+3Cl2↑+3H2O+5-1-10得到5e-失去5×e-KClO3+6HCl=KCl+3Cl2↑+3H2O+5-1-10失去6×e-得到6e-最低价最高价中间价最低价最高价中间价中间价析·典型范例【例2】用双线桥法表示下列方程式电子转移的方向和数目氧化还原反应基本规律1.价态规律(1)升降规律氧化还原反应中,化合价有升必有降,升降总值相等。(2)价态归中规律含不同价态的同种元素的物质间发生氧化还原反应时,该元素价态的变化一定遵循“高价+低价→中间价”,而不会出现交叉现象。简记为“两相靠,不相交”。(3)歧化反应规律同一元素发生氧化还原反应生成不同价态的物质时,该元素的价态变化一定遵循“中间价态→高价态+低价态”,不会出现“一边倒”的现象。如:Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O。探·知识奥秘(4)同种元素相邻价态不能发生氧化还原反应,
如Fe3+和Fe2+不反应。浓硫酸和SO2不反应。探·知识奥秘三、氧化还原反应中电子转移的表示方法2.氧化还原反应中电子转移的表示方法——单线桥法2Na+Cl22NaCl点燃0+10
-12e-①“标化合价”标出变价元素元素化合价②“连单线”箭头从反应物失电子元素
指向
得电子元素③注数目:正确标出反应中转移的电子总数,不注明得与失注意:要用箭头标明电子转移的方向析·典型范例【例2】用单线桥法表示下列方程式电子转移的方向和数目Fe2O32+++3+2+403CO3CO2Fe6e-+4-1+202e-MnO2+4HCl(浓)==MnCl2+Cl2↑+2H2OΔ练·技能实战1.海水提溴过程中,将溴吹入吸收塔,使溴蒸气和吸收剂
二氧化硫发生作用以达到
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