高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一章 物质及其变化第三节 氧化还原反应学案

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2022-2023学年高一化学同步学习高效学与练（自主学案）第一章  物质及其变化第三节  氧化还原反应第1课时  氧化还原反应课程学习目标1．认识氧化反应、还原反应的概念和实质。2．运用元素化合价的升降，理解氧化还原反应的实质是电子的转移。3．掌握氧化还原反应中电子转移表示方法。学科核心素养1．通过对“氧化还原反应”的学习，培养宏观辨识和微观探析的意识。2．通过对“氧化还原反应特征”的学习，培养变化观念和平衡思想。3．通过对“电子转移表示”的学习，培养模型认知的能力。【知识回顾】1．得氧和失氧的角度认识氧化还原反应从得氧和失氧的角度分析下面反应 ①2CuO+C2Cu+CO2↑ ②Fe2O3+3CO2Fe+3CO2↑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   在化学反应中，一种物质得到氧发生           ，必然有一种物质失去氧发生           。也就是说氧化反应和还原反应是在           中同时发生的，这样的反应称为            。2．在反应CuO＋H2Cu＋H2O中，     被CuO氧化生成     ，     被H2还原生成     。3．在反应Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu中，Fe元素的化合价从     价升高到     价，Cu元素的化合价从     价降低到     价。4．在物质H2O、CaH2中，氢元素的化合价是           ；在物质H2O、H2O2中，氧元素的化合价是           。【答案】1. C、CO  氧化反应；CuO、Fe2O3   还原反应；  氧化反应  还原反应  一个反应 氧化还原反应；H2     H2O     CuO    Cu0  +2   +2  0       4. ＋1价、－1价       －2价、－1价【新知学习】一．认识氧化还原反应1.从化合价的变化认识氧化还原反应 （1）请标出上述两个反应中各物质所含元素的化合价，比较反应前后化合价有无变化。 ①2CuO+C2Cu+CO2↑          ②Fe2O3+3CO2Fe+3CO2↑ 【讨论】在上述反应中，物质发生氧化反应或还原反应，与物质所含元素的化合价升高或降低有什么关系？反应①中，C得氧发生氧化反应，所含元素  C  化合价  升高  ；CuO失氧发生还原反应，所含元素  Cu  化合价  降低  。反应②中，CO得氧发生氧化反应，所含元素  C  化合价  升高  ；Fe2O3失氧发生还原反应，所含元素  Fe  化合价  降低  。【总结】反应①和②都有元素的化合价在反应前后发生变化。物质所含元素化合价升高，发生的反应为    氧化反应    ；物质所含元素化合价降低，发生的反应为    还原反应    。（2）请观察下面的反应，标注出发生化合价变化的元素。 Fe＋CuSO4==Cu＋FeSO4在这个反应中，虽然没有物质得氧或失氧，但是反应前后却有化合价的变化：   Fe   元素的化合价从   0    升高到   +2   ，发生   氧化反应   ；   Cu   元素的化合价从   +2   降低到   0    ，发生   还原反应   。这样的反应也是氧化还原反应。【例题】分析下面几个反应中反应前后元素化合价的变化情况：①2CuO+C2Cu+CO2↑     ②H2O+C  H2 +CO①       元素的化合价从        升高到       ，发生            ；       元素的化合价从        降低到        ，发生           。②       元素的化合价从        升高到       ，发生            ；       元素的化合价从        降低到        ，发生           。【答案】①C  0  +4  氧化反应；Cu  +2  0  还原反应②C  0  +2  氧化反应；H   +1  0  还原反应2.从电子转移的角度来认识氧化还原反应      反应前后有元素化合价的变化      ，是氧化还原反应的重要特征。那么是什么原因导致元素化合价的变化呢？即氧化还原反应的本质是什么？以下列两个反应来分析化合价变化与电子转移的关系： ①2Na +Cl22NaCl                ②H2 +Cl22HCl反应①：从原子结构来看，钠原子最外层有1个电子，氯原子最外层有7个电子。在钠与氯气的反应中，钠原子  失去  1个电子，带1个单位  正  电荷，成为  钠离子（Na＋）  ；氯原子  得到  1个电子，带1个单位  负  电荷，成为  氯离子（Cl－）  ；这样双方的最外层电子都达到了8电子稳定结构。反应中钠元素的化合价从  0  升高到 +1 ，Na被  氧化 ；氯元素的化合价从0降低到-1 ，Cl2被  还原。在这个反应中发生了电子的得失，Na发生了氧化反应，Cl2发生了还原反应。反应②：从原子结构来看，氢原子最外层有1个电子，可获得1个电子形成2电子稳定结构；氯原子最外层有7个电子，也可获得1个电子形成8电子稳定结构，氢气和氯气发生反应时，它们都未能把对方的电子夺过来，而是双方各以最外层  1  个电子组成一个  共用电子对  ，使双方原子都达到稳定结构，由于  氯原子  对共用电子对的吸引能力比氢原子  强，共用电子对  偏向  氯原子而  偏离  氢原子。因此，氢元素的化合价从  0  升高到 +1 ，H被  氧化 ；氯元素的化合价从0降低到-1 ，Cl2被  还原。【结论】氧化还原反应中一定存在电子的转移，有的是  电子得失  ，有的是  共用电子对偏移  。这是氧化还原反应的本质。元素的原子失去电子（或电子对偏离），则元素的化合价  升高  ，物质被  氧化  ，发生  氧化反应  ；元素的原子得到电子（或电子对偏向），则元素的化合价  降低  ，物质被  还原  ，发生  还原反应  。二．氧化还原反应的概念和实质1．基本概念：氧化还原反应：    有电子转移（得失或偏移）的反应是氧化还原反应           。氧化反应：表现为被氧化的元素的  化合价升高  ，实质是该元素的原子  失去（或偏离）  电子的过程；还原反应：表现为被氧化的元素的  化合价降低  ，实质是该元素的原子  得到（或偏向）  电子的过程。【点拨】在氧化还原反应中，并不是所有元素的化合价都发生变化。2．特征：__元素化合价__发生变化。3．实质：__电子的转移__(即电子的得失或偏移)。三．四种基本反应类型与氧化还原反应的关系1．(1)一定属于氧化还原反应的反应是    置换    反应。(2)一定不属于氧化还原反应的反应是    复分解    反应。(3)有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应，一定是    氧化还原反应    。2．实例：(1)__复分解__反应一定不是氧化还原反应。__置换__反应一定是氧化还原反应。(2)有的化合反应属于氧化还原反应，如2H2＋O22H2O；有的化合反应不属于氧化还原反应，如CaO＋H2O===Ca(OH)2。(3)有的分解反应属于氧化还原反应，如2H2O2H2↑＋O2↑；有的分解反应不属于氧化还原反应，如CaCO3CaO＋CO2↑。【知识进阶】一．氧化还原反应的认识1.对氧化还原反应的认识过程可以归纳如下表：  得氧失氧观点化合价升降观点电子转移观点氧化反应得氧化合价升高失去（或偏离）电子还原反应失氧化合价降低得到（或偏向）电子氧化还原反应氧化反应和还原反应在一个反应中同时发生；特征是存在元素的化合价升降；本质是电子的转移（得失或偏移）。 2.氧化还原反应有下列两种关系：①化合价   升高    ⇒ 失   电子⇒被  氧化  ⇒发生  氧化  反应②化合价   降低    ⇒ 得   电子⇒被  还原  ⇒发生  还原  反应【典例1】下列关于氧化还原反应的叙述正确的是（   ）A．H2还原CuO的反应只属于还原反应B．置换反应都是氧化还原反应，所以3CO＋Fe2O3===2Fe＋3CO2既是置换反应又是氧化还原反应C．3O2===2O3是氧化还原反应D．复分解反应一定不是氧化还原反应【答案】D 【解析】A项，氧化还原反应是一个整体，氧化反应和还原反应必然同时发生在同一个反应中，在H2＋CuOCu＋H2O过程中，对CuO而言是化合价降低被还原，发生了还原反应，对H2而言，则是化合价升高被氧化，发生了氧化反应，A错；B项，置换反应都是氧化还原反应，但CO与Fe2O3的反应不是置换反应，所以B错。C项，反应前后氧元素的化合价都没变化，属于非氧化还原反应，C错；D项，复分解反应只是反应物互相交换成分重新组合成新的物质，没有电子转移，所以，复分解反应一定不是氧化还原反应，D对。（变式训练1）下列不属于四种基本反应类型，但属于氧化还原反应的是（    ）A．2KClO32KCl＋3O2↑      B．2Na＋Cl22NaClC．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑      D．Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2【答案】D  【解析】A是分解反应，B为化合反应，C为置换反应，D不属于四种基本反应类型；它们均是氧化还原反应。二．元素化合价的判断正确分析氧化还原反应中电子转移的数目，判断氧化剂和还原剂，其前提是确定物质中各元素(特别是变价元素)的化合价。先标出熟悉元素的化合价，再根据化合物中元素化合价代数和为零的规则，求解其他元素的化合价。常见元素的化合价，可以借助化合价口诀来记忆：一价氢、氯、钾、钠、银；二价氧、钙、钡、镁、锌；三铝、四硅、五价磷；说变价也不难，二三铁、二四碳、二四六硫都齐全；铜汞二价最常见。【典例2】在钢铁的冶炼中，常将CO气体通入红热的氧化铁中，发生的反应是：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2．请填空：（1）在上述反应中，   元素的化合价升高，则该元素的原子   电子，发生氧化反应；而    元素的化合价降低，则该元素的原子得到电子，发生     反应．（2）该反应中     是氧化剂，发生了          反应；     是还原剂，发生了　  　反应．【答案】（1）碳；失去；铁；还原；（2）Fe2O3；还原； CO；氧化【解析】（1）该反应中Fe元素化合价由+3价变为0价、C元素化合价由+2价变为+4价，所以C元素的化合价升高，该元素的原子失电子发生氧化反应，Fe元素得电子化合价降低，发生还原反应。（2）该反应中氧化铁是氧化剂，发生还原反应，CO是还原剂，发生氧化反应。（变式训练2）过氧化氢溶液可作为采矿业废液消毒剂，如消除采矿废液中剧毒的氰化钾，反应方程式为KCN＋H2O2＋H2O===A＋NH3↑(已配平)，请回答：(提示：KC、H22)(1)生成物A的化学式是__________________________________________。(2)该反应是否是氧化还原反应？________(填写“是”或“否”)，其理由是_________________________。若是，则被还原的元素是________。【答案】　(1)KHCO3       (2)是　有元素化合价的升降　氧元素【解析】(1)根据已给信息“已配平”，由质量守恒定律，得反应方程式为KCN＋H2O2＋H2O===KHCO3＋NH3↑；(2)给反应方程式中每种元素标出其化合价是＋22＋2 ===3＋3↑，KCN中的碳元素从＋2价升高到＋4价，H2O2的氧元素从－1价降低到－2价，在反应中有元素化合价升降，该反应是氧化还原反应。H2O2中氧元素化合价降低，所以被还原的元素是氧元素。 【效果检测】1．（2021·青铜峡市高级中学高一学业考试）氧化还原反应的本质是A．有氧元素参与反应 B．有电子转移C．物质状态发生变化 D．质量保持不变【答案】B【详解】氧化还原反应的本质是电子转移，包括电子得失和共用电子对偏移。答案选B。2．（2021·广东广州市·高一期中）氧化还原反应是一类重要的化学反应，广泛存在于生活中，下列有关描述不涉及氧化还原反应的是A．植物的光合作用 B．钟乳石的形成C．工业上利用火法冶炼金属铜 D．谷物酿制酒【答案】B【详解】A．植物的光合作用过程中存在C、O元素化合价的变化，属于氧化还原反应，故A不符合；B．钟乳石的形成是碳酸钙和碳酸氢钙之间长期的化学变化过程，变化过程中没有元素化合价变化，不属于氧化还原反应，故B符合；C．工业上利用火法冶炼金属铜，Cu元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故C不符合；D．谷物酿制酒过程中存在C、O元素化合价变化，属于氧化还原反应，故D不符合；故选B。3．（2020·长春市第一五一中学高一期中）下列叙述中，正确的是A．有氧元素参加的反应一定是氧化还原反应B．反应前后元素化合价没有变化的反应一定不是氧化还原反应C．氧化还原反应中可能没有电子转移D．氧化还原反应中，一种物质被氧化，另一种物质一定被还原【答案】B【详解】A．有氧元素参加的反应不一定是氧化还原反应，如氧气变为臭氧，A错误；B．化合价变化是氧化还原反应的特征，反应前后元素化合价没有变化的反应一定不是氧化还原反应，B正确；C．电子转移是氧化还原反应的本质，在氧化还原反应中一定有电子转移，C错误；D．氧化还原反应中，可能是同一种物质既被氧化又被还原，如氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠和次氯酸钠，D错误；答案为B。4．（2020·孟连傣族拉祜族佤族自治县第一中学高一期中）我国古代就有湿法炼铜的记载“曾青得铁则化为铜”，反应为Fe+CuSO4=Cu+FeSO4。有关该反应的说法正确的是A．Fe被还原 B．Fe失去2个电子C．CuSO4发生氧化反应 D．CuSO4失去电子【答案】B【详解】A．该反应中Fe元素化合价升高被氧化，A错误；B．该反应中Fe元素化合价由0价变为+2价，失去2个电子，B正确；C．CuSO4中Cu元素化合价降低，发生还原反应，C错误；D．CuSO4中Cu元素化合价降低，得到电子，D错误；综上所述答案为B。5．（2020·丽水外国语实验学校高一月考）属于氧化还原反应的是A．2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O B．2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑C．Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 D．CaCO3CO2↑+CaO【答案】B【详解】元素化合价发生变化的反应属于氧化还原反应，反应2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑中，氯元素化合价升高、氢元素化合价降低，则B满足；答案选B。6．（2021·长春市第二十九中学高一期中）四个基本反应中一定属于氧化还原反应的是A．化合反应 B．分解反应 C．复分解反应 D．置换反应【答案】D【详解】A．氢气燃烧生成水、氧化钙与水生成氢氧化钙，都是化合反应，只有前者有元素化合价升降变化，是氧化还原反应，后者不是，故A不符合题意；B．碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，属于分解反应，但不是氧化还原反应，故B不符合题意；C．复分解反应是两种化合物交换成分生成两种新化合物的反应，都不是氧化还原反应，故C不符合题意；D．置换反应是一种单质与一种化合物反应生成一种新单质和一种新化合物的反应，一定有元素化合价升降变化，一定属于氧化还原反应，故D符合题意；故选D。7．（2021·贵阳市第三十七中学高一期中）SO2是一种酸性氧化物，它溶于水时生成亚硫酸(H2SO3)，H2SO3中S元素的化合价为A．-2 B．0 C．+4 D．+6【答案】C【详解】设化合物H2SO3中S元素的化合价为n价，根据化合物中各元素化合价代数之和为零的原则，有，解得n=+4。答案选C。8．（2021·浙江高一月考）氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如图所示，则下列化学反应中属于区域3的是A． B．C． D．【答案】A【详解】A．Fe、C元素的化合价变化，属于氧化还原反应，但不属于四种基本反应类型，应该处于区域3，故A正确； B．为分解反应，且是氧化还原反应，应该处于区域2，故B错误；C．为化合反应，且是氧化还原反应，应该处于区域1，故C错误；D．Fe+CuSO4=FeSO4+Cu为置换反应，且是氧化还原反应，应该处于区域4，故D错误。故选A。9．（2020·乌鲁木齐市第二十中学高一期中）有反应：Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe。(1)___元素的化合价升高，则该元素的原子___电子，被___(填“氧化”或“还原”)；而___元素的化合价降低，则该元素的原子___电子，被___(填“氧化”或“还原”)。(2)该反应中Fe2O3发生了___反应，Al发生了___反应。【答案】    Al    失    氧化    Fe    得    还原       还原    氧化        【详解】(1)该反应中Al元素化合价由0价变为+3价，化合价升高，Al原子失电子被氧化，Fe元素的化合价由+3价变为0价，化合价降低，Fe原子得电子被还原；(2)该反应中Fe2O3得电子发生了还原反应，Al失电子发生氧化反应。