高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三节 氧化还原反应学案设计

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三节 氧化还原反应学案设计，共11页。学案主要包含了学习目标，基础知识，考点剖析等内容，欢迎下载使用。

1.从化合价变化和电子转移的角度认识并判断氧化还原反应。能从宏观和微观相结合的角度理解氧化还原反应与四种基本反应类型的关系。
2.认识元素在物质中可以具有不同价态，可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化。
3.能从化学反应中元素化合价的变化认识氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物等概念，熟知常见的氧化剂和还原剂，理清相关概念间的关系。
4.认识物质的氧化性、还原性，学会分析预测物质具有的氧化性或还原性，建立判断物质氧化性、还原性强弱的“思维模型”。
【基础知识】
一、氧化还原反应
1、氧化还原反应的两组概念
（1）氧化反应与还原反应
（2）氧化产物与还原产物
生成物eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(①氧化产物：反应物中的某元素发生氧化反应所对, 应的生成物,②还原产物：反应物中的某元素发生还原反应所对, 应的生成物))
2、氧化还原反应概念间的关系
3、氧化还原反应的本质
（1）氧化反应：物质中有元素的原子失去电子(或电子对偏离)的反应。
（2）还原反应：物质中有元素的原子得到电子(或电子对偏向)的反应。
（3）氧化还原反应的本质：有电子转移(电子得失或电子对偏移)的反应。
4．元素化合价的判断
（1）代数和法：先标出熟悉元素的化合价，再根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为0，求解其他元素的化合价。例如，有机物中碳元素化合价(设为x)的确定方法：有机物中氧元素的化合价为－2价，氢元素的化合价为＋1价，利用化合物中各元素正、负化合价代数和为0的原则确定碳元素的化合价，乙酸(C2H4O2)中各元素化合价满足2x＋(＋1)×4＋(－2)×2＝0，则x＝0。
（2）记忆法：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、镁、钡、锌；三价铝、四价硅、五价磷；说变价也不难，二三价铁、三四价碳、二四六价硫都齐全；铜汞二价最常见。
（3）一些特殊物质中元素的化合价：NaH(H：－1价)、NaBH4(H：－1价)、Na2O2(O：－1价)、HClO(Cl：＋1价)、HClO2(Cl：＋3价)、HClO3(Cl：＋5价)、HClO4(Cl：＋7价)、K2FeO4(Fe：＋6价)、H2C2O4(C：＋3价)、CaC2(C：－1价)、Na2S2O3(S：＋2价)、Na2S2O8(S：＋6价)、FeS2(Fe：＋2价，S：－1价)、CuFeS2(Cu：＋2价，Fe：＋2价，S：－2价)、Cu2S(Cu：＋1价，S：－2价)等。
5、电子转移的的表示方法
（）双线桥法：表示反应前后同一元素由反应物转化为生成物时电子转移的情况。
基本步骤
巧记口诀：先标化合价，再看价变化；起止同元素，桥上标变化。
示例：用双线桥法标出CO还原Fe2O3反应中电子转移的方向与数目：
（2）单线桥法：表示反应过程中不同元素原子间的电子转移情况。
基本步骤
巧记口诀：先确定变价元素，再计算价态变化；桥上标明电子数，箭头还原到氧化。
示例：用单线桥法标出CO还原Fe2O3反应中电子转移的方向与数目：
6、四种基本反应类型之间的关系
（1）置换反应一定是氧化还原反应。
（2）复分解反应一定不是氧化还原反应。
（3）化合反应和分解反应不一定是氧化还原反应。
（4）有单质参加的化合反应一定是氧化还原反应。
（5）有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应。
二、氧化剂和还原剂
1、氧化剂：在反应时，所含元素的化合价降低，即得到 电子(或电子对偏向)的物质。
2、还原剂：在反应时，所含元素的化合价升高，即失去 电子(或电子对偏离)的物质。
实例：在反应中，电子从还原剂转移到氧化剂。例如，反应eq \a\vs4\al(,,中，氧化剂是Cl2，还原剂是Na。)
3、氧化产物：还原剂 发生氧化反应后的生成物，即化合价升高的元素的产物。
4、还原产物：氧化剂 发生还原反应后的生成物，即化合价降低的元素的产物。
5、氧化性：即得到电子 的能力。在氧化还原反应中，氧化剂具有氧化性 。
6、还原性：即失去电子 的能力。在氧化还原反应中，还原剂具有还原性 。
7、氧化性、还原性和元素化合价之间的关系
8、常见的氧化剂和还原剂
9、氧化还原反应的应用
（1）汽车尾气的处理
2NO＋2COeq \(=====,\s\up7(催化剂))N2＋2CO2；2NO2＋4COeq \(=====,\s\up7(催化剂))N2＋4CO2；2NOx＋2xCOeq \(=====,\s\up7(催化剂))N2＋2xCO2。
（2）在生产、生活中所需的各种金属大多是通过氧化还原反应从矿石中冶炼出来的；同样，金属的腐蚀一般也是氧化还原反应。
（3）许多化工产品的制备，如合成氨、合成硝酸、制硫酸、电解法制烧碱 等，主要反应都是氧化还原反应。
（4）农业生产中，植物的光合作用、呼吸作用都是复杂的氧化还原反应。
（5）日常生活中，食物的腐败就是氧化还原反应。因此袋装食品中加入脱氧剂可延长食品的保质期。
【考点剖析】
考点一 氧化还原反应的概念及判断
1．古诗词是古人为我们留下的宝贵精神财富。下列诗句中不涉及氧化还原反应的是( )
A．野火烧不尽，春风吹又生
B．春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干
C．明月松间照，清泉石上流
D．爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏
答案 C
解析 本题可采取排除法，“火烧”“蜡炬成灰”“爆竹”都涉及物质的燃烧这一氧化还原反应。
2．下列反应中，一定发生电子转移的是( )
A．NH4HCO3eq \(=====,\s\up7(△))NH3↑＋CO2↑＋H2O
B．2KMnO4eq \(=====,\s\up7(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑
C．Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O
D．FeO＋2HCl===H2O＋FeCl2
答案 B
解析 发生电子转移的反应一定是氧化还原反应，判断反应是否是氧化还原反应的关键是分析反应前后元素的化合价是否发生变化。B项，锰元素的化合价由＋7价降低为＋6价和＋4价，氧元素的化合价由－2价升高为0价，发生了电子转移，其他选项中元素的化合价均无变化。
3．从元素化合价变化的角度分析，下列反应中，画线的物质发生氧化反应的是( )
A．SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O
B．2CuO＋Ceq \(=====,\s\up7(高温))2Cu＋CO2↑
C．2FeCl3＋Fe===3FeCl2
D．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
答案 C
解析 该反应不是氧化还原反应，A错误；CuO―→Cu，铜元素由＋2价降到0价，发生还原反应，B错误；Fe―→FeCl2，铁元素由0价升高到＋2价，发生氧化反应，C正确；HCl―→H2，氢元素由＋1价降到0价，发生还原反应，D错误。
4．下列说法正确的是( )
A．有电子转移是氧化还原反应的实质，有元素化合价的变化是氧化还原反应的外在表现
B．一种物质被氧化，必然有另一种物质被还原
C．被氧化的物质得到电子或电子对偏向，被还原的物质失去电子或电子对偏离
D.氧化反应就是得到电子或电子对偏向的反应，还原反应就是失去电子或电子对偏离的反应
答案 A
解析 氧化还原反应的发生，是发生电子转移的结果，有电子转移，元素的化合价就发生了变化；被氧化和被还原的物质可能是同一种物质；一种物质得到电子或电子对偏向，这种物质就被还原或者说发生了还原反应，其中某元素的化合价就会降低；一种物质失去电子或电子对偏离，这种物质就被氧化或者说发生了氧化反应，其中某元素的化合价就会升高。
5．下列反应既是离子反应，又是氧化还原反应的是( )
A．向BaCl2溶液中滴加稀硫酸B．盐酸和Fe2O3反应
C．将铁片放入CuSO4溶液中D．H2还原CuO
答案 C
解析 A、B、C项的反应均为离子反应，A、B项的反应为复分解反应，C项的反应为置换反应，有元素化合价发生变化，故也属于氧化还原反应。
考点二 氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
6．下列反应中属于氧化还原反应，但不属于四种基本反应类型的是( )
A．CuO＋H2eq \(=====,\s\up7(△))Cu＋H2O
B．Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2
C．2KMnO4eq \(=====,\s\up7(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑
D．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
答案 B
解析 Fe和C元素的化合价发生变化，属于氧化还原反应，但不属于四种基本反应类型的任何一种，故B正确。
7．人们常用图示的方法表示不同反应类型之间的关系。如分解反应和氧化还原反应的关系可用图甲表示。图乙表示离子反应、氧化还原反应和置换反应三者之间的关系，则C表示( )
A．离子反应 B．氧化还原反应
C．置换反应 D．三者中的任一反应
答案 A
解析 置换反应全部属于氧化还原反应，部分属于离子反应，图乙中A表示氧化还原反应，B表示置换反应，C表示离子反应。
考点三 氧化还原反应中的电子转移
8．下列氧化还原反应所标出的电子转移情况中没有错误的是( )
A．＋2H2O
B．＋2HNO3＋9H2O
C．
D．＋3H2O＋KCl
答案 A
解析 Mn元素的化合价由＋4降低为＋2价，得到2e－，Cl元素的化合价由－1升高为0价，失去2×e－，故A正确；硝酸铵中铵根的N元素的化合价由－3升高为0价，失去5×3e－，硝酸铵中硝酸根的N元素的化合价由＋5降低为0，得到3×5e－，故B错误；I元素的化合价由0降低为－1价，得到2×e－，S元素的化合价由＋4升高为＋6，失去2e－，不是O元素失电子，故C错误；氯酸钾中的Cl元素的化合价由＋5降低为0价，得到5e－，HCl中Cl元素的化合价由－1升高为0价，失去5×e－，故D错误。
9．下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是( )
A．
B．===2NaOH＋H2↑
C．
D．
答案 C
解析
10．已知铜在常温下能被稀HNO3溶解，反应为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
(1)请将上述反应改写成离子方程式：_______________________________________________。
(2)上述反应中，被还原的物质是_____________________________________(填化学式，下同)，元素化合价升高被氧化生成的产物是_______________________________________________。
(3)用双线桥法标出该反应的电子转移情况：_________________________________________。
答案 (1)3Cu＋8H＋＋2NOeq \\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
(2)HNO3 Cu(NO3)2
(3)＋4H2O
解析 在3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O反应中，HNO3和Cu(NO3)2溶于水且电离，应写成离子形式，故改写后的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NOeq \\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。(2)反应中N元素的化合价降低，HNO3被还原，还原产物为NO，Cu元素的化合价升高，Cu被氧化为Cu2＋，即氧化产物是Cu(NO3)2。(3)根据化合价升高总数＝化合价降低总数＝转移电子总数＝6，可知电子转移情况如下：
＋4H2O。
考点四 氧化剂和还原剂
11．“绿色化学”越来越受到人们的重视，下列物质可以看作绿色氧化剂的是( )
A．浓硫酸 B．浓盐酸 C．双氧水 D．氯水
答案 C
解析 双氧水还原后的产物为水，对环境没有污染。
12．在下列反应中，CO2作氧化剂的是( )
A．Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O
B．CO2＋Ceq \(=====,\s\up7(高温))2CO
C．2Fe2O3＋3Ceq \(=====,\s\up7(高温))4Fe＋3CO2↑
D．C＋2H2O(g)eq \(=====,\s\up7(△))2H2＋CO2
答案 B
解析 选项A中CO2中碳元素化合价无变化；选项B中CO2中碳元素化合价由＋4降低为＋2，作氧化剂；选项C、D中CO2都为氧化产物。
13．高铁的快速发展方便了人们的出行，工业上利用铝热反应焊接钢轨间的缝隙，反应的化学方程式如下：2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3，其中Al是( )
A．氧化剂
B．还原剂
C．既是氧化剂又是还原剂
D．既不是氧化剂又不是还原剂
答案 B
解析 该反应中，铝元素的化合价由0价变为＋3价，铝失电子化合价升高，所以铝是还原剂。
14．下列变化过程一定需要加入还原剂的是( )
A．KClO3―→KCl
B．KCl―→AgCl
C．H＋―→H2
D．C―→CO2
答案 C
解析 变化过程一定需要加入还原剂，这说明该微粒作氧化剂，得到电子，相关元素的化合价一定降低。但A项可发生2KClO3eq \(=====,\s\up7(MnO2),\s\d5(△))2KCl＋3O2↑，无需加入还原剂，故A错。
15．下列物质在化学反应中常作还原剂的一组是( )
A．HNO3、Cl2、FeCl3、KMnO4
B．Al、CO、O2、H2
C．Zn、C、H2、CO
D．KClO3、MnO2、C、Fe
答案 C
解析 A中常用作氧化剂；B中氧气，D中KClO3、MnO2都常用作氧化剂。
考点五 物质的氧化性和还原性及强弱比较
16．下列微粒：①Al3＋ ②Cl－ ③N2 ④S2－ ⑤Cu ⑥H2O2 ⑦Fe2＋ ⑧MnOeq \\al(－,4)。既具有氧化性又具有还原性的是( )
A．①④⑤⑦B．③⑥⑦⑧
C．④⑤⑥⑧D．①②③⑥
答案 B
解析 一般情况下元素的化合价处于最高价时只有氧化性，处于最低价时只有还原性，处于最高价和最低价之间时往往既有氧化性也有还原性，据此解答。⑧中Mn元素为＋7价，虽然只有氧化性，但O元素为－2价，具有还原性，故MnOeq \\al(－,4)符合题意。
17．已知常温下，在溶液中发生如下反应：
①16H＋＋10Z－＋2XOeq \\al(－,4)===2X2＋＋5Z2＋8H2O
②2A2＋＋B2===2A3＋＋2B－
③2B－＋Z2===B2＋2Z－
由此推断下列说法错误的是( )
A．反应Z2＋2A2＋===2A3＋＋2Z－可以进行
B．Z元素在反应③中被还原，在反应①中被氧化
C．氧化性由强到弱的顺序是XOeq \\al(－,4)、Z2、B2、A3＋
D．还原性由强到弱的顺序是Z－、B－、A2＋、X2＋
答案 D
解析 由①可知氧化性：XOeq \\al(－,4)>Z2，还原性：Z－> X2＋；由②可知氧化性：B2>A3＋，还原性：A2＋> B－； 由③可知氧化性：Z2> B2，还原性：B－>Z－。即氧化性顺序为XOeq \\al(－,4)>Z2>B2>A3＋，还原性顺序为A2＋>B－>Z－>X2＋，选项A中的反应能够发生。
18．下列叙述中正确的是( )
A. 表中第①组反应中FeCl3只是还原产物
B. 氧化性比较：KMnO4>Cl2>Fe3＋>Br2>Fe2＋
C. 还原性比较：H2O2>Mn2＋>Cl－
D. ④组中的HCl既作还原剂，又起到酸的作用
答案 D
解析 氯气和FeCl2反应生成FeCl3，氯气为氧化剂，FeCl2为还原剂，所以表中第①组反应的FeCl3既是还原产物又是氧化产物，故A错误；根据①知，氧化性：Cl2>Fe3＋，根据②知，氧化性：KMnO4>O2，根据③知氧化性：KClO3>Cl2，根据④知氧化性：KMnO4>Cl2，根据以上分析无法判断Br2、Fe2＋氧化性相对大小，故B错误；根据②知还原性：H2O2>Mn2＋，根据④知还原性：Cl－>Mn2＋，故C错误；④反应中Mn元素化合价由＋7价变为＋2价、Cl元素化合价由－1价变为0价，其转移电子数为10，化学方程式为2KMnO4＋16HCl(浓)===5Cl2↑＋2MnCl2＋2KCl＋8H2O，所以HCl(浓)既作还原剂，又起到酸的作用，故D正确。
19.常温下，下列三个反应均能发生：X2＋2W2＋===2X－＋2W3＋；Z2＋2X－===2Z－＋X2；2W3＋＋2Y－===2W2＋＋Y2。则在相同条件下，下列三个反应：①Y2＋2X－===2Y－＋X2；②Z2＋2Y－===2Z－＋Y2；③2W3＋＋2Z－===2W2＋＋Z2也能发生的是( )
A．只有① B．只有②
C．①和② D．②和③
答案 B
解析 根据各反应可知氧化性：X2>W3＋、Z2>X2、W3＋>Y2，所以，氧化性强弱为Z2>X2>W3＋>Y2，还原性强弱为Y－>W2＋>X－>Z－。再根据“一定条件下，氧化性强的物质可以制取氧化性弱的物质，还原性强的物质可以制取还原性弱的物质”判断，反应①不能发生；反应②能够发生；反应③不能发生。
20．已知下列反应：
①Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2
②2KI＋Br2===2KBr＋I2
③Na2S＋I2===2NaI＋S↓
(1)Cl－、Br－、I－、S2－等离子的还原性由强到弱的顺序是_________________________________。
(2)Cl2、Br2、I2、S等物质的氧化性由强到弱的顺序是___________________________________。
(3)判断Cl2与Na2S能否反应？________(填“能”或“否”)。
(4)判断I2与NaBr能否共存？________(填“能”或“否”)。
答案 (1)S2－>I－>Br－>Cl－ (2)Cl2>Br2>I2>S (3)能 (4)能
解析 (1)根据同一氧化还原反应中还原剂的还原性强于还原产物的还原性，由反应①知还原性：Br－>Cl－，由反应②知还原性：I－>Br－，由反应③知还原性：S2－>I－，即还原性：S2－>I－> Br－>Cl－。(2)根据同一氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性知，由①得氧化性：Cl2>Br2，由②得氧化性：Br2>I2，由③得氧化性：I2>S，故氧化性由强到弱的顺序为Cl2>Br2>I2>S。(3)由(2)知氧化性Cl2>S，故Cl2与Na2S能发生反应：Cl2＋Na2S===2NaCl＋S↓。(4)由(2)知氧化性：Br2>I2，故I2与NaBr不能反应，则I2与NaBr能共存。
反应类型
化合价变化
电子转移
氧化反应
物质所含元素化合价升高的反应
物质所含元素原子失去电子(或电子对偏离)的反应
还原反应
物质所含元素化合价降低 的反应
物质所含元素原子得到电子(或电子对偏向)的反应
物质种类
常见物质
氧化剂
部分非金属单质
O2、Cl2等
含有高价态元素的化合物
浓硫酸、HNO3、KMnO4、MnO2、KClO3、K2Cr2O7等
某些金属活动性较弱的元素对应的高价态离子
Fe3＋、Ag＋、Pb4＋、Cu2＋等
过氧化物
Na2O2、H2O2等
还原剂
活泼的金属单质
Al、Zn等
某些非金属单质
C、H2等
非金属阴离子和氢化物
Cl－、Br－、I－、S2－、HI、NH3、H2S等
含有较低价态元素的化合物
CO、SO2、H2SO3、Na2SO3、FeSO4等
序号
氧化剂
还原剂
其他反应物
氧化产物
还原产物
①
Cl2
FeCl2
FeCl3
②
KMnO4
H2O2
H2SO4
O2
MnSO4
③
KClO3
HCl(浓)
Cl2
Cl2
④
KMnO4
HCl(浓)
Cl2
MnCl2