配套K12版高中化学专题2从海水中获得的化学物质第一单元氯溴碘及其化合物第3课.docx

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配套K12版高中化学专题2从海水中获得的化学物质第一单元氯溴碘及其化合物第3课

第3课时　氧化还原反应

[学习目标定位]　1.能够从化合价变化和电子转移角度认识氧化还原反应，并会分析判断。

2.能够正确表示氧化还原反应中电子转移的方向和数目。

一、氧化还原的基本概念

1．氯气与金属钠的反应中，钠原子失去1个电子形成稳定的电子层结构，钠元素的化合价由0价升高到＋1价；同时，氯分子中的氯原子得到钠原子失去的1个电子，也形成稳定的电子层结构，氯元素的化合价由0价降低到－1价。

在反应过程中钠元素与氯元素的化合价发生改变的原因是钠原子和氯原子之间发生了电子转移。

2．氧化还原反应的特征是元素化合价发生变化。

氧化还原反应的本质是发生电子转移（得失或偏移）。

（1）反应中化合价升降的原因

反应中化合价升降的原因是电子的转移（电子的得失或电子对的偏移）。

（2）氧化还原反应的本质

有电子转移（得失或偏移）的反应都是氧化还原反应。

失去（或偏离）电子的发生氧化反应。

得到（或偏向）电子的发生还原反应。

【例1】　下列反应中，一定发生电子转移的是（　　）

A．NH4HCO3

NH3↑＋CO2↑＋H2O

B．2KMnO4

K2MnO4＋MnO2＋O2↑

C．Ca（OH）2＋CO2===CaCO3↓＋H2O

D．FeO＋2HCl===H2O＋FeCl2

答案　B

解析　因为发生电子转移的反应一定是氧化还原反应，所以此题实际是判断反应是否是氧化还原反应。

其关键是分析反应前后元素的化合价是否发生变化，选项B中锰元素的化合价由＋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。

【例2】　下列关于氧化还原反应的说法中正确的是（　　）

A．氧化还原反应前后元素化合价有升降

B．氧化还原反应前后一定有氧的得失

C．实现Fe3＋―→Fe2＋的变化过程一定是氧化反应

D．元素化合价升高的反应是还原反应

答案　A

解析　本题主要考查氧化还原反应的概念，关键是要紧紧抓住反应中元素的化合价有无变化。

化合价有变化一定是氧化还原反应，但不一定有氧得失。

化合价升高发生的是氧化反应，Fe3＋转化为Fe2＋，铁元素的化合价降低，发生的是还原反应。

二、氧化还原反应中电子转移的表示方法

氧化还原反应中伴有电子转移（得失或偏移），试分析下述各氧化还原反应中电子转移情况如何。

（1）Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑

（2）Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2

答案　

（1）

氧化还原反应中电子转移情况的表示方法

（1）双线桥法

①箭头必须由反应物指向生成物。

②线桥上要标明“得”或“失”的电子数。

③得失电子数必须相等，即得失电子守恒：

m×n＝a×b。

④箭头方向不代表电子转移的方向，仅表示电子转移前后化合价的变化。

（2）单线桥法

①箭头方向指明了电子转移方向，无需注明“得”或“失”。

②线桥两端连接反应物中变价元素。

【例3】　下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是（　　）

答案　B

解析　解题时首先找出变价元素，确定其化合价的升降，然后根据得失电子数目相等的规律，标出电子转移的数目。

A项，

→

i，得到电子，

→

，失去电子，得失电子标反了，错误；B项，

a→

，失去2×e－，2个H2O中只有2个H原子被还原，得到2×e－，正确；C项，

n→

n，得到2e－，4个Cl－中只有2个被氧化（生成Cl2），失去2×e－，错误；D项，用单线桥表示电子转移情况时，箭头应由失电子原子指向得电子原子，所以箭头应由铜元素指向硫元素，错误。

特别提醒　电子转移表示方法的注意事项

（1）氧化还原反应中转移电子总数是得到电子数或失去电子数，而不是二者的加和。

（2）双线桥法标电子转移时，电子转移数用a×be－形式表示，a表示发生氧化或还原反应的原子个数，b表示每个原子得到或失去的电子数，当a或b等于1时，要省略。

氧化还原反应

1．下列关于氧化还原反应的说法中正确的是（　　）

A．失去电子的物质发生还原反应

B．氧化反应的本质是得电子

C．原子得到电子后，元素的化合价一定升高

D．有单质参加或生成的反应不一定是氧化还原反应

答案　D

解析　还原剂失去电子，化合价升高，发生氧化反应，氧化剂得到电子，化合价降低，发生还原反应，故A、B、C错误。

3O2

2O3不是氧化还原反应。

2．歌中唱到“帘外芭蕉惹骤雨，门环惹铜绿”，“铜绿”即是铜锈[Cu2（OH）2CO3]，铜在潮湿的空气中生锈的化学反应为2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2（OH）2CO3。

下列有关该反应的说法正确的是（　　）

A．该反应属于化合反应，但不属于氧化还原反应

B．该反应中碳元素的化合价发生了变化

C．该反应中铜失去电子，被还原，发生还原反应

D．该反应中氧元素化合价降低，说明反应中氧气得电子

答案　D

解析　在该反应中，铜元素的化合价由0价变成＋2价，失去电子，被氧化，氧元素的化合价由0价变成－2价，得到电子，被还原，其余元素的化合价都没有发生变化。

3．铬能慢慢地溶于稀盐酸得到蓝色溶液，若通入空气则溶液颜色变绿，发生的反应有①Cr＋2HCl===CrCl2＋H2↑、②4CrCl2＋4HCl＋O2===4CrCl3＋2H2O。

下列叙述中正确的是（　　）

A．反应①②均属于置换反应

B．HCl在反应①②中均发生还原反应

C．反应①中HCl被氧化

D．溶液颜色由蓝变绿是因为Cr2＋发生氧化反应

答案　D

解析　置换反应除了要有单质参加反应，还必须有单质生成，反应②不符合，A项错误；在反应②中HCl的两种元素无价态变化，HCl既未发生氧化反应，也未发生还原反应，B项错误；反应①HCl中H元素价态降低，被还原，C项错误；反应②中Cr2＋被O2氧化生成Cr3＋，导致溶液颜色由蓝变绿，D项正确。

4．下列电子转移表示正确的是（　　）

答案　B

解析　A项，得失电子标反，且转移电子总数不等；C项，KClO3中氯元素得电子，氧元素失去电子；D项，双线桥的起始位置不当，且得失电子标反。

5．下列氧化还原反应中电子转移数目及方向都正确的是（　　）

答案　B

解析　A项，Cl得到电子，O失去电子，该反应转移12e－，图中转移电子数目不正确，错误；B项，Fe得到电子，I失去电子，该反应转移2e－，正确；C项，F得到电子，O失去电子，该反应转移4e－，图中箭头的方向标反了，错误；D项，Br得到电子，S失去电子，该反应转移2e－，图中箭头的方向标反了，错误。

6．在反应2KMnO4＋16HCl（浓）===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O中：

（1）被还原的物质是________（填化学式，下同），氧化产物是__________。

（2）若生成71gCl2，则被氧化的HCl是__________mol，转移的电子的物质的量是________。

答案　

（1）KMnO4　Cl2　

（2）2　2mol

解析　在反应中元素化合价升降情况为

2K

nO4＋16H

===2

nCl2＋2K

＋5

l2↑＋8H2O，故被还原的物质为KMnO4，氧化产物为Cl2，反应中生成71gCl2（即1mol）时，被氧化的HCl为1mol×2＝2mol，转移电子为1×2mol＝2mol。

[对点训练]

题组一　氧化还原反应的判断

1．成语是中华民族灿烂文化中的瑰宝，许多成语中蕴含着丰富的化学原理。

下列成语中涉及氧化还原反应的是（　　）

A．木已成舟B．蜡炬成灰

C．铁杵成针D．滴水成冰

答案　B

解析　木已成舟、铁杵成针和滴水成冰都是形状的改变，没有新物质生成，不属于化学变化，更不是氧化还原反应，蜡炬成灰涉及燃烧，是氧气参与的氧化还原反应。

2．下列有关氧化还原反应的叙述中正确的是（　　）

A．元素化合价升高的反应是还原反应

B．物质在变化中失去了电子，此物质中的某一元素化合价降低

C．有电子转移的反应就是氧化还原反应

D．有化合价升降的反应，不一定是氧化还原反应

答案　C

解析　元素的化合价升高，失去电子，发生氧化反应，元素的化合价降低，得到电子，发生还原反应。

氧化还原反应中一定有电子转移，元素的化合价一定发生变化。

3．下列物质制取的化学方程式中，不属于氧化还原反应的是（　　）

A．实验室制取氢气：

Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑

B．实验室制取二氧化碳：

CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑

C．实验室制取氯气：

MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋2H2O＋Cl2↑

D．工业上制取二氧化氯：

2NaClO3＋4HCl（浓）===2NaCl＋2H2O＋2ClO2↑＋Cl2↑

答案　B

解析　B项中反应前后各元素的化合价都没发生变化，不属于氧化还原反应。

4．下列反应中，氯元素被氧化的是（　　）

A．2KClO3

2KCl＋3O2↑

B．2P＋5Cl2

2PCl5

C．MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋2H2O＋Cl2↑

D．H2＋Cl2

2HCl

答案　C

解析　氯元素被氧化的反应就是反应中氯元素的化合价升高的反应，C项中氯元素的化合价由－1价升高到0价。

5．已知某两种物质在一定条件下能发生化学反应，其反应的微观示意图如下，则下列说法正确的是（　　）

（说明：

一种小球代表一种元素的原子）

A．图中的反应物都是化合物

B．该反应属于置换反应

C．该反应属于非氧化还原反应

D．该反应不符合质量守恒定律

答案　B

6．以下变化中没有电子转移发生的是（　　）

A．Cl－―→Cl2B．SO

―→BaSO4

C．MnO

―→Mn2＋D．H2O―→H2

答案　B

解析　反应前后元素的化合价不发生变化的即没有发生电子的转移。

题组二　氧化还原反应的表示方法

7．下列电子转移的表示方法中正确的是（　　）

答案　D

解析　A项，Fe2O3被还原；B项，不用“＋”、“－”号表示；C项，“得到2×3e－”，“失去3×2e－”，标注错误。

8．下列氧化还原反应中电子转移的方向和数目均正确的是（　　）

A.

答案　B

9．在反应H2S＋H2SO4===S↓＋SO2↑＋2H2O中，若有32g硫生成则转移电子为（　　）

A．6molB．2mol

C．3molD．4mol

答案　B

解析　

生成32g硫（1mol）转移电子2mol。

10．ClO2遇浓盐酸会生成Cl2，反应的化学方程式为2ClO2＋8HCl===5Cl2＋4H2O，该反应中若转移电子的数目为9.632×1023，则产生的Cl2在标准状况下的体积为（　　）

A．11.2LB．33.6LC．22.4LD．44.8L

答案　C

解析　n（e－）＝

＝1.6mol。

因为2ClO2～Cl2～8e－，8HCl～4Cl2～8e－，所以该反应转移的电子数为8e－，即5Cl2～8e－，所以n（Cl2）＝

n（e－）＝

×1.6mol＝1mol，V（Cl2）＝1mol×22.4L·mol－1＝22.4L。

[综合强化]

11．选择符合下列问题的化学反应，把下列反应的化学方程式的编号填入横线上。

（1）既不属于分解反应，又不属于氧化还原反应的是________（填字母，下同）。

（2）既属于分解反应，又属于氧化还原反应的是________。

（3）只属于氧化还原反应的是_______。

（4）只属于化合反应不属于氧化还原反应的是________。

A．Ca（HCO3）2

CaCO3＋H2O＋CO2↑

B．2H2＋O2

2H2O

C．2KClO3

2KCl＋3O2↑

D．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑

E．CaO＋CO2===CaCO3

F．Cl2＋2KI===2KCl＋I2

G．2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

答案　

（1）DE　

（2）C　（3）G　（4）E

解析　根据氧化还原反应与化学反应类型的关系进行分析：

A为分解反应，无单质生成，所以不是氧化还原反应；B为有单质参加的化合反应，是氧化还原反应；C为有单质生成的分解反应，是氧化还原反应；D为复分解反应，不是氧化还原反应；E为无单质参加的化合反应，不是氧化还原反应；F为置换反应，属于氧化还原反应；G只属于氧化还原反应，不属于任何反应类型。

12．饮用水中的NO

对人类健康会产生危害，为了降低饮用水中NO

的浓度，某饮用水研究人员提出，在碱性条件下用铝粉将NO

还原为N2，其化学方程式为

10Al＋6NaNO3＋4NaOH===10NaAlO2＋3N2↑＋2H2O。

请回答下列问题：

（1）上述反应中，________元素的化合价升高，则该元素的原子________（填“得到”或“失去”）电子；而________元素的化合价降低，则该元素的原子被________（填“氧化”或“还原”）。

（2）用“双线桥法”表示反应中电子转移的方向和数目。

答案　

（1）Al　失去　N　还原

（2）

解析　在上述反应中铝元素由0价变为＋3价，化合价升高，失去电子，被氧化；氮元素由＋5价变为0价，化合价降低，得到电子，被还原。

13．

（1）人体血红蛋白分子中含有Fe2＋，正是这些Fe2＋使血红蛋白分子具有载氧功能。

亚硝酸钠（NaNO2）可将人体血红蛋白中的Fe2＋转化为Fe3＋，生成高铁血红蛋白而丧失与氧气的结合能力，反应过程中Fe2＋发生__________反应，说明亚硝酸钠具有____________性；误食亚硝酸钠中毒，可服维生素C缓解，说明维生素C具有________性。

（2）二氧化氯（ClO2）是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂。

与Cl2相比，ClO2不但具有更显著的杀菌能力，而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物。

可以用下列方法制备ClO2：

2NaClO3＋H2O2＋H2SO4===2ClO2↑＋Na2SO4＋O2↑＋2H2O

被氧化的物质是__________________，若反应中有0.1mol电子转移，则产生的ClO2气体在标准状况下的体积为________L。

答案　

（1）氧化　氧化　还原　

（2）H2O2　2.24

解析　

（1）NaNO2将Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe2＋发生氧化反应，说明NaNO2具有氧化性。

（2）反应中：

H2

2―→

2，O元素价态升高，则H2O2被氧化，NaC

O3―→

lO2，Cl元素化合价降低，故若反应中有0.1mol电子转移，则产生的ClO2气体在标准状况下的体积为22.4L·mol－1×0.1mol＝2.24L。

14．过氧化氢（H2O2）可作为采矿业的废液消毒剂，如消除采矿废液中有剧毒的氰化钾（KCN，其中N元素为－3价），化学方程式为KCN＋H2O2＋H2O===A＋NH3↑（已配平），请回答下列问题：

（1）生成物A的化学式是________。

（2）该反应是否是氧化还原反应？

________（填“是”或“不是”）。

若是，请指出被还原的元素；若不是，请说明理由：

_____________________________________________。

答案　

（1）KHCO3

（2）是　H2O2中氧元素的化合价由－1价降为－2价，被还原

解析　

（1）根据质量守恒定律可知，A由1个K原子、3个O原子、1个C原子和1个H原子构成，故为KHCO3。

（2）反应物H2O2中氧元素的化合价由－1价降为－2价，氧元素被还原；反应物KCN中碳元素的化合价由＋2价升高为＋4价，碳元素被氧化，故该反应是氧化还原反应。