第三节氧化还原反应素材

第3节氧化剂和还原剂在初中我们就知道，化学反应有四种基本类型，即化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应。这种分类方法比较简单，有很大的优点，但却不能把所有的化学反应包括在内。比如说，反应“Fe＋4HNO3＝Fe(NO3)3＋2H2O＋NO↑”就很难用上述反应类型来描述。那么，该反应到底属于哪种类型呢？化学反应还有什么更科学的分类方法呢？研习教材重难点[温故·知新]化学反应的四种基本类型：化合反应：两种或两种以上的物质相互作用，生成一种物质的反应。分解反应：一种物质经过反应后生成两种或两种以上物质的反应。置换反应：一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。复分解反应：两种化合物相互交换成分，生成另外两种化合物的反应。研习点1氧化还原反应1．元素化合价在化学反应中的变化（1）化合价：化合价是认识氧化还原的前提与基础。①规则：①在化合物中，正负化合价的代数和为零；②单质中，元素的化合价为零。②本质：a化合价的正与负：失去电子或共用电子对偏离呈正价；得到电子或共用电子对偏向呈负价。b化合价的数值：化合价的数值等于得、失电子（或共用电子对）的数目。c化合价的变动：元素在氧化还原反应中，得到电子，化合价降低；失去电子，化合价升高。③有关规律：a金属元素一般没有负化合价，除零价外，只显正价，因为在反应中只能失去电子。b非金属元素（除氧、氟外）在反应中既可得到电子，亦可失去电子，故既可呈正价，也能显负价。c氧、氟的非金属性很强，在反应中一般不失去电子，故一般没有正化合价。d显最高化合价的元素，在反应中只能得电子而不能失电子，故发生氧化还原反应化合价只能降低。相反，显最低化合价的元素，在反应中化合价只能升高。（2）基本概念①氧化反应和还原反应：反应物所含元素化合价升高（或者说是物质失去电子）的反应称为氧化反应；反应物所含元素化合价降低（或者说是物质得到电子）的反应称为还原反应。②氧化还原反应：凡是反应过程中有元素化合价变化（或电子转移）的化学反应叫做氧化还原反应。说明：氧化反应和还原反应是一对对立的反应，而又统一存在于一个反应中，不能分割，所以人们把这两种同时存在的一个化学反应叫做氧化还原反应。【联想·发散】四种基本反应类型和氧化还原反应的关系反应类型氧化—还原反应非氧化—还原反应化合反应2Na＋Cl2＝2NaCl（有单质参加）CaO＋H2O＝Ca(OH)2（没有单质参加）分解反应2H2O2＝2H2O＋O2↑（有单质生成）H2CO3＝H2O＋CO2↑（没有单质生成）置换反应Zn＋2HCl＝ZnCl2＋H2↑复分解反应H2SO4＋Ba(OH)2＝BaSO4↓＋2H2O2．氧化还原反应的实质（1）研究表明，所有的氧化还原反应中都存在着电子的转移，电子的转移是氧化还原反应的实质。说明：“转移”包含两方面内容：电子的得到、失去和电子的偏离、偏向。电子的偏离和偏向又统称电子的偏移。（2）认识氧化还原反应概念的三个阶段：①首先是从得到氧和失去氧的视角认识的。②接着是从元素的化合价升和降的视角去认识的。③最后是从元素原子电子的得到和失去的视角去认识的。注意：第①种情况只适宜在初中阶段使用，因为它解决问题的范围太狭窄，只局限在有氧参与的反应。第②种情况没有反映出氧化还原反应产生的本质，只是氧化还原反应的一种表象，我们用来作为判断一个化学反应是否是氧化还原反应的工具。第③种情况才是氧化还原反应的本质。研习点2氧化剂和还原剂1．基本概念（3）氧化剂和还原剂：在氧化还原反应中，所含元素的化合价降低（或说得到电子）的反应物叫做氧化剂；而所含元素化合价升高（或说失去电子）的反应物，叫做还原剂。（2）氧化产物和还原产物：还原剂失去电子被氧化所得的产物叫氧化产物；氧化剂得到电子被还原所得的产物叫还原产物。【领悟·整合】氧化还原反应的有关概念是互相独立，又互相依存的，其关系如下：氧化剂（具有氧化性）——得电子——被还原——发生还原反应——还原产物；还原剂（具有还原性）——失电子——被氧化——发生氧化反应——氧化产物。2．常见的氧化剂和还原剂常见的氧化剂：（1）非金属单质X2、O2、S等；（2）高价金属阳离子Cu2+、Fe3+；高价或较高价含氧化合物H2SO4(浓)、MnO2、HClO、KMnO4、K2Cr2O7、HNO3、HClO3等。常见的还原剂：（1）活泼或较活泼的金属K、Na、Mg、Al、Zn、Fe等；（2）低价金属阳离子Fe2+；（3）非金属阴离子Cl－、Br－、I－、S2－等；（4）含较低价元素的化合物CO、SO2、H2SO3、Na2SO3、NH3等。说明：在含有变价元素的化合物中，具有中间价态元素的物质（单质或化合物）既可做氧化剂，又可做还原剂。例如：Cl2、H2O2、Fe2+、SO2、H2SO3等既有氧化性有又还原性。3．氧化还原反应中各个基本概念间的关系失去电子的反应物得到电子的反应物还原剂氧化剂得失电子数相等，化合价升降值相等具有具有还原性氧化性发生发生氧化反应还原反应同时存在生成生成氧化产物还原产物失电子，化合价升高，被氧化得电子，化合价降低，被还原【知识·链接】氧化还原反应的表示方法1．双线桥法：表示的是同一元素在反应物转化为生成物时电子转移的结果，反映了化学反应的本质及参加反应的各物质间的氧化还原关系。双线桥法分析氧化还原反应的步骤：①标出有化合价变化的元素的化合价；②在反应物到生成物之间画一个箭头，箭头出发和指向的是有化合价变化的同一元素；③分析化合价的变化，找出反应中得失电子的总数(有价态变化元素的一个原子转移电子数×发生价态变化的原子个数)；④将转移电子数标在线上；2．单线桥法：表示的是电子转移的情况，反映了化学反应的本质。单线桥法分析氧化还原反应的步骤：①标出有化合价变化的元素的化合价；②用线桥将反应物中失电子的元素和得电子的元素连接起来，箭尾是失电子的元素，箭头是得电子的元素。注意：桥线只在反应物中，不跨越“＝”与生成物相连。③在桥线上注明电子转移的数目，注意：只写数目，不标得失。【联想·发散】运用氧化性、还原性概括物质的化学性质所谓氧化性是指氧化剂具有的一种能得到电子的能力，表现在反应中是化合价有降低趋势的一种表现能力；还原性是指还原剂具有的一种失去电子的能力，表现在反应中是化合价有升高趋势的一种表现能力。我们运用氧化性、还原性概括物质的化学性质，下面举例说明：上一章学了氯气和金属钠的化学性质，氯气跟金属单质（钠、铁、铜等）、非金属单质（氢气等）的反应中都是得电子，化合价降低被还原，做氧化剂，因此氯气具有强氧化性；但氯气也有还原性，如氯气跟水、碱溶液所发生歧化反应。其中有一部分氯即是表现了还原性。而钠非金属单质（氯气、氧气等）、水的反应中都是失电子，化合价升高被氧化，做还原剂，因此钠具有强还原性。盐酸是既有氧化性又有还原性的。如在盐酸跟镁、铝、锌等较活泼金属发生的置换反应中，盐酸表现了氧化性。在浓盐酸跟二氧化锰反应制取氯气时，盐酸表现了还原性。由于盐酸的氧化性实质上是H+的氧化性，属于酸的通性，即绝大多数酸所具有的共同性质，因此不能把盐酸称为氧化性酸。但浓硫酸是强氧化性酸，其氧化性是指H2SO4分子中＋6价的硫元素表现的一种很强的得电子的能力。稀硫酸或硫酸盐中的SO42－中的硫元素虽然也是＋6价，但没有强氧化性。稀硫酸也有氧化性，是其中的H＋所表现的。浓硫酸分子中＋6价的硫元素得电子的能力远强于其中的＋1价的氢。金属元素只能失电子，所以金属单质只有还原性；非金属元素既能得电子表现负价，又能失（偏离）电子表现正价，所以非金属单质多数既有氧化性又有还原性。