第一节 氧化还原反应
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第一节氧化还原反应第一课时教学目的:1.巩固“四种基本反应类型”、“氧化反应和还原反应”的知识。
2.学会从化合价升降的观点熟练地判断和分析氧化还原反应,并理解其实质。
3.学会用“双线桥法”表示氧化还原反应。
教学重点:1.从化合价升降的观点熟练地判断和分析氧化还原反应,并理解其实质。
2.“双线桥法”表示氧化还原反应。
教学方法:启发式讲述法教学过程:【引言】人类祖先很早就利用火来取暖,烧烤食物,虽然古人不知道,但他们确确实实在利用化学反应所释放出来的能量。
在化学的发展道路上,研究反应及其能量变化就一直是化学的一个重要的部分,我们学化学也可以从此入手。
【板书】第一章化学及其能量变化【引言】我们从反应入手,学一类重要的反应:氧化还原反应【板书】第一节氧化还原反应【提问】初中阶段我们学习过许多化学反应,这些反应是如何分类的?【板书】一、化学反应类型:1、基本反应类型:化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应【讨论】1、化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应的概念是什么?2、分别以四种基本反应类型,制取CO2,写出化学反应方程式。
【板书】反应类型表达式实例化合反应 A + B = AB C + O2 = CO2分解反应 AB = A + B CaCO3 = CaO + CO2↑置换反应 AB + C = A + CB C + 2CuO = 2Cu + CO2↑复分解反应 AB + CD = AD + CB CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑【提问】反应CuO + CO = Cu + CO2属于哪种基本反应类型呢?【讲解】基本反应类型这种分类方法有一定的局限性,不能包括所有的反应。
我们在初中里还学过另外一种分类方法,就是根据反应中物质是否得到氧或失去氧,把化学反应分为氧化反应和还原反应。
【讨论】C + O2 = CO22CuO + C = 2Cu + CO2CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + 2NaCl从氧化反应、还原反应的角度来分,分别属于什么反应?★那么Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2属于哪一种呢?【结论】氧化反应和还原反应是同时发生的,是合为一体的,有氧化就一定有还原。
第⼗⼀章氧化还原滴定法第⼗⼀章氧化还原滴定法第⼀节氧化还原反应⼀、氧化还原反应氧化还原滴定法是以氧化还原反应为基础的滴定分析⽅法,⽤于测定具有氧化性和还原性的物质,对不具有氧化性或还原性的物质,可进⾏间接测定。
上述的三个化学反应⽅程式中1和3中有元素的化合价发⽣了变化,我们把有这种现象的化学⽅程式的反应称为氧化还原反应。
1. 标志:元素化合价发⽣变化。
2. 定义:发⽣电⼦的转移(电⼦的得失或电⼦对的偏转)的反应,称为氧化还原反应。
3. 规律:升失电⼦总数相等。
练习:判断下列化学反应是否是氧化还原反应1. 2H2O === H2↑+ O2↑2. 2Na+ Cl2 === 2NaCl3. Zn + H2SO4 === ZnSO4 + H2↑⼆、常见的氧化剂和还原剂1.过氧化氢纯净的过氧化氢是⽆⾊粘稠液体,可与⽔以任意⽐例混合,汽⽔溶液称双氧⽔,过氧化氢受热、遇光,接触灰尘易分解⽣成⽔和氧⽓。
2H2O2 === 2H2O+ O2↑因此过氧化氢具消毒杀菌的作⽤。
医学上常⽤质量分数为0.03的过氧化氢⽔容易作为外⽤消毒剂,清晰创⼝。
市售过氧化氢的质量分数为0.3,有较强的氧化性,对⽪肤有很强的刺激作⽤,使⽤时要进⾏稀释。
2.⾼锰酸钾医学上成为P.P,为深紫⾊有光泽的晶体。
易溶于⽔,⽔溶液的颜⾊根据⾼锰酸钾的含量的多少可有暗紫红⾊到鲜红⾊。
⾼锰酸钾是强氧化剂,医学⽣常⽤其稀释液作为外⽤消毒剂。
3.硫代硫酸钠常⽤的是硫代硫酸钠晶体(带有5个结晶⽔)俗称海波。
它是⽆⾊晶体,易溶于⽔,具有还原性。
苏打:Na2CO3⼩苏打:NaHCO3⼤苏打:Na2S2O3·5H2O硫代硫酸钠在照相术中常⽤作定影剂,医学上可⽤于治疗慢性荨⿇疹或作解毒剂。
第⼆节⾼锰酸钾法⼀、原理(⼀)⾼猛酸钾法的原理在强酸性溶液中,以⾼锰酸钾为滴定液,直接或间接测定还原性或氧化性物质含量的氧化还原滴定法。
终点前:过氧化氢郭亮,随着滴定的进⾏,过氧化氢越来越少。
第二章碱金属和碱土金属第一节氧化还原反应氧化还原反应是一大类的重要的化学反应。
如冬天到了,屋里要取暖,煤和石油的燃烧带给人们热量。
随身听、电子手表、计算器中的电池放电、发生的也是氧化还原反应。
人的生命活动更离不开氧化还原反应。
如肌肉收缩、物质代谢,都需要能量,能量的得到来自于氧化还原反应。
金属的腐蚀生锈、水果的变熟、食物的代谢消化、电解和电镀、鞭炮的爆炸、光和作用….等。
一、氧化—还原反应发生氧化反应,H 2是还原剂1.从得氧、失氧角度分析:一种物质被氧化,同时另一种物质被还原的反应叫氧化—还原反应。
思考:举例说明什么是氧化反应?还原反应?并指出反应中的氧化剂、还原剂(要求从物质的得氧与失氧进行分析)。
2.从化合价的变化角度分析:(4)212221222)(+-+-+-+=+OH Ca O H CaO 得氧、失氧必然导致物质所含元素化合价的变化。
反应物中都有氧元素,但氧化、还原反应发生在碳与铜元素之间,与氧元素无关。
反应物中根本不含氧元素,但是氧化还原反应。
反应物中都含氧元素,但化合价没变----非氧化—还原反应。
发生还原反应,CuO 是氧化剂凡有元素化合价升降的反应就是氧—还反应----判断是否氧还反应的依据。
下列四种化学反应何者为氧化还原反应?(A)2H 2O 2→2H 2O +O 2(B)PCl 3+Cl 2→PCl 5(C)N 2O 4→2NO 2(D)CaCO 3→CaO +CO 2。
3.从电子得失角度分析:Na 失去1e ,化合价升高Na+Cl得到1e ,化合价降低Cl-凡是反应物中原子或离子有电子得失(或偏移)的反应就是氧化—还原反应。
----新的概念失e→升价→被氧化→氧化反应→氧化产物→还原剂→还原性。
得e→降价→被还原→还原反应→还原产物→氧化剂→氧化性。
氧化性:氧化剂表现的性质,实质是物质得电子能力的体现。
还原性:还原剂表现的性质,实质是物质失电子能力的体现。
二、复习化合价标注原则:氧化数:是某元素的一个原子的电荷数,这种电荷数是由假设把每个键中的电子指定给电负性更大的原子而求得.可以是分数.化合价是原子的化合比,没有分数,只为整数.1、标在元素符号的正上方2、正价在左、负价在右。
《氧化还原反应》教学设计方案(第一课时)一、教学目标1. 知识目标:学生能够理解氧化还原反应的概念,掌握氧化剂和还原剂的概念及判断方法。
2. 能力目标:学生能够通过实验观察氧化还原反应的现象,并能够分析反应中电子转移的过程。
3. 情感目标:培养学生的观察能力、分析能力和合作学习能力,提高学生对化学科学的兴趣。
二、教学重难点1. 教学重点:氧化还原反应的本质——电子转移。
2. 教学难点:如何正确判断氧化剂和还原剂。
三、教学准备1. 准备教学用具:黑板、白板、投影仪、实验器材等。
2. 准备教学材料:氧化还原反应相关实验试剂、试纸、实验报告等。
3. 准备教学视频:氧化还原反应实验过程的视频,帮助学生更好地理解反应过程。
4. 安排学生预习:提前布置学生预习氧化还原反应的相关知识,为课堂教学做好准备。
四、教学过程:1. 引入:(1) 通过小游戏:“抢位置”引出得氧和失氧,形成氧化还原反应。
(2) 通过对比化合价没有变化的反应,明确氧化还原反应的概念。
2. 探究:(1) 氧化还原反应的本质——电子的转移或偏离。
(2) 举例说明氧化还原反应在生活中的应用,如钢铁的生锈、金属的冶炼、原电池原理等。
3. 深化:(1) 氧化剂、还原剂的理解。
(2) 氧化性、还原性强弱的判断方法。
(3) 氧化还原反应方程式的配平方法。
4. 实践:通过实践操作来验证氧化还原反应中的得氧和失氧,加深对氧化还原反应的理解。
5. 总结:引导学生对本节课所学知识进行总结,并强调氧化还原反应在生活、生产中的应用。
6. 作业:布置与氧化还原反应相关的课后作业,以巩固所学知识。
教学设计方案(第二课时)一、教学目标1. 知识目标:学生能够理解氧化还原反应的本质,能够判断氧化还原反应的发生,掌握氧化剂和还原剂的判断方法。
2. 能力目标:学生通过氧化还原反应的学习,能够提高分析问题和解决问题的能力。
3. 情感目标:培养学生的科学态度和团队合作精神,引导学生树立正确的化学观念。
第一节氧化还原反应(共三课时)第一课时教学目的1.巩固初中四种基本反应类型知识。
2.巩固初中氧化反应和还原反应知识。
3.培养学生“讨论式”的学习方法。
4.通过课堂练习,了解学生对初中知识的掌握情况。
教学重点巩固初中化学反应分类的知识和主要反应类型的知识,并加深认识。
教学难点学生“讨论式”学习方法的训练。
教学方法复习引导法教学过程讲述在初中历史课中我们学习过人类的进步和发展与火有密切的联系,对于燃烧的探究是个既古老又年轻的课题,过去、现在和将来都研究它。
研究燃烧中的反应、能量变化、燃烧效率及产物对环境的影响等问题与本章知识有密切关系。
板书第一章化学反应及其能量变化讲述初中学习的燃烧是指可燃物与空气中氧气发生的发光、放热的氧化反应,现在我们来进一步研究。
板书第一节氧化还原反应讲述初中学习过木炭在空气中燃烧的反应,这个反应既是化合反应又是氧化反应,可见对化学反应可以从不同的角度进行分类,其目的在于了解各类反应的本质。
初中主要学习了两种不同的化学反应分类方法:基本类型反应和氧化反应、还原反应。
板书 1.基本类型反应讲述基本类型反应主要有化合、置换、分解、复分解四种,这种分类的依据是反应物和生成物的类型及反应前后物质种类的多少。
板书反应类型表达式化合反应A+B===AB分解反应 AB===A+B置换反应A十BC===AC+B复分解反应AB+CD===AD+CB练习各写出一个符合下列条件的有关化学方程式。
1.两种单质化合;两种化合物化合;单质与化合物化合。
2.一种物质分解成两种物质;一种物质分解成三种物质。
3.非金属单质置换非金属单质;金属单质置换金属单质。
4.复分解反应:氧化物与酸、氧化物与碱、酸与碱、酸与盐、盐与盐反应。
学生活动全班学生每人用一张纸完成上述练习。
评述挑选两个学生的练习利用投影讲评,指出存在的错误。
讲述化学反应还有其他分类方法。
例如,从得失氧的角度去分类,我们还学习了氧化反应和还原反应。
板书 2.氧化反应和还原反应讲述根据反应中物质是否得到氧或失去氧,把化学反应分为氧化反应和还原反应。
《氧化还原反应》作业设计方案(第一课时)一、作业目标通过本次作业,学生应能够:1. 理解氧化还原反应的基本概念;2. 掌握氧化还原反应的表示方法;3. 能够分析简单的氧化还原反应。
二、作业内容1. 基础概念题:a. 写出几个氧化还原反应的例子,并解释其基本原理;b. 定义氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物,并解释其在反应中的作用。
2. 判断题:a. 氧化还原反应一定有氧参与;b. 氧化还原反应中,元素的化合价一定发生变化;c. 氧化还原反应中,一定有电子的得失或偏移。
3. 简答题:a. 什么是电子得失或偏移?在氧化还原反应中如何体现?b. 为什么说氧化还原反应在日常生活、工农业生产和科研中具有重要应用?举几个例子说明。
4. 实验分析:选择一个简单的氧化还原反应(如氢氧燃烧),通过实验观察反应现象,记录并分析。
三、作业要求1. 独立完成作业,禁止抄袭;2. 确保答案准确、书写规范;3. 回答问题要有理有据,逻辑清晰。
4. 请在规定时间内提交作业(如课后或下节课前),以便老师及时评价。
四、作业评价1. 作业评价将根据回答的完整度、准确度和逻辑性给出分数;2. 评价将关注学生是否理解并掌握了氧化还原反应的基本概念和表示方法;3. 对于实验分析作业,还将关注学生的观察能力、分析能力和表达能力。
五、作业反馈老师将在批改完作业后,向学生提供反馈,包括问题解答的提示、学习建议等。
希望各位同学认真对待本次作业,并在下次课时前提交。
如有问题,请及时与老师沟通。
期待大家在《氧化还原反应》的学习中取得更大的进步!作业设计方案(第二课时)一、作业目标本次作业旨在巩固和加深学生对氧化还原反应基本概念的理解,加强学生对氧化还原反应的应用和判断能力。
二、作业内容1. 判断下列反应是否属于氧化还原反应:(1) 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑(2) CuO + H2 = Cu + H2O(3) CO2 + C = CO + H2O(4) Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu(5) FeCl3 + Fe = 2FeCl2(6) H2 + Cl2 = 2HCl2. 写出下列反应的氧化剂和还原剂,并分析氧化剂被还原还是被氧化:(1) MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O(2) 3CO + Fe2O3 = 3CO2 + 2Fe(3) FeBr2 + Cl2 = FeCl3 + Br23. 运用氧化还原反应的知识,设计一个实验方案,证明以下物质:(1) 高锰酸钾可以还原二氧化硫气体;(2) 高锰酸钾溶液中加入少量浓盐酸后,颜色会发生变化。
完整版新课标氧化还原反应教案一、教学内容本节课选自新人教版高中化学选修四第二章第一节《氧化还原反应》,内容包括:1. 氧化还原反应的定义及特点;2. 氧化还原反应中元素的化合价变化;3. 氧化还原反应的基本类型;4. 氧化还原反应与四大基本反应类型的关系;5. 氧化还原反应在实际应用中的例子。
二、教学目标1. 理解并掌握氧化还原反应的概念、特点及基本类型;2. 能够分析氧化还原反应中元素的化合价变化;3. 学会运用氧化还原反应解释生活中的化学现象。
三、教学难点与重点教学难点:氧化还原反应中元素的化合价变化规律、氧化还原反应与四大基本反应类型的关系。
教学重点:氧化还原反应的定义、特点及基本类型。
四、教具与学具准备1. 教具:多媒体教学设备、实验器材、氧化还原反应示例图;2. 学具:笔记本、笔、实验报告单。
五、教学过程1. 导入:通过展示金属生锈、燃烧等实际生活中的氧化还原现象,引导学生思考氧化还原反应的本质;2. 基本概念:介绍氧化还原反应的定义、特点,结合示例图进行分析;3. 化合价变化:讲解氧化还原反应中元素的化合价变化规律,通过例题进行讲解;4. 基本类型:介绍氧化还原反应的四种基本类型,结合实际例子进行分析;5. 实践操作:分组进行实验,观察并记录氧化还原反应的现象,进一步理解氧化还原反应;7. 随堂练习:布置相关习题,巩固所学知识。
六、板书设计1. 氧化还原反应的定义、特点;2. 氧化还原反应中元素的化合价变化规律;3. 氧化还原反应的基本类型;4. 氧化还原反应与四大基本反应类型的关系;5. 实际应用例子。
七、作业设计1. 作业题目:反应1:2Na + Cl2 = 2NaCl反应2:Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2反应3:Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag反应4:2H2O2 = 2H2O + O22. 答案:(1)反应1:氧化剂为Cl2,还原剂为Na;反应2:氧化剂为Fe2O3,还原剂为CO。
CIE AS 化学 Chapter 11 笔记第一节:氧化还原反应1.1 氧化还原反应的概念氧化还原反应是化学中非常重要的一种反应类型。
在氧化还原反应中,原子或离子通过失去或获取电子而发生化学变化,其中失去电子的称为氧化剂,获取电子的称为还原剂。
氧化还原反应在很多实际应用中都有重要的作用,比如在电池中就是利用氧化还原反应来产生电能。
1.2 氧化数的概念氧化数是描述元素在化合物中失去或获取的电子数的一种方法。
一般来说,氧化剂的氧化数是负的,还原剂的氧化数是正的。
通过计算氧化数可以帮助我们判断元素在化合物中的化学性质。
1.3 氧化还原反应的平衡氧化还原反应在进行的过程中,往往会伴随着电子的转移,因此需要保持电荷平衡。
在平衡氧化还原反应中,需要满足电子数相等的原则,通过调整化学方程式来实现电子数的平衡,以达到化学反应的稳定状态。
第二节:氧化还原反应的计算2.1 摩尔法计算在氧化还原反应中,我们可以根据实验数据使用摩尔法来计算反应物和生成物的摩尔比例或摩尔浓度。
通过摩尔法计算,可以帮助我们更好地理解氧化还原反应的化学变化过程,并预测反应的产物。
2.2 氧化还原反应的电子转移数计算在氧化还原反应中,电子的转移数对于理解反应机理和平衡反应至关重要。
通过计算电子转移数,可以帮助我们确定反应中参与氧化还原反应的物质,并进一步推导出反应的化学方程式。
2.3 氧化还原反应的电位计算在实际应用中,氧化还原反应往往与电位相关。
通过测定氧化还原反应的电位,可以评估反应的能量变化和反应的稳定性,对于电化学领域的研究具有重要的意义。
第三节:氧化还原反应的实际应用3.1 电池中的氧化还原反应电池是利用氧化还原反应产生电能的装置,不同类型的电池利用的氧化还原反应也各有不同。
在锂离子电池中,锂受氧化成为锂离子,同时正极材料发生还原反应,从而释放出电能。
了解电池中的氧化还原反应可以帮助我们更好地设计和改进电池性能。
3.2 金属的氧化还原反应金属在与氧气或其他氧化剂接触时会发生氧化还原反应,形成金属氧化物。
第一节 氧化还原反应1、根据下列三个反应,排出氧化剂氧化性的强弱顺序:A .4HCl +MnO 2∆ MnCl 2+Cl 2↑+2H 2OB .16HCl +2KMnO 4=2KCl +2MnCl 2+5Cl 2↑+8H 2OC .4HCl +O 22CuCl 450︒2Cl 2↑+2H 2O 解析:这三个反应中还原剂都是盐酸。
不同的氧化剂与同一还原剂反应时,若反应越易发生,则氧化剂的氧化性越强,反之就弱,故其氧化性顺序由强到弱:KMnO 4>MnO 2>O 2。
2、配平氧化还原方程式:P 4O +Cl 2FY=POCl 3+P 2Cl 5解析:本题中P 4O 中的P 元素对应有两种产物,故设P 4O 的化学计量数为“1”。
用待定系数法配平的关键是选准一种物质的化学计量数为1。
令P 4O +a Cl 2=b POCl 3+c P 2Cl 5,由原子守恒得:42,21/4,1,1,235,3/2。
b c a b b a b c c =+=⎧⎧⎪⎪==⎨⎨⎪⎪=+=⎩⎩解得 代入整理得:4P 4O +21Cl 2=4POCl 5+6P 2Cl 53、配平下列方程式:Fe 3C +HNO 3=Fe(NO 3)3+NO 2+CO 2+H 2O解析:复杂物质Fe 3C 按常规化合价分析无法确定Fe 和C 的具体化合价,此时可令组成该物质的各元素化合价为零价,再根据化合价升降法配平。
33Fe (03)9C 0+4 4N +5+4113→+⎫⨯⎬→⎭→⨯升共升131升降 再用观察法,不难确定各物质的化学计量数为:1、22、3、13、1、11,故为Fe 3C +22HNO 3=3Fe(NO 3)3+13NO 2↑+CO 2↑+11H 2O4、配平NH 4NO 3FY=N 2+HNO 3+H 2O解析:NH 4NO 3中N 的平均化合价为+1价,则元素化合价升降关系为:2N 2(+1→0) 降2×1N +1→+5 升4×1用观察法调整确定各物质的化学计量数,故:5NH 4NO 3=4N 2↑+9H 2O +2HNO 3注:若配平时不用此平均标价法,则要分析同种元素化合价升降关系。
第一章 物质及其变化 第一节 氧化还原反应 第1讲 氧化还原反应概念及表示【讲】知识点1多角度认识氧化还原反应 1.从得失氧的角度认识氧化还原反应氧化反应:物质得到氧的反应叫做氧化反应,如:S + O 2SO 2 C + O 2CO 2还原反应:物质失去氧的反应叫做还原反应,如:2CuO +C=====高温2Cu +CO 2↑对于反应2CuO +C=====高温2Cu +CO 2↑:(1)氧化铜失去氧,发生还原反应,被碳还原,铜单质是 还原 产物,氧化铜是 氧化 剂。
(2)碳得到氧,发生氧化反应,被氧化铜氧化,二氧化碳是 氧化 产物,碳是 还原 剂。
失去氧的物质,发生还原反应,被还原,对应产物是还原产物,本身是氧化剂。
得到氧的物质,发生氧化反应,被氧化,对应产物是氧化产物,本身是还原剂。
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。
2.从元素化合价升降的角度认识氧化还原反应(特征) (1)对于有氧元素参加的反应,分析化合价变化2CuO +C=====高温2Cu +CO 2↑ CuO +H 2=====△Cu +H 2O Fe 2O 3+3CO=====高温2Fe+3CO 2①碳化合价 升高 ,碳 得 氧,碳发生 氧化 反应,碳被氧化铜 氧化 ,二氧化碳是 氧化 产物,碳是 还原剂 剂。
②)氧化铜化合价 降低 ,氧化铜 失 氧,氧化铜发生 还原 反应,氧化铜被碳 还原 ,铜单质是 还原 产物,氧化铜是 氧化剂 剂。
化合价降低的物质,发生还原反应,被还原,对应产物是还原产物,本身是氧化剂。
化合价升高的物质,发生氧化反应,被氧化,对应产物是氧化产物,本身是还原剂。
氧化还原反应:凡是有元素 变化 的反应(2)对于无氧元素参加的反应Fe +CuSO 4=====△Cu +FeSO 4:①铁元素元素化合价 升高 ,铁单质发生 氧化 反应,铁单质被 氧化 ,FeSO 4是 氧点燃点燃化产物 ,铁单质是 还原剂 剂。
第一节氧化还原反应
一.化学反应的类型
我们知道,木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳的反应,既是化合反应,又是氧化反应。
C+O2 CO2
正如我们可以根据物质的组成和性质,将物质分成单质、氧化物、酸、碱、盐等若干类那样,我们也可以把化学反应分成若干类。
这样,不仅学习时更简便,而且也有利于了解各类化学反应的本质。
化学反应从不同的角度可以有多种分类方法。
例如,在初中化学中,我们曾学习过两种不同的分类方法。
1.根据反应物和生成物的类别以及反应前后物质种类的多少,把化学反应分为化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应。
这就是我们通常所说的四种基本类型的反应。
表1-1 四种基本类型的反应
2
2.根据反应中物质是否得到氧或失去氧,把化学反应分为氧化反应和还原反应。
表1-2 氧化反应和还原反应
讨论
1.用四种基本类型的分类方法分析
属于哪种类型的反应?
2.用物质是否得氧和失氧的分类方法分析,氢气与氧化铜在加热条件下的反应,是否仅仅属于还原反应?
通过讨论我们可以知道,四种基本类型的分类方法是一种重要的分类方法。
但由于这种分类方法只是从形式上划分的,因此,不能反映化学反应的本质,也不能包括所有的化学反应。
同样,从物质在反应中是否得氧和失氧的角度把化学反应分为氧化反应和还原反应,也是不全面的,它把一个反应中同时发生的两个过程人为地分割开,因此,也不能反映该类反应的本质。
由此说明,我们在化学学习的初始阶段,学习的一些概念和原理往往是不完善和不全面的,这些概念和原理常有它们自己的适用范围。
因此,我们应该正确地、恰当地看待这些初始阶段的概念和原理,并注意它们今后的发展,以科学的态度来学习化学。
下面,我们根据化学反应中是否有电子转移(得失或偏移),来学习一类重要的化学反应——氧化还原反应。
二.氧化还原反应
从上面的讨论中可以知道,在氢气与氧化铜的反应中:
氧化铜失去氧发生还原反应,氢气得到氧发生氧化反应。
这两个截然相反的过程是在一个反应中同时发生的。
在化学反应中,一种物质与氧化合,必然同时有另一种物质中的氧被夺去。
也就是说,有一种
物质被氧化,必然有一种物质被还原。
像这样一种物质被氧化,同时另一种物质被还原的反应叫做氧化还原反应。
讨论
氧化还原反应与元素化合价的升降有什么关系?
我们仍以氢气与氧化铜的反应为例来分析:
在反应中,铜元素的化合价由+2价降低到0价,氧化铜被还原;氢元素的化合价由0价升高到+1价,氢气被氧化。
我们对氧化铜与碳的反应以及水蒸气与碳的反应等进行类似的分析,就会发现有同样的情况存在:
由此我们可以得出这样的结论:物质所含元素化合价升高的反应是氧化反应,物质所含元素化合价降低的反应是还原反应。
凡有元素化合价升降的化学反应是氧化还原反应。
用化合价升降的观点不仅能分析有得氧和失氧关系的反应,还能分析虽没有得氧和失氧关系,但元素化合价在反应前后有变化的反应。
我们在初中化学中学过,元素化合价的升降与电子得失或偏移有密切关系。
由此可以推论,氧化还原反应与电子的转移有密切关系。
这种关系是什么呢?我们以钠与氯气的反应,以及氢气与氯气的反应为例来分析。
钠原子的最外电子层上有1个电子,氯原子的最外电子层上有7个电子。
当钠与氯反应时,钠原子失去1个电子成为钠离子,氯原子得到1个电子成为氯离子。
在这个反应中,发生了电子①的转移。
在离子化合物里,失去电子的原子带正电,这种元素的化合价是正价;得到电子的原子带负电,这种元素的化合价是负价。
在钠与氯气的反应中,
钠失去1个电子,钠元素的化合价从0价升高到+1价,被氧化;氯得到1个电子,氯元素的化合价从0价降低到-1价,被还原。
在氯气与氢气的反应中,由于生成的氯化氢是共价化合物,在电子转移过程中,哪一种元素的原子都没有完全失去或完全得到电子,它们之间只有共用电子对的偏移,且共用电子对偏离于氢原子而偏向于氯原子。
因此,氢元素的化合价从0价升高到+1价,被氧化;氯元素的化合价从0价降低到-1价,被还原。
综上所述,我们可以给氧化还原反应下一个更为本质的定义:凡有电子转移(得失或偏移)的反应都是氧化还原反应。
凡没有电子转移的反应,就是非氧化还原反应。
在氧化还原反应中,电子转移(得失或偏移)和化合价升降的关系如图1-6所示。
讨论
有人说置换反应全部属于氧化还原反应,复分解反应全部属于非氧化还原反应,有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应全部属于氧化还原反应。
你认为这个结论合理吗?简述你的理由。
为了帮助理解和记忆,常可以利用图、表等来描述一些知识间的关系。
四种基本类型反应与氧化还原反应的关系如图1-7所示。
三.氧化剂和还原剂
氧化剂和还原剂作为反应物共同参加氧化还原反应。
在反应中,电子从还原剂转移到氧化剂,即氧化剂是得到电子(或电子对偏向)的物质,在反应时所含元素的化合价降低。
氧化剂具有氧化性,反应时本身被还原。
还原剂是失去电子(或电子对偏离)的物质,在反应时所含元素的化合价升高。
还原剂具有还原性,反应时本身被氧化。
例如,对于下列反应:
在中学化学中,常作为氧化剂的物质有O2、Cl2、浓H2SO4、HNO3、KMnO4等;常作为还原剂的物质有活泼的金属单质,如Zn、Fe,以及C、H2、CO等。
氧化还原反应是一类重要的化学反应。
在工农业生产、科学技术和日常生活中都有广泛的应用。
例如,食物在人体中被消化,以提供生命活动所需的营养和能量,就离不开氧化还原反应。
又如,煤燃烧、酿酒、电镀、金属的冶炼等,也都离不开氧化还原反应。
氧化还原反应的重要应用之一是制取物质,例如,可以利用下列反应来分别制取O2、Cu和Fe:
2KClO3 2KCl+3O2↑
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
Fe2O3+3CO2 Fe+3CO2
并不是所有的氧化还原反应都能利用来造福于人类的,有些氧化还原反应会给人类带来危害,如易燃物的自燃、食物的腐败、钢铁的锈蚀等。
我们应该运用化学知识来防止这类氧化还原反应的发生或减慢其进程。
例如,可采用在钢铁表面喷漆等方法来防止钢铁锈蚀的氧化还原反应发生。