1-3-1-氧化还原反应.docx

2022-2023学年高一化学同步学习高效学讲练（精品学案）
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。
【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。
+3 +2 0 +4
+2 0 0 +4

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 。
0 +2 0 +2
（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。
【练习】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 +CO
① 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。
（变式训练1）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。
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）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。
【效果检测】
1．下列古代技术的应用中，不涉及氧化还原反应的是
A．古法炼铁 B．化丹(Pb3O4)为铅
C．煅烧贝壳 D．火药爆炸
【答案】C
【解析】
A．铁矿石冶炼金属铁，铁元素的化合价降低，为氧化还原反应，故不选A；
B．化丹(Pb3O4)为铅，Pb元素化合价降低为0，为氧化还原反应，故不选B；
C．煅烧贝壳，碳酸钙分解位氧化钙和二氧化碳，元素化合价不变，没有发生氧化还原反应，故C选；
D．火药爆炸，是木炭、硫磺、硝酸钾剧烈反应生成K2S、CO2、N2，N、C、S元素化合价改变，属于氧化还原反应，故不选D；
选C。
2．氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如下图所示，则下列化学反应属于区域3的是

A．Cl2+2KBrBr2+2KCl
B．2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑
C．4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
D．CuO+COCu+CO2
【答案】D
【解析】
区域3表示属于氧化还原反应，但不属于置换反应的化学反应。根据置换反应和和氧化还原反应的定义可知，D项中的化学反应属于区域3。
故答案为：D。
3．在下列化学反应中“硫”元素化合价反应前后有发生改变的是
A．2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O B．H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl
C．SO3+H2O=H2SO4 D．2H2S+3O22H2O+2SO2
【答案】D
【解析】
A．在二氧化硫中，硫元素显+4价，在亚硫酸钠中，硫元素也显+4价，“硫”元素化合价反应前后没有发生改变，A不合题意；
B．在硫酸中，硫元素显+6价，在硫酸钡中，硫元素也显+6价，“硫”元素化合价反应前后没有发生改变，B不合题意；
C．在三氧化硫中，硫元素显+6价，在硫酸中，硫元素也显+6价，“硫”元素化合价反应前后没有发生改变，C不合题意；
D．在硫化氢中，硫元素显-2价，在二氧化硫中，硫元素显+4价，“硫”元素化合价反应前后发生改变，D符合题意；
故选D。
4．下列反应中，氯元素被氧化的是
A．2KClO32KCl＋3O2↑ B．2P＋5Cl2=2PCl5
C．MnO2＋4HCl(浓) MnCl2＋2H2O＋Cl2↑ D．H2＋Cl2=2HCl
【答案】C
【解析】
A．2KClO32KCl＋3O2↑反应中， 氯元素的化合价降低，被还原，故A错误；
B．2P＋5Cl2=2PCl5反应中，氯元素的化合价降低，被还原，故B错误；
C．MnO2＋4HCl(浓) MnCl2＋2H2O＋Cl2↑反应中，部分氯元素的化合价升高，被氧化，故C正确；
D．H2＋Cl2=2HCl反应中，氯元素的化合价降低，被还原，故D错误；
故答案选C。
5．（2022·甘肃·永昌县第一高级中学高一期末）钛(Ti)被称为铁、铝之后的第三金属，以下是由TiO2制Ti的主要反应：
①TiO2＋2Cl2＋2CTiCl4＋2CO     
②TiCl4＋2Mg2MgCl2＋Ti
下列说法正确的是
A．反应①是置换反应 B．反应②是复分解反应
C．反应①中TiO2被氧化 D．反应②中金属镁被氧化
【答案】D
【解析】
A．反应①中没有单质生成，不是置换反应，故A错误；
B．反应②是一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物，属于置换反应，故B错误；       
C．反应①，TiO2中Ti、O元素化合价都不变，TiO2既没有被氧化又没有被还原，故C错误；
D．反应②中镁元素化合价升高，金属镁被氧化，故D正确；
选D。
6．（2022·上海理工大学附属中学高一期中）在黑火药的反应2KNO3+S+3C=K2S+N2↑+3CO2↑中，被还原的元素是
①硫     ②碳     ③氮     ④氧
A．①② B．②④ C．①③ D．③④
【答案】C
【解析】
氧化剂具有氧化性，元素化合价降低，被还原，发生还原反应，反应2KNO3+S+3C=K2S+N2↑+3CO2↑中，氮元素化合价由+5价降低到0价，硫元素化合价由0价降低到-2价，碳元素化合价由0价升高到+4价，氧元素化合价不变，为-2价，因此被还原的元素为氮元素和硫元素，即①③，答案选C。
7．（2022·河北师范大学附属中学高一期中）反应的反应类型是
A．化合反应 B．置换反应 C．复分解反应 D．分解反应
【答案】B
【解析】
是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，属于置换反应，故选B。
8．（2022·黑龙江·大庆实验中学高一期中）下列属于氧化还原反应的是
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】
A．反应NH4Cl=NH3↑+HCl↑中，反应前后各元素的化合价都没有发生变化，不属于氧化还原反应，A不选；
B．反应SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O中，反应前后各元素的化合价都没有发生变化，不属于氧化还原反应，B不选；
C．反应SO3+H2O=H2SO4中，反应前后各元素的化合价都没有发生变化，不属于氧化还原反应，C不选；
D．反应2Na+2H2O=2NaOH+H2↑中，Na元素的化合价由0价升至+1价，H元素的化合价由+1价降至0价，反应前后有元素化合价的升降，属于氧化还原反应，D选；
答案选D。
9．（2022·浙江·高一期中）在反应中，属于还原产物的是
A． B． C． D．HF
【答案】D
【解析】
反应，O元素化合价升高，是氧化产物；F元素化合价降低，HF是还原产物，故选D。
10．油画上使用的白色颜料经一段时间后会变为黑色的PbS(硫化铅)，使颜料恢复白色的方法是蘸涂双氧水，发生反应的化学方程式为：PbS+4H2O2=PbSO4+4H2O，此反应中Pb元素、H元素的化合价不变，O元素的化合价变化为：-l→-2，则S元素的化合价变化为
A．+2→+4 B．+2→+6 C．-2→+4 D．-2→+6
【答案】D
【解析】
铅元素的化合价反应前后没变都是+2价，设反应前硫元素的化合价为x，则(+2)+x=0，x=-2，反应前硫元素的化合价为-2价；设反应后硫元素的化合价为y，则(+2)+y+(-2)×4=0，y=+6，反应后硫元素的化合价变为+6价。硫元素化合价从-2价变为+6价，故答案选D。
11．已知CaH2中Ca元素为＋2价，对于反应CaH2＋2H2O=Ca(OH)2＋2H2↑，下列说法正确的是
A．CaH2中H元素为＋1价
B．H2O发生氧化反应
C．CaH2中的氢元素既被氧化又被还原
D．H2中被氧化与被还原的原子的质量比为1∶1
【答案】D
【解析】
该反应中CaH2里面-1价H和H2O里面+1价H发生归中反应，生成0价H2，据此可分析解答。
A．根据化合物中元素化合价代数和为0可得CaH2中H元素为-1价，A选项错误；
B．H2O中+1价H得电子被还原，发生还原反应，B选项错误；
C．CaH2中的氢元素显-1价，为最低价只能失电子作还原剂，故只能被氧化，C选项错误；
D．1mol CaH2中2molH-被氧化，2molH2O中2molH+被还原，H2中被氧化与被还原的原子的质量比为1:1，D选项正确；
答案选D。
12．（2022·上海市建平中学高一期中）下列反应中，既是氧化还原反应又是离子反应的是
A．Fe与CuCl2溶液 B．NaOH溶液与CuSO4溶液
C．盐酸与生石灰 D．Ca(OH)2溶液与Na2CO3溶液
【答案】A
【解析】
A．Fe与CuCl2溶液发生置换反应产生FeCl2、Cu，反应方程式为：Fe+CuCl2=FeCl2+Cu，在该反应中元素化合价发生变化，因此反应属于氧化还原反应；该反应在溶液中进行，有离子参加与生成，离子方程式为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu，因此该反应又是离子反应，A符合题意；
B．NaOH溶液与CuSO4溶液反应产生Cu(OH)2沉淀和Na2SO4，反应方程式为：2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4，反应过程中元素化合价都不变，因此该反应不属于氧化还原反应，B不符合题意；
C．盐酸与生石灰反应产生CaCl2、H2O，反应方程式为：2HCl+CaO=CaCl2+H2O，反应过程中元素化合价都不变，因此该反应不属于氧化还原反应，C不符合题意；
D．Ca(OH)2溶液与Na2CO3溶液反应产生CaCO3沉淀和NaOH，反应方程式为：Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH，反应过程中元素化合价都不变，因此该反应不属于氧化还原反应，D不符合题意；
故合理选项是A。
13．（2022·江苏省扬州市教育局高一期末）O2在一定条件下能有效去除烟气中的SO2、NO，其可能的反应机理如下图所示，下列说法不正确的是(HO•表示羟基自由基，•表示未成对电子)

A．O2转化为时失去电子
B．HO•中氧元素的化合价为-1
C．净化器内SO2被还原
D．净化器内NO发生的反应为3HO• + NO = HNO3 + H2O
【答案】C
【解析】
A．根据电荷守恒可知，O2转化为发生的反应为O2-e-=，A正确；
B．•表示未成对电子，所以HO•不带电荷，因H的化合价为+1价，所以氧元素的化合价为-1，B正确；
C．羟基自由基具有氧化性，根据物质转化前后化合价的变化情况可知，SO2的化合价升高，S元素被氧化，最终被HO•氧化为H2SO4，C错误；
D．净化器内NO被HO•氧化为HNO3，发生的反应为3HO• + NO = HNO3 + H2O，D正确；
故选C。
14．（2022·黑龙江·哈尔滨三中高一期中）在有机碳源和微生物作用下，大气中氮可以实现平衡循环，过程如图所示。下列说法正确的是

A．图示所有含氮微粒中N的化合价只有0、+3、+5
B．循环转化过程中NO被甲醇氧化为N2
C．温度越高，越有利于N2转化成NH
D．NH与NO反应的离子方程式为：NH+NO=N2↑+2H2O
【答案】D
【解析】
A．图示所有含氮微粒中N的化合价有-3、0、+3、+5，A错误；
B．循环转化过程中被甲醇还原为N2，B错误；
C．温度越高，微生物失活，不利于N2转化成，C错误；
D．根据得失电子守恒，与反应的离子方程式为：，D正确；
故选D。
15．（2022·广西·南宁市第五十六中学高一期中）为抑制地球温室效应，许多科学家致力于从大气回收CO2的研究。CO2中C元素的化合价为_______。一定条件下，CO2与H2反应生成CH3OH(C的化合价为–2)和H2O，该反应_______(填“属于”或“不属于”)氧化还原反应，CO2在反应中作_______(填“氧化”或“还原”)剂。
【答案】     +4     属于     氧化
【解析】
CO2中氧元素的化合价为-2价，依据化合物中正负化合价代数和为0，可知C元素的化合价为+4价；一定条件下，CO2与H2反应生成CH3OH(C的化合价为-2)和H2O，碳元素化合价由+4价降低到-2价，氢元素化合价由0价升高到+1价，有元素化合价变化，该反应属于氧化还原反应，氧化剂具有氧化性，元素化合价降低，CO2在反应中作氧化剂。
16．对于反应MnO2＋4HCl(浓) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
(1)MnO2在反应中___________电子，所含元素化合价___________，发生___________反应。
(2)HCl在反应中___________电子，所含元素化合价___________，发生___________反应。
【答案】(1)     得到     降低     还原
(2)     失去     升高     氧化
【解析】
(1)MnO2中Mn由+4价降为+2价，在反应中得到电子，所含元素化合价降低，发生还原反应。故答案为：得到；降低；还原；
(2)HCl中的Cl由-1价升高为0价，在反应中失去电子，所含元素化合价升高，发生氧化反应。故答案为：失去；升高；氧化；
17．工业用盐中含亚硝酸钠(NaNO2)，该物质有毒，不能用作食盐用于烹调。
(1)食盐主要成分的化学式为____。
(2)亚硝酸钠和食盐中都含有的离子的化学符号是____。
(3)亚硝酸钠与氯化铵共热能发生反应，其化学方程式为：NaNO2+NH4ClNaCl+X↑+2H2O，则X的化学式为____。该化学方程式里的含氮物质中，氮元素未表现出的化合价为____价(填序号)。
A．+3        B．-3        C．0          D．+5
【答案】(1)NaCl
(2)Na+
(3)     N2     D
【解析】
(1)食盐的主要成分为氯化钠。
(2)亚硝酸钠和氯化钠都含有钠离子，化学符号为Na+。
(3)从元素守恒的角度分析，X含有氮元素，即为氮气，方程式中氮元素的化合价有+3价，-3价，0价。没有出现+5价。
18．（2021·河北武强中学高一期中）按要求完成。
(1)野外焊接铁轨常常采用铝热反应。已知铝热反应的化学方程式为，该反应所属基本反应类型是___________，在反应中铁元素的化合价___________(填“升高”或“降低”)，该元素的原子___________(填“失去”或“得到”)电子。发生氧化反应的是___________(填化学式，下同)，发生还原反应的是___________。
(2)在反应中，被氧化与被还原元素的质量比为___________，在反应中，被还原的硫与被氧化的硫的质量比为___________。
【答案】(1)     置换反应     降低     得到     Fe2O3     Al
(2)     2：1     2：1
【解析】
(1)Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe反应为置换反应，在反应中铁元素的化合价+ 3价降低到0价，氧化铁得到电子发生还原反应生成铁，发生还原反应的物质是Fe2O3，在反应中Al元素的化合价0价升高为+3价，铝失去电子发生氧化反应生成氧化铝，发生氧化反应的物质是Al；
(2)在反应SO2+2H2S=2H2O+3S↓中，硫元素化合价+4价降低到0价，得到电子发生还原反应，被还原，-2价硫元素化合价升高到0价，失电子发生氧化反应，被氧化，被氧化与被还原元素的质量之比为2：1；
在反应3S+6KOH=2K2S+K2SO3+3H2O中，S的化合价由0价既升高为+4价又降低为-2价，升高被氧化，降低被还原，根据化合价升降守恒可知，被还原的硫与被氧化的硫的质量比为2：1。