衔接 4 化合价与氧化还原反应 【知识回顾】 1. 化合价：一种元素一定数目的原子跟其他元素一定数目的原子化合的性质，叫做这种元 素的化合价。 （1）常见元素及原子团的化合价： ① 化合价有正价和负价，化合物中正、负化合价代数和为零。单质中元素的化合价为零。 ② 共价化合物中，元素化合价数值=该元素一个原子与其它原子形成的共用电子对数，电 子对偏向为负，偏离为正。如 HCl、NH3、H2O。 ③ 离子化合物中，元素化合价数值=该元素一个原子得失电子数，得电子为负，失电子为 正。如 Na2O MgO。 ④ 在带电原子团中，正、负化合价代数和不为零，代数和为原子团的化合价。同一元素， 在不同的原子团中，可显相同的化合价；如：CrO42—与 Cr2O72—；同一元素，在结构相同的 原子团中，可显不同的化合价；如：KMnO4 与 K2MnO4；同一元素，在同一物质中，可显 不同的化合价。如：NH4NO3。 （2）一些常见元素的化合价： 2.基本反应类型：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。 反应类型 表达式 实例 化合反应 A+B=AB 分解反应 AB=A+B 置换反应 A+BC=AC+B Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu 复分解反应 AB+CD=AD+CB HCl + AgNO3 = AgCl↓ + HNO3 2H2+O2 2KClO3 2H2O 2KCl+3O2↑ 3.如何正确书写化学方程式 （1）书写化学方程式的原则：以客观事实为基础；遵守质量守恒定律。 （2）书写化学方程式的顺序：“反应物”→“──”→“反应条件”→“生成物”→“↑或↓”→“配平” →“ ──改为══”。 （3）常见的反应条件：点燃、加热(△)、高温、催化剂等。 （4）“↑”“↓”的使用范围：在反应物中无气体参加反应，如果在生成物中有气体，则在气 体物质的化学式的右边注“↑”；在溶液中进行的无固体参加的反应，如果生成物中有固体， 则在固体物质的化学式右边注“↓”。 4.化学方程式的配平 常见方法：最小公倍数法、奇数配平法、观察法、暂定分数配平法等。 （1）最小公倍数法：配平时，首先找出式子左右两边各出现一次的元素，已经相等的元素 可以暂时不管，从不相等且原子个数相差较多的元素着手配平。求出不相等元素原子的最 小公倍数并用最小公倍数分别除以该元素的原子个数，所得的商就是该化学式的化学计量 数。最后由已经求出的化学计量数推出其他化学式的化学计量数，并将短线改为“=”。 （2）奇数配平法：配平时首先选定式子两边原子个数为一奇一偶的元素，作为配平的起点， 若有几种元素在式子两边同时出现奇偶数时，从出现次数最多的那种元素开始。其次，在 以已确定奇、偶数元素的化学式中，将奇数原子的化学式配成偶数。最后，根据已有的化 学计量数，确定其他化学式的化学计量数，并将短线改为“=”。 （3）观察法：配平时首先在反应物或生成物中找出一种化学式相对比较复杂的物质，把它 的化学计量数看作 1，以此为标准来确定其他化学式的化学计量数。然后，根据已确定的 化学式的化学计量数来确定其他化学式的化学计量数，并将短线改为“=”。 （4）暂定分数配平法：配平时，先根据式子中含有多种元素原子的化学式中的原子数，配 平其他化学式中元素的原子数。 4. 氧化反应和还原反应 （1）物质与氧发生的反应是氧化反应，含氧化合物中的氧被夺去的反应叫还原反应。 （2）反应中夺取氧的物质具有还原性，是还原剂，发生氧化反应，反应中失氧的物质具有 氧化性，是氧化剂，发生还原反应。 （3）常见还原剂：木炭、一氧化碳、氢气具有还原性，常做还原剂。 （4）化合反应不一定是氧化反应，氧化反应不一定是化合反应。 【衔接练习】 1．下列实验的设计不正确的是 A B C D 测定空气中氧气含 量 研究水的组成 验证质量守恒定律 检验甲烷燃烧生成 CO2 和 H2O 2．A～G 都是初中化学常见物质，在高温或加热条件下可以发生如图所示的转化。已知： A 是一种最常用的溶剂；常温下，C、D、F 为气体，B、G 为固体单质。 下列说法中错误的是（ ） A．A～G 中共有 4 种氧化物 B．E 中含有氧元素，且氧元素的质量分数一定为 20％ C．反应①～④中只有 2 个反应属于置换反应 D．反应①中，B 一定发生了氧化反应 3．有元素化合价升降的反应属于氧化还原反应。下图反应中属于氧化还原反应的是 A．①② B．①③ C．②④ D．④⑤ 4．我国古代的有关典籍中有“银针验毒”的记载，“银针验毒”的反应原理之一是 4Ag+2H2S+O2═2X+nH2O．下列有关该反应的说法不正确的是（　 　） A．n=2 B．该反应中只有银是单质 C．X 的化学式是 Ag2S D．该反应是氧化反应 5．关于下图的说法不正确的是（ A．A 试管中粉末由黑色变成红色 ） B．实验中一氧化碳表现了还原性 C．上图装置不够完备 D．B 试管中增重的质量为 A 试管中减轻的质量 6．钨是熔点最高的金属，广泛应用于拉制灯丝，有“光明使者”的美誉。冶炼金属钨常用到 白钨矿石，其主要成分是钨酸钙（ CaWO4），以下说法正确的是 A．钨酸钙属有机盐 B．钨酸钙中钨元素的化合价为+6 C．白钨矿石属纯净物 D．冶炼金属钨时，钨元素发生氧化反应 7．一种用软锰矿(主要成分是 MnO2)制备 KMnO4 的工艺中主要涉及下列反应: ①2MnO2+O2+ 4KOH 2K2MnO4+ 2H2O ②2K2MnO4+2H2O==2KMnO4+2KOH+H2↑ 下列有关说法正确的是 A．K2MnO4 中锰元素显+7 价 B．KMnO4 属于盐类物质 C．反应②属于复分解反应 D．该制法中 K2MnO4 是主要原料 8．科学概念间有包含、并列、交叉等不同关系。关于如图所示的关系，下列说法正确的是 （　　） A．可用该图表示单质、化合物、氧化物之间的关系，则干冰属于 Z 的范围 B．可用该图表示化合反应、分解反应、氧化反应之间的关系，且 Z 是氧化反应 C．可用该图表示缓慢氧化、燃烧、爆炸之间的关系，且 Z 是爆炸 D．可用该图表示分子、原子、离子之间的关系，且 Z 是离子 9．某化学反应中，各物质质量随时间变化的曲线如图所示．其中说法一定正确的是（　 　） A．该反应是分解反应 B．物质 c 发生还原反应 C．物质 b 是化合物 D．物质 a 中元素种类等于 b 和 c 中元素种类之和 10．硅是制作太阳能电池板、计算机芯片等的重要材料，工业上制取粗硅的反应为： 高温 SiO2+2C Si+2CO↑。下列有关叙述中错误的是 A．该反应属于置换反应 C．碳发生了氧化反应 B．反应前后硅的化合价从+4 价变为 0 价 D．该反应绿色环保 【新课学习】 （1）化学反应的基本类型： 反应类型 化合反应 A+B=AB 分解反应 AB=A+B 置换反应 AB+C=A+CB 复分解反应 AB+CD=AD+CB （2）CO+CuO 实例 2H2+O2 CaCO3 2H2O CaO+CO2↑ H2+CuO Cu+H2O NaOH+HCl=NaCl+H2O Cu+CO2 不属于任何一种基本反应类型，在这个反应中，氧化铜失去氧 变成单质铜，发生了还原反应；碳得到了氧变成了二氧化碳，发生了氧化反应。也就是说， 氧化反应和还原反应是同时发生的，这样的反应称为氧化还原反应。 1.氧化还原反应与化合价的变化： 化学反应 2CuO+C 2Cu 得氧元素 C 失氧元素 Cu 化合价升高元素 C 化合价降低元素 Cu C H C H +CO2↑ H2O +C H2 +CO Cu H H Cu CuO +H2 Cu +H2O (1)氧化反应是物质所含元素化合价升高的反应，还原反应是物质所含元素化合价降低的 反应。 (2)氧化还原反应是凡有元素化合价升降的化学反应，非氧化还原反应是凡没有元素化合 价升降的化学反应。 [归纳结论] 氧化还原反应的特征是元素的化合价发生变化，而得氧失氧只不过是其中的 特例。 化学反应 Fe＋CuSO4 2Na＋Cl2 FeSO4＋Cu 化合价变化 Fe 元素化合价升高，Cu 元 氧化还原反应 是 2NaCl 素化合价降低 Na 元素化合价升高，Cl 元 是 素化合价降低 无化合价变化 否 无化合价变化 否 CaCO3 CaO＋CO2↑ NaCl＋AgNO3 AgCl↓＋NaNO3 2.氧化还原反应与电子转移： 钠原子易失去最外层 1 个电子，成为具有稳定结构的 Na＋， 其化合价由 0 价升高为＋1 价；氯原子易得到 1 个电子，成 2Na＋Cl2 2NaCl 为具有稳定结构的 Cl－，其化合价由 0 价降低为－1 价。即 反应中，氯原子和钠原子之间发生了电子得失，分别形成阴 离子和阳离子，使元素的化合价发生了变化 由氢原子和氯原子均不易失去电子，二者形成共用电子对， 且共用电子对偏向于吸引力稍强的氯原子，偏离于氢原子。 H2＋Cl2 2HCl 因此，氢元素的化合价由 0 价升高到＋1 价；氯元素的化合 价由 0 价降低为－1 价。即反应生成的 HCl 分子中的共用电 子对发生了偏移，使元素的化合价发生了变化 （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得失(或偏移)。电子 的得失(或偏移)的结果是形成稳定结构。 （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。 [归纳总结] 化合价升高，失电子，被氧化；化合价降低，得电子，被还原。 化合价升降 电子转移 氧化反应 化合价升高的反应 失去电子的反应 还原反应 化合价降低的反应 得到电子的反应 氧化还原的关系 化合价升降同时发生（且升降 得失电子同时发生（且得失电子总 总数相等） 数相等） 氧化还原反应 有化合价升降的反应 3.氧化还原反应与基本反应类型的关系： 有电子转移的反应 化学反应 2NO＋O2===2NO2 CO2＋CaO===CaCO3 反应类型 化合反应 化合反应 价态变化 有 无 氧化还原反应 是 否 NH4HCO3 分解反应 无 否 分解反应 有 是 置换反应 有 是 置换反应 有 是 NH3↑＋CO2↑＋H2O 2KClO3 2KCl＋3O2↑ Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu HCl＋KOH===KCl＋H2O 复分解反应