第一章 化学反应及其能量变化.docx

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第一章化学反应及其能量变化

第一章化学反应及其能量变化

第一节氧化还原反应

【重点难点提示】

一、氧化还原反应的本质和特征

1．本质：

反应过程中有电子转移。

电子转移是指电子得失或者电子对的偏移。

2．特征：

反应前后有元素化合价发生变化。

元素化合价发生变化是判断是否发生氧化还原反应的依据。

二、氧化还原反应的有关概念

1．氧化剂与还原剂

氧化剂是反应时所含元素化合价降低，得到电子的物质。

记为：

氧、降、得。

还原剂是反应时所含元素化合价升高，失去电子的物质。

记为：

还、升、失。

氧化剂和还原剂均指反应物。

常见的氧化剂有：

活泼的非金属单质。

例如：

O2、Cl2等；含有较高价态元素的物质。

例如：

浓硫酸、HNO3、KMnO4、FeCl3等。

常见的还原剂有：

活泼金属单质，例如：

Al、Zn、Fe等；含有较低价态元素的物质。

例如：

C、H2、CO等。

2．氧化性与还原性：

氧化剂具有氧化性，还原剂具有还原性。

3．氧化反应与还原反应

氧化反应是物质所含元素化合价升高即还原剂发生的反应。

还原反应是物质所含元素化合价降低即氧化剂发生的反应。

氧化反应和还原反应看起来截然相反的两个反应过程，却同时存在于同一个氧化还原反应中，不能孤立存在。

因此，氧化还原反应充分的体现了矛盾的对立统一原理。

4．概念之间的关系：

氧化剂

具有

氧化性

化合价降低

得电子

被还原

发生

还原反应

还原剂

具有

还原性

化合价升高

失电子

被氧化

发生

氧化反应

三、用双线桥法表示氧化还原反应中的电子转移

1．表示方法要点

（1）用两条（或多条）线桥连接反应前后不同价态的同种元素。

（2）标明“得”、“失”电子及数目。

△

2Fe2O3+3C4Fe+3CO2

2．“双线桥”的含义：

（1）体现了氧化还原反应中得失电子总数相等的客观规律。

（2）箭头不是代表电子转移的方向，而是表示元素化合价的变化过程。

四、氧化还原反应与四种基本反应类型的关系

置换反应一定是氧化还原反应；复分解反应一定不是氧化还原反应；化合反应和分解反应不一定是氧化还原反应；有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应。

五、氧化还原反应中有关化合价的规律

1．金属元素一般没有负化合价，除零价外只显正价。

因此，金属单质在反应中只能作还原剂。

2．非金属元素既有正化合价也有负化合价。

例如：

SO2中的S显+4价，H2S中的S显-2价。

因此，大多数非金属单质在反应中既能作氧化剂又能作还原剂。

3．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时化合价只能降低，被还原。

例如：

HNO3中的N显+5价。

相反，显最低化合价的元素，在发生氧化还原反应时化合价只能升高，被氧化。

例如：

H2S中的S显-2价。

【方法思路点拨】

例1．指出下列各反应中什么元素被氧化，什么元素被还原，什么物质是还原剂，什么物质是氧化剂。

（1）HgS+O2Hg+SO2

（2）3Cl2+6KOH5KCl+KClO3+3H2O

+2–200+4-2

点拨：

解答本题时要注意全面分析，元素化合价的降低（或升高），不一定只是一种元素。

还原剂、氧化剂可以是同一种物质，也可以是同一种元素。

+5

△

HgS+O2Hg+SO2，化合价升高的元素是Hg和S，化合价降低元素是O。

Cl2KCl，Cl2KClO3，Cl元素化合价既降低又升高。

因此，

（1）HgS为还原剂，HgS和O2均为氧化剂。

反应中硫元素被氧化，汞元素和氧元素同时被还原。

（2）Cl2既是氧化剂又是还原剂，Cl元素既被氧化又被还原。

例2．用双线桥法标出KClO3+6HClKCl+3Cl2+3H2O的电子转移数目，并指出被氧化的元素与被还原的元素的原子个数比。

点拨：

同一种元素不同价态原子间发生氧化还原反应：

高价态+低价态中间价态。

KClO3+6HClKCl+3Cl2+3H2O

Cl元素既被氧化又被还原。

6个HCl中只有5个是还原剂，因此被氧化的Cl元素与被还原的Cl元素的原子个数比为5比1。

【本节检测A】

一、选择题（每题只有一个选项符合题意）

1．下列反应中一定不属于氧化还原反应的是

A．分解反应B．化合反应C．置换反应D．复分解反应

2．下列反应中，盐酸作还原剂的是

A．Zn+2HClZnCl2+H2

B．Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2

C．2HCl+Ba（OH）2BaCl2+2H2O

D．2KMnO4+16HCl2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O

3．下列变化中，需加入氧化剂的是

A．SO2SO3B．HClH2

C．FeCl3FeCl2D．Fe2O3Fe

4．下列化学反应中既有物质失氧又有物质得氧且属于置换反应的是

A．实验室加热KMnO4制备氧气B．实验室用碳还原氧化铜

C．实验室制备二氧化碳D．实验室用Zn粒和稀硫酸反应制备氢气

5．某元素在化学反应中由化合态变为游离态，则该元素

A．一定被氧化B．一定被还原

C．化合价降为0价D．可能被氧化，也可能被还原

6．下列反应中属于氧化还原反应，但水既不是氧化剂又不是还原剂的是

A．2F2+2H2O4HF+O2B．Cl2+H2OHCl+HClO

C．Na2O+H2O2NaOHD．2Na+2H2O2NaOH+H2

7．下列氧化还原反应中，电子转移的标注有错误的是

A．2Na+Cl22NaClB．Zn+2HClZnCl2+H2

C．Cu+Hg（NO3）2Cu（NO3）2+HgD．Cl2+2KBr2KCl+Br2

8．世界卫生组织（WHO）将二氧化氯列为高效灭菌消毒剂，它在食品保鲜、饮用水消毒方面有着广泛的应用。

下列说法正确的是

A．二氧化氯是强氧化剂B．二氧化氯是强还原剂

C．二氧化氯是离子化合物D．二氧化氯分子中氯为负一价

9．下列反应中，不属于氧化还原反应的是

A．3Cl2+6KOH5KCl+KClO3+3H2O

B．2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O

C．2Na+2H2O2NaOH+H2

D．NaOH+HClH2O+NaCl

10．有如下化学反应方程式：

A．CuO+H2Cu+H2OB．2KClO32KCl+3O2

C．Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2OD．2FeBr2+3Cl22FeCl3+2Br2

E．MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2+2H2OF．2NaBr+Cl22NaCl+Br2

G．KClO3+6HCl（浓）KCl+3Cl2+3H2OH．HgS+O2Hg+SO2

按下列要求把上述化学反应方程式的序号填入相应的括号中

（1）一种单质使一种化合物中的一种元素被还原（）

（2）一种单质使一种化合物中的一种元素被氧化（）

（3）同一种物质里，一种元素氧化另一种元素（）

（4）同一种物质中，同种元素间发生氧化还原反应（）

（5）不同物质间同种元素之间发生氧化还原反应（）

（6）发生在不同物质间，只部分被氧化或只部分被还原的反应（）

（7）多种物质间，一种元素氧化两种元素（）

（8）多种物质间，一种元素还原两种元素（）

高温

二、填空

11．在Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe的反应中，元素的化合价升高，则该元素的原子电子，被；而元素的化合价降低，则该元素的原子电子，被；该反应中是氧化剂，它发生了反应；是还原剂，它发生了反应。

12．分析下列氧化还原反应中元素化合价的变化，用双线桥法标出电子转移的方向和数目，并指出氧化剂和还原剂。

（1）2F2+2H2O4HF+O2氧化剂，还原剂。

△

（2）Fe+I2FeI2氧化剂，还原剂。

（3）Mg+H2SO4MgSO4+H2氧化剂，还原剂。

点燃

（4）CH4+2O2CO2+2H2O氧化剂，还原剂。

【本节检测B】

一、选择题（每题只有一个选项符合题意）

1．下列有关氧化还原反应的叙述正确的是（）

A．肯定有一种元素被氧化，另一种元素被还原

B．在反应中不一定所有元素的化合价都发生变化

C．置换反应不一定属于氧化还原反应

D．化合反应和分解反应不可能是氧化还原反应

2．下列反应属于一种元素还原两种元素的是（）

A．MnO2+4HClMnCl2+Cl2+2H2OB．2AgNO32Ag+2NO2+O2

C．2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2D．Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O

3．下列叙述中正确的是（）

A．含金属元素的离子不一定都是阳离子

B．在氧化还原反应中非金属单质一定是氧化剂

C．某元素从游离态变为化合态时该元素一定被还原

D．金属阳离子被还原一定化合价升高

4．氢化钠是一种生氢剂，可发生反应：

NaH+H2ONaOH+H2，对这一反应的描述正确的是（）

A．NaH是氧化剂B．氧元素被氧化

C．水是氧化剂D．氧化剂和还原剂质量之比是1:

1

5．已知G、Q、X、Y、Z均为氯的含氧化合物，我们不了解它们的分子式（或化学式），但是知道它们在一定条件下具有如下的转换关系（未配平）：

①GQ+NaCl，②Q+H2OX+H2，③Y+NaOHG+Q+H2O，④Z+NaOHX+Q+H2O。

这五种氯化物中氯的化合价由低到高的顺序为（）

A．QGZYXB．GYQZX

C．GYZQXD．ZXGYQ

6．在8NH3+3Cl2N2+6NH4Cl反应中，若有21.3gCl2参加反应，则被氧化的NH3的质量是（）

A．13.6gB．10.2gC．6.8gD．3.4g

7．人体血红蛋白中含有Fe2+，如果误食亚硝酸盐，会使人中毒，因为亚硝酸盐会使Fe2+离子转变为Fe3+离子，生成高铁血红蛋白而丧失与O2结合的能力。

服用维生素C可缓解亚硝酸盐的毒性，这说明维生素C具有（）

A．酸性B．碱性C．氧化性D．还原性

8．做实验时，东东不小心将紫色的KMnO4溶液沾在衣服上。

老师知道后，给了他一包东西，让他把这包东西撒在污点处，滴几滴水再搓。

东东回家一试，白衬衫上的污点果然不见了。

他非常惊讶，问老师这包东西是什么。

老师没有直接回答他，而是拿出了下列四种外观看起来和那包东西没什么两样的试剂让他猜。

东东看了看试剂瓶上的标签，动脑想了想，恍然大悟，指出洗去KMnO4污渍的“秘密武器”就是（）。

A．硫酸钠Na2SO4B．结晶碳酸钠Na2CO3·10H2O

C．草酸H2C2O4D．硝酸钾KNO3

二、填空

9．NO是大气污染物，目前一种治理方法是在400℃左右、有催化剂存在的情况下，用氨气把NO还原为氮气和水。

（1）该反应中是氧化剂，是还原剂。

（2）写出化学反应方程式，并标明电子的转移方向和数目。

10．在氯氧化法处理含CN-的废水过程中，液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐（其毒性仅为氰化物的千分之一），氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。

（1）某厂废水中含KCN，其浓度为650mg/L，现用氯氧法处理，发生如下反应（其中N均为-3价）：

KCN+2KOH+Cl2=KOCN+2KCl+H2O

被氧化的元素是。

（2）投入过量液氯，可将氰酸盐进一步氧化为氮气，2KOCN+4KOH+3Cl2=2CO2+N2+6KCl+2H2O，若处理上述废水20L，使KCN完全转化为无毒物质，至少需要液氯g。

11．在S2、Fe3+、Fe2+、Mg2+、I、H+、S中，只有氧化性的是，只有还原性的是，既有氧化性又有还原性的是。

12．根据以下要求分别写出化学方程式，并标出电子转移的方向和数目。

（1）氧气跟某种非金属单质反应：

（2）氢气还原金属氧化物：

（3）在溶液中进行的置换反应：

三、计算

13．加热装有2g黑色氧化铜的试管，并通入氢气，反应后，在试管中加入质量分数为10%，密度为1.047g/cm3的盐酸14mL，则黑色物质恰好完全溶解。

求被氢气还原的氧化铜占氧化铜总质量的质量分数。

第一节离子反应

【重点难点提示】

一、强电解质与弱电解质

1．电解质和非电解质

（1）定义：

凡在水溶液或熔化状态下能导电的化合物叫电解质。

无论是在水溶液或熔化状态下都不导电的化合物叫非电解质。

（2）电解质的研究对象是化合物。

因此，单质和混合物都不能称为电解质。

如：

Cl2的水溶液能导电，但Cl2不是电解质。

HCl是电解质而盐酸是电解质溶液。

（3）判断化合物是电解质还是非电解质，主要根据是该化合物在溶于水或熔化时自身能否形成自由移动的离子。

例如：

CO2、SO3、NH3的水溶液能导电，但导电的原因是它们与水反应后的生成物H2CO3、H2SO4、NH3·H2O能电离出离子，并非它自身电离出自由移动的离子。

所以，CO2、SO3、NH3是非电解质。

2．强电解质与弱电解质的区别

强电解质

弱电解质

定义

溶于水后能完全电离的电解质

溶于水后只有部分电离的电解质

化合物类型

离子化合物、某些共价化合物

某些共价化合物

电离程度

完全电离

部分电离

溶液中存在的微粒（不计水分子）

无电解质分子，只有电离出的阴离子和阳离子

既有电离出的阴离子、阳离子，又有电解质分子.

实例

强酸：

HCl、HNO3、H2SO4

强碱：

KOH、NaOH、Ba（OH）2

大多数盐：

NaCl、BaSO4、NH4Cl

活泼金属氧化物：

Na2O、CaO

弱酸：

CH3COOH

弱碱：

NH3·H2O

水

3．溶液的导电性与强电解质和弱电解质的关系

溶液的导电能力与自由移动的离子浓度有关，区别强电解质和弱电解质是看它的电离程度，与其溶液的导电能力无关。

如：

BaSO4虽然是强电解质，但溶解度小，所以溶液导电能力差。

而CH3COOH虽然不能完全电离，但溶解度大，所以，较浓的CH3COOH溶液导电能力较强。

二、离子反应

电解质在水溶液中发生的，有离子参加或生成的反应称为离子反应。

1．离子反应发生的条件

（1）有难溶的物质生成（如CaCO3、AgCl等）；

（2）有气体生成（如CO2、H2等）；

（3）有难电离的物质生成（如H2O、NH3·H2O、醋酸等）。

2．离子方程式书写方法

（1）写：

写出反应的化学方程式；

（2）拆：

把易溶于水，易电离的物质拆成离子形式。

注意：

难溶物、难电离的物质（如：

弱酸、弱碱、水等）、气体、单质、氧化物等要写成化学式；

（3）删：

将不参加反应的离子从方程式的两端删去；

（4）查：

检查方程式两端各元素的原子个数和电荷总数是否相等。

3．离子方程式的意义：

表示同一类型的所有的离子反应。

如：

Ba2++SO42-BaSO4↓表示可溶性的钡盐和可溶性硫酸盐在溶液中进行的反应。

三、离子共存的规律

1．在碱性溶液中不能共存的离子

（1）能与碱生成弱电解质的离子：

H+、NH4+等；

（2）难溶的碱的阳离子：

Cu2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+等。

2．在酸性溶液中不能共存的离子

（1）能与酸生成气体的离子：

CO32-、HCO3-等；

（2）能与酸生成弱电解质的离子：

OH-、CH3COO-等。

3．离子之间生成难溶或微溶的沉淀不能共存。

例如：

Ba+和SO42-、Ag+和Cl-、Ca2+和CO32-等。

【方法思路点拨】

例1．下列物质中，属于强电解质的是（）；属于弱电解质的是（）；属于非电解质的是（）。

A.碘化钾B.酒精C.氨气D.蔗糖E.醋酸F.硫酸氢钠G.一水合氨H.液氧I氢硫酸

点拨：

A、F是盐，在水溶液中或在熔融状态下完全电离，是强电解质。

B、D是有机物，无论在水溶液中还是在熔化状态下均不发生电离，所以是非电解质。

C溶于水后，生成新物质NH3·H2O，虽然NH3·H2O发生电离，但由于不是NH3自身电离出离子，所以为非电解质。

E和G分别属于弱酸和弱碱，在水溶液中只能部分电离出离子，所以是弱电解质。

液氧是单质，氢硫酸是混合物（硫化氢的水溶液），都不是纯净的化合物，既不是电解质，也不是非电解质。

例2．下列反应的离子方程式正确的是（）

A.氢氧化钙溶液与稀H2SO4反应：

Ca2++OH+H++SO42CaSO4+H2O

B.铁与盐酸反应：

2Fe+6H+2Fe3++3H2

C.碳酸钙与盐酸反应：

CO32+2H+H2O+CO2

D.氢氧化钠溶液与稀H2SO4反应：

H++OHH2O

点拨：

氢氧化钙溶液与稀H2SO4反应，正确的离子方程式是：

Ca2++2OH+2H++

SO42CaSO4+2H2O，不能“部分简约”即将OH、H+、H2O前面的计量系数2约去。

因此，A错误。

Fe与盐酸反应生成物是FeCl2而不是FeCl3，反应不符合实际情况。

正确的离子方程式为：

Fe+2H+Fe2++H2。

因此，B是错误的。

CaCO3是一种难溶物质，不能写成离子形式。

正确的离子方程式是：

CaCO3+2H+Ca2++H2O+CO2，所以C也是错误的。

因此，D正确。

【本节检测A】

一、选择题（每题只有一个选项符合题意）

1．下列物质中，能导电且属于电解质的是（）

A.熔融态的食盐B.NaOH溶液

C.固体KClD.液态HCl

2．下列物质中导电性最差的是（）

A.熔融的氢氧化钾B.石墨棒

C.硫酸溶液D.硫酸钡溶液

3．下列叙述正确的是（）

A．固体氯化钠不导电，所以氯化钠不是电解质

B．氯气溶于水，其水溶液能导电，氯气是电解质

C．氯化钾溶液能导电，因此氯化钾溶液是电解质

D．二氧化碳的水溶液能导电，但电解质不是二氧化碳，而是二氧化碳和水反应生成的碳酸

4．下列离子方程式中，正确的是（）

A．把金属铁放入盐酸溶液中反应：

2Fe+6H+2Fe3++3H2

B．碳酸钙和稀盐酸反应：

CaCO3+2H+Ca2++CO2+H2O

C．澄清石灰水和盐酸反应：

2H++2OH2H2O

D．向硫酸铜溶液中加入适量氢氧化钡溶液：

Ba2++SO42BaSO4

5．用离子方程式：

Ba2++SO42BaSO4来表示的化学反应方程式是（）

A．碳酸钡与稀硫酸之间的反应

B．稀硫酸与氢氧化钡溶液之间的反应

C．稀硫酸与氯化钡之间的反应

D．氢氧化钡与硫酸铜之间的反应

6．在强酸性溶液中能大量共存且溶液为无色透明的离子组是（）

A．NH4+、Al3+、SO42、NO3B．K+、Na+、.CO32、NO3

C．K+、NH4+、MnO4、SO42D．K+、Na+、NO3、HCO3

7．某溶液可使紫色石蕊试液变红，向其中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，则该溶液中可能含有的离子是（）

A．SO42B．CO32C．Ba2+D．HCO3

8．下列说法正确的是（）

A．强电解质溶液的导电能力一定大于弱电解质

B．在水溶液里和熔化状态下都能导电的化合物叫电解质

C．电解质在水溶液或熔化状态下能导电的原因是有自由移动的离子

D．强电解质一定是离子化合物

9．下列物质间的反应既属于氧化还原反应，又属于离子反应的是（）

A．Zn+HClB．NaCl+AgNO3C．H2+O2D．CaO+H2O

10．下列各组离子能大量在溶液中共存的是（）

A．Ag+、K+、SO42、NO3B．Na+、OH、Ba2+、Cl

C．H+、CO32、Cl、Na+D．Cu2+、SO42、OH、K+

二、填空

11．电解质在水溶液或熔化状态下能导电是因为存在；氯化氢是（填“强”、“弱”）电解质，液态氯化氢不能导电的原因是；氯化氢的水溶液能导电的原因是。

12．用离子方程式改写下面的化学方程式：

（1）H2SO4+Ba（OH）2BaSO4+2H2O。

（2）Cl2+2FeCl22FeCl3。

（3）SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4。

（4）NH3+HClNH4Cl。

13．某无色透明溶液可能含有K+，Cu2+，Ca2+，SO42，CO32，Cl中的几种，进行如下实验：

（1）滴加BaCl2溶液，有白色沉淀产生，将沉淀滤出。

（2）上述沉淀有一部分溶于稀HNO3。

（3）向滤液加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成，该沉淀不溶于稀HNO3。

试判断，该溶液中肯定有离子，肯定没有离子，可能有离子。

14．某溶液中含有SO42、CO32、OH、Cl，若只允许取一次该溶液而把四种离子分别检验出来，则应采取什么样的措施（能写离子反应式的，则要写离子方程式）。

（1）先检验；加入试剂（或溶液）。

离子反应式：

。

（2）然后检验；加入试剂（或溶液）。

离子反应式：

。

（3）再检验；加入试剂（或溶液）。

离子反应式：

。

（4）最后检验；加入试剂（或溶液）。

离子反应式：

。

15．现有①铁片②NaCl③氨水④醋酸⑤酒精⑥盐酸⑦浓H2SO4⑧KOH⑨蔗糖⑩H2S，其中属于电解质的是，属于非电解质的是，属于强电解质的是，属于弱电解质的是。

16．写出下列物质在水溶液中的电离方程式

（1）NaHSO4

（2）NaHCO3

（3）H2O（4）CH3COOH

（5）H2SO4（6）Na2SO4

【本节检测B】

一、选择题（每题只有一个选项符合题意）

1．下列叙述中不正确的是（）

A．在熔化状态下和溶解于水时均不导电的化合物，叫做非电解质

B．电解质、非电解质都指化合物而言，单质不在此范围

C．强电解质在水溶液中导电能力一定强

D．水是极弱的电解质

2．关于纯净物、混合物、强电解质、弱电解质和非电解质的正确组合是（）

纯净物

混合物

强电解质

弱电解质

非电解质

A

纯盐酸

冰醋酸

碳酸

氨水

氯气

B

纯碱

碘酒

氢氧化钾

醋酸

氨水

C

石油

石灰石

硫酸

磷酸

水

D

烧碱

食盐水

食盐

水

蔗糖

3．下列离子方程式不正确的是（）

A．氨水和醋酸溶液混合：

NH3·H2O+CH3COOHNH4++CH3COO+H2O

B．碳酸铵溶液和热的浓NaOH溶液混合：

NH4++OHNH3+H2O

C．碳酸氢钠溶液中加入足量石灰水：

2HCO3+Ca2++2OHCaCO3+CO32+2H2O

D．磷酸钠溶液与稀氢氧化钙溶液反应：

2PO43+3Ca2+Ca3（PO4）2

4．能用H++OH—H2O来表示的化学反应是（）

A．固体Cu（OH）2和H2SO4溶液反应

B．澄清石灰水和HNO3溶液反应

C．KOH溶液和醋酸溶液反应

D．Ba（OH）2溶液和H2SO4溶液反应

5．某溶液中含有Cl、SO42、CO32三种离子，要使每加入一种试剂（分别含Ag+、Ba2+、H+）只除去一种离子，操作顺序是（）

A．Ag+、Ba2+、H+B．Ba2+、H+、Ag+