初高中化学（通用）衔接教材：第6讲 用分类的方法研究化学反应

第6讲 用分类的方法研究化学反应

初中教材要求 在初中化学中，要求学生根据反应物和生成物的组成和数量判断化合反应、教材分析 分解反应、置换反应和复分解反应(俗称四类基本反应)。理解酸与碱生成盐和水的复分解反应又称为酸碱中和反应。知道氧化反应和还原反应。 高中教材要求 在高中化学中，除要求学生知道四种基本反应类型不能包含所有化学反应外，更侧重引导学生从反应本质对化学反应进行分类。如从是否存在化合价发生升降的元素来认识氧化还原反应；从反应过程中是否存在离子来认识离子反应。从而进一步了解氧化还原反应、离子反应充分发生的条件、表示方法等。

概念：初中化学涉及的基本反应类型有四类，即化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应。由两种或两种以上物质反应生成一种化合物的反应，称为化合反应，即“由多变一”的反应；一种化合物反应生成两种或两种以上物质的反应，称为分解反应，即“由一变多”的反应；一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物的反应，称为置换反应；两种化合物互相交换成分生成另外两种化合物的反应，称为复分解反应。

重点：根据置换反应中单质的不同类型又可分为①较活泼的金属置换出较不活泼的金属，如Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu；②较活泼的非金属置换出较不活泼的非金属，如C＋H2O=====CO＋H2；③非金属置换出金属，如H2＋CuO=====H2O＋Cu；④金属置换出非金属(常见为氢气)Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑。

规律：置换反应：溶液中金属所发生的置换反应，可根据金属活动顺序表进行推理。排在H前面的金属可与盐酸、稀硫酸等酸反应生成盐和氢气(硝酸除外)，排在前面的金属能把排在后面的金属从它的盐溶液中置换出来(K、Ca、Na三种金属例外)，排在Fe前面的金属只能与其亚铁盐发生置换反应(铁盐一般不发生)，而铁与其后的金属盐溶液反应只生成对应的亚铁盐。

复分解反应：根据复分解反应中化合物不同的组成类型又可分为“金属氧化物和酸反应生成盐和水、酸和碱反应生成盐和水、盐和酸反应生成另一种盐和另一种酸、

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盐和碱反应生成另一种盐和另一种碱、盐和盐反应生成另两种新盐”【你能列举出相应的化学反应方程式吗？】。

并不是所有化合物和化合物相互间就一定能发生复分解反应。从反应物角度看，反应物中不出现盐的复分解反应，两种反应物至少有一种可溶，反应才能发生；反应物中出现盐的复分解反应，两种反应物要求全部可溶，反应才能发生。从生成物角度看，只有生成物中出现不溶性气体、不溶性沉淀或者有水生成时，复分解反应才能完全进行。

四类反应很重要，但并不能包含所有的化学反应，如Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2、CH4＋2O2=====CO2＋2H2O，既不是置换反应，也不是复分解反应，。

碳、铁、氢气等可燃物与氧(气)的反应称为氧化反应或者可燃物的氧化【你能写出对应的化学方程式吗？】。

当这种反应现象不易被察觉时，又称为缓慢氧化反应；而剧烈的、发光、发热的氧化反应就称为燃烧；二者的本质区别就是反应快慢不同。而Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2、CuO＋H2=====Cu＋H2O等反应中，金属氧化物失去氧转化为金属单质的过程，称为金属氧化物的还原。

[想一想] 1.在初中化学的学习中，我们知道化学反应的基本类型有四种，即分解、化合、置换和复分解。在这四类反应中，一定会有单质生成的是________反应；可能会有氧化物生成的反应有________类(填数字)。

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点燃

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氧化反应、还原反应、氧化还原反应：

在初中，我们以是否有氧元素的得失判断是否发生氧化反应、还原反应。例如：CuO＋H2=====Cu＋H2O，在此反应中，氧化铜失去氧变成铜的过程，称为氧化铜的还原反应。

根据质量守恒定律，我们知道氧化铜失去的氧元素原子是不会消失的，它只是从氧化铜转移给了氢(气)，反过来看，氢气得到氧后形成了水，这种氢气得到氧的过程，也就是氢气的氧化过程，可称为氢气的氧化反应。

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可见氧化过程和还原过程，不可能孤立的进行，它们总是相伴相生的，一个反应中存在氧化过程，就必然同时存在还原过程，我们把这种反应就称为氧化还原反应，下图较好的描述了氧化反应和还原反应的这种对立统一性。

这一过程常用下列方式表示，习惯上称为双线桥法。

[想一想] 2.在下列反应中，①至④均发生了“氧的得失过程”，是氧化还原反应。而⑤和⑥虽然反应物中也存在氧元素，但它们不属于氧化还原反应。请分别标出下列六个反应中各元素的化合价。 ①Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2 ②C＋H2O=====CO＋H2 ③CH4＋2O2=====CO2＋2H2O ④2CO＋O2=====2CO2

⑤2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O ⑥NaOH＋HCl===NaCl＋H2O ⑦2Na＋Cl2===2NaCl ⑧Zn＋2HCl===ZnCl2＋ H2↑

从以上过程可以看出，①至④的反应中，均存在化合价发生改变的元素，而且有一种元素化合价是升高的，同时有另一种元素的化合价是降低的；而⑤和⑥中元素的化合价均未发生改变。这表明“得失氧”并不是氧化还原反应的唯一判断依据，我们还可以从元素化合价是否发生改变来判断反应是否为氧化还原反应。在发生氧化还原反应的过程中，得氧过程对应于元素化合价升高的过程，而失氧过程对应于元素化合价降低过程，因此，我们可以把元素化合价升高的过程称为氧化反应(或氧化、

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点燃点燃高温

高温

被氧化)，而元素化合价降低的过程称为还原反应(或还原、被还原)，同样可以用“双线桥”简单表示氧化还原反应的这一特征。

因为氧元素不能无中生有，也不会凭空消失，所以氧化反应和还原反应统一存在于一个完整的反应中。不可能发生只存在氧化过程而没有还原过程的反应，同样道理，由于任何物质中元素化合价代数和为0，所以在一个反应中各物质中所有元素的化合价代数和也为0。就是说，如果有一种元素的化合价升高了，为了维持“代数和为0”的平衡，必然要存在化合价发生降低的元素。这种特点可用下图表示：

按元素化合价升降观点看，⑦和⑧也是氧化还原反应，它扩大了氧化还原反应的范畴，有利于更好的总结化学反应的基本类型，用分类思想简化化学的研究对象。⑦和⑧反应中化合价升降的“双线桥”可表示如下：

在反应⑦中，钠发生氧化反应，而氯气发生了还原反应；在反应⑧中，锌发生氧化反应，而氯化氢发生了还原反应。通常在氧化还原反应中，发生氧化反应的物质被称为还原剂，如⑦和⑧中的钠和锌；而发生还原反应的物质被称为氧化剂，如⑦和

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⑧中的氯气和氯化氢。氧化剂和还原剂也统一存在于同一氧化还原反应中，不可能存在只有氧化剂的氧化还原反应，也不可能存在只有还原剂的氧化还原反应。 [想一想] 3.判断下列反应是不是氧化还原反应。如果是氧化还原反应，则用“双线桥”表示出元素化合价的升降关系，指出氧化剂和还原剂。 ①2KMnO4=====K2MnO4＋MnO2＋O2↑ ②CaCO3=====CO2↑＋CaO ③4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 ④CO2＋H2O===H2CO3 ⑤Cl2＋2KBr===Br2＋2KCl ⑥CO2＋2Mg=====2MgO＋C

⑦CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ ⑧Fe(OH)3 ＋ 3HCl===FeCl3 ＋ 3H2O ⑨Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O ⑩MnO2＋4HCl(浓)=====MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

从中还可以发现一些规律：①置换反应一定是氧化还原反应(习惯上总结出有单质存在的反应一般是氧化还原反应，但有例外，如一定条件下氧气转化为臭氧的变化，3O2===2O3就不是氧化还原反应)。②复分解反应一定不是氧化还原反应。③分解反应和化合反应中只有部分是氧化还原反应。④也有一些氧化还原反应不属于四类反应。这种关系我们可用下列图示表示：

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[想一想] 4.用化学方程式表示出下列物质的反应。并指出其中的强电解质、弱电解质和非电解质。

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①硫酸溶液和烧碱溶液的反应，②硫酸溶液和氢氧化钡溶液的反应，③氧化铜和稀硫酸的反应，④氧化铜和CO的反应，⑤氢气和氧气的反应，⑥盐酸溶液和烧碱溶液的反应，⑦醋酸溶液和氨水(NH3·H2O)的反应，⑧锌和稀硫酸的反应。

除反应④和⑤外，其他反应都是在溶液中进行的，根据物质的溶解度和电解质的电离程度，将溶液中发生的各个反应的反应物和生成物存在的主要微粒形式进行表示，可归纳出溶液中这些反应的共同特点。硫酸钡虽然是强电解质，可完全电离，但因溶解度小，在溶液中主要以沉淀形式存在；Zn和H2属于单质，都不与水发生反应，在溶液中仍以单质形式存在；CuO等金属氧化物只在熔融状态下发生电离，它不溶于水，在溶液中仍以固体形式存在；H2O、CH3COOH、NH3·H2O是弱电解质，电离部分很小，主要以分子形式存在；其他电解质都属于可溶性、完全电离的强电解质，它们以离子形式存在于溶液中。由此上述反应可表示如下：

－＋－＋＋－2－2－2＋①2H＋＋SO24＋2Na＋2OH===2Na＋SO4＋2H2O，②2H＋SO4＋Ba＋2OH－＋－＋2＋2－===BaSO4↓＋2H2O，③2H＋＋SO24＋CuO===Cu＋SO4＋H2O，⑥H＋Cl＋Na

＋OH－===Na＋＋Cl－＋H2O，⑦CH3COOH＋NH3·H2O===CH3COO－＋NH＋4＋H2O，

－2＋2－⑧Zn＋2H＋＋SO24===Zn＋SO4＋H2↑。

在这些反应中，或者是反应物或者是生成物都出现了自由移动的离子，通常我们把存在离子的一类化学反应就称为离子反应，不存在离子的化学反应就叫作非离子反应。前后相同的离子表示这类离子在溶液中没有发生实质性的变化，如果将前后相同的离子等量删除，可以进一步发现溶液中的离子反应的基本特征，有些离子并不参加反应，而能够表示这种离子反应本质的式子，就称为离子反应方程式。 以上反应的离子方程式可表示如下：

2－①H＋＋ OH－===H2O，②2H＋＋SO4＋Ba2＋＋2OH－===BaSO4↓＋2H2O，③2H＋＋

CuO===Cu2＋＋H2O，⑥H＋＋OH－=== H2O，⑦CH3COOH＋NH3·H2O===CH3COO－

＋2＋＋NH＋4＋H2O，⑧Zn＋2H===Zn＋ H2↑。

① 和⑥是不同的酸碱中和反应，但最终的离子反应方程式是一样的，从这一点可以看出，离子反应方程式不仅可表示某具体物质之间的反应，它还可以表示一类反应，如H＋＋ OH－===H2O就表示强酸和强碱生成可溶性盐和水的中和反应。“表示反应本质相同的一类反应”正是我们提出“离子反应”概念的原因之一，它将帮助我们更好的整理溶液中反应的类型，简化对反应类型的记忆。

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(满分50分 限时30 min)

一、选择题(本题包括10小题，每小题3分，共30分，每题只有1个正确答案) 1．氢氧化钾在我国古代纺织业长期作漂洗的洗涤剂，古人将贝壳(主要成分为碳酸钙固体)灼烧后的固体(主要成分是氧化钙)与草木灰(主要成分是碳酸钾)在水中相互作用，就生成了氢氧化钾。在上述反应过程中没有涉及的化学反应类型是( ) A．化合反应

B．分解反应 C．置换反应

D．复分解反应

2．下列关于氧化还原反应的说法正确的是( ) A．被氧化的物质是氧化剂 B．置换反应一定是氧化还原反应

C．元素由化合态变为游离态时，该元素一定被还原 D．离子反应不可能是氧化还原反应

3．中国科技大学的钱逸泰教授等以CCl4和金属钠为原料，在700 ℃时制造出纳米级金刚石粉末，发生的反应是4Na＋CCl4===C＋4NaCl。该成果被科学家们高度评价为“稻草变黄金” 。同学们对此有下列一些“理解”，其中错误的是( ) A．金刚石属于金属单质 B．反应过程中元素种类没有改变 C．该反应属于氧化还原反应 D．该反应是置换反应 4．下列说法正确的是( ) A．化合反应一定是氧化还原反应 B．分解反应一定是氧化还原反应 C．置换反应一定是氧化还原反应 D．复分解反应一定是氧化还原反应

5．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( )

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A．Cl2＋2KBr=====Br2＋2KCl B．2NaHCO3===Na2CO3＋H2O＋CO2↑ C．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 D．CuO ＋ CO=====Cu＋CO2

6．氧化和还原发生在同一元素间的反应是( ) A．Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O B．Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu C．2KClO3===2KCl＋3O2↑ D．2H2O=====2H2↑＋O2↑

7．离子方程式H＋＋OH－===H2O可表示的化学反应是( ) A．盐酸和氢氧化钡的反应 B．硝酸和氢氧化镁的反应 C．硫酸和氢氧化钡的反应 D．盐酸和氨水反应

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8．下列反应中，不能用离子方程式Ba2＋＋SO4===BaSO4↓来表示的是( )

电解

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A．稀硫酸与硝酸钡溶液的反应 B．硫酸钾溶液与氯化钡溶液的反应 C．稀硫酸与氢氧化钡溶液的反应 D．硫酸钠溶液与硝酸钡溶液的反应

9．下列各组物质间的反应，既属于氧化还原反应，又属于离子反应的是( ) A．锌与稀硫酸

B．盐酸与硝酸银溶液

D．氧化钠溶于水

C．氢气在氯气中燃烧

10．离子方程式BaCO3＋2H＋===CO2↑＋H2O＋Ba2＋中的H＋不能代表的物质是( )

①HCl ②H2SO4 ③HNO3 ④NaHSO4 ⑤CH3COOH A．①②③ C．②④⑤

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B．③④⑤ D．②③④

二、填空题(本题包括3小题，共20分)

11．(5分)将符合下列反应类型的化学方程式的序号填入相应的横线中： ①Fe3O4＋4CO=====3Fe＋4CO2 ②2KMnO4=====K2MnO4＋MnO2＋O2↑ ③Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑

④CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ ⑤C2H5OH＋3O2=====2CO2＋3H2O ⑥3Fe＋2O2=====Fe3O4 ⑦CuO＋H2=====Cu＋H2O

属于化合反应的是________________，属于分解反应的是__________________，属于复分解反应的是____________，属于置换反应的是____________，属于氧化还原反应的是______________________。

12．(5分)分类作为一种重要的科学思想，在科学研究中占有重要地位。氧化还原反应有多种分类方法，其中根据参与化合价升降元素种类是否相同的分类方法最为常见。下列反应中化合价升降发生在相同价态的同种元素之间的有________________，化合价升降发生在不同价态的同种元素之间的有

________________，化合价升降发生在不同元素之间的有________________。(填序号)

①C＋CO2=====2CO ②NH4NO3===N2O＋2H2O ③2KClO3=====2KCl＋3O2↑

④S＋2KNO3＋3C===K2S＋N2↑＋3CO2↑ ⑤3Cl2＋6NaOH===5NaCl＋NaClO3＋3H2O

13．(10分)写出下列反应的化学方程式，若属于离子反应的，直接用离子方程式表示；若属于氧化还原反应，请用双线桥表示出化合价升降方向及反应本质。 (1)K2CO3溶液与Ba(OH)2溶液反应 (2)氯化钠溶液和硝酸银溶液混合 (3)醋酸与NaOH溶液反应 (4)铁和硫酸铜溶液混合

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△△高温点燃

点燃

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