高中化学必修一 1.3.1 氧化还原反应教学设计

1、1.3.1氧化还原反应本节课是高中化学的重要理论基础。氧化还原反应在中学化学阶段的知识中处于非常重要的地位，是整个高中化学教学重点之一，是高中化学反应理论的基础，该知识点的应用贯穿于中学化学教材的始终，同时也是日常生活、工农业生产和现代科技中经常遇到的一类重要的化学反应。在学习本节课之前，学生在初中化学学习中已经接触了许多反应，并已经掌握对反应类型的分类方法（四个基本反应类型）；也能够从具体的反应去理解氧化反应和还原反应，但并没认识到氧化还原反应的本质特征；学生也学习了化合价，能够判断简单物质的化合价，可以理解物质中化合价的变化，但并没有了解化合价变化的实质以及化合价的变化与得失电子之间的关系

2、。在这节课的学习中，学生要掌握好氧化还原反应的基本概念，深入理解氧化还原反应的本质特征，才能在后续的元素化合物学习中理解化学反应的实质。宏观辨识与微观探析：从宏观上理解化合价变化是氧化还原反应的表观现象，从微观上明确在氧化还原反应中物质发生化合价变化的本质原因是电子的转移（得失和共用电子对偏移）。证据推理与模型认知：建立氧化还原反应中的电子转移模型，并利用该模型理解氧化还原反应的本质。科学探究与创新意识：学习氧化还原反应从得氧失氧的原始特征到化合价升降的表面现象，再到电子转移的本质原因，层层推进，逐步探究深入的发展过程。通过对氧化还原反应的特征和本质的分析，学习由表及里以及逻辑推理的科学探究方

3、法。科学精神与社会责任：形成氧化还原反应的化学概念，知道化学概念源于生活源于社会，而化学知识又服务生活服务社会，体验化学概念从生活经验到理性规范的演变过程。理解氧化还原反应的概念，能够用电子转移模型解释氧化还原反应。能够运用化合价的变化判断电子的转移。学生复习初中化学中氧化反应和还原反应的概念，复习初中关于元素化合价的知识，预习本课内容；教师准备多媒体课件。【引入】苹果削皮后放置一段时间会变黄色（或褐色），喝红酒之前要先把红酒倒入醒酒器中，敞口放置一段时间，喝起来更加绵柔滑润，更加可口；以上都是生活中不起眼的小常识，但是在这些常识中实际蕴含着一些重要的化学理论。本节课，我们就要以这些常识为开端

4、，学习一种新的反应类型。（展示切开一段时间的苹果和刚刚切开的苹果）【设疑】本章中同学们一直在学习分类，比如，同学们初中学习了将化学反应分为四个基本反应类型，上一节课学习了离子反应，那么同学们想想你还知道其他的反应类型吗？（氧化反应和还原反应）【设疑】通过初中的学习，同学们了解了氧化反应和还原反应两种反应类型，什么是氧化反应，什么是还原反应呢？（物质得氧的反应是氧化反应，物质失氧的反应是还原反应）【讲解】我们在初中是从得失氧的角度来定义氧化反应还原反应的，请同学们根据这个定义填写下表：反应得氧物质反应类型C + 2CuO 2Cu + CO2失氧物质反应类型Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO

5、2得氧物质反应类型失氧物质反应类型【投影】反应得氧物质反应类型C + 2CuO 2Cu + CO2C氧化反应失氧物质反应类型CuO还原反应Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2得氧物质反应类型CO氧化反应失氧物质反应类型Fe2O3还原反应【讲解】通过上面分析，我们发现在一个反应中，因为反应的原子个数守恒，所以有物质得氧的同时一定有物质失氧，即氧化反应和还原反应应该在一个反应中同时发生，这样的反应就是氧化还原反应。【板书】氧化还原反应【讲解】那么到底什么反应是氧化还原反应呢？显然还是从得失氧的角度出发进行定义是不科学的，更何况有的反应中根本不存在氧元素。我们应该从一个全新的角度出发，定义氧化

6、还原反应。【学生活动】标出上表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。【投影】【讲解】根据方程式中物质所含元素的化合价，同学们明显可以发现反应中存在化合价的变化。根据这种变化，同学们模仿下表的第一行，将表格补充完整。反应得氧物质的转化化合价变化反应类型C + 2CuO 2Cu + CO2CCO2升高（0+4）氧化反应失氧物质的转化化合价变化反应类型Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2得氧物质的转化化合价变化反应类型失氧物质的转化化合价变化反应类型【投影】反应得氧物质的转化化合价变化反应类型C + 2CuO 2Cu + CO2CCO2升高（0+4）氧化反应失氧物质的转

7、化化合价变化反应类型CuOCu降低（+20）还原反应Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2得氧物质的转化化合价变化反应类型COCO2升高（+2+4）氧化反应失氧物质的转化化合价变化反应类型Fe2O3Fe降低（+30）还原反应【讲解】通过上面的分析，同学们可以发现得氧的氧化反应中一定有元素的化合价升高，而失氧的还原反应中一定有元素的化合价降低，因此化学上从一个可以普遍应用的标准化合价出发，重新定义氧化反应和还原反应，即：物质所含元素化合价升高的反应为氧化反应，物质所含元素化合价降低的反应为还原反应。【板书】1、氧化反应和还原反应：【投影】1、氧化反应和还原反应：氧化反应：物质所含元素化合价升

8、高的反应还原反应：物质所含元素化合价降低的反应【讲解】根据上述的分析，我们将氧化反应和还原反应的概念进行了扩大，不再看物质得失氧，而是观察反应前后物质所含元素的化合价的变化。【练习】判断下列过程是氧化反应还是还原反应：CuCuO （ ）（2）CuCuCl2 （ ）（3）N2NH3 （ ）（4）FeCl2FeCl3 （ ）【投影】判断下列过程是氧化反应还是还原反应：（1）CuCuO （氧化反应）（2）CuCuCl2 （氧化反应）（3）N2NH3 （还原反应）（4）FeCl2FeCl3 （氧化反应）【过渡】以上我们判断的是反应的一部分，下面我们来看一个完整的反应：【投影】Fe + CuCl2 =

9、FeCl2 + Cu 【讲解】反应中虽然没有氧元素，但是有化合价的变化：Fe元素由0价升高到+2价，我们说Fe发生氧化反应，或者说Fe被氧化；Cu元素由+2价降低到0价，我们说CuCl2发生还原反应，或者说CuCl2被还原。该反应可以用如下图示表示。【投影】【讲解】这样同时存在氧化反应和还原反应的化学反应就是氧化还原反应，很明显，氧化还原反应的特征就是一定有化合价的变化。因为氧化和还原一定同时存在，所以反应中一定同时存在化合价的升高和降低。根据以上概念，我们以是否存在元素化合价变化为标准，将化学反应分为氧化还原反应和非氧化还原反应两种。【板书】2、氧化还原反应：【投影】2、氧化还原反应：元素化

10、合价发生变化的反应【练习】模仿上面的图示，表示如下反应：【投影】【练习】下列反应中，属于非氧化还原反应的是 （ D ）ACl2+2KOH=KCl+KClO+H2OB3NO2+H2O=2HNO3+NOCNa2O2+SO2=Na2SO4D2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O【练习】下列反应转化关系（未配平）肯定不正确的是 （ B ）AS+KOHK2SO3+K2S+H2O BFeO+HNO3Fe(NO3)3+H2OCCu2O+H2SO4CuSO4+Cu+H2O DNH4NO3N2O+H2O【讲解】现在我们回到最初的问题，苹果削皮后放置一段时间会变黄色（或褐色），切开的苹果中的某些化学物质与空气

11、中的氧气接触，该化学物质被氧化，颜色发生了变化导致的；而红酒喝之前需要醒酒，其中一个重要的原因是让红酒与氧气充分接触，使某些化学物质被氧化，从而使口感更柔和。这些都是氧化还原理论在生活中的实际应用。【过渡】既然氧化还原反应的重要特征是有元素的化合价变化，那么氧化还原反应中为什么会出现元素化合价的变化呢？即氧化还原反应的本质是什么呢？【板书】3、氧化还原反应的本质：【投影】3、氧化还原反应的本质：【讲解】首先，我们来研究一个刚才讨论过的氧化还原反应：。反应中Na的化合价由0价升高为+1价，这个过程是如何实现的呢？在离子反应的章节中，我们已经知道了NaCl中实际存在的是Na+和Cl-，反应中，Na

12、的化合价为0价，转化为Na+其化合价就变为+1价了。根据初中化学中原子结构的知识，同学们可以明确，这种转化是因为Na原子失去了最外层的一个电子。【设疑】反应中Na原子失去了一个最外层电子，那么失去的电子去哪里了？（给了Cl）【讲解】反应中Cl得到了Na失去的一个电子转化为Cl-其化合价也由0价转化为-1价。【投影】演示反应中Na原子和Cl原子的得失电子情况。【讲解】根据上面的分析，反应的化合价变化的过程可以进行如下的表述：Na原子的最外层只有1个电子，Cl原子的最外层有7个电子，Na失去最外层的1个电子转化为Na+，达到最外层8电子的稳定结构；Cl原子得到Na原子失去的1个电子，转化为Cl-也

13、达到8电子的稳定结构。反应中Na失电子，化合价升高，被氧化，发生氧化反应；Cl得电子，化合价降低，被还原，发生还原反应。因此我们说，该反应的本质是电子的得失。【投影】反应的电子得失可以进行如下的表示：【讲解】上面的图示中，得失电子使用了mne-的形式进行表示，其中m代表发生电子得失的原子个数，n代表每个原子得失的电子数（当m或n为1时要省略）。这种表示形式就是氧化还原反应的双线桥表示。【练习】以上面的双线桥表示形式为例，对下面的反应进行双线桥分析：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2（2）2K + S = K2S【投影】【讲解】除了上面的情况以外，在电解质的章节中，同学们还知道有的电解质是

14、以分子的形式存在的，溶于水时在水分子作用下，才会电离为可移动的阴阳离子，既然该物质不是以离子形式存在的，那么形成该物质的过程发生的就不会是电子的转移。下面我们以H2和Cl2反应生成HCl为例，来分析此类物质形成过程中化合价变化的原因。【投影】【讲解】氢原子最外层有1个电子，氯原子最外层有7个电子，两者都倾向于得到1个电子达到稳定结构，所以并没有进行电子得失，而是两者各以最外层1个电子组成一个共用电子对。该电子对受到两个原子核的共同吸引，两个原子可以共同占有这1对电子，从而使两个原子都达到了稳定结构。【投影】演示共用电子对的形成过程【过渡】那么这种形成共用电子对的反应中，化合价是如何发生变化的呢？【讲解】H和Cl通过形成共用电子对转化为HCl分子，由于氯原子吸引共用电子对的能力强于氢原子，共用电子对偏向于氯原子而偏离于氢原子，所以在HCl中H的化合价为+1，Cl的化合价为-1。从而得到，在该反应中，H元素的化合价由0价升高至+1价，H2被氧化；Cl元素的化合价由0价降低至-1价，Cl2被还原。反应发生化合价变化的原因是：发生了共用电子对的偏移。【设疑】根据上面的分析，同学们互相讨论回答下面的问题：NH3中N和H的化合价为什么分别是-3和+1？（NH3中N原子和H原子之间形成了3个共用电子对，其中3个共用电子对都偏向于N原子，所以N显-3价；3个H原子中每个H原子都有1个共用电子