第 3 节氧化还原反应 教学设计

第3节氧化还原反应3.1 氧化还原反应教材分析：“氧化还原反应”是高中化学必修课程中概念原理类的内容。是高中一年级全体学生都要学习的重点知识。该内容教学可安排三个课时。第1课时的教学重点是:形成认识化学反应的微观视角，了解氧化还原反应本质的认识过程,建构氧化还原反应的认识模型。教学目标：通过实验探究日常生活中存在的氧化还原反应现象。通过氧化还原反应本质的认识过程，初步建立氧化还原反应的认识模型。评价目标：通过对食品脱氧剂作用的探究实验设计方案的交流和点评，诊断并发展学生实验探究的水平（定性水平、定量水平）。通过对具体氧化还原反应的判断和分析，诊断并发展学生对氧化还原本质的认识进阶（物质水平、元素水平、微粒水平）和认识思路的结构化水平（视角水平、内涵水平）。重点：氧化还原反应的判断方法难点：氧化还原反应电子转移的分析教学过程：【引入】初中时我们学过氢气还原氧化铜（2CuO+C 2Cu+C0）以及一氧化碳

还原氧化铁（FeO+3CO旦^2Fe+3CO）这两个反应。两个反应若从基本反应2 3 2类型看，前者属于置换反应，后者无法归类于四种基本反应类刑。但是我们又很明显的能看出来，这两个反应是有共同点的，那就是二者都是将金属元素从氧化物中的化合态转化成了金属单质的游离态。那么如何描述它们的共同点呢?初中我们已经知道了，可以从得失氧的角度来分析：FeO+3CO===2Fe+3COFeO+3CO===2Fe+3COI A得到氧，被氧化两个反应中：CuO失去氧元素生成了Cu、FeO失去氧生成Fe,我们说铜元素与铁元素被还原，这样的反应称为还原反应。C得到氧生成CO、CO得到氧生成CO，22我们说氢气与一氧化碳被氧化，这样的反应称为氧化反应。可以看出，氧化反应和还原反应是同时发生的，是一个反应的一体两面，这样的反应我们称为氧化还原反应。

这节课我们学习氧化和还原。我们先对“氧化”咬文嚼字：“化”是变化的意思，常用的有绿化、酸化、美化、机械化 氧化——得氧的变化，物质被氧化，发生了氧化反应。绿化——得绿的变化，城市被绿化。植物本来是绿的。城市绿化，一定是植物绿化了城市，而不是城市绿化了植物。醋本来是酸的。汤中加了醋而变酸，当然是醋酸化了汤，不是汤酸化了醋。所以物质被“氧化”，一定是“氧”氧化了这种物质，而不是这种物质氧化了“氧”。这种主动和被动关系应该是很清楚的。我们不妨将植物称作“绿化剂”，醋称作“酸化剂”，因此氧化反应中供氧的物质就是氧化剂。H与O的结合当然就是典型的H2被氧化，或者说H发生了氧化222反应:2H+O==2HO。H与CuO的置换反应也是H2被氧化，也就是“氢得了氧”2222CuO+HCu+HOFeO+3CO旦叵2Fe+3COCO被（进一步）氧化，CO发生了TOC\o"1-5"\h\z2 2 2 3 2氧化反应。以上反应中供氧的O和CuOFeO就是氧化剂。2 2 3氧只是100多种元素中的一种（当然是举足轻重的一种），大量的化学反应并没有氧元素的参与。如：2Fe+3Cl点燃2FeCl,我们不妨说铁被〃氯化”了。2Cu+S加2 3热CuS，我们不妨说铜被“硫化”了。Zn+CuBr==ZnBr+Cu，我们不妨说锌被“溴222化”了。杂乱不是科学。科学定是系统化、逻辑化的，我们要将这些没有氧元素参与的反应也归纳到”氧化”中去，即将得氧化这种特例扩展为一般氧化。氧化应该有一个普遍的定义。［学生讨论］应该以什么共有的特征为抓手，来拓展初中的氧化的概念，使其能够兼容有氧的氧化和无氧的氧化？根据讨论，我们可以对氧化有另一个适用范围更广泛的定义：氧化一一物质所含元素化合价升高的变化。从这个角度我们再来分析初中的三个反应:化合价降低，被还原F^O化合价降低，被还原F^O+3"CO '2Fe+3CO2 3 2I 昴化合价升高，被氧化2CuO+0C旦=2Cu++Co2 化合价升高，被氧化

化合价降低，被还原CuSO+Fe旦独cU+F：SO4 4化合价升高，被氧化上面三个反应中，我们说化合价在反应中升高的元素被氧化，发生了氧化反应；化合价在反应中降低的元素被还原，发生了还原反应。既然氧化还原反应必然伴随着化合价的升降，那么它和四种基本反应类型之间是什么样的关系呢?试着用图示表示出来。置换反应，因为必然涉及两种单质的转换，一定涉及化合价的升降，因此所有的置换反应定是氧化还原反应。复分解反应，因为只是离子或原子团之间的等价交换，不涉及化合价升降,因此所有的复分解反应都不是氧化还原反应。化合反应和分解反应与氧化还原反应均为交集关系，要具体反应具体分析，但可以肯定的是有单质参加的化合反应及有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应。请同学们思考“有单质参加的化学反应一定是氧化还原反应〃，这种说法对吗？不对!同素异形体之间的相互转化不涉及元素化合价的升降，因此不是氧化还原反应。化合价是元素素的宏观性质，化合价的升降是氧化还原反应的宏观特征。为什么氧化过程必然伴随着化合的升高?为什么还原过程必然伴随着化合价的降低?氧化还原反应在微观上做如何解释?这一切问题我们都可以从化合价的成因说起。此处我们列举两个典型的例子NaCl的形成与HCl的形成。Na原子与Cl原子相互化合形成NaCl，Na原子的最外层电子数为1,若欲达到稀有气体的最外层8电的稳定结构则倾向于失去最外层的1个电子；而Cl原子的最外层电子数为7,需要得到1个电子才能达到8电子的稳定结构。因此化

合时，Na原子失去1个电子、C1原子得到1个电子，二者形成Na+和Cl-，依靠阴阳离子间强烈的相互作用形成NaCl。NaCI中，Na元素因失去电子而显+1价、C1元素因得到电子面是-1价。H原子与Cl原子相互化合形成HCl。H原子的最外层电子数为1，若欲达到稀有气体的稳定结构则倾向于获得1个电子；而Cl原子同样需要得到1个电子才能达到稳定结构。因此化合时，H原子与Cl原子谁也不愿失去电子，但谁也没有能力从他人那里夺来一个电子。因此两个原子只能各拿出1个电子通过“共用”的方式来满足彼此的需求。但由于Cl原子核内有17个质子而H原子核内只有1个质子，因此“共用电子对”偏向于Cl而偏离H°H元素因1个电子的偏离而显+1价、Cl元素因1个电子的偏向面显-1价。可见，化学反应中元素化合价的升降是由于电子得失或电子偏移造成的,我们将这两种情况统称电子的转移。从上面的分析还能看出，化学反应中元素化合价的升高意味着在化学变化中有电子失去或偏高,被氧化元素化合价降低意味着说明在化学变化中有电子得到或偏向，被还原。这个过程我们可以用八个字来概括“升失被氧、降得被还”。下面我们从这个角度再次分析上面的三个反应:化合价降低，得电子，被还原i 中0化合价降低，得电子，被还原i 中0 +4化合价降低，得电子，被还原竺^Cu+lflOFeO+3CO+3^^2Fe+3CO2 2 3 化合价升高，失去电子，被氧化Cio+H2I 台化合价升高，失去电子，被氧化化合价降低，得到电子,被还原cUso+i°e旦匹Cu+Fdso4 4I 化合价升高，失去电子，被氧化就整个化学反应而言，电了不能凭空出现也不能凭空消失，电子就像小球一样只能从个原了“抛给”另一个原子。因此电子转移是氧化还原反应的微观本质，化合价升降是氧化还原反应的宏观特征。演示实验：氢氧燃料电池学生动手用双线桥法表示电子转移【学生活动】思考电子转移如何表示？【归纳整理】（1）双线桥法线桥两端同元素，箭头指向生成物，得失升降要注明，反应确定才完成，计算电子是关键，原（子）数乘上化价变。（2）单线桥法：单线相连失与得，方向电子要明确。【板书】3、电子转移的表示方法（1）双线桥法（2）单线桥法还原的中文原义是恢复原状。比如某件拼图的一小块失面复得，化学中的“还原”就取这个“得”义，并且有所扩展,不失之得也叫还原。其实还原就是氧化的对立面。因此我们可以对还原有适用范围更广泛的定义:还原——物质所含元素化合价降低的变化。电子有失必有得，一方不给,另一方就得不到；一方不要,另一方就给不出去。因此反应中元素化合价有升必有降，氧化反应和还原反应一定相伴共生不可分离。课堂小结：从得氧失氧角度分析:一种物质得到氧被氧化，同时另一种物质失去氧被还原的反应是氧化还原反应说明：仅局限于得氧失氧的反应。从化合价升降角度分析:有元素化合价升降的反应是氧化还原反应。说明：元素化合价升降是氧化还原反应的表观特征,可作为氧化还原反应的判断依据。从电子转移角度分析:有电子转移（得失或偏移）的反应是氧化还原反应。说明：氧化还原反应的本质是电子转移。氧化还原反应与四种基本反应类型的关系布置作业；教材P25 5.6.8第3节氧化还原反应3.2氧化剂和还原剂教材分析：“氧化还原反应”是高中化学必修课程中概念原理类的内容。是高中一年级全体学生都要学习的重点知识。该内容教学可安排两个课时。第2课时的教学重点是：氧化剂和还原剂的认识，从电子转移的角度和化合价的角度认识参加反应的物质中哪些属于氧化剂哪些属于还原剂，学会辨别，同时要知道常见的氧化剂和还原剂及氧化还原反应在生产生活中的应用。教学目标：通过对氧化还原反应的分析和归纳，理解氧化剂和还原剂的概念。通过对氧化剂和还原剂概念的认识，学会辨识常见的氧化剂和还原剂。通过设计汽车尾气综合治理方案的活动，感受氧化还原反应的价值，初步形成绿色应用的意识，增强社会责任感。评价目标：通过对具体氧化还原反应的分析，诊断和发展学生对氧化还原反应本质的认识水平（定性水平、定量水平）。通过对氧化剂和还原剂的分析，诊断和发展学生对氧化剂和还原剂概念的认识水平（内涵水平、外延水平）。通过对汽车尾气绿色化处理方案的讨论和点评，诊断并发展学生对化学价值的认识水平（学科价值视角、社会价值视角、学科和社会价值视角）。重点：氧化剂、还原剂及其对应产物难点：氧化还原反应概念的具体应用教学过程：【引入】[复习1]下列叙述正确的是（）A、 在氧化还原反应中，失去电子的物质，所含元素化合价降低B、 凡有元素化合价升降的化学反应都是氧化还原反应C、 在氧化还原反应中一定所有的元素化合价都发生变化D、 氧化还原反应的本质是电子的得失或偏移【复习2】在反应MnO2+4HC1△MnCl2+2H2O+Cl2f中， 元素化合价升高，被 （填“氧化”或“还原”），发生 （填“氧化”或“还原”）反应； 元素化合价降低，被 （填“氧化”或“还原”），发生 （填“氧化”或“还原”）反应。【学生活动】阅读课本p23【归纳整理】1•从化合价变化的角度分析氧化剂：在氧化还原反应中，所含元素化合价降低的反应物。氧化剂被还原，发生还原反应。还原剂：在氧化还原反应中，所含元素化合价升高的反应物。还原剂被氧化，发生氧化反应。还原产物：氧化剂中元素化合价降低以后得到的产物。氧化产物：还原剂中元素化合价升高以后得到的产物。反应中氧化剂体现的性质称为氧化性（元素化合价降低的性质），还原剂体现的性质称为氧化2性（元素化合价升高的性质）。结论：最高价态……只具氧化性 最低价态……只具还原性中间价态 兼有氧化性和还原性高价氧化（性）低价还（原性），中间价态两性全【学生活动】练习：从化合价角度分析下列微粒的性质在Fe3+、Fe2+、A13+、H+、S、Zn、Cl-、MnO4-、MnO2等粒子中只有氧化性的是 ，只有还原性的是 ，兼有氧化性和还原性的是从电子转移的角度分析化舍价升髙被氧化（蚯代反应）I I+200+1CuO+H24Cu+h2oI 申化舍价障低皱还原（还尿反应）氧化剂 还原剂 还原产物氧化产物氧化剂：所含元素得到电子（或电子对偏向）的反应物。还原剂：所含元素失去电子（或电子对偏离）的反应物。氧化剂具有氧化性，即物质得电子（电子偏向）、化合价降低的性质。还原剂具有还原性，即物质失电子（电子偏离）、化合价升高的性质。从物质类别角度判断常见的氧化剂与还原剂

氧化剂：部分非金属单质、还原剂：金属单质、部分非金属单质【板书】二、氧化剂和还原剂氧化剂和还原剂的概念氧化剂：得电子化合价降低的物质，生成还原产物还原剂：失电子化合价升高的物质，生成氧化产物氧化性：物质得电子的能力 还原性：物质失电子的能力化学上比较常见的氧化剂有：o2、Cl2、浓硫酸、HNO3、KMnO4、FeCl3等；比较常见的还原剂有：金属单质（Al、Zn、Fe）、C、H2、CO、KI等【思考与讨论】目前，汽车尾气系统中均安装了催化转化器（如图1-17）。在催化转化器中，汽车尾气中的CO和NO在催化剂的作用下发生反应，生成CO2和N2o（1）请写出上述反应的化学方程式。（2） 请分析上述反应是否为氧化还原反应。如果是,请指出反应中的氧化剂和还原剂。（3） 催化转化器中发生的反应对减少汽车尾气污染有什么作用?请查阅责料，了解氧化还原反应在生产和生活中应用的其他具体事例，与同学讨论你对氧化还原反应价值的认识。【归纳与整理】2CO+2NO===2CO2+N2【板书】2•四组概念的关系TOC\o"1-5"\h\z一化合价升高 .\o"CurrentDocument"I 1（1）氧化还原反应的特征0 +2 A （1）氧化还原反应的特征H2+CuO 心 H20+Cu.（2）氧化述原履应的实质失电子（或电子对偏离）猖电子 丨（或电子对偏帥（3）^（2）氧化述原履应的实质失电子（或电子对偏离）猖电子 丨（或电子对偏帥（3）^应物类雇（43反应物性质（55艮应过程（63反应类型（7）反应产物还原剂还原性氧化剂（指物遁）Mi还原反应【学生活动】假设将CuSO4、FeSO4、Cu、Fe四种物质放在一起溶于水。问：那些物质具有还原性？那些物质具有氧化性？会发生什么反应?【归纳整理】CuSO4+Fe=Cu+FeSO4还原性：Fe>Cu氧化性：CuSO4>FeSO4(Cu2+>Fe2+)方法一：金属活动顺序方法二：依据反应方向判断还原性：还原剂〉还原产物氧化性：氧化剂〉氧化产物方法三：根据反应结果判断(产物的价态)判断氧化性、还原性的强弱同一物质在相同条件下，被不同氧化剂氧化的程度越大，氧化剂的氧化性越强。如2Fe+3Cl2=2FeCl3,Fe+S=FeS,则氧化性：C12>S。方法四：从反应所需条件和反应的剧烈程度判断氧化性、还原性的强弱【板书】3•氧化性和还原性相对强弱的比较4.氧化还原反应的基本规律价态规律升降规律：氧化还原反应中，化合价有升必有降，升降总值相等。价态归中规律含不同价态的同种元素的物质间发生氧化还原反应时，该元素价态的变化一定遵循“高价+低价一中间价”，而不会出现交叉现象。简记为“两相靠，不相交”。例如，不同价态硫之间可以发生的氧化还原反应是注：⑤中不会出现h2s转化为so2而H2SO4转化为S的情况。歧化反应规律“中间价一高价+低价”。具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应，如:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H20。.强弱规律自发进行的氧化还原反应，一般遵循强氧化剂制弱氧化剂，强还原剂制弱还原剂，即“由强制弱”。.先后规律

加入氧化剂同时含有几种还原剂时将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。如：在加入氧化剂同时含有几种还原剂时将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。如：在FeBr2溶液中通入少量Cl2时,因为还原性Fe2+>Br-,所以Fe2FeBr2溶液中通入少量Cl2时,加入还原剂同时含有几种氧化剂时 将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。如在含有Fe3+、Cu2+、H+的溶液中加入铁粉，因为氧化性Fe3+>Cu2+>H+,所以铁粉先与Fe3+反应,然后依次为Cu2＋、H＋。．电子守恒规律氧化还原反应中,氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。【课堂小结】氧化剂和还原剂的概念,氧化性和还原性的概念四组概念的关系氧化性和还原性相对强弱的比较氧化还原反应的基本规律氧化还原反应是一类重要的化学反应类型,广泛存在于日常的生产生活中。其中有的反应是有益于人类活动的,例如：金属的冶炼、电镀、燃料的燃烧、植物的光合作用等；有的反应对于人类活动是有害的,例如：食物的腐败、钢铁的锈蚀等。我们应该深入学习化学反应的规律,趋利避害使之更好的服务于社会。在红酒中添加的二氧化硫起到什么作用呢？,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；通过查阅资料,可以得知：红酒的某些成分在储存的过程中会被氧气氧化,而使红酒的口感变差。所以我们应该在红酒中加入一些什么剂呢？(还原剂)二氧化硫就是这种加入的还原剂,所以我们说二氧化硫应该具有还原性。同学们去查阅资料会发现,很多资料称加入的二氧化硫为抗氧化剂,你应该就能理解什么是抗氧化剂了。氧化还原反应方程式的配平⑴配平原则得失电子守恒：氧化剂和还原剂得失电子总数相等，表现为化合价升降总数相等。质量守恒：反应前后原子的种类和个数不变。电荷守恒：反应前后离子所带电荷总数相等，主要针对离子方程式。(2)配平步骤(以C与HNO反应为例)3「很捅花辜击:葆由兎至S花反血和还请巨血药元・']1素的正负化合价:c-hno3——no2t+co2*-h2oL 4丨标出反应前后元素化合价的变化 丨ic-hno3——NO?f+co2f-h2o;依据电子守恒•找出化合价变化的最小公倍数*;配平出有价态变化物质的系数-C-4HNO3——4NO2a+匚。2牛+H]Oitjxi|1X4I I再用观察法配平其他物质的化学计量数，配平后再增添必要的符号和反应条件i △iC-4HNO3^4NO2t+CO2f-2H2O(3)氧化还原离子方程式的配平氧化还原离子方程式的配平与其化学方程式的配平基本原理相同，都遵循得失电子守恒，但由于阴阳离子的存在，氧化还原离子方程式还要遵循电荷守恒。例如；CuiH11N()3_Cu241NOf\H2O①标价态0 F51-212②列变化b 1③求总数(电子守恒〉④配系数3CuI11+12N()r——3Cu3+I2NOf[11^()电荷守恒：左2NO-与8H+=右3Cu2+3原子守恒：左侧8H二二二右侧4HO(8H)2⑤细检查，验其他：左侧60==二右侧2NO+4H0(60)23Cu+8H++2NO-===3Cu2++2NOT+4HO3 2

氧化还原反应的计算(1)计算方法在任何氧化还原反应中，氧化剂得电子(或共用电子对偏向)总数与还原剂失电子(或共用电子对偏离)总数一定相等。(2)计算步骤找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。找准一个原子或离子得失电子数(注意化学式中粒子的个数)。根据题中物质的系数和得失电子守恒列出等式。氧化剂系数X变价原子个数X化合价变化值(高价一低价)=还原剂系数X变价原子个数X化合价变化值(