2完整版本.3.3《氧化还原反应的规律及应用》教学设计(含解析)-人教版高中化学必修一

（人教版必修1）第二章《化学物质及其变化》教学设计第三节氧化还原反应（第三课时氧化还原反应的规律及应用）课题：2.3.3氧化还原反应的规律及应用课时1授课班级教材分析本节内容氧化还原反应从学科内容方面讲是学生认识化学学科的起始章，是连接义务教育阶段化学与高中化学的纽带和桥梁，对发展学生的科学素养，引导学生有效地进行高中阶段化学学习，具有重要的承前启后作用。本节氧化还原反应的概念、氧化还原反应的特征和氧化还原反应的本质是本节的基础内容，在学习了这些基础知识的基础上，进一步探究氧化性和还原性判断及强弱比较，总结、归纳、提炼氧化还原反应的基本规律，是对本节内容学习的升华。也是本节最后简介了氧化还原反应在工农业生产、科学技术和日常生活中的重要应用，同时也辩证地介绍了氧化还原反应会给人类带来危害等的目的所在。同时，氧化还原反应是中学化学的重要理论，是高考的热点。设计本节教学内容可有效培养学生总结归纳能力，发现问题和解决问题的能力以及化学计算能力等。教学目标知识与技能1．通过讨论交流、归纳小结，学会判断物质具有氧化性、还原性以及判断氧化性和还原性强弱的一般方法。2．通过阅读归纳、练习应用，学会利用氧化性和还原性强弱判断化学反应能否发生，能用氧化还原反应的相关知识解释生活中的一些化学现象。3.通过分析探究，典例剖析，初步建立用氧化还原反应中的“电子守恒”思想解决简单的氧化还原计算问题的思维模型。过程与方法1.初步学会验证物质氧化性和还原性的实验设计思路。2.通过探究活动，体会研究物质性质的一般程序和方法，形成有序思维。养成勇于实践、不断创新的科学态度，体会学习科学探究的基本方法。情感态度价值观1.通过对氧化还原反应的学习与研究，感知事物的现象与本质的关系和对立统一的观点，收获成功的喜悦，感受学习的快乐。2.关注与化学有关的社会热点问题，形成可持续发展的思想。教学重点物质氧化性、还原性强弱的判断及应用。教学难点利用电子守恒思想解决氧化还原反应中的计算问题。教学过程教学步骤、内容教学方法【引入】通过前面的学习我们知道，可以根据某物质中的元素化合价高低判断该物质是否具有氧化性或还原性，那么当两种或多种物质同时具有氧化性或还原性时，又如何判断它们氧化性或还原性的强弱呢？是否能找到什么规律？这就是我们本节课要重点研究解决的问题。【板书】三、物质氧化性、还原性强弱活动一、物质氧化性、还原性强弱的判断方法【思考1】依据金属活动性顺序，你能判断出Zn和Fe还原性的强弱吗？【交流】能。在金属活动性顺序中，在金属活动性顺序表中越靠前的金属，越容易失去电子，表现出还原性越强。Zn位于Fe之前，所以Zn比Fe的还原性强。【思考2】已知还原性I－＞Fe2＋，你能确定反应：I2＋2Fe2＋=2Fe3＋＋2I－能否发生吗？【交流】不能发生。因氧化还原反应满足由强制弱的原理，若反应I2＋2Fe2＋=2Fe3＋＋2I－能够发生，则还原性：Fe2＋＞I－，与题目中已知的还原性强弱相矛盾，故该反应不能进行。【讨论】如何氧化还原反应方程式来判断物质氧化性、还原性强弱？【板书】【交流1】规律：氧化性：氧化剂>氧化产物，还原性：还原剂>还原产物【交流2】特点：比什么性，找什么剂，产物之性小于剂。【讨论】如何根据元素的活动性顺序判断表来判断物质氧化性、还原性强弱？【交流1】【交流2】【交流3】特点：上左下右可反应，隔之愈远愈易行。【讨论】已知;4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋2H2O＋Cl2↑,16HCl(浓)＋2KMnO4=2KCl＋2MnCl2＋8H2O＋5Cl2↑,你能判断KMnO4和MnO2氧化性强弱吗？【交流1】能。氧化性：KMnO4>MnO2。【交流2】规律：当不同氧化剂（或还原剂）作用于同一还原剂（或氧化剂）时，如氧化（还原）产物化合价相同，可根据反应条件的难易来判断。反应越易进行或越剧烈，则氧化剂（或还原剂）的氧化性（或还原性）越强。【讨论】已知：2Fe＋3Cl22FeCl3Fe＋SFeS，你能比较和的氧化性强弱吗？【交流1】能。氧化性：Cl2>S。【交流2】规律：当变价的还原剂（或氧化剂）在相似的条件下作用于不同的氧化剂（或还原剂）时，可由氧化产物（或还原产物）中元素化合价的高低来判断氧化剂氧化性（或还原剂还原性）的强弱。即在相同条件下，使还原剂（或氧化剂）中元素化合价升（或降）得越高（或低），则氧化剂（或还原剂）的氧化性（或还原性）越强。【探究1】金属阳离子一定只有氧化性吗？【交流】金属阳离子若处于中间价态则既有氧化性，又有还原性。【探究2】已知物质的氧化性或还原性的强弱关系，如何判断某一氧化还原反应能否发生？【交流】可采用假设法。①假设反应成立；②根据氧化性：氧化剂>氧化产物，还原性：还原剂>还原产物的规律，列出假设反应中的上述关系；③结合题干条件判断该结论是否符合事实。若符合事实，则反应能发生；反之，则反应不能发生。【探究3】物质氧化性或还原性的强弱与哪些因素有关？【交流1】物质氧化性、还原性的强弱与得失电子的难易程度有关，而与得失电子的多少无关。如钠失电子数小于铝，但还原性Na＞Al。【交流2】对同一元素而言，一般价态越高，氧化性越强，如Fe3＋>Fe2＋>Fe；价态越低，氧化性越弱，如S2－<S<SO2。【交流3】某些氧化剂的氧化性和还原剂的还原性的强弱与下列因素有关。①温度，如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性要强，热的浓盐酸的还原性比冷的浓盐酸的还原性要强。②浓度，如硝酸的浓度越大其氧化性越强；浓盐酸的还原性强于稀盐酸。③酸碱性，如KMnO4的氧化性随溶液酸性的增强而增强；再如NOeq\o\al(－,3)在中性或碱性条件下几乎无氧化性，但在酸性条件下有较强的氧化性。【典例1】现有下列几个离子反应：①Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋＋6Cl－=2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2O②2Fe2＋＋Br2=2Fe3＋＋2Br－③2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋下列有关性质的比较正确的是()A．氧化性：Cr2Oeq\o\al(2－,7)>Cl2>Fe3＋B．氧化性：Cl2>Br2>Cr2Oeq\o\al(2－,7)C．还原性：SO2<Fe2＋<Br－D．还原性：Cl－>Cr3＋>Fe2＋【答案】A【解析】根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，>SOeq\o\al(2－,4)；还原性强弱顺序为SO2>Fe2＋>Br－>Cl－>Cr3＋。【典例2】已知I－、Fe2＋、SO2、Cl－和H2O2均有还原性，它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为SO2>I－>Fe2＋>H2O2>Cl－，则下列反应不可能发生的是()A．2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋B．I2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HIC．2Fe2＋＋I2=2Fe3＋＋2I－D．H2O2＋SO2=H2SO4【答案】C【解析】解答本题可根据每个氧化还原反应中还原剂的还原性大于还原产物的还原性。对于A项SO2是还原剂，Fe2＋是还原产物，故还原性为SO2>Fe2＋，A项能发生；B项中SO2是还原剂，HI是还原产物，故还原性为SO2>I－，B项正确；C项中Fe2＋是还原剂，I－是还原产物，故还原性为Fe2＋>I－，与已知信息矛盾，故C项错；D项中SO2是还原剂，H2O2是氧化剂，故还原性为SO2>H2O2，D项正确。【板书】活动二、eq\a\vs4\al(氧化还原反应的规律及其应用)【思考1】Fe2＋具有较强的还原性，Fe3＋具有较强的氧化性，二者之间能反应吗？为什么？【交流】Fe2＋与Fe3＋为相邻价态，无中间价态，二者不能反应。【思考2】根据物质的氧化性(或还原性)的强弱判断氧化还原反应在一定条件下是否发生时，遵循的规律是什么？。【交流】由强制弱，而不能由弱制强。【讨论】根据所学知识、结合氧化还原反应的本质特点思考，氧化还原反应有哪些规律和应用？【交流1】守恒规律：还原剂失电子总数＝氧化剂得电子总数＝氧化剂化合价降低的总数＝还原剂化合价升高的总数。【交流2】应用：氧化还原反应方程式的配平和相关计算。【交流3】强弱规律：还原性：还原剂>还原产物；氧化性：氧化剂>氧化产物。【交流4】应用：物质间氧化性(或还原性)的强弱比较或判断氧化剂和有还原性的物质在一定条件下是否发生反应。【交流5】先后规律：①同一氧化剂与多种还原剂混合，还原性强的先被氧化；②同一还原剂与多种氧化剂混合，氧化性强的先被还原；【交流6】应用：判断物质的氧化性、还原性强弱或判断反应的先后顺序。【交流7】价态归中规律：同种元素不同价态之间发生氧化还原反应，元素的化合价“只向中间靠拢不出现交叉”，如： (√) (×)【典例1】在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2、AgNO3的溶液中加入适量锌粉，首先置换出的是()A．Mg B．CuC．Ag D．H2【答案】C【解析】由金属活动性顺序可知，Cu2＋、Mg2＋、Ag＋、H＋的氧化性由强到弱的顺序为Ag＋＞Cu2＋＞H＋＞Mg2＋，故混合液与锌粉反应时，首先置换出Ag。【典例2】PbO2、KMnO4、Cl2、FeCl3、CuCl2的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是()A．Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋B．10Cl－＋2MnOeq\o\al(－,4)＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2OC．2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－D．5Pb2＋＋2MnOeq\o\al(－,4)＋2H2O=5PbO2＋2Mn2＋＋4H＋【答案】D【解析】氧化性：PbO2>KMnO4>Cl2>FeCl3>CuCl2，一个氧化还原反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性大于还原产物的还原性。A项中氧化性Fe3＋>Cu2＋，与条件相符；B项中，氧化性MnOeq\o\al(－,4)>Cl2，与条件相符；C项中，氧化性Cl2>Fe3＋，与条件相符；D项中，氧化性MnOeq\o\al(－,4)>PbO2，与条件不相符，所以D项反应不可能发生。【板书】活动三、“电子守恒”在化学计算中的应用【讨论】若已知用0.1mol·L－1的Na2SO3溶液30mL恰好将2×10－3mol的XOeq\o\al(－,4)还原，如何快速判断元素X在产物中的化合价？【交流】基本方法：电子守恒法。氧化还原反应中得失电子总数相等，设元素X在还原产物中的化合价为x，则有0.1mol·L－1×0.03L×(6－4)＝2×10－3mol×(7－x)，解得x＝4，则元素X反应后的产物为还原产物，化合价为+4价。【讨论】用电子守恒法解题的一般步骤。【交流1】找出氧化剂、还原剂及相应的氧化产物和还原产物。【交流2】找准一个原子或一个离子得失电子数(注意化学式中的粒子个数)。【交流3】根据题中给出物质的物质的量和电子守恒列等式：n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)。【思考】在一个反应中，氧化剂和还原剂的物质的量一定相等吗？【交流】不一定相等。每摩尔氧化剂得电子数和每摩尔还原剂失电子数不一定相等，故二者不一定相等。【讨论】举例说明氧化还原反应有哪些应用？【交流1】制备某些物质：实验室制备氧气、氢气等。【交流2】工业上用还原剂冶炼金属。【交流3】用强氧化剂Cl2、ClO2等进行小型水厂、游泳池水、医院污水、工业污水的处理，即利用强氧化剂进行消毒、杀菌。【交流4】燃料的燃烧，提供热能等。【交流5】化学电源的研制、开发及合理利用。【交流6】另外有些氧化还原反应会对人类带来危害例如：易燃物的自燃、食品的腐败、钢铁的锈蚀等。我们运用化学知识来防止这类氧化还原反应的发生或减慢其进程。。。。。。。【典例1】12mL0.1mol·L－1的亚硫酸(H2SO3)溶液，恰好跟20mL浓度为0.02mol·L－1的重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液完全反应，则元素铬(Cr)在还原产物中的化合价是()A．＋1 B．＋2C．＋3 D．＋6【答案】C【解析】根据题意可知，H2SO3是还原剂，H2SO3中＋4价的硫元素被氧化成＋6价的H2SO4中的硫元素，重铬酸钾是氧化剂，＋6价的铬元素被还原，设还原产物中铬的化合价为x。由关系式：H2SO3～H2SO4～2e－，Cr2Oeq\o\al(2－,7)～2eq\o(C,\s\up6(x))r～2(6－x)e－，反应中得失电子数相等，所以：0.020L×0.02mol·L－1×2(6－x)＝0.012L×0.1mol·L－1×2，x＝3。【典例2】氮化铝(AlN)广泛应用于电子、陶瓷等工业领域。在一定条件下，AlN可通过反应Al2O3＋N2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高温))2AlN＋3CO合成。下列叙述正确的是()A．N2是还原剂，Al2O3是氧化剂B．每生成1molAlN需转移3mol电子C．AlN中氮元素的化合价为＋3价D．AlN的摩尔质量为41g【答案】B【解析】Al2O3中各元素在反应前后化合价都没有变化；反应中N2是氧化剂，1molN2在反应中得到6mole－；C是还原剂，1molC失去2mole－；AlN中氮元素的化合价为－3价，AlN的摩尔质量为41g·mol－1。【课堂检测】1．下列叙述中正确的是()A．氧化剂中的每一种元素在反应中都得到电子B．还原剂在同一反应中既可以是反应物，也可以是生成物C．失去电子多的还原剂，还原性不一定强D．阳离子只有氧化性，阴离子只有还原性【答案】C【解析】氧化剂中至少有一种元素得到电子，并不一定每一种元素都得到电子，故A项错误；还原剂一定是反应物，在同一反应中，还原剂不可能作生成物，故B项错误；还原剂的还原性强弱与还原剂在反应中失去电子的数目无关，故C项正确；阳离子不一定只有氧化性，如Fe2＋具有还原性，阴离子不一定只有还原性，如MnOeq\o\al(－,4)具有氧化性，故D项错误。2．已知反应：①2FeCl3＋2KI=2FeCl2＋2KCl＋I2②2FeCl2＋Cl2=2FeCl3③I2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HI判断下列物质氧化能力由强到弱的顺序正确的是()A．I－>Fe2＋>Cl－>SO2 B．Cl2>Fe3＋>I2>SO2C．Fe2＋>I－>Cl－>SO2 D．Cl2>Fe3＋>SO2>I2【答案】B【解析】根据氧化还原反应中“前强后弱”规律可知氧化能力：①FeCl3>I2；②Cl2>FeCl3；③I2>SO2，综上所述氧化能力：Cl2>FeCl3>I2>SO2。3．已知在相同条件下，下列几种微粒的还原性强弱顺序为Cl－＜Br－＜Fe2＋＜I－＜SO2，由此判断下列反应不能发生的是()A．2Fe3＋＋SO2＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋＋2Fe2＋B．2Br－＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋=SO2＋Br2＋2H2OC．2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2=2Fe3＋＋Br2＋4Cl－D．2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2【答案】B【解析】A项中SO2是还原剂，Fe2＋是还原产物，故还原性：SO2＞Fe2＋，与已知一致，反应能够发生。B项中Br－是还原剂，SO2是还原产物，故还原性：Br－＞SO2，与已知相矛盾，反应不能发生。C项