05（必修1）氧化还原反应（教案3）

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氧化还原反应
【教材分析】
氧化还原反应是日常生活、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。它贯穿中学化学学习的全过程，是学习中学化学的主线和关键之一。燃料的燃烧，金属的冶炼等都涉及到氧化还原反应。通过这一节内容的学习，认识从反应中反应物元素化合价的升降和电子转移的角度来对化学反应进行分类就是从本质上对化学反应进行分类，研究物质氧化性或还原性及强弱比较的方法，了解氧化还原反应在实现物质转化与获得能量方面的应用。
【教学目标】
宏观辨识与微观探析：初步掌握根据化合价的变化和电子转移的观点分析氧化还原反应的方法；初步掌握依据核心元素的化合价推断物质的氧化性或还原性。
证据推理与模型认知：学会用化合价的变化和电子转移的观点判断氧化还原反应；初步建立基于氧化还原角度认识物质性质的思维模型。
科学探究与创新意识：理解氧化还原反应有关概念；理解氧化剂和还原剂的概念；学会研究物质氧化性或还原性及强弱比较的方法，并设计实验进行初步试验。
科学精神与社会责任：通过氧化还原反应概念的演变，培养学生用发展的观点、科学的态度和探索的精神学习化学；了解氧化还原反应在实现物质转化与获得能量方面的应用。
【教学重难点】
重点：学会用化合价升降和电子转移的观点理解氧化还原反应。掌握氧化还原反应的本质及有关概念。研究物质氧化性或还原性及强弱比较的方法，了解氧化还原反应在实现物质转化与获得能量方面的应用。
难点：理解氧化还原反应的本质就是发生了电子转移。掌握氧化还原反应的本质。研究物质氧化性或还原性及强弱比较的方法。
【教学准备】
多媒体教学平台实验仪器
【教学过程】
【第一课时】
复习导入：初中阶段我们学习过许多化学反应，根据反应物和生成物的类别以及反应前后物质的种类的多少，可以把化学反应分为四种基本反应类型。下列各组反应属于四种基本反应类型中的哪一种？
SO3+H2O=H2SO4                                                        化合反应
2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2（OH）2CO3                        化合反应
CaCO3CaO+CO2↑                                        分解反应
2KClO32KCl+3O2↑                                        分解反应
Fe+H2SO4（稀）=FeSO4+H2↑                                        置换反应
Fe2O3+3C2Fe+3CO↑                                        置换反应
Ba（OH）2+H2SO4=BaSO4↓+2H2O                        复分解反应
AgNO3+NaCl=AgCl↓+NaNO3                                复分解反应
讨论：以下反应属于何种基本反应类型？
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
归纳小结：经过分析，Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2不属于四种基本反应类型的任何一种，说明上述分类方法不能包括所有反应，因此，今天我们继续学习氧化还原反应。
联想质疑
在初中阶段我们学习过一些关于铜及其化合物的化学反应：铜在加热条件下可以与氧气反应生成氧化铜，氢气把氧化铜还原为铜，金属铁从CuSO4溶液中将铜置换出来，NaOH溶液与CuSO4溶液反应产生氢氧化铜沉淀。


在这些变化中，铜元素发生了哪些变化？前三个反应都与最后一个反应的特征有什么不同？前三个反应的本质是怎样的？含有铜元素的物质在这些反应中各表现出什么性质？
思考与交流
请分析这个反应中各种元素的化合价在反应前后有无变化，讨论氧化还原反应与元素化合价的升降有什么关系。


一、认识氧化还原反应
1．氧化还原反应的特征
（1）特征：反应过程中有元素化合价变化。
（2）定义：反应中有元素化合价变化的化学反应称为氧化还原反应。
（3）从化合价升降的角度分析氧化反应、还原反应。
①氧化反应——反应物所含某种（或某些）元素化合价升高的反应。
②还原反应——反应物所含某种（或某些）元素化合价降低的反应。
思考与交流
在氢气与氧化铜发生的氧化还原反应中，哪种元素发生氧化反应，哪种元素发生还原反应？


小结
氧化反应和还原反应这两个对立的过程相互依存，统一于一个氧化还原反应之中。
思考
在氧化还原反应中，元素化合价为什么会变化？
交流研讨：
①金属钠可以在氯气中剧烈地燃烧并生成氯化钠。这个反应属于氧化还原反应吗？氯气由氯分子构成，一个氯分子由两个氯原子构成。金属钠由钠原子构成。氯化钠由Na+和Cl-构成。可见在反应过程中，钠原子变成了Na+，氯原子变成了Cl-。钠原子和氯原子是怎样变化为Na+和Cl-并进而形成氯化钠的呢？
②写出铁与CuSO4溶液反应的化学方程式，判断该反应是否属于氧化还原反应。按照图2-3-2所示实验装置进行铁与CuSO4溶液反应的实验，实验现象之一是电流表指针发生偏转。这一实验现象对于你认识铁与CuSO4溶液反应的实质有什么启示？


2．氧化还原反应的实质：电子的转移
3．根据化合价分析氧化还原反应中的电子转移
讲解
在氧化还原反应中，某种元素的一个原子或离子失去电子，则该元素的化合价升高，而且失去电子的数目与化合价升高的数值相等；某种元素的一个原子或离子得到电子，则该元素的化合价降低，而且得到电子的数目与化合价降低的数值相等。氧化还原反应中电子转移的总数与化合价升高或降低的总值是相等的。
小结
元素化合价升高→原子或离子失电子→发生氧化反应
元素化合价降低→原子或离子得电子→发生还原反应
4．氧化还原反应的表示方法：
双线桥法单线桥法




小结
双线桥法注意事项
①箭头、箭尾指向化合价变化的同种元素。
②必须注明“得到”或“失去”字样。
③失去电子总数与得到电子总数相等。
单线桥法注意事项
①单线桥必须画在反应物中。
②箭头指向得电子元素，箭尾指向失电子元素。
③标明电子转移的总数，不标“得、失”。
二、氧化剂和还原剂
交流研讨
以下氧化还原反应中，化合价升高的元素有哪些，化合价降低的元素有哪些？哪种反应物中含有化合价升高的元素，哪种反应物中含有化合价降低的元素？
Cu+O2CuO
CuO+H2Cu+H2O
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
小结
1．定义
氧化剂：在氧化还原反应中，所含某种（或某些）元素化合价降低的反应物称为氧化剂
还原剂：在氧化还原反应中，所含某种（或某些）元素化合价升高的反应物称为还原剂
2．氧化性、还原性
氧化剂→具有氧化性→被还原→发生还原反应
还原剂→具有还原性→被氧化→发生氧化反应
思考
在氢气与氧化铜的反应中，哪种物质是氧化剂？哪种物质是还原剂？


3．从氧化性、还原性的角度认识和研究物质的性质
（1）所含元素处于较高价态时，元素有降低价态的趋势，该物质可能具有氧化性；
（2）所含元素处于较低价态时，元素有升高价态的趋势，该物质可能具有还原性。
4．常见氧化剂还原剂
（1）常见的氧化剂：氧气．氯气等活泼的非金属单质，硝酸．浓硫酸等含高价态元素的含氧酸，以及高锰酸钾．氯酸钾．氯化铁等含有较高价态元素的盐
（2）常见的还原剂：活泼的金属单质，碳单质．氢气等非金属单质，以及一些含有较低价态元素的氧化物（如一氧化碳．二氧化硫等）和盐（如碘化钾．亚硫酸钠．硫酸亚铁等）。
课堂小结
1．氧化还原反应的定义：有元素化合价变化的化学反应
2．氧化还原反应的特征：化合价的变化
3．氧化还原反应的实质：电子的转移
4．四对概念


课堂练习
1．有关氧化还原反应的下列叙述，正确的是（  ）
A．失电子的物质做氧化剂
B．有元素化合价升高的反应是还原反应
C．还原剂失电子越多，其还原性越强
D．氧化还原反应的本质是电子的转移
2．下列反应属于氧化还原反应的是（  ）
A．CuO+2HCl====CuCl2+H2O
B．Na2CO3+2HCl====2NaCl+CO2↑+H2O
C．2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
D．Ca（OH）2+CO2====CaCO3↓+H2O
3．下列变化属于氧化反应的是（  ）
A．Fe2O3→Fe                                        B．C→CO2
C．Na2CO3→CO2                                D．Al→Al2O3
4．下列说法正确的是（  ）
A．有单质参加的化学反应一定是氧化还原反应
B．单质可由氧化或还原含该元素的化合物来制得
C．在反应中，金属单质一定做氧化剂，非金属单质一定做还原剂
D．金属阳离子被还原一定得到金属单质
5．下列微粒既有氧化性，又有还原性的是（  ）
A．Mg
B．SO2
C．Zn2+
D．HCl
6．下列说法正确的是（  ）
A．含最高价元素的化合物，一定具有强氧化性
B．阳离子只有氧化性，阴离子只有还原性
C．失电子越多，还原性越强
D．强氧化剂与强还原剂不一定能发生氧化还原反应
7．下列说法正确的是（  ）
A．在反应中，金属单质只表现还原性，非金属单质只表现氧化性
B．失去电子的物质做氧化剂
C．元素的单质可由氧化或还原含该元素的化合物来制得
D．金属阳离子被还原一定得到金属单质
8．下列变化中，必须加入还原剂才能实现的是（  ）
A．NaCl→AgCl
B．H2O→O2
C．KClO3→KCl
D．MnO2→MnCl2
9．对于反应NaH+H2O====NaOH+H2↑，下列叙述正确的是（  ）
①H2是还原剂；
②H2O是氧化剂；
③NaH既是氧化剂，又是还原剂；
④NaH中氢元素被还原；
⑤被氧化的氢原子与被还原氢原子个数比为1：1．
A．①③⑤
B．②④
C．②⑤
D．②④⑤
参考答案
1-5 D C BD B BD
6-9 D C D C
【第二课时】
导入：氧化还原反应在工农业生产、科学技术和日常生活中有着广泛的应用：我们所需要的各种各样的金属，都是通过氧化还原反应从矿石中提炼得到的。在农业生产中，植物的光合作用、呼吸作用是复杂的氧化还原反应。我们通常用的干电池、蓄电池以及在空间技术上应用的高能电池都发生着氧化还原反应，否则就不可能把化学能转变成电能，或把电能转变成化学能。煤、石油、天然气等燃料的燃烧更是供给人们生活和生产所必需的大量的能量。
三、氧化还原反应的应用
1．研究物质的性质
（1）研究物质氧化性或还原性
讲解：研究物质氧化性或还原性的思路
1．根据物质中所含元素化合价升或降的可能性，预测物质可能具有还原性或氧化性。若所含某元素的化合价有升高的趋势，说明该物质可能具有还原性；反之，若所含某元素的化合价有降低的趋势，说明该物质可能具有氧化性。
2．如果预测某物质具有氧化性，就需要寻找具有还原性的另一物质，通过实验检验两者能否发生氧化还原反应，以验证预测。相应地，如果预测某物质具有还原性，就需要寻找具有氧化性的另一物质，通过实验来验证预测是否正确。
活动∙探究：
探究物质的氧化性或还原性
过氧化氢（H2O2）中氢元素的化合价为+1价，氧元素的化合价为-1价。过氧化氢是否具有氧化性或还原性呢？请你设计实验证明自己的预测。
实验用品
5%H2O2溶液，酸性KMnO4溶液，KI溶液，淀粉溶液；
试管，胶头滴管。
实验方案设计及实施

实验内容	实验现象	实验结论

小结：


思考：
1．从氧化还原反应的角度，分析、归纳过氧化氢的性质。
小结：氧元素常见价态为0价-1价-2价，过氧化氢中氧元素为-1价。所以氧元素价态有降低的趋势体现氧化性，也有升高的趋势体现还原性。
2．证明过氧化氢具有氧化性或还原性的依据是什么？
小结：过氧化氢可以把KI中I-氧化为I2，证明过氧化氢具有氧化性。
过氧化氢中-1价的氧元素被酸性KMnO4溶液氧化为O2，证明过氧化氢具有还原性
3．初中阶段我们就知道过氧化氢在催化剂的作用下可以分解产生氧气，这个反应属于氧化还原反应吗？如果属于氧化还原反应，请分析其中的电子转移情况。
小结：


板书：（2）氧化性或还原性的强弱
失电子能力越强→氧化性越强
得电子能力越强→还原性越强
①金属活动性顺序表


金属单质的还原性越强；对应金属阳离子的氧化性越弱。
②根据化学方程式判断还原性强弱


③环境条件的影响
以含氧酸的酸根离子做氧化剂时，溶液的酸性越强，含氧酸根的氧化性就越强。
2．实现物质转化与获得能量
（1）利用氧化还原反应实现物质的转化
①金属的冶炼
小结：
热还原法
Fe2O3+3CO
Fe+3CO2
置换法


电解法
2Al2O3
4Al+3O2↑
金属冶炼的实质：将化合态的金属还原成单质Mn++ne-====M
②非金属单质制备
迁移应用：
瑞典化学家舍勒（C．W．Scheele）是最早发现氯气的人。他在研究软锰矿矿石（主要成分是二氧化锰）时，把浓盐酸和软锰矿矿石混合加热，意外地得到了氯气。至今，实验室中还用这种方法制取氯气。
MnO2+4HCl（浓）
MnCl2+Cl2↑+2H2O


思考：
（1）用浓盐酸和二氧化锰制取氯气的反应属于氧化还原反应吗？如果属于氧化还原反应，请指出其中的氧化剂和还原剂；如果不属于氧化还原反应，请说明理由。
小结：


（2）在实验室制取氯气时，常使用NaOH溶液吸收尾气。写出相关反应的化学方程式，分析氯气在该反应中表现出什么性质。若想获得纯净的氯气，对该装置还要进行哪些改进？
小结：


分析：氯气中可能存在的杂质气体为HCl、水蒸气


（3）在实验室里也可以利用高锰酸钾与浓盐酸在常温下反应制取氯气，请你预测反应产物，写出该反应的化学方程式。
小结：
2KMnO4+16HCl═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
板书：
单质硅的制备


板书：
利用氧化还原反应获得能量
①利用氧化还原反应获得热能
②利用氧化还原反应获得电能
课堂小结：


课堂检测：
1．某元素在化学反应中由化合态变成游离态，则该元素（  ）
A．一定被氧化
B．一定被还原
C．可能被氧化也可能被还原
D．以上都不是
2．从氮元素的化合价判断，下列物质只能具有还原性的是（  ）
A．NH3                B．NO                        C．NO2                        D．HNO3
3．已知如下反应：2HI＋H2SO4（浓）===I2＋SO2↑＋2H2O；
I2＋SO2＋2H2O===2HI＋H2SO4（稀）。有关上述反应的结论正确的是（  ）
A．上述两个反应是相互矛盾的
B．氧化性：浓硫酸>I2>稀硫酸
C．氧化性：I2>浓硫酸>稀硫酸
D．无法比较浓硫酸、I2、稀硫酸的氧化性
4．根据下列反应进行判断，下列各微粒氧化能力由强到弱的顺序正确的是（  ）
①2MnO2＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O
②2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2
③2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
A．MnO2>Cl2>Fe3＋>I2
B．Cl－>Mn2＋>I－>Fe2＋
C．MnO2>Cl2>I2>Fe3＋
D．I－>Fe2＋>Cl－>Mn2＋
5．实验室制氯气时有如下操作步骤：
①连接好装置并检查其气密性
②缓缓加热，加快反应使气体均匀逸出
③在烧瓶中加入二氧化锰粉末
④向分液漏斗中加入浓盐酸，再缓缓滴入烧瓶中
⑤用向上排空气法收集氯气，尾气导入吸收试剂中
下列各步骤的顺序排列正确的是（  ）
A．①②③④⑤
B．①④③②⑤
C．④③①②⑤
D．①③④②⑤
6．已知反应2KMnO4＋16HCl（浓）===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，若有44.8LCl2（已换算为标准状况）生成，求：
（1）被氧化的HCl为____________g，转移电子数目为____________。
（2）用“双线桥”和“单线桥”标出上述反应的电子转移方向和数目。
参考答案：1-5 C A B A D
6．（1）146
2.408×1024（或4NA）
（2）