第3节 氧化还原反应 第2课时（教学设计）化学鲁科版2019必修第一册

第三节 氧化还原反应 第2课时 氧化剂和还原剂 一、知识目标 1.理解氧化剂和还原剂的概念，能准确判断氧化还原反应中的氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。 2.掌握元素化合价与物质氧化性、还原性的关系，能够据此预测物质的氧化性或还原性。 3.了解常见的氧化剂和还原剂，学会比较物质氧化性、还原性强弱的方法。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观的化学反应现象和元素化合价变化，微观的电子转移角度理解氧化剂和还原剂的本质。 2.证据推理与模型认知：通过分析氧化还原反应的实例，建立氧化还原反应知识结构图示模型，培养逻辑推理能力。 3.科学探究与创新意识：运用氧化还原反应知识解决实际问题，如汽车尾气污染处理等，增强社会责任感。 一、教学重点 1.氧化剂和还原剂的概念。 2.元素化合价与物质氧化性、还原性的关系。 3.氧化性和还原性强弱的比较方法。 二、教学难点 1.氧化性和还原性强弱的判断。 2.运用氧化还原反应知识解决实际问题。 本节教学内容出自鲁科版2019必修第一册第二章《元素与物质世界》第三节《氧化还原反应》的第2课时《氧化剂和还原剂》。氧化还原反应是高中化学的重要理论知识，贯穿于整个化学学习过程，在化学学科中占据核心地位。 教材在第1课时介绍了氧化还原反应的基本概念、本质和特征后，本课时深入探讨氧化剂和还原剂的相关知识。通过具体的化学反应实例引出氧化剂和还原剂的定义，进而阐述氧化性和还原性的概念，以及元素化合价与物质氧化性、还原性的关系。还介绍了常见的氧化剂和还原剂，以及氧化性、还原性强弱的判断方法。这些内容不仅是对氧化还原反应知识的深化和拓展，也为后续学习元素化合物知识奠定了坚实的理论基础。 教学对象是初高中阶段的学生。对于初中学生而言，他们在之前的化学学习中，已经接触过一些简单的化学反应，但对氧化还原反应的认识仅停留在表面，尚未形成系统的理论知识。 在思维方面，初中学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，需要借助具体的实例和直观的演示来理解抽象的概念。而高中学生在经过一段时间的化学学习后，已经具备了一定的化学基础知识和思维能力，但对于氧化还原反应这样复杂的概念，理解起来仍有一定难度。 在学习本课时内容时，学生可能会在判断氧化剂、还原剂以及氧化性、还原性强弱比较等方面遇到困难。 教师应充分考虑学生的认知水平和学习能力，结合具体的化学反应实例，引导学生逐步理解和掌握相关知识。同时，要注重培养学生的思维能力和分析问题、解决问题的能力，让学生学会运用氧化还原反应的理论知识来解释和解决实际问题。此外，还可以通过实验探究等活动，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性和主动性。 教学环节一 新课导入 【提问】现在，老师给大家展示两个化学反应方程式： Fe₂O₃ ＋ 3CO === 2Fe ＋ 3CO₂↑ 2CuO ＋ C === 2Cu ＋ CO₂↑ 大家观察一下这两个反应，会发现有的元素化合价升高了，有的元素化合价降低了。那么，含有这些化合价变化元素的化合物又叫做什么呢？这就是我们今天要深入探究的内容。 设计意图 引发思考，导入新课：从展示的化学反应方程式中，引导学生观察元素化合价的变化，进而提出关于含有这些元素的化合物名称的问题，自然地过渡到本节课的主题——氧化剂和还原剂，让学生明确学习方向，带着问题去探索新知识，提高学习的主动性和积极性。 教学环节二 氧化剂和还原剂 活动一：概念引入 【问题】同学们，仔细观察上述这两个反应，分析哪些元素的化合价升高了，哪些元素的化合价降低了？ 【学生回答】 1.在Fe₂O₃ ＋ 3CO === 2Fe ＋ 3CO₂↑中，铁元素的化合价从价降低到价，碳元素的化合价从价升高到价。 2.在 2CuO ＋ C === 2Cu ＋ CO₂↑中，铜元素的化合价从价降低到价，碳元素的化合价从价升高到价。 【讲解】同学们回答得很正确。在氧化还原反应中，所含某种（或某些）元素化合价降低（得电子）的反应物叫做氧化剂，发生还原反应，所含某种（或某些）元素化合价升高（失电子）的反应物叫做还原剂，发生氧化反应。就像在这两个反应中，和是氧化剂，发生的是还原反应，和是还原剂。发生的是氧化反应。氧化剂具有氧化性，还原剂具有还原性。 设计意图 通过具体的氧化还原反应实例引入，让学生从熟悉的知识入手，引发学生的思考，自然地引出氧化剂和还原剂的概念，为后续的学习做好铺垫。 活动二：氧化剂和还原剂的判断 【问题】给出以下几个反应请同学们判断哪些是氧化剂、哪些是还原产物、哪些是还原剂、哪些是氧化产物，并指出哪些是非氧化还原反应： （1） Cu+Cl2==CuCl2 （2）Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑ （3）CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑ （4）Cl2+H2O==HCl+HClO 【学生回答】（1）铜元素的化合价从价升高到价，是还原剂，被氧化，生成的中的铜部分是氧化产物；氯元素的化合价从价降低到价，是氧化剂，被还原，生成的中的氯部分是还原产物。 （2） 锌元素的化合价从价升高到价，是还原剂，被氧化，生成的是氧化产物；氢元素的化合价从价降低到价，是氧化剂，被还原，生成的是还原产物。 （3）各元素的化合价在反应前后都没有发生变化，该反应是非氧化还原反应。 （4）氯元素的化合价部分从价升高到价，部分从价降低到价，既是氧化剂又是还原剂，是还原产物，是氧化产物。 【总结】同学们分析得很全面。在氧化还原反应中，我们可以根据元素化合价的变化来准确判断氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。同时，我们可以用一个口诀来帮助记忆：“升失氧化还原剂，降得还原氧化剂”，即还原剂具有还原性，化合价升高，失去电子，被氧化；氧化剂具有氧化性，化合价降低，得到电子，被还原。 设计意图 通过多个具体反应的分析，让学生在实践中巩固氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物的概念，加深对氧化还原反应本质的理解，培养学生分析问题和解决问题的能力。 教学环节三 氧化性和还原性 活动一：元素化合价与物质氧化性、还原性的关系 【实验】展示与的反应（P70），观察到紫色的溶液和无色的溶液混合后，溶液紫色褪去，开始出现黄色。提示：（水溶液黄色），（水溶液无色（溶液较稀时））。 【问题】请同学们结合元素化合价的知识，分析这个实验中各元素化合价的变化，并思考元素的化合价与物质的氧化性、还原性有什么关系？ 【学生思考】 1.在中，锰元素的化合价为价，是锰元素的最高价态；在中，碘元素的化合价为价，是碘元素的最低价态。 2.反应后，锰元素的化合价降低，说明具有氧化性；碘元素的化合价升高，说明具有还原性。 【讲解】同学们分析得很对。元素处于最高价态时，只有氧化性；处于最低价态时，只有还原性；处于中间价态时，既有氧化性又有还原性。就像锰元素的最高价态价，只能降低，所以具有氧化性；碘元素的最低价态价，只能升高，所以具有还原性。 设计意图 通过实验引入，激发学生的学习兴趣，让学生直观地感受氧化还原反应中元素化合价的变化。引导学生从元素化合价的角度分析物质的氧化性和还原性，培养学生的观察能力和逻辑思维能力。 活动二：常见的氧化剂、还原剂 【问题】观察下列所给物质，讨论完成以下两个问题： O2、Cl2、H2、 Na、Fe、Cu、SO2、S2-、浓H2SO4、HNO3、Fe3+ 1. 从化合价的角度分析，上述物质在反应中是氧化剂，还是还原剂？ 2. 总结常见的氧化剂、还原剂有哪些？ 【学生回答】1.氧化剂：O2、Cl2、浓H2SO4、HNO3、Fe3+ 还原剂：H2、 Na、Fe、Cu、S2- 2.常见的氧化剂：活泼非金属单质、含有较高价态元素的化合物 常见的还原剂：活泼金属、某些非金属单质、低价态某些离子或化合物、过氧化物 【总结】同学们总结的都非常好，以下表格整理了常见的氧化剂与还原剂： 物质类别 氧化剂 对应还原产物 活泼非金属单质 O2、O3 OH-、H2O、O2- Cl2、Br2 Cl－、Br－ 含有较高价态元素的化合物 Fe3+ （遇弱）Fe2+，（遇强）Fe Cu2+ Cu+ ，Cu Ag+ Ag H+ H2 酸性KMnO4溶液 Mn2+ MnO2 Mn2+ KClO3 Cl2， Cl－ HClO Cl－ 浓H2SO4 SO2 HNO3 （稀）NO，（浓）NO2， Na2O2，H2O2 OH-，H2O 物质类别 还原剂 常见氧化产物 活泼金属 Na、Al、Zn、Fe Na+、Al3+、Zn2+、Fe2+或Fe3+ 某些非金属单质 H2 H2O，H+ C CO，CO2 CO CO2 S SO2 低价态某些离子或化合物 SO2/ SO32- SO3/ SO42- S2- S、 SO2 Cl－，Br－，I－ Cl2，Br2，I2 Fe2+ Fe3+ 过氧化物 Na2O2，H2O2 O2 设计意图 通过对常见物质的分析和总结，让学生进一步巩固元素化合价与物质氧化性、还原性的关系，掌握常见的氧化剂和还原剂。 活动三：氧化性、还原性强弱的判断 【问题】请同学们思考：如何判断不同物质氧化性与还原性的强弱呢？ 【学生回答】 1.根据化学方程式判断：在氧化还原反应中，可以根据化学方程式来比较氧化性和还原性的强弱：在同一氧化还原反应中，氧化性：氧化剂>氧化产物；还原性：还原剂>还原产物 2.同一元素不同价态：对同一元素而言，一般价态越高，氧化性越强（如氧化性：Fe3＋>Fe2＋>Fe）对同一元素而言，一般价态越低，还原性越强（如还原性：S2－>S>SO2） 【总结】在氧化还原反应中，还可以根据化学方程式来比较氧化性和还原性的强弱。对于同种元素的不同形态，我们可以根据化合价判断氧化性与还原性的强弱。 设计意图 引导学生学会根据化学方程式判断氧化性和还原性的强弱，培养学生的归纳总结能力和知识迁移能力。 活动四：典例精讲 【典例1】在常温下发生下列反应： ①16H++10Z-+2XO4-=2X2++5Z2+8H2O ②2A2++B2=2A3++2B- ③2B-+Z2=B2+2Z- 根据上述反应，判断下列结论中错误的是（ ） A. 溶液中可能发生：Z2+2A2+=2A3++2Z- B. Z2在①③反应中为还原剂 C. 氧化性强弱顺序为XO4->Z2>B2>A3+ D. X2+是XO4-的还原产物 【学生回答】B 【讲解】A.由反应②可知氧化性B2>A3，由反应③可知氧化性Z2>B2，所以氧化性Z2>A3+，那么溶液中可能发生Z2+2A2+=2A3++2Z-，A 正确。 B.在反应①中Z-被XO4-氧化成Z2，Z2是氧化产物；在反应③中Z2将B-氧化，Z2是氧化剂，B 错误。 C.由反应①可知氧化性XO4->Z2；由反应②可知氧化性B2>A3+；由反应③可知氧化性Z2>B2，所以氧化性强弱顺序为XO4->Z2>B2>A3+，C 正确。 D.在反应①中XO4-将Z-氧化，自身被还原生成X2+，所以X2+是XO4-的还原产物，D 正确。 【典例2】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=SO42−+4H++2Fe2+ B. 2Br-+SO42−+4H+=SO2↑+Br2+2H2O C. 2Fe2++2Br-+2Cl2=2Fe3++Br2+4Cl- D. 2Fe3++2I-=2Fe2++I2 【学生回答】B 【讲解】在反应2Br-+SO42−+4H+=SO2↑+Br2+2H2O中，Br-转化为Br2，溴元素化合价升高，Br-作还原剂；SO42−转化为SO2，硫元素化合价降低，SO2是还原产物。所以还原性Br->SO2，与已知还原性顺序SO2还原性强于Br-不符，该反应不能发生。 【典例3】你能根据所学的氧化还原反应知识，解决或解释下列的问题吗？ 1、 如何解决汽车尾气污染问题？（主要污染物为NO和CO） 2、 为什么服用补铁剂(Fe2+)时也要服用维生素C？ 3、 为什么洁厕灵和“84消毒液”不能混用？ Fe2+ 4、 Fe和Cu哪一个还原性更强？请举例说明？ 【学生回答】 1.NO 和 CO 是汽车尾气中的主要污染物，从氧化还原反应角度看，可利用氧化还原反应将它们转化为无害物质。在汽车尾气处理装置中，安装催化剂，发生反应：。在这个反应中，NO 中氮元素化合价从 +2 价降低到N2中的 0 价，得到电子被还原；CO 中碳元素化合价从 +2 价升高到CO2中的 +4 价，失去电子被氧化。通过这样的氧化还原反应，将有毒的 NO 和 CO 转化为无毒的N2和CO2，从而解决汽车尾气污染问题。 2.人体需要吸收 Fe2+来补充铁元素，然而 Fe2+具有还原性，在人体环境中容易被氧化为不易吸收的Fe3+。维生素 C 具有较强的还原性，服用维生素 C 可以防止补铁剂中的 Fe2+被氧化。在可能发生的氧化还原反应中，维生素 C 先于 Fe2+失去电子被氧化，从而起到保护 Fe2+)的作用，保证人体对铁元素的有效吸收。 3.洁厕灵的主要成分是盐酸（HCl），“84 消毒液” 的主要成分是次氯酸钠（NaClO）。二者混合会发生氧化还原反应：。在这个反应中，次氯酸钠中的氯元素化合价从 +1 价降低到Cl2中的 0 价，得到电子被还原；盐酸中的部分氯元素化合价从 -1 价升高到Cl2中的 0 价，失去电子被氧化。反应会生成有毒的氯气Cl2，氯气是一种有刺激性气味的有毒气体，会对人体造成危害，所以洁厕灵和 “84 消毒液” 不能混用。 4.在氧化还原反应中，还原性强的物质可以将还原性弱的物质从其化合物中还原出来。例如将铁放入硫酸铜溶液中，发生反应： 。在这个反应中，铁元素化合价从 0 价升高到FeSO4中的 +2 价，铁失去电子被氧化，铁是还原剂；铜元素化合价从CuSO4中的 +2 价降低到 0 价，得到电子被还原，CuSO4是氧化剂，生成的铜是还原产物。根据氧化还原反应中还原剂的还原性大于还原产物的还原性，可知铁的还原性比铜强 。 设计意图 通过例题进一步的强化知识点的理解，培养学生学以致用的能力。 第三节 氧化还原反应 第2课时 氧化剂和还原剂 一、氧化剂和还原剂 1.定义 o氧化剂：所含元素化合价降低的反应物 o还原剂：所含元素化合价升高的反应物 2.性质 o氧化剂：具有氧化性 o还原剂：具有还原性 3.反应关系 o氧化剂 + 还原剂 = 还原产物 + 氧化产物 o失电子，化合价升高，被氧化，发生氧化反应 o得电子，化合价降低，被还原，发生还原反应 4.总结 o还(还原剂，具还原性) —升(价升高)—失(失电子)—氧(被氧化) o氧(氧化剂，具氧化性) —降(价降低)—得(得电子)—还(被还原) o——升失氧化还原剂 o——降得还原氧化剂 2、 氧化性和还原性 1.元素化合价与性质关系 o最高价：只具有氧化性 o中间价：既有还原性又有氧化性 o最低价：只具有还原性 2.常见氧化剂和还原剂 o常见氧化剂：活泼非金属单质、含有较高价态元素的化合物等 o常见还原剂：活泼金属、某些非金属单质、低价态某些离子或化合物等 3.氧化性、还原性强弱判断 o根据化学方程式：氧化性：氧化剂>氧化产物；还原性：还原剂>还原产物 o同一元素不同价态：价态越高，氧化性越强；价态越低，还原性越强 1．已知常温下，在溶液中发生如下反应： ①16H＋＋10Z－＋2XO===2X2＋＋5Z2＋8H2O ②2A2＋＋B2===2A3＋＋2B－ ③2B－＋Z2===B2＋2Z－ 由此推断下列说法错误的是( D ) A．反应Z2＋2A2＋===2A3＋＋2Z－可以进行 B．Z元素在反应③中被还原，在反应①中被氧化 C．氧化性由强到弱的顺序是XO、Z2、B2、A3＋ D．还原性由强到弱的顺序是Z－、B－、A2＋、X2＋ 2.ClO2是一种消毒杀菌效率高、二次污染小的水处理剂。可通过以下反应制得ClO2： 2KClO3+H2C2O4+H2SO4=2ClO2↑+K2SO4+ 2CO2↑+2H2O 下列说法正确的是（ B） A．KClO3在反应中做还原剂 B．ClO2是还原产物 C．H2C2O4在反应中被还原 D．1 mol KClO3参加反应有2 mol电子转移 3．下列说法正确的是( A ) A．盐酸中HCl既有氧化性又有还原性 B．阳离子只有氧化性，阴离子只有还原性 C．氧化剂在反应中被氧化，还原剂在反应中被还原 D．在氧化还原反应中，氧化剂与还原剂不可能是同一种物质 在本节课的教学中，通过结合具体的化学反应引入氧化剂和还原剂的概念，学生能够较好地理解概念的本质。在讲解元素化合价与物质氧化性、还原性的关系时，利用实验和实例进行分析，学生的参与度较高。但在讲解氧化性、还原性强弱判断时，部分学生对根据化学方程式判断强弱的方法掌握不够熟练，需要在后续练习中加强巩固。此外，在引导学生运用氧化还原反应知识解决实际问题时，学生的思维还不够灵活，今后应多设置相关的案例分析，提高学生解决实际问题的能力。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$