第3节 氧化还原反应 第3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3课时 氧化还原反应的应用 一、知识目标 1.掌握从氧化还原角度研究物质性质的一般思路，能分析归纳过氧化氢的性质，明确证明其氧化性和还原性的依据。 2.理解金属冶炼的实质，掌握不同金属活动性对应的冶炼方法，如物理提取法、热分解法、热还原法和电解法。 3.了解氯气的实验室制法，能判断反应是否为氧化还原反应，写出相关尾气处理的化学方程式，分析杂质及除杂方法，从氧化还原角度预测反应产物。 4.知道利用氧化还原反应获得热能、电能等能量的实例。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观实验现象入手，分析过氧化氢等物质在不同反应中的表现，从微观的电子转移和化合价变化角度理解氧化还原反应。 2.证据推理与模型认知：构建从氧化还原角度研究物质性质的思维模型，通过证据推理判断物质的氧化性、还原性以及反应中的氧化剂、还原剂。 3.科学探究与创新意识：从问题和假设出发，探究SO2的性质，在探究中学会合作。 4.科学态度与社会责任：认识氧化还原反应在生产生活中的应用，了解其对获取生产活动社会效益和促进人类社会可持续发展的作用。 一、教学重点 1.从氧化还原角度研究物质性质的思路。 2.金属冶炼方法与金属活动性的关系。 3.氯气的实验室制法及相关氧化还原反应分析。 二、教学难点 1.过氧化氢性质的综合分析。 2. 氧化还原反应中一些特殊情况（如歧化反应、归中反应）的理解。 3.根据氧化还原原理设计实验和预测反应产物。 1 本节教学内容出自鲁科版（2019 年版）高中化学必修第一册第二章《元素与物质世界》第三节《氧化还原反应》的第 3 课时。氧化还原反应是高中化学的重要理论，贯穿于化学学习的始终，在化学学科中有着核心地位。而本课时聚焦于氧化还原反应的应用，是对氧化还原反应理论的深化和拓展，有助于学生将理论知识与实际应用相结合，提升解决实际问题的能力。 教材先引导学生从氧化还原角度研究物质性质，以过氧化氢为例，通过实验探究其氧化性和还原性，总结出从氧化还原角度研究物质性质的一般思路。接着介绍利用氧化还原反应实现物质转化，包括金属冶炼和非金属单质制备，如不同金属的冶炼方法与金属活动性顺序的关系，以及氯气的实验室制法等内容。最后阐述氧化还原反应在获得能量方面的应用，如获得热能、电能等。教材通过实例和问题引导，培养学生的科学思维和实践能力。 教学对象为初高中过渡阶段的高一学生。在知识基础方面，学生在初中已初步了解氧化还原反应的概念，知道一些常见的氧化还原反应实例，如氢气还原氧化铜等。但对于氧化还原反应的本质和应用，认识还比较肤浅。 在思维能力上，学生正从形象思维向抽象思维过渡，逻辑思维能力有待提高。他们对化学实验有浓厚兴趣，但在实验设计和分析能力上还有所欠缺。 在学习本课时内容时，学生可能会在理解氧化还原反应的复杂应用，如金属冶炼方法的选择依据、物质氧化性和还原性的判断等方面存在困难。 同时，对于氧化还原反应在获得能量方面的应用，可能缺乏生活实际的联系和深入理解。教师在教学过程中应充分考虑学生的这些特点，结合实验和生活实例，引导学生逐步深入理解氧化还原反应的应用，帮助他们建立起完整的知识体系，提升化学学科核心素养。 教学环节一 新课导入 【播放视频】同学们，在开始今天的课程之前，老师先给大家播放一段精彩的视频。（播放一段火箭发射的视频，视频中火箭喷射出巨大的火焰，成功升空） 【引导思考】大家刚才看到了火箭发射的壮观场景，那你们知道火箭靠什么力量飞上天的吗？其实啊，火箭发射需要强大的能量，这背后就离不开氧化还原反应。在燃料燃烧的过程中，发生了剧烈的氧化还原反应，释放出巨大的能量，推动火箭升空。 【引入主题】氧化还原反应在我们的生活和生产中还有很多其他的应用。比如，大家都知道金属是我们生活中必不可少的材料，那你们知道金属是怎么从矿石中提炼出来的吗？还有，我们在实验室制取氯气又是利用了什么样的反应原理呢？这些问题都和氧化还原反应密切相关。今天，我们就一起来深入学习氧化还原反应的应用，探索它在研究物质性质、实现物质转化以及获得能量等方面的奥秘。 设计意图 1.激发学生兴趣：通过播放火箭发射的精彩视频，能够迅速吸引学生的注意力，激发他们对化学知识的好奇心和探索欲望，使学生以积极的状态投入到课堂学习中。 2.联系实际：将氧化还原反应与火箭发射、金属冶炼、实验室制取氯气等实际例子相结合，让学生认识到化学知识在生活和生产中的重要作用，增强学生学习化学的动力和使命感。 3.引发思考，导入新课：提出关于金属冶炼和实验室制取氯气的问题，引发学生的思考，自然地过渡到本节课的主题——氧化还原反应的应用，让学生明确学习目标，带着问题去探究新知识，提高学习的主动性和有效性。 教学环节二 从氧化还原角度研究物质性质 活动一：课堂思考引入 【引入】同学们，在之前的学习中我们已经了解了氧化还原反应的基本概念。今天我们将进一步探讨氧化还原反应在研究物质性质方面的应用。大家先思考一下，元素化合价的升降与物质的还原性和氧化性之间有怎样的联系呢？ 设计意图 通过问题和视频激发学生的学习兴趣，引导学生主动思考，为后续学习做铺垫通过回顾元素化合价与物质氧化性、还原性的关系，引入本节课的主题——从氧化还原角度研究物质性质，为后续以为例进行探究做铺垫。 活动二：H2O2性质的探究 【提问】展示课件中“元素化合价的升降趋势物质的还原性或氧化性”的内容，提出问题：处于最低价、中间价和最高价的元素分别具有怎样的性质？ 【学生回答】最低价态的元素只具有还原性，中间价态的元素既具有还原性又具有氧化性，最高价态的元素只具有氧化性。 【讲解】很好，大家对这一规律掌握得不错。这是我们从氧化还原角度研究物质性质的一个重要依据。接下来我们以过氧化氢（）为例，深入研究物质的性质。 【提问】从氧化还原反应的角度，过氧化氢（）中氧元素的化合价为价，处于中间价态，那么它可能具有怎样的性质呢？ 【学生回答】中氧元素化合价为价，处于中间价态，所以它既可能具有氧化性，也可能具有还原性。 【合作探究】给出试剂：溶液、溶液、酸性溶液、溶液、淀粉溶液，组织学生分组讨论设计实验证明是否具有还原性和氧化性。 【学生回答】实验设计： （1）探究H2O2的还原性：取的溶液于小试管中，滴入酸性溶液，观察现象。 （2）探究H2O2的氧化性：取少量溶液于小试管中，滴入几滴淀粉溶液，再滴加的溶液观察 现象。 【分组实验】进行实验操作，学生观察并记录实验现象： （1）高锰酸钾溶液退色，有无色气泡生成。 （2）溶液由无色变为蓝色。 【实验结论】根据实验现象得出结论： （1）具有还原性，化学方程式为。 （2）具有氧化性，化学方程式为。 【总结】展示课件中“从氧化还原角度研究物质性质的一般思路”，讲解：我们可以从核心元素的化合价和物质类别两个维度来研究物质的性质，高价态的物质一般具有氧化性，低价态的物质一般具有还原性。 设计意图 通过对性质的探究实验，让学生亲身体验从氧化还原角度研究物质性质的过程，培养学生的实验设计能力、观察能力和分析归纳能力。同时，建立从氧化还原角度研究物质性质的思维模型，为学生后续研究其他物质的性质提供方法指导。 活动三：典例精讲 【典例1】 1.从氧化还原反应的角度，分析、归纳过氧化氢的性质 2.证明过氧化氢具有氧化性和还原性的依据是什么？ 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？若属于请画出其双线桥 4.在氧化还原反应中，有一种元素被氧化，一定有另一种元素被还原吗？ 一种反应物是氧化剂，必然有另一种物质是还原剂吗？ 5.一种物质若具有氧化性，则不具有还原性？ 【学生回答】 1.过氧化氢中氧元素的化合价为-1价，处于中间价态，所以过氧化氢既具有氧化性又具有还原性。 2.氧化性依据：在反应中，过氧化氢能使其他物质中的元素化合价升高，自身氧元素化合价降低。例如上述与KI的反应，I-被氧化为I2，中氧元素化合价降低。 还原性依据：在反应中，过氧化氢能使其他物质中的元素化合价降低，自身氧元素化合价升高。例如上述与KMnO4的反应，Mn元素从+7价降低到+2价，中氧元素化合价升高。 3.属于氧化还原反应 4.在氧化还原反应中，有一种元素被氧化，不一定有另一种元素被还原，一种反应物是氧化剂，不一定有另一种物质是还原剂。例如过氧化氢的分解反应中氧元素既被还原又被氧化，过氧化氢既是氧化剂又是还原剂 5.一种物质若具有氧化性，不一定不具有还原性当物质中某元素处于中间价态时，该物质既具有氧化性又具有还原性。例如中氧元素为-1价，SO2中S元素为+4价等，这些物质既可以作为氧化剂又可以作为还原剂。 【典例2】下列微粒中只具有氧化性的是（ ），只具有还原性的是（ ） A. Mg B. Cu C. Cu2+ D. H2O2 E. Cl- F. Cl2 【学生回答】C ABE 【讲解】Cu元素处于最高价态+2价，只能得到电子，化合价降低，所以只具有氧化性。 Mg、Cu元素处于最低价态0价，只能失去电子，化合价升高；Cl-中Cl元素处于最低价态-1价，只能失去电子，化合价升高，所以它们只具有还原性。 中O元素为-1价，处于中间价态，既具有氧化性又具有还原性；Cl2中Cl元素为0价，处于中间价态，既具有氧化性又具有还原性。 【典例3】实现下列变化一定需要加入氧化剂的是（ ），一定需要加入还原剂的是（ ） A. Cl2→Cl- B. H+→H2 C. CO32- →CO2 D. SO2→SO3 【学生回答】D B 【讲解】SO2 到SO3（D选项），S元素化合价从+4价升高到+6价，SO2被氧化，需要加入氧化剂才能实现该变化。 H+到H2（B选项），H元素化合价从+1价降低到0价，H+被还原，需要加入还原剂才能实现该变化。 Cl2到Cl-（A选项，Cl元素化合价从0价降低到-1价，但Cl2与NaOH反应也能实现，不一定需要加入还原剂；CO32- 到CO2，该反应中元素化合价没有变化，不属于氧化还原反应。 设计意图 通过思考讨论相关问题，加深学生对氧化还原反应概念和规律的理解，培养学生的思维能力和分析问题的能力。 教学环节三 氧化还原反应在实现物质转化与获得能量方面的运用 活动一：金属的冶炼 【引入】展示一些金属矿石的图片，提出问题：如何从矿石中获取金属制品呢？其实很多金属的冶炼都涉及氧化还原反应。 【讲解】介绍金属冶炼的实质是将金属从化合态转化为游离态，即。 【问题】展示课件中不同金属的冶炼方法，提问：根据金属活动性顺序，不同金属的冶炼方法有何不同？ 【学生回答】活泼金属如、、、、等采用电解法；中等活泼金属如、、、、等采用热还原法；不活泼金属如、等采用热分解法；极不活泼金属如、等采用物理方法。 【讲解】对学生的回答进行评价和总结，强调不同冶炼方法的原理和适用范围： 1.物理提取法：适用于极不活泼的金属——、。 2.热分解法：适合一些不活泼金属，如，。 3.热还原法：适用于大部分中等活泼的金属，以、、等物质为还原剂，在加热条件下将金属氧化物还原为金属单质，如，。 4.电解法：适合一些非常活泼金属，利用外加电源提供电子，使金属元素的化合价降低，从而获得金属单质，如，（冰晶石作助熔剂），。 设计意图 通过展示金属矿石图片引入金属冶炼的话题，激发学生的学习兴趣。让学生了解不同金属的冶炼方法与金属活动性顺序的关系，掌握氧化还原反应在金属冶炼中的应用。 活动二：氯气的实验室制备 【引入】介绍氯气的发现历史，1774年，瑞典化学家舍勒把浓盐酸与软锰矿（主要成分为）混在一起加热时发现氯气。引出氯气的实验室制法。 【问题】展示氯气实验室制法的化学方程式，提问： 1.该反应属于氧化还原反应吗？ 2.在实验室中通常使用氢氧化钠溶液吸收尾气，写出相关反应的化学方程式。 3.此种方法制得的氯气中含有哪些杂质？如何除去？若要制得纯净的氯气，对装置如何改造？ 4.高锰酸钾与浓盐酸在常温下也可以反应制取氯气，你能从氧化还原反应角度预测反应的产物吗？ 【学生回答】学生思考并回答： 1.该反应属于氧化还原反应，元素化合价从价降低到价，元素化合价从价升高到价，MnO2是氧化剂，HCl是还原剂。 2.氯气与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为。 3.制得的氯气中含有和水蒸气等杂质。可以用饱和食盐水除去，用浓硫酸除去水蒸气。若要制得纯净的氯气，装置应包括制气、除杂、干燥、收集或反应、尾气处理等部分。 4.高锰酸钾与浓盐酸反应，中元素化合价降低，中元素化合价升高，预测反应产物有、、和，化学方程式为。 【讲解】仪器装置应包括制气（分液漏斗、圆底烧瓶）、除杂（饱和食盐水除去）、干燥（浓硫酸除去水蒸气）、收集或反应、尾气处理（溶液吸收多余氯气）等部分。 设计意图 通过介绍氯气的发现历史引入氯气的实验室制法，培养学生的化学史素养。让学生从氧化还原反应的角度分析氯气的制备原理、尾气处理、杂质除去等问题，提高学生运用氧化还原知识解决实际问题的能力。 活动三：氧化还原反应在获取能量方面的应用 【讲解】介绍氧化还原反应在获得能量方面的应用： 1.利用氧化还原反应获得热能，如煤的燃烧、天然气的燃烧。 2.利用氧化还原反应获得电能，如火力发电厂、燃料电池、电车等。 3.其他应用，如火箭发射、煤油灯照亮、镁条燃烧等。 设计意图 让学生了解氧化还原反应在生产生活中的广泛应用，认识到化学与社会的紧密联系，提高学生学习化学的兴趣和积极性。 活动四：利用氧化还原反应制备物质和获取能量的实例 【讲解】1、金属Ti的工业制备第一步：金红石与C单质和氯气在高温下反应生成四氯化钛；第二步：四氯化钛与Mg在加热条件下反应生成Ti单质与氯化镁，涉及的方程式： 2、 Si单质的制备： 3.燃料电池：很有发展前景的一种新型电源，其原理是：利用氢气、天然气等燃料做电池 负极反应物，发生氧化反应；利用空气中的氧气做电池正极反应物，发生还原反应；连接外 电路时，电子从负极移向正极形成电流。 设计意图 通过实例来介绍氧化还原反应在实际生产与科技进步中的重要作用展现出化学学科的实用性 第三节 氧化还原反应 第3课时 氧化还原反应的应用 一、研究物质的性质 1.过氧化氢性质研究 还原性：(2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 5O2↑ + 8H2O) 氧化性：(2KI + H2O2 = I2 + 2KOH) 2.思维建模 高价态（氧化性）、低价态（还原性） 结合物质类别 二、实现物质转化与获取能量 1.实现物质转化 金属冶炼 物理提取法（Pt、Au） 热分解法（Hg、Ag） 热还原法（C、CO、H₂等还原中等活泼金属） 电解法（K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属） 非金属单质制备 氯气实验室制法：(MnO_2 + 4HCl(浓)MnCl_2 + Cl_2↑ + 2H_2O) 2.获得能量 获得热能（煤、天然气燃烧） 获得电能（火力发电、燃料电池等） 其他（火箭发射、镁条燃烧等） 1．南宋著名法医学家宋慈的《洗冤集录》中有“银针验毒”的记载。“银针验毒”的原理为4Ag+2H2S+O2=2X+2H2O。下列说法正确的是 A．X的化学式为AgS （D) B．反应中Ag和H2S均是还原剂 C．银针验毒时，空气中O2失去电子 D．每生成1个X，反应转移2个电子 2．已知还原性S2-＞I-＞Fe2+＞Br-＞Cl-，下列判断不正确的是 (D) A．Fe3+与I-在水溶液中不能大量共存 B．氧化性：Cl2＞Br2＞I2 C．将足量Br2加入到FeCl2溶液中，离子反应方程式为Br2+2Cl-═2Br-+Cl2 D．将Cl2通入到FeBr2溶液中，Cl2应优先氧化Fe2+，再氧化Br- 3．某氧化剂中，起氧化作用的是X2O72-，在溶液中2个X2O72-恰好能氧化6个SO32-(生成SO42-)，则X2O72-的还原产物中X元素的化合价为 (C) A．+1 B．+2 C．+3 D．+4 在本次教学中，通过实验探究和实例分析，学生较好地掌握了从氧化还原角度研究物质性质的方法，以及氧化还原反应在物质转化和能量获取方面的应用。实验环节激发了学生的学习兴趣，提高了他们的动手能力和观察分析能力。但在教学过程中，也发现部分学生对氧化还原反应的本质理解不够深入，导致在分析复杂反应和判断物质性质时出现困难。在今后的教学中，应加强对氧化还原反应基本概念的巩固和拓展，多结合实际例子进行讲解，帮助学生更好地理解和应用知识。同时，要进一步关注学生的个体差异，及时给予指导和帮助。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$