1.3 氧化还原反应 教学设计 2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

第三节 氧化还原反应 课程：高中化学 教材：高中化学人教版（2019）必修第一册 章节：第三节 氧化还原反应 教材分析 氧化还原反应是高中化学的核心概念之一，它承接了初中化学中物质分类与化学反应类型的学习，又为后续电化学、元素化合物性质及化学反应原理模块奠定理论基础。学完四种基本反应类型后，学生通过本章内容实现从“是否有元素化合价变化”来重新认识化学反应的本质，逐步建立起从宏观现象到微观电子转移的思维方式，培养了学生分析问题的深度和逻辑推理能力。教材先从得氧失氧的氧化还原反应入手，再引出化合价变化的判断依据，然后深入到电子转移的本质，最后拓展到氧化剂还原剂的判断及方程式配平，层层递进，符合学生的认知发展规律。教材通过双线桥与单线桥法直观展示电子转移方向和数目，结合与、与等典型反应的微观示意图，帮助学生理解离子键与共价键形成过程中电子得失或偏移的区别。学生常在区分氧化剂与还原剂、判断电子转移数目以及配平时遇到困难，尤其是对共用电子对偏移导致化合价变化的理解不够深入，容易机械记忆而忽视本质。此外，在应用“强氧化剂生成弱氧化剂”规律比较氧化性强弱时，也容易混淆产物与反应物的关系，需要通过具体反应实例反复强化。 学情分析 学生已经学习了化学反应的基本类型，如化合、分解、置换和复分解反应，并掌握了元素化合价的判断方法，能够分析化学反应前后元素化合价的变化。教材从得氧失氧的氧化还原实例引入，逐步过渡到基于化合价变化和电子转移的本质分析，符合学生由表象到本质的认知规律。该阶段学生具备一定的微观粒子观和结构意识，能结合原子结构示意图理解电子得失过程，但在抽象理解“共用电子对偏移”这一非典型电子转移形式时仍存在困难。学生在辨析氧化剂与还原剂、判断物质氧化性或还原性强弱时，容易混淆概念，尤其在应用“氧化性：氧化剂 > 氧化产物”等规律进行推理时常出现逻辑混乱。此外，双线桥法和单线桥法表示电子转移时，学生易出现桥线连接错误、电子数目计算不准等问题，反映出在复杂反应中整合化合价变化、电子转移与物质转化关系的能力尚待提升。 教学目标 知识目标 1. 通过教材案例分析，解释氧化还原反应的概念，能准确判断常见化学反应是否为氧化还原反应。 2. 依据氧化还原反应的本质及特征，分析并配平简单的氧化还原反应方程式。 核心素养 1. 宏观辨识与微观探析：从宏观上识别氧化还原反应中物质的变化，从微观角度理解电子转移与化合价升降的关系。 2. 科学探究与创新意识：通过对氧化还原反应规律的探究，尝试运用不同方法分析、解决相关问题，培养创新思维。 3. 科学态度与社会责任：认识氧化还原反应在生活、生产中的广泛应用，理解掌握其规律对趋利避害、服务社会发展的重要性。 重点难点 教学重点 1. 通过化合价变化判断氧化还原反应的本质特征 2. 运用双线桥法和单线桥法表示电子转移的方向和数目 3. 根据反应物化合价升降识别氧化剂、还原剂及其对应产物 教学难点 1. 从微观角度理解电子转移与化合价变化的内在联系 2. 准确区分氧化剂、还原剂与氧化产物、还原产物的概念 3. 综合运用多种方法比较物质氧化性、还原性的相对强弱 课堂导入 【教师活动】 同学们，你们有没有注意过，苹果切开后放一会儿会变褐色，铁钉在潮湿的地方会生锈，甚至我们人体长时间运动后会感到酸痛？这些看似不相关的现象，其实都隐藏着一种神秘的化学反应——氧化还原反应。 【教师活动】 那么，什么是氧化？什么是还原？它们为什么会同时发生？又为什么说我们的生活离不开这类反应？ 【教师活动】 今天，就让我们一起走进氧化还原反应的世界，去探索它的奥秘。 氧化还原反应 探究新知 创设情境 在现代工业生产中，金属的冶炼是一个非常重要的过程，例如从氧化铜中提取铜，就需要利用碳或一氧化碳在高温下与其反应，从而得到纯净的铜。在这个过程中，我们发现某些物质“得氧”，而另一些物质“失氧”，同时伴随着元素化合价的变化。那么，这些变化背后隐藏着怎样的化学本质呢？我们可以通过教材中的反应实例来深入探究这一问题。 师生互动与教师引导过程 问题1 · 教师引导：在碳还原氧化铜的反应中，哪些物质发生了氧化反应？哪些物质发生了还原反应？请结合教材表格进行分析。 · 学生回答：C发生了氧化反应，CuO发生了还原反应。 · 参考答案：C得氧生成CO₂，发生氧化反应；CuO失氧生成Cu，发生还原反应。 · 教师点评并讲解：很好！我们可以看到，氧化反应和还原反应是同时发生的，这说明它们属于同一反应的不同方面。接下来我们进一步观察这些反应中元素的化合价变化，看看是否能发现更普遍的规律。 问题2 · 教师引导：请观察教材中C与CuO反应前后各元素的化合价变化，你能否总结出氧化反应和还原反应与化合价变化之间的关系？ · 学生回答：C的化合价升高，Cu的化合价降低。 · 参考答案：发生氧化反应的物质，其元素化合价升高；发生还原反应的物质，其元素化合价降低。 · 教师点评并讲解：非常准确！这说明化合价的变化是判断氧化还原反应的重要依据。那么，是否所有有化合价变化的反应都属于氧化还原反应呢？我们来看Fe与CuSO₄的反应。 问题3 · 教师引导：在Fe与CuSO₄的反应中，有没有物质得氧或失氧？但有没有元素的化合价发生变化？这说明了什么？ · 学生回答：没有得氧或失氧，但Fe的化合价升高，Cu的化合价降低。 · 参考答案：虽然没有氧的参与，但Fe被氧化，CuSO₄被还原，说明氧化还原反应不一定需要氧的参与，只要有化合价变化即可。 · 教师点评并讲解：非常好！这说明氧化还原反应的本质并不局限于氧的得失，而是与电子的转移有关。那我们再从微观角度来分析Na与Cl₂、H₂与Cl₂的反应，看看电子转移是如何导致化合价变化的。 问题4 · 教师引导：在Na与Cl₂的反应中，钠原子和氯原子是如何通过电子转移形成NaCl的？这个过程中谁被氧化？谁被还原？ · 学生回答：Na失去电子变成Na⁺，Cl₂得到电子变成Cl⁻，Na被氧化，Cl₂被还原。 · 参考答案：Na失去电子，化合价升高，被氧化；Cl₂得到电子，化合价降低，被还原。 · 教师点评并讲解：正确！这说明氧化还原反应的本质是电子的转移。那在H₂与Cl₂的反应中，电子是如何转移的？是否与Na和Cl₂的情况相同？ 问题5 · 教师引导：在H₂与Cl₂的反应中，电子是如何转移的？这种转移方式与Na与Cl₂的反应有何不同？ · 学生回答：共用电子对偏向Cl，H被氧化，Cl被还原。 · 参考答案：H₂与Cl₂反应中，没有电子的完全得失，而是发生了共用电子对的偏移，导致化合价变化。这也属于氧化还原反应。 · 教师点评并讲解：非常棒！这说明氧化还原反应的本质可以是电子的得失，也可以是共用电子对的偏移。那么，我们可以总结出氧化还原反应的判断依据和本质特征了。 教师总结 1. 氧化还原反应中，物质发生氧化反应时元素化合价升高，发生还原反应时元素化合价降低。 2. 氧化还原反应的本质是电子的转移，包括电子的得失和共用电子对的偏移。 3. 氧化还原反应不一定需要氧的参与，只要有元素化合价变化即可判断为氧化还原反应。 4. 四种基本反应类型中，置换反应一定属于氧化还原反应，复分解反应一定不属于，化合与分解反应则视情况而定。 设计意图 通过工业生产实例创设真实情境，激发学生探究兴趣；围绕氧化还原反应的特征与本质设计问题链，引导学生从宏观现象深入到微观本质，理解电子转移与化合价变化的关系，帮助学生构建系统的氧化还原反应认知体系。 新知巩固 题目1 【题文】：下列关于氧化还原反应的说法正确的是（ ） A．失去电子的物质是氧化剂 B．氧化剂发生氧化反应 C．氧化还原反应的本质是电子的转移 D．反应前后元素化合价不变的反应一定是氧化还原反应 【解答】：氧化还原反应的本质是电子转移，化合价变化是判断依据。失电子的物质被氧化，作还原剂；氧化剂得电子发生还原反应。故选C。 【总结】：本题考查氧化还原反应的基本概念。解题要点是明确氧化剂得电子、还原剂失电子，化合价变化是表象，电子转移是本质。判断时先分析元素化合价变化，再确定电子转移方向和反应类型。 题目2 【题文】：下列反应属于氧化还原反应的是（ ） A． B． C． D． 【解答】：B中Mg化合价升高，C元素化合价降低，有电子转移，是氧化还原反应。其余均为非氧化还原反应。选B。 【总结】：本题考查氧化还原反应的判断。解题关键是分析反应前后元素化合价是否变化。若有元素化合价升降，则为氧化还原反应；否则为非氧化还原反应。重点掌握常见元素的化合价规律及反应类型特征。 氧化还原反应中电子转移的表示方法 探究新知 创设情境 在现代工业中，金属的腐蚀问题每年造成数千亿元的经济损失，而腐蚀的本质就是金属发生了氧化还原反应。例如，铁在潮湿空气中生锈，钠在空气中燃烧生成过氧化钠等。为了更好地理解这些反应的本质，我们需要掌握一种能清晰表示电子转移的方法——双线桥法和单线桥法。通过这两种方法，我们可以直观地看出哪些元素被氧化、哪些被还原，以及电子是如何转移的。 师生互动与教师引导过程 问题1 · 教师引导：在钠与氯气的反应中，钠被氧化，氯气被还原。如果我们想清楚地表示出电子转移的方向和数目，应该用什么方法？ · 学生回答：可以用双线桥法或单线桥法。 · 参考答案：可以用双线桥法或单线桥法来表示电子转移的方向和数目。 · 教师点评并讲解：很好！双线桥法能更全面地展示电子转移、化合价变化和物质被氧化或被还原的过程。接下来我们一起来分析双线桥法的具体步骤。 问题2 · 教师引导：在反应 中，钠元素的化合价如何变化？氯元素呢？ · 学生回答：钠从0价升高到+1价，氯从0价降低到-1价。 · 参考答案：钠元素的化合价从0升高到+1，被氧化；氯元素的化合价从0降低到-1，被还原。 · 教师点评并讲解：正确！这说明钠失去了电子，氯得到了电子。接下来我们用双线桥法来表示这一过程。 问题3 · 教师引导：在双线桥法中，为什么桥的两端必须对准同一种元素？为什么要注明“得”或“失”？ · 学生回答：为了准确表示电子转移的方向和数量，避免混淆。 · 参考答案：桥的两端必须对准同一种元素，以明确表示该元素在反应中的变化；注明“得”或“失”是为了说明电子的转移方向。 · 教师点评并讲解：非常准确！双线桥法强调的是元素在反应中的变化过程。那如果我们只关心电子转移的方向和总数，有没有更简洁的方法呢？ 问题4 · 教师引导：如果只表示电子转移的方向和总数，应该使用哪种方法？ · 学生回答：使用单线桥法。 · 参考答案：使用单线桥法，箭头从失电子元素指向得电子元素，并标明电子转移总数。 · 教师点评并讲解：很好！单线桥法更简洁直观，适用于快速分析电子转移情况。 问题5 · 教师引导：双线桥法和单线桥法有什么主要区别？ · 学生回答：双线桥法连接反应物和产物，单线桥法只连接反应物；双线桥法标明“得”“失”，单线桥法只标明电子数目。 · 参考答案：双线桥法从反应物到产物，标明“得”“失”和电子数目；单线桥法只连接反应物，标明电子转移总数。 · 教师点评并讲解：总结得很到位！两种方法各有侧重，双线桥法适合深入分析，单线桥法适合快速判断。 教师总结 1. 双线桥法能清晰表示元素的化合价变化、电子得失及被氧化或被还原的过程。 2. 单线桥法简洁直观，适用于表示电子转移的方向和总数。 3. 双线桥法连接反应物与产物，单线桥法只连接反应物。 4. 使用时要注意桥的指向、电子数目计算准确，避免混淆。 设计意图 通过具体反应实例引导学生理解电子转移的表示方法，结合双线桥法与单线桥法的对比分析，帮助学生掌握氧化还原反应的本质，提升化学用语表达能力与逻辑思维能力。 新知巩固 题目1 【题文】：下列关于元素化合物的化学用语不正确的是 A．氟离子的结构示意图： B．和形成共价键的过程： C．白醋去除水垢的离子方程式： D．氧化生成单质硫： 【解答】：B项共价键形成过程应表示电子共用，图示错误，选B。 【总结】：本题考查化学用语的规范性，涉及离子结构、共价键形成、离子方程式和氧化还原反应表达。解题需掌握各类化学用语的书写规则，特别注意共价键形成过程应体现电子对共用，不能写成离子形式。 题目2 【题文】：用双线桥法分析反应，下列说法正确的是 A．失去，被还原 B．得到，被氧化 C．生成时，转移电子数为 D．氮元素共得到 【解答】：Cu从0升至+2，3个Cu失6e⁻；N从+5降至+2，2个N得6e⁻，转移6e⁻，C正确。 【总结】：本题考查双线桥法分析氧化还原反应。解题要点是标清化合价变化，计算得失电子总数。步骤为：标变价元素→算电子转移数→判断氧化还原关系。注意电子转移数以整体反应为基准计算。 氧化剂和还原剂 探究新知 创设情境 在现代工业生产中，金属的冶炼、电池的制造、甚至食品的防腐都离不开氧化还原反应的控制与应用。例如，高铁电池利用氧化还原反应实现能量的高效转化，而食品中的抗氧化剂则通过自身被氧化来防止食品腐败。这些现象背后都涉及一个核心问题：在反应中，哪些物质是电子的“给予者”，哪些是“接受者”？这正是我们今天要探究的氧化剂与还原剂的本质区别。结合教材中的图示，我们可以更直观地理解电子转移的过程。 师生互动与教师引导过程 问题1 · 教师引导：刚才提到的食品抗氧化剂，如维生素C，它在反应中是失去电子还是获得电子？这说明它在反应中扮演什么角色？ · 学生回答：失去电子，说明它被氧化，是还原剂。 · 参考答案：维生素C在反应中失去电子，被氧化，因此是还原剂。 · 教师点评并讲解：很好！这正是还原剂的定义：在反应中失去电子（或使电子偏离），自身被氧化。接下来我们进一步分析氧化剂和还原剂在反应中的本质区别。 问题2 · 教师引导：观察教材中的图示，电子是如何在氧化剂和还原剂之间转移的？这种转移对元素的化合价有何影响？ · 学生回答：电子从还原剂转移到氧化剂；还原剂中元素的化合价升高，氧化剂中元素的化合价降低。 · 参考答案：电子从还原剂流向氧化剂，导致还原剂中元素化合价升高（被氧化），氧化剂中元素化合价降低（被还原）。 · 教师点评并讲解：非常准确！这说明氧化还原反应的本质是电子的转移，而化合价的变化只是这一过程的外在表现。接下来我们尝试用具体反应来验证这一规律。 问题3 · 教师引导：以反应 为例，判断其中的氧化剂和还原剂，并说明判断依据。 · 学生回答：Zn 是还原剂，因为它失去电子，化合价从 0 升高到 +2；CuSO₄ 是氧化剂，因为 Cu 的化合价从 +2 降低到 0。 · 参考答案：Zn 是还原剂，CuSO₄ 是氧化剂。判断依据是元素化合价的变化：Zn 被氧化（化合价升高），Cu 被还原（化合价降低）。 · 教师点评并讲解：分析得很到位！这说明我们可以根据化合价变化来判断氧化剂和还原剂。接下来我们看看常见的氧化剂和还原剂有哪些。 问题4 · 教师引导：教材中列举了一些常见的氧化剂和还原剂，请你分类列举，并尝试归纳它们的共同特征。 · 学生回答：常见氧化剂如 O₂、Cl₂、KMnO₄，它们通常含有高氧化态的元素；常见还原剂如 Fe、Zn、H₂、CO，它们通常具有较低的氧化态或容易失去电子。 · 参考答案：氧化剂多为含高氧化态元素的物质，如 O₂、Cl₂、KMnO₄；还原剂多为活泼金属或含低氧化态元素的物质，如 Fe、Zn、H₂、CO。 · 教师点评并讲解：总结得很好！这有助于我们在实际反应中快速识别氧化剂和还原剂。接下来我们进行归纳总结。 教师总结 1. 氧化剂是在反应中获得电子（或使电子偏向）的物质，其元素化合价降低，自身被还原。 2. 还原剂是在反应中失去电子（或使电子偏离）的物质，其元素化合价升高，自身被氧化。 3. 氧化还原反应的本质是电子的转移，表现为化合价的变化。 4. 常见氧化剂如 O₂、Cl₂、KMnO₄；常见还原剂如 Fe、Zn、H₂、CO。 设计意图 通过生活与工业实例创设情境，激发学生兴趣，引导其从电子转移角度理解氧化剂与还原剂的本质区别，并通过问题链设计帮助学生逐步构建知识体系，提升分析与应用能力。 新知巩固 题目1 【题文】：已知，该反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示，下列有关说法错误的是 A．反应①为放热反应 B．反应②是同种元素间发生的氧化还原反应 C．反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关 D．， 【解答】：由图像知反应①放热，活化能大则速率慢，②中I元素发生归中反应；总反应焓变正确。C错误，速率与活化能有关。 【总结】：本题考查氧化还原反应与反应历程分析。需结合能量图判断放热性、活化能与速率关系，并分析元素化合价变化。解题时先标变价元素，判断氧化还原类型，再结合图像信息综合分析各选项。 题目2 【题文】：是一种合成聚酯的催化剂，制备反应为。下列说法错误的是 A．中为价 B．空间结构为平面三角形 C．氧化剂与还原剂的物质的量之比为 D．消耗转移 【解答】：Sb由0升至+5，N由+5降至+2和+4。氧化剂为和，还原剂为Sb。计算得氧化剂共4 mol 和3 mol ，还原剂4 mol Sb，电子转移20 mol，C错应为7:4。 【总结】：本题考查氧化还原反应中氧化剂、还原剂判断及电子转移计算。解题时先确定各元素化合价变化，找出氧化剂（降价）和还原剂（升价），再根据反应计量数计算物质的量之比和转移电子数。注意多种氧化剂或还原剂需合并计算。 物质的氧化性、还原性强弱的比较 探究新知 创设情境 在现代工业中，氧化还原反应广泛应用于金属冶炼、电池制造和环境污染治理等领域。例如，高锰酸钾（KMnO₄）因其强氧化性常用于水处理中去除有害物质。然而，KMnO₄在不同酸碱环境中的氧化能力差异显著，酸性条件下其氧化性更强，这直接影响其在实际中的应用效果。那么，我们如何判断不同物质的氧化性和还原性强弱？又有哪些依据可以帮助我们进行科学判断呢？ 师生互动与教师引导过程 问题1 · 教师引导：在酸性条件下，KMnO₄与草酸反应剧烈，而在碱性条件下反应较弱，这说明了什么问题？ · 学生回答：说明KMnO₄的氧化性受环境酸碱性影响。 · 参考答案：KMnO₄在酸性条件下的氧化性强于在碱性条件下的氧化性。 · 教师点评并讲解：这说明物质的氧化性或还原性不仅取决于其本身，还受外界条件如酸碱性的影响。那么，除了酸碱性，还有哪些因素会影响物质的氧化还原能力呢？ 问题2 · 教师引导：在反应 中，KMnO₄比MnO₂更容易与浓盐酸反应，这说明了什么？ · 学生回答：KMnO₄的氧化性强于MnO₂。 · 参考答案：反应越容易进行，说明氧化剂的氧化性越强，因此KMnO₄的氧化性强于MnO₂。 · 教师点评并讲解：通过反应的难易程度可以判断氧化剂的强弱。那么，我们是否还可以通过其他方式来判断氧化性和还原性强弱呢？ 问题3 · 教师引导：在反应 中，Cl₂是氧化剂，I₂是氧化产物，根据反应判断Cl₂和I₂的氧化性强弱。 · 学生回答：Cl₂的氧化性强于I₂。 · 参考答案：根据“氧化剂的氧化性强于氧化产物”的规律，Cl₂的氧化性强于I₂。 · 教师点评并讲解：通过反应方程式可以判断氧化性和还原性强弱。那么，如果遇到不同价态的同种元素，我们又该如何判断它们的氧化还原能力呢？ 问题4 · 教师引导：HClO₄中氯为+7价，HCl中氯为-1价，Cl₂中氯为0价，它们的氧化还原性质有何不同？ · 学生回答：HClO₄只有氧化性，HCl只有还原性，Cl₂既有氧化性又有还原性。 · 参考答案：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。 · 教师点评并讲解：这说明同种元素不同价态的氧化还原性质是有规律可循的。接下来我们来总结一下判断氧化性和还原性强弱的主要依据。 教师总结 1. 氧化剂的氧化性强于氧化产物，还原剂的还原性强于还原产物。 2. 金属活动性顺序中，金属单质还原性依次减弱，阳离子氧化性依次增强。 3. 同种元素中，最高价态只具有氧化性，最低价态只具有还原性，中间价态具有两性。 4. 浓度、酸碱性、温度等外界条件会影响物质的氧化性或还原性。 设计意图 通过工业应用实例引入，激发学生兴趣，结合反应实例引导学生理解判断氧化性和还原性强弱的多种依据，帮助学生构建系统的知识体系。 新知巩固 题目1 【题文】：下列实验目的、方案设计和现象以及结论都正确的是（ ） A．检验鸡皮中的脂肪：滴加浓硝酸，鸡皮变黄，结论为含脂肪 B．向饱和NaHCO₃溶液中加入稀HNO₂溶液，产生气体使澄清石灰水变浑浊，结论为非金属性N > C C．向溶有SO₂的BaCl₂溶液中加入Fe(NO₃)₃溶液，生成白色沉淀，结论为酸性条件下NO₃⁻有强氧化性 D．先加盐酸酸化，再加BaCl₂溶液，先无现象后白色沉淀，结论为溶液含SO₄²⁻ 【解答】：D正确。加盐酸排除干扰离子（如CO₃²⁻、Ag⁺），再加BaCl₂生成沉淀，可确证SO₄²⁻存在。 【总结】：本题考查离子检验与氧化还原知识。解题要点是分析各实验是否排除干扰、现象与结论是否匹配。判断SO₄²⁻时需先酸化排除CO₃²⁻等干扰，再用Ba²⁺检验，步骤完整且现象合理，D正确。 题目2 【题文】反应中，下列说法不正确的是（ ） A．既作氧化剂又作还原剂 B．既是氧化产物又是还原产物 C．生成时转移电子 D．氧化产物与还原产物物质的量之比为 【解答】：C错误。生成1mol O₂转移4mol电子（O从-2升至0，2个O），故生成0.1mol O₂转移0.4mol电子。 【总结】：本题考查氧化还原反应中电子转移与产物判断。先标化合价变化：KNO₃中N（+5→0），被还原；NH₄⁺中N（-3→0），被氧化；O从-2升至0，被氧化。O₂为氧化产物，N₂既是氧化又是还原产物。计算电子转移时依据元素价态变化，生成1mol O₂失去4mol电子，故C错。 氧化还原反应的规律 探究新知 创设情境 在现代工业生产中，污水处理是一项重要的环保任务。例如，某工厂排放的废水中含有硝酸银，若直接排放将严重污染环境。通过加入适量的氯化钾，可使银离子生成氯化银沉淀，从而实现污染物的去除和银资源的回收。这一过程涉及离子反应和物质分离的原理，也体现了化学在环境保护中的实际应用。那么，如何利用化学方法实现离子的分离与提纯？这正是我们今天要探究的内容。 师生互动与教师引导过程 问题1 · 教师引导：刚才提到的污水处理中，加入KCl后发生了什么反应？你能写出该反应的离子方程式吗？ · 学生回答：Ag⁺与Cl⁻结合生成AgCl沉淀。 · 参考答案： · 教师点评并讲解：很好！这个反应是典型的沉淀反应，用于去除溶液中的特定离子。接下来我们来看看类似原理在物质提纯中的应用。 问题2 · 教师引导：在粗盐提纯过程中，为什么要先加BaCl₂溶液，再加Na₂CO₃溶液？ · 学生回答：为了除去硫酸根离子和多余的钡离子。 · 参考答案：BaCl₂用于除去生成BaSO₄沉淀，Na₂CO₃用于除去多余的Ba²⁺生成BaCO₃沉淀，便于后续过滤分离。 · 教师点评并讲解：非常准确！这体现了除杂过程中“先除大离子，再除残留离子”的顺序原则。那我们如何进一步除去提纯过程中引入的新杂质呢？ 问题3 · 教师引导：在粗盐提纯的最后阶段，为什么要加入稀盐酸？ · 学生回答：为了除去多余的碳酸根离子和氢氧根离子。 · 参考答案：盐酸可与和反应，生成CO₂气体和水，从而除去这些杂质离子，最终得到纯净的NaCl溶液。 · 教师点评并讲解：正确！这说明我们在提纯过程中不仅要除去原有杂质，还要注意引入的新杂质。接下来我们看看这些原理如何用于物质的鉴别。 问题4 · 教师引导：在鉴别Na₂CO₃、NaCl、Na₂SO₄和MgCl₂溶液时，为什么加入Ba(OH)₂后再加盐酸可以区分它们？ · 学生回答：不同物质与Ba(OH)₂反应生成不同类型的沉淀，盐酸处理后现象不同。 · 参考答案：Na₂CO₃生成BaCO₃沉淀，溶于盐酸并放出CO₂气体；Na₂SO₄生成BaSO₄沉淀，不溶于盐酸；MgCl₂生成Mg(OH)₂沉淀，溶于盐酸但无气体；NaCl无明显现象。 · 教师点评并讲解：分析得很清楚！这体现了利用反应现象差异进行物质鉴别的方法。接下来我们总结一下这些反应的基本规律。 教师总结 1. 沉淀反应可用于去除溶液中的特定离子，如Ag⁺与Cl⁻生成AgCl沉淀。 2. 物质提纯需遵循“先除大杂质，再除残留杂质”的顺序原则。 3. 盐酸常用于除去多余的碳酸根和氢氧根离子。 4. 利用不同反应现象可实现物质的鉴别，如沉淀溶解性与气体释放情况。 设计意图 通过污水处理和粗盐提纯等实际问题引导学生理解离子反应在分离与提纯中的应用，结合实验现象分析反应本质，提升学生运用化学知识解决实际问题的能力。 新知巩固 题目1 【题文】：下列离子反应中，属于氧化还原反应的是（ ） A． B． C． D． 【解答】：C中Fe和Cu²⁺化合价变化，是氧化还原反应；其余为复分解反应，无电子转移。 【总结】：本题考查氧化还原反应的判断。解题要点是分析各反应中元素化合价是否变化。氧化还原反应的本质是电子转移，通常表现为化合价升降。解题步骤为：先写出反应类型，再判断是否有元素化合价改变，若有则为氧化还原反应，否则为非氧化还原反应。 题目2 【题文】：在反应中，被氧化与被还原的硫原子个数比为（ ） A．1:2 B．2:1 C．1:1 D．3:2 【解答】：S单质中0价，K₂S中S为-2价（被还原），K₂SO₃中S为+4价（被氧化）。每生成1个SO₃²⁻氧化1个S，生成2个S²⁻还原2个S，故氧化:还原 = 1:2。 【总结】：本题考查氧化还原反应中氧化产物与还原产物的判断及原子守恒分析。解题要点是标出反应前后硫元素化合价，确定被氧化和被还原的硫原子数目。步骤为：标变价→找氧化产物和还原产物→根据化学计量数计算被氧化与被还原原子个数比。 氧化还原反应在生活、生产中的应用 探究新知 创设情境 在现代社会中，氧化还原反应无处不在，它既带来了便利，也带来了挑战。例如，钢铁的冶炼让我们拥有了坚固的建筑材料，但钢铁的锈蚀又造成了巨大的资源浪费；燃料的燃烧为人类提供了能量，但过度燃烧也会造成环境污染。了解氧化还原反应的本质和规律，有助于我们更好地利用这些反应，同时减少其负面影响。 师生互动与教师引导过程 问题1 · 教师引导：观察图中所示的几种现象，哪些属于氧化还原反应？请尝试从物质变化的角度进行分类。 · 学生回答：钢铁生锈、燃烧、植物光合作用等都涉及物质的得氧或失氧。 · 参考答案：钢铁生锈（Fe被氧化）、燃烧（如）、光合作用（）等都属于氧化还原反应。 · 教师点评并讲解：这些反应中都存在电子的转移，即发生了氧化还原过程。接下来我们一起来探究氧化还原反应的本质。 问题2 · 教师引导：在钢铁生锈的过程中，铁元素发生了什么变化？它被氧化还是被还原？ · 学生回答：铁由0价变为+3价，失去电子，被氧化。 · 参考答案：铁被空气中的氧气氧化，生成氧化铁（），铁被氧化，氧气被还原。 · 教师点评并讲解：这个反应说明了金属腐蚀的本质是氧化还原反应。那么，我们是否可以采取措施来防止这类反应的发生呢？ 问题3 · 教师引导：如果要防止钢铁生锈，我们可以从哪些方面入手？请结合氧化还原反应的原理进行分析。 · 学生回答：可以隔绝氧气或水，也可以通过电镀等方式形成保护层。 · 参考答案：防止氧化还原反应发生的关键是阻断电子转移的条件，例如涂油漆、电镀锌层、制成不锈钢合金等。 · 教师点评并讲解：通过控制反应条件，我们可以有效防止金属腐蚀。接下来我们来看看氧化还原反应在其他生活场景中的应用。 问题4 · 教师引导：食物腐败也是一种氧化还原反应，你认为可以通过什么方法延缓食物腐败？ · 学生回答：可以放入冰箱降低温度，或者使用抗氧化剂。 · 参考答案：低温可以减缓反应速率，抗氧化剂可以与自由基反应，从而延缓食物中脂肪的氧化。 · 教师点评并讲解：这说明我们可以通过控制反应条件来减缓氧化反应的速率，从而延长食物的保质期。 教师总结 1. 氧化还原反应广泛存在于生活和生产中，既有正面应用也有负面影响。 2. 氧化还原反应的本质是电子的转移，表现为物质的氧化（失电子）或还原（得电子）。 3. 控制反应条件（如隔绝氧气、使用抗氧化剂）可以有效调控氧化还原反应的发生。 4. 通过理解氧化还原反应的规律，我们可以趋利避害，服务于生产和生活。 设计意图 通过生活中的实例引导学生认识氧化还原反应的普遍性和重要性，结合问题链引导学生从现象到本质进行探究，帮助学生建立化学知识与实际应用之间的联系。 新知巩固 题目1 【题文】：某地区已探明蕴藏着丰富的赤铁矿（主要成分为，还含有等杂质）、煤、石灰石和黏土。现拟在该地区建设大型炼铁厂、焦化厂、发电厂、水泥厂等，形成一定规模的工业体系，其关系如图。下列说法错误的是 A．图中b、d工厂分别为焦化厂、水泥厂 B．a、b、c工厂均涉及氧化还原反应 C．炼铁厂的炉渣和发电厂的粉煤灰都可作为水泥厂的原料 D．利用5.6t生石灰充分吸收煤燃烧的气体产物，最多增重4.4t 【解答】：生石灰吸收生成，可吸收，但煤燃烧还产生水蒸气等，增重不止4.4t，D错误。 【总结】：本题考查氧化还原反应在工业生产中的应用及物质转化计算。解题需结合各工厂的原料与反应过程，判断是否发生电子转移，并掌握与反应的质量关系，注意气体产物的多样性对增重的影响。 题目2 【题文】：下列过程中不涉及氧化还原反应的是 A．用溶液刻蚀铜制电路板 B．食物腐败 C．用石灰乳脱除烟气中的 D．钢铁在潮湿空气中生锈 【解答】：与反应生成和，无元素化合价变化，不属于氧化还原反应，选C。 【总结】：本题考查氧化还原反应的判断。解题要点是分析各过程是否有元素化合价变化。涉及电子转移的如金属腐蚀、燃烧、刻蚀反应等属于氧化还原反应；而酸碱反应、沉淀反应若无价态变化则不属于。 氧化还原反应方程式的书写与配平 探究新知 创设情境 在工业生产中，氧化还原反应广泛应用于金属冶炼、电池制造和废水处理等领域。例如，高锰酸钾（KMnO₄）常用于水处理中氧化有害物质，而氯气（Cl₂）则是重要的化工原料。但在实际应用中，必须准确书写和配平这些反应的化学方程式，才能控制反应条件、预测产物和优化工艺。那么，如何系统地配平这类涉及电子转移的复杂反应呢？让我们从氧化还原反应的基本配平原则出发，逐步探究其方法与技巧。 师生互动与教师引导过程 问题1 · 教师引导：在高锰酸钾与盐酸反应中，为什么必须遵循电子守恒、质量守恒和电荷守恒这三个原则？ · 学生回答：因为反应中存在电子的转移，必须保证得失电子相等，同时反应前后原子种类和数量不变，若为离子反应还需满足电荷守恒。 · 参考答案：电子守恒确保氧化还原过程平衡，质量守恒保证原子不凭空产生或消失，电荷守恒适用于离子反应体系，三者缺一不可。 · 教师点评并讲解：很好！这三个守恒原则是配平氧化还原反应的核心依据。接下来我们来看如何具体应用这些原则进行配平。 问题2 · 教师引导：在KMnO₄与HCl反应中，锰元素和氯元素的化合价分别发生了怎样的变化？ · 学生回答：Mn从+7变为+2，Cl从-1变为0。 · 参考答案：Mn被还原（得电子），Cl被氧化（失电子）。 · 教师点评并讲解：正确！这一步是配平的第一步——标变价。接下来我们根据这些变化来计算电子转移数。 问题3 · 教师引导：若一个KMnO₄分子得到5个电子，一个Cl₂分子需要失去2个电子，那么它们的化学计量数应如何确定？ · 学生回答：最小公倍数法，KMnO₄为2，Cl₂为5。 · 参考答案：通过电子守恒，KMnO₄与Cl₂的化学计量数比为2:5。 · 教师点评并讲解：非常棒！这就是配平氧化还原反应的关键步骤。接下来我们继续配平其他物质。 问题4 · 教师引导：在确定KMnO₄和Cl₂的系数后，如何配平HCl、KCl和H₂O？ · 学生回答：根据原子守恒依次配平Cl、K、H、O。 · 参考答案：HCl为16，KCl为2，MnCl₂为2，H₂O为8。 · 教师点评并讲解：很好！通过质量守恒可以完成整个方程式的配平。接下来我们来看一些特殊类型的氧化还原反应。 问题5 · 教师引导：在Cl₂与H₂O的反应中，Cl₂既是氧化剂又是还原剂，这种反应叫什么？如何配平？ · 学生回答：这是歧化反应，Cl从0变为-1和+1，比例为1:1。 · 参考答案：Cl₂ + H₂O = HCl + HClO，属于典型的歧化反应。 · 教师点评并讲解：正确！接下来我们再来看另一种特殊反应类型——归中反应。 问题6 · 教师引导：H₂S与SO₂反应生成S和H₂O，这种反应属于什么类型？如何配平？ · 学生回答：归中反应，S从-2和+4变为0，H₂S与SO₂的比例为2:1。 · 参考答案：H₂S失去2个电子，SO₂得到4个电子，比例为2:1，最终配平为H₂S + SO₂ = 3S + 2H₂O。 · 教师点评并讲解：非常好！我们已经掌握了氧化还原反应配平的基本方法和特殊情况的处理方式。 教师总结 1. 氧化还原反应配平需遵循电子守恒、质量守恒和电荷守恒三大原则。 2. 配平步骤包括标变价、求转移电子数、配平关键物质、检查守恒。 3. 歧化反应中同一元素既被氧化又被还原，归中反应中不同价态元素生成中间价态产物。 4. 特殊反应需结合电子转移比例和原子守恒进行配平。 设计意图 通过真实工业应用情境引入，激发学生学习兴趣；围绕配平原理设计问题链，引导学生逐步掌握核心方法；结合典型例题强化理解，提升学生分析和解决问题的能力。 新知巩固 题目1 【题文】：下列反应方程式书写正确的是 A．浓 B．(稀) C． D．(稀) 【解答】：浓硝酸使铝钝化，稀硫酸不与铜反应，铁与稀硫酸生成，氨与氯气反应生成氮气和氯化铵，C正确。 【总结】：本题考查氧化还原反应方程式的正误判断，需结合物质性质与反应条件分析。解题时先判断反应能否发生，再验证产物是否合理，最后检查原子和电子守恒。 题目2 【题文】：在酸性环境中，纳米复合材料去除污染水体的的反应过程（Ni不参与反应）如图所示，下列说法不正确的是 A．反应步骤i反应的离子方程式为 B．反应步骤ii需要的参与 C．去除后的水体pH增大 D．处理过程中复合材料作催化剂 【解答】：Fe被氧化为，是还原剂，不是催化剂，D错误；其余选项符合反应原理和图示过程。 【总结】：本题考查氧化还原在实际情境中的应用，需结合图示分析反应物、生成物及电子转移。解题要点是识别还原剂与催化剂的区别，判断离子方程式合理性，并分析反应对溶液酸碱性的影响。 课堂练习 第1题 【题文】高纯硅是典型的无机非金属材料，它可以按如下方法制备： (粗)(纯) 下列说法错误的是 A．步骤①中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 B．步骤②的反应为 C．步骤①②③中涉及的反应均为氧化还原反应 D．高纯硅是制造手机芯片的常用材料，是制造光导纤维的基本原料 【答案】A 第2题 【题文】汽车尾气系统中均安装了催化转化器，这种方法是处理NOx的“储存还原技术法”，简称NSR，NOx的储存和还原在不同时段交替进行，其工作原理如下图所示，下列说法错误的是 A．还原性尾气可以为CO、H2等 B．还原过程中消耗生成转移的电子数为 C．通过和的相互转化实现NOx的储存和还原 D．NOx(氮氧化物)的排放可能导致光化学污染、酸雨等问题 【答案】B 第3题 【题文】下列实验目的、方案设计和现象以及结论都正确的是 选项 实验目的 方案设计和现象 结论 A 检验鸡皮中的脂肪 取一块鸡皮放于表面皿中，将浓硝酸滴到鸡皮上，鸡皮呈现黄色 鸡皮中含有脂肪 B 向饱和NaHCO3溶液中加入稀HNO2溶液 产生的气体能使澄清石灰水变浑浊 非金属性：N>C C 探究酸性条件下的氧化性 向溶有SO2的BaCl2溶液中加入Fe(NO3)3溶液，有白色沉淀生成 酸性条件下有强氧化性 D 向溶液中先加入盐酸酸化，再加入氯化钡溶液 先无现象，后产生白色沉淀 溶液中一定含有 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 板书设计 氧化还原反应 1. 核心概念 · 氧化反应：元素化合价↗（失电子） · 还原反应：元素化合价↘（得电子） · 本质：电子转移（得失或偏移） 2. 原理 · 氧化剂：得电子，化合价↘，被还原 · 还原剂：失电子，化合价↗，被氧化 · 电子守恒：得电子总数 = 失电子总数 3. 表示方法 · 双线桥法：标价态变化，注明得失电子 · 单线桥法：箭头指向得电子元素，标转移电子数 4. 应用 · 配平原则：电子守恒、质量守恒、电荷守恒 · 常见氧化剂：、、 · 常见还原剂：、、 教学反思 本节课围绕氧化还原反应的概念、本质及其应用展开，系统讲解了氧化还原反应中元素化合价变化、电子转移形式（双线桥法与单线桥法）、氧化剂与还原剂的判断及氧化性、还原性强弱比较等内容，并联系四大基本反应类型与氧化还原反应的关系，拓展了其在生活和生产中的实际应用。教学设计符合高中化学课程标准要求，基本达成教学目标，学生能初步掌握氧化还原反应的核心概念并运用于化学方程式的分析与配平。成功之处在于通过微观模型分析（如Na与Cl₂、H₂与Cl₂反应的电子转移过程）帮助学生理解氧化还原反应的本质，结合生活实例（如金属腐蚀、燃料燃烧）增强了学习兴趣和应用意识。不足之处在于对电子转移表示法的训练不够充分，部分学生在双线桥与单线桥的应用上仍存在混淆，需在后续教学中加强练习与反馈；此外，氧化性、还原性强弱的判断涉及多个因素，讲解节奏偏快，部分学生在综合应用时存在理解困难，建议通过分层练习逐步提升逻辑推理能力。 学科网（北京）股份有限公司 $