2.3 氧化还原反应 课件-2026-2027学年高一上学期化学人教版必修第一册

项目式学习： 解码青铜锈蚀 认识氧化还原 文物修复：运用化学知识遏制腐蚀，留住文明实物，实现文明的代代相传 上课课件 1.7.2013 同学们好，今天我们将一起走进一个非常特别的课堂。 大家看到屏幕上的这件青铜器，它已经在地下埋藏了几千年。 但是，国宝也会"生病"——青铜器表面会长出各种颜色的锈。 今天，我们就从青铜器"生病"到文物修复的故事，来认识一个非常重要的化学反应类型——氧化还原反应。 ‹#› 创设情境——从生活现象提出问题 青铜器长期埋藏或暴露在潮湿空气中，表面会出现绿色锈层。 这些锈从哪里来？ 它们与铜发生了怎样的化学变化？ 如何进行对青铜器进行修复？ 1.7.2013 同学们，我们来看这三张图。 左边是一件光亮的青铜器，中间是放了一段时间后表面变暗了，右边是更长时间后，表面长满了绿色的锈。 大家有没有想过，这些锈到底是什么？它们和铜发生了怎样的化学变化？ 为什么有的青铜器能保存几千年完好无损，有的却很快就"生病"了呢？ 这就是我们今天要探究的问题——氧化还原反应。 ‹#› 宏微结合——认识氧化还原反应 冶炼金属铜： C+2CuO 2Cu+CO2↑ Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu 青铜器 问题1：青铜的成分是什么？绿色锈层是什么？ 【任务一】初探病因——铜锈的成分及产生原理 成分：铜+锡（铅）→青铜 1.7.2013 我们来看铜板暴露在空气中的变化过程。 刚开始的时候，铜板表面是光亮的金属色。 过一段时间，表面慢慢变暗了。 更长时间之后，表面变得更暗，甚至发黑。 这是因为铜和空气中的氧气发生了反应，生成了氧化亚铜。 这个反应中，铜得到了氧，我们称之为氧化反应。 ‹#› 宏微结合——认识氧化还原反应 【任务一】初探病因——铜锈的成分及产生原理 问题2：上述两种锈蚀属于有害锈蚀的是哪种？请说明你的理由。 1.7.2013 我们来看铜板暴露在空气中的变化过程。 刚开始的时候，铜板表面是光亮的金属色。 过一段时间，表面慢慢变暗了。 更长时间之后，表面变得更暗，甚至发黑。 这是因为铜和空气中的氧气发生了反应，生成了氧化亚铜。 这个反应中，铜得到了氧，我们称之为氧化反应。 ‹#› 宏微结合——认识氧化还原反应 【任务一】初探病因——铜锈的成分及产生原理 问题3：根据初中知识，从得氧和失氧的角度分析上述反应，并标出各个元素化合价。 冶炼金属铜： Cu+2CuO 2Cu+CO2↑ Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu 锈蚀的第一步： 4Cu + O₂ = 2Cu₂O（氧化亚铜） 1.7.2013 我们来看铜板暴露在空气中的变化过程。 刚开始的时候，铜板表面是光亮的金属色。 过一段时间，表面慢慢变暗了。 更长时间之后，表面变得更暗，甚至发黑。 这是因为铜和空气中的氧气发生了反应，生成了氧化亚铜。 这个反应中，铜得到了氧，我们称之为氧化反应。 ‹#› 宏微结合——认识氧化还原反应 2CuO+C 2Cu+CO2↑ 高温 失氧 发生还原反应 得氧 发生氧化反应 被还原 被氧化 同时发生 4Cu + O2 2Cu2O 失氧 发生还原反应 得氧 发生氧化反应 被还原 被氧化 同时发生 【认识角度】得氧和失氧的角度 1.7.2013 我们来看铜板暴露在空气中的变化过程。 刚开始的时候，铜板表面是光亮的金属色。 过一段时间，表面慢慢变暗了。 更长时间之后，表面变得更暗，甚至发黑。 这是因为铜和空气中的氧气发生了反应，生成了氧化亚铜。 这个反应中，铜得到了氧，我们称之为氧化反应。 ‹#› 宏微结合——认识氧化还原反应 4Cu + O2 2Cu2O 2CuO + C 2Cu+CO2↑ 【认识角度】化合价的角度 0 0 +1 -2 化合价升高 被氧化 发生氧化反应 化合价降低 被还原 发生还原反应 同时发生 +2 0 0 +4 化合价降低 被还原 发生还原反应 化合价升高 被氧化 发生氧化反应 同时发生 1.7.2013 我们来看铜板暴露在空气中的变化过程。 刚开始的时候，铜板表面是光亮的金属色。 过一段时间，表面慢慢变暗了。 更长时间之后，表面变得更暗，甚至发黑。 这是因为铜和空气中的氧气发生了反应，生成了氧化亚铜。 这个反应中，铜得到了氧，我们称之为氧化反应。 ‹#› 宏微结合——认识氧化还原反应 【认识角度】化合价的角度 Fe+ CuSO4 = FeSO4+Cu 0 +2 +2 0 化合价升高 化合价降低 被氧化 发生氧化反应 Cu元素： 被还原 发生还原反应 Fe元素： 虽然没有物质得氧、失氧，但反应前后却有元素化合价的变化 这样的反应也属于氧化还原反应 反应前后有元素的化合价发生变化，是氧化还原反应的重要特征。 1.7.2013 我们来看铜板暴露在空气中的变化过程。 刚开始的时候，铜板表面是光亮的金属色。 过一段时间，表面慢慢变暗了。 更长时间之后，表面变得更暗，甚至发黑。 这是因为铜和空气中的氧气发生了反应，生成了氧化亚铜。 这个反应中，铜得到了氧，我们称之为氧化反应。 ‹#› 宏微结合——认识氧化还原反应 问题4：化合价为什么会发生升高、降低？微观层面发生了什么？ +11 +17 +17 +11 Na+ Cl- Na Cl Cl- Na+ 化合价升降的原因——电子得失 【任务二】解析病理——揭示氧化还原的本质 1.7.2013 我们来看铜板暴露在空气中的变化过程。 刚开始的时候，铜板表面是光亮的金属色。 过一段时间，表面慢慢变暗了。 更长时间之后，表面变得更暗，甚至发黑。 这是因为铜和空气中的氧气发生了反应，生成了氧化亚铜。 这个反应中，铜得到了氧，我们称之为氧化反应。 ‹#› 宏微结合——认识氧化还原反应 问题4：化合价为什么会发生升高、降低？微观层面发生了什么？ 化合价升降的原因——共用电子对偏移 H Cl 均不容易失去e- 共用电子对 偏向氯，偏离氢 +17 +1 H Cl +1 -1 +1 +17 【任务二】解析病理——揭示氧化还原的本质 1.7.2013 我们来看铜板暴露在空气中的变化过程。 刚开始的时候，铜板表面是光亮的金属色。 过一段时间，表面慢慢变暗了。 更长时间之后，表面变得更暗，甚至发黑。 这是因为铜和空气中的氧气发生了反应，生成了氧化亚铜。 这个反应中，铜得到了氧，我们称之为氧化反应。 ‹#› 宏微结合——认识氧化还原反应 根本原因 氧化还原反应宏观特征 升失氧 降得还 化合价升高 元素化合价的升降 氧化还原反应微观本质 电子的转移 （电子的得失或共用电子对的偏移） 失电子或电子对偏离 被氧化 氧化反应 化合价降低 得电子或电子对偏向 被还原 还原反应 【任务二】解析病理——揭示氧化还原的本质 1.7.2013 我们来看铜板暴露在空气中的变化过程。 刚开始的时候，铜板表面是光亮的金属色。 过一段时间，表面慢慢变暗了。 更长时间之后，表面变得更暗，甚至发黑。 这是因为铜和空气中的氧气发生了反应，生成了氧化亚铜。 这个反应中，铜得到了氧，我们称之为氧化反应。 ‹#› 宏微结合——认识氧化还原反应 【资料卡片】 青铜器的腐蚀过程实质上是本体的金属单质与外界环境中的诸多因素相互作用的结果。在青铜器中占大多数的铜原子,其核外电子排布1s22s22p63s23p63d104s1。因此，铜原子在自然环境中很容易失去最外层的一个电子，形成一价铜离子(Cu+)。Cu+自身极易发生歧化反应,重新生成铜单质和二价铜离子(Cu2+) 问题5：金属腐蚀的本质是什么？如何用实验证明锈蚀过程存在电子转移呢？ M- ne- = Mn+ 电子定向移动产生电流 1.7.2013 我们来看铜板暴露在空气中的变化过程。 刚开始的时候，铜板表面是光亮的金属色。 过一段时间，表面慢慢变暗了。 更长时间之后，表面变得更暗，甚至发黑。 这是因为铜和空气中的氧气发生了反应，生成了氧化亚铜。 这个反应中，铜得到了氧，我们称之为氧化反应。 ‹#› 宏微结合——认识氧化还原反应 实验原理：利用金属与溶解的O2发生氧化还原反应； 实验用品：Zn、C、饱和NaCl溶液、导线、灵敏电流表、烧杯。 实验操作 实验现象 实验结论           1.7.2013 我们来看铜板暴露在空气中的变化过程。 刚开始的时候，铜板表面是光亮的金属色。 过一段时间，表面慢慢变暗了。 更长时间之后，表面变得更暗，甚至发黑。 这是因为铜和空气中的氧气发生了反应，生成了氧化亚铜。 这个反应中，铜得到了氧，我们称之为氧化反应。 ‹#› 模型构建——氧化还原反应与四大基本反应类型 问题6：上述腐蚀反应中哪些属于氧化还原反应，哪些属于非氧化还原反应？氧化还原反应与四大基本反应类型之间，又存在着怎样的关系呢？ 【任务三】联合会诊——揭开反应类型的“家族谱” 1.7.2013 我们来看铜板暴露在空气中的变化过程。 刚开始的时候，铜板表面是光亮的金属色。 过一段时间，表面慢慢变暗了。 更长时间之后，表面变得更暗，甚至发黑。 这是因为铜和空气中的氧气发生了反应，生成了氧化亚铜。 这个反应中，铜得到了氧，我们称之为氧化反应。 ‹#› 模型构建——氧化还原反应与四大基本反应类型 【任务三】联合会诊——揭开反应类型的“家族谱” （1）置换反应全部属于氧化还原； （2）复分解全部不是氧化还原； （3）化合、分解反应部分为氧化还原。 问题6：上述腐蚀反应中哪些属于氧化还原反应，哪些属于非氧化还原反应？氧化还原反应与四大基本反应类型之间，又存在着怎样的关系呢？ 1.7.2013 我们来看铜板暴露在空气中的变化过程。 刚开始的时候，铜板表面是光亮的金属色。 过一段时间，表面慢慢变暗了。 更长时间之后，表面变得更暗，甚至发黑。 这是因为铜和空气中的氧气发生了反应，生成了氧化亚铜。 这个反应中，铜得到了氧，我们称之为氧化反应。 ‹#› 辩证论证——氧化还原反应的功与过 问题7：使用锌粉以修复青铜利用了怎样的化学原理？Zn在其中起到什么作用？ 氢气也具有还原性，能不能用高温氢气还原修复青铜？说出理由。 【资料卡片】①化学除锈法包括氧化银法、锌粉封闭置换法、倍半碳酸钠法、乙腈法、过氧化氢法等。②锌粉封闭置换法是将用锌粉还原氯化亚铜和碱式氯化铜，同时在锈层上生成致密稳定的氧化锌、氢氧化锌和碱式碳酸锌。 氢气需要高温、还原难以控制，会直接破坏青铜器本体。 【任务四】开出药方——重拾光彩修复青铜 1.7.2013 我们来看铜板暴露在空气中的变化过程。 刚开始的时候，铜板表面是光亮的金属色。 过一段时间，表面慢慢变暗了。 更长时间之后，表面变得更暗，甚至发黑。 这是因为铜和空气中的氧气发生了反应，生成了氧化亚铜。 这个反应中，铜得到了氧，我们称之为氧化反应。 ‹#› 辩证论证——氧化还原反应的功与过 1.7.2013 我们来看铜板暴露在空气中的变化过程。 刚开始的时候，铜板表面是光亮的金属色。 过一段时间，表面慢慢变暗了。 更长时间之后，表面变得更暗，甚至发黑。 这是因为铜和空气中的氧气发生了反应，生成了氧化亚铜。 这个反应中，铜得到了氧，我们称之为氧化反应。 ‹#› 辩证论证——氧化还原反应的功与过 问题8：假如你是文物修复师，请利用所学化学知识，设计青铜器有害锈修复方案。 请从三个角度设计修复思路：①保护文物原貌；②阻止继续腐蚀；③不带来新损伤。 1.7.2013 我们来看铜板暴露在空气中的变化过程。 刚开始的时候，铜板表面是光亮的金属色。 过一段时间，表面慢慢变暗了。 更长时间之后，表面变得更暗，甚至发黑。 这是因为铜和空气中的氧气发生了反应，生成了氧化亚铜。 这个反应中，铜得到了氧，我们称之为氧化反应。 ‹#› $