[教学设计]第三节 氧化还原反应

教学目标：

知识与技能：

1、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；

2、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；

3、理解氧化还原反应的本质就是发生了电子转移。

过程与方法：

1、复习巩固初中四种基本反应类型以及从得氧、失氧角度划分氧化反应和还原反应，进一步了解化学反应的多种分类方法，并由此得出划分的依据不同而有不同分类方法和使用范围。

2、培养学生由表及里、由现象到本质的认识事物的方法及分析、解决问题的能力。

 

情感、态度与价值观：

理解氧化跟还原的相互依存和对立统一的辩证关系。

教学重点：用化合价升降和电子转移的观点理解氧化还原反应。

教学难点：理解氧化还原反应的本质就是发生了电子转移。

教学过程：

 

［复习引入］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个基本反应类型。思考以下反应分别属于哪种基本反应类型。

 

［投影小结］

四种基本类型的反应

 

［思考交流］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不属于四个基本反应类型的任何一个，说明上述分类方法不能包括所有反应，因此，今天我们要学习一种新的化学反应类型：氧化还原反应。

 

［回顾］初中的时候我们已经学习过了氧化反应和还原反应，我们怎么定义氧化反应和还原反应？请举例说明。

 

［板书］一、氧化还原反应

1、从得失氧的角度来分析

   氧化反应：物质得到氧的反应。如： 2Cu +O₂2CuO

还原反应：物质失去氧的反应。如：2CuO+C2Cu+CO₂↑

 

［思考与交流］氧化反应和还原反应是独立进行的吗？

 

［展示］

2CuO+C2Cu+CO₂↑

 

CuO        Cu：失去了氧，被还原，发生了还原反应。

C        CO₂：得到了氧，被氧化，发生了氧化反应。

［讲解］在反应2CuO+C2Cu+CO₂↑ 中，氧化铜失去氧变成单质铜，发生了还原反应，碳得到氧变成二氧化碳，发生了氧化反应。由此可见，在一个反应中，有物质失去氧，同时必有物质得到氧，也就是说氧化反应和还原反应一定是同时发生的，这样的反应称为氧化还原反应。

 

［板书］氧化还原反应：一种物质被氧化，同时另一种物质被还原的反应。

 

［思考与交流］请分析下列3个氧化还原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。

1、2CuO+C2Cu+CO₂↑

2、H₂O+CH₂ +CO

3、CuO+H₂Cu +H₂O

［分析］反应1中，铜元素的化合价在反应前是+2价，反应后是0价；碳元素的化合价在反应前是0价，反应后是+4价。

反应2中，氢元素的化合价在反应前是+1价，反应后是0价；碳元素的化合价在反应前是0价，反应后是+2价。

反应3中，铜元素的化合价在反应前是+2价，反应后是0价；氢元素的化合价在反应前是0价，反应后是+1价。

这三个反应都是氧化还原反应，而且都有元素化合价在反应前后发生了变化。

 

［总结］由此可知，在氧化还原反应中，某些元素的化合价在反应前后发生了变化。我们可以说有元素化合价升高的反应是氧化反应，有元素化合价降低的反应是还原反应，氧化与还原这两个对立的过程相互依存而统一于一个氧化还原反应之中，同时发生而且不可以分离。总的来说，在化学反应中，物质所含的某些元素的化合价在反应前后发生了变化，这个化学反应就是氧化还原反应。

 

［思考］反应Fe+CuSO₄  ==FeSO₄+Cu是不是氧化还原反应？

 

［分析］反应中铁元素的化合价在反应前是0价，反应后是+2价；铜元素的化合价在反应前是+2价，反应后是0价。从得失氧的角度来看，反应中没有得氧失氧的情况，但其与上面三个得失氧的反应有共同的特点：物质所含元素化合价发生了变化。因此，并非只有得氧、失氧的反应才是氧化还原反应，凡是有元素化合价升降的化学反应都是氧化还原反应。

 

［板书］2、从化合价改变的角度来分析（特征）

氧化反应：物质所含元素化合价升高的反应。

还原反应：物质所含元素化合价降低的反应。

氧化还原反应：有元素化合价升降的化学反应。

非氧化还原反应：没有元素化合价升降的化学反应。

 

［巩固练习］判断下列反应是否属于氧化还原反应。

① Zn+2HCl===H₂+ZnCl₂

② 2Na+Cl₂2NaCl

③ 2KClO₃2KCl+3O₂↑

④ MnO₂+4HCl（浓）==MnCl₂+Cl₂+2H₂O

⑤ CaCl₂+Na₂CO₃===CaCO₃+2NaCl

⑥ NaOH+HCl===NaCl+H₂O

 

［分析］从反应前后，物质所含元素化合价升降的角度来分析，①②③④属于氧化还原反应,⑤⑥属于非氧化还原反应。

 

［过渡］为什么氧化还原反应前后元素的化合价发生变化？其本质原因是什么呢？

［分析］化学反应的实质是原子之间的重新组合。从原子结构来看，原子核外的电子是分层排布的。原子核外的电子的排布，特别是最外层的电子数目与化学反应有密切的关系。元素化合价的升降与电子的转移有密切的关系。让我们从微观的角度来看看电子的转移与氧化还原反应的关系。

［展示］

一些元素的原子结构示意图：

[投影]以2Na+Cl₂2NaCl为例，展示NaCl的形成过程。

［分析］从原子结构的角度来看，钠原子的最外电子层上只有1个电子，氯原子的最外电子层上有7个电子。在反应中，钠原子失去1个电子，带一个单位的正电荷，成为钠离子，氯原子得到1个电子，带一个单位的负电荷，成为氯离子。此时，两种微粒都达到了8电子稳定结构。在这个反应中，钠原子失去了一个电子，钠元素化合价由0价升高到+1价，被氧化，即发生了氧化反应。氯原子得到了一个电子，氯元素的化合价由0价降低到-1价，被还原，即发生了还原反应。在这个反应中，反应前后元素的化合价发生变化的本质原因是有电子的得失。

 

［投影］以反应H₂+Cl₂₌₌₌2HCl为例，展示HCl的形成过程。

 

［分析］从原子结构的角度来看，氢原子的最外电子层上只有1个电子，可获得1个电子形成2电子的稳定结构。氯原子的最外电子层上有7个电子，可获得1个电子而形成8电子的稳定结构。这两种元素的原子获取电子的能力相差不大。因此，在反应中它们都不能把对方的电子夺取过来，而是双方各以最外层的一个电子组成一对共用电子对。这对共用电子对为两个原子所共用，同时受到两个原子核的吸引，使双方最外电子层都达到稳定结构。在氯化氢分子中，由于氯原子吸引共用电子的能力比氢原子稍微强一点，所以，共用电子对偏向氯原子而偏离氢原子。由于共用电子对偏离氢原子，氢元素的化合价从0价升高到+1价，被氧化，即发生氧化反应；共用电子对偏向氯原子，氯元素的化合价从0价降低到-1价，被还原，即发生还原反应。在这个反应中，反应前后元素的化合价发生变化的本质原因是共用电子对的偏移（偏离和偏向）。

 

［分析］通过以上的分析，我们认识到有电子转移（得失或偏移）的反应，就是氧化还原反应。氧化反应表现为被氧化的元素的化合价升高，其实质是该元素的原子失去电子（或电子对偏离）的过程。还原反应表现为被还原的元素的化合价降低，其实质是该元素的原子得到电子（或电子对偏向）的过程。

 

［板书］3、从电子的转移来分析（本质）

氧化反应：失去电子（或电子对偏离）的反应。

还原反应：得到电子（或电子对偏向）的反应。

氧化还原反应：有电子转移（得失或偏移）的反应是氧化还原反应。

 

［归纳总结］氧化还原反应中的化合价变化和电子转移的关系：

化合价升高，失去电子，被氧化，发生氧化反应；

化合价降低，得到电子，被还原，发生还原反应。

六字真言：升——失——氧

          降——得——还

 

［练习］分析表格,找出四种基本反应类型与氧化还原反应的关系

 

 

由此你能得出氧化还原反应与四个基本反应类型有什么关系吗？有人说置换反应，有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应全部氧化还原反应。你认为这种说法正确吗？请说明你的理由。

 

［分析］这种说法是正确的。因为在置换反应、有单质参加的化合反应和有单质生成的分解反应中都有单质，不管是单质转变成化合物，还是化合物转变成单质，都有元素的化合价发生变化，所以这些反应都是氧化还原反应。

 

四个基本反应类型与氧化还原

反应的交叉分类示意图