第一节氧化还原反应.doc

化 学第一章 化学反应及其能量变化人类最初的化学实践活动就是对火的利用，在漫长的历史长河中，火对于人类的发展与进步起到了极其重要的作用，要探索火的奥秘，就必须研究燃烧。而与之相关的燃烧反应的实质、燃烧过程中的能量变化、燃烧效率及燃烧产物对环境影响等问题与本章的学习有密切的联系。在初中化学中，同学们曾学习过燃烧，那什么是燃烧呢？定义：燃烧是指可燃物跟空气中的氧气发生的一种发光、发热的剧烈的氧化反应。那么本节课我们将进一步研究。第一节 氧化还原反应一、教学目标：1、在复习四种基本类型的反应以及从得氧、失氧角度划分氧化反应和还原反应的基础上，使学生了解化学反应有多种不同的分类方法，各种分类方法由于划分的依据不同而有不同的使用范围；2、使学生会用化合价升降的观点及电子转移的观点来理解氧化还原反应，并会利用“双线桥”分析氧化还原反应；3、使学生了解氧化剂、还原剂，氧化产物与还原产物，理清5对概念的关系；4、进行“透过现象看本质”和“对立统一”的辨证唯物主义观点教育。二、重点与难点：1、用化合价升降和电子转移的观点理解氧化还原反应；2、用化合价升降和电子转移的观点分析氧化还原反应，并能灵活运用。三、授课时数： 3课时四、教学方法：复习旧知创设情景探索新知归纳总结练习反馈。五、参考文献：1、化学 人民教育出版社化学室编 人民教育出版社；2、高一化学教学与测试 陈伟国编 苏州大学出版社；3、互动新课堂 高一化学 裘大彭编 首都师范大学出版社。第一课时初中所学许多化学反应；从不同角度可将其进行分类，其中有重要的四种基本反应类型；还有氧化反应和还原反应。一、化学反应的类型1、四种基本反应类型问基本反应类型包括哪些化学反应？化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应。我们用四种基本反应类型写出生成CO2的四个化学方程式： 问以上反应类型的分类依据是什么？依据反应物和生成物的类别及反应前后物质种类的多少来区别。练习：将四种基本反应类型各举几例 化合反应例： 化合反应发生的难易是：两种反应物的化学性质差异越大时，通常越容易化合。 分解反应 置换反应 2KBr + Cl2 =2KCl +Br2 FeH2SO4（稀）=FeSO4H2一般条件：金属应是金属活动性顺序中氢以前的金属；酸应为盐酸，稀硫酸等。不能用浓硫酸和硝酸等氧化性酸，否则通常不生成氢气。FeCuSO4=FeSO4Cu一般条件：反应物的金属应比被置换的盐中的金属活泼，且该金属单质在常温下不与水发生剧烈反应，常选用锌、铁等；盐可溶且以溶液参加反应。另外还有非水溶液中的置换反应，如： 复分解反应HClNaOH=NaClH2O CuSO42NaOH=Na2SO4Cu（OH）2Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2 AgNO3NaCl=AgClNaNO3溶液中进行的复分解反应发生的条件：两种化合物相互交换成分后，生成物中若有沉淀析出，或有气体放出或有难电离物（如水）生成，则反应可以发生。反应物应具备的条件：盐盐，盐碱，需两者均可溶；酸碱，其中之一可溶即可；“酸盐”反应的情况较多，再作归纳。浏览并理解上述化学规律，总结：问题探究Fe2O33CO2Fe3CO2反应属于何种基本反应类型？用四种基本反应的涵义去分析比较，得出结论：不属于基本反应类型中的任何一种。由此可见，上述分类方法不能囊括所有的化学反应，不能完全反映化学反应的本质。那么Fe2O33CO2Fe3CO2反应究竟属于什么类型呢？问题探究2MgO22MgO反应除属于化合反应外，还属于什么反应？氧化反应。问什么叫氧化反应？物质跟氧发生的化学反应称为氧化反应。问请判断下面反应中H2发生了什么反应？H2CuOH2OCu H2夺取了CuO中的氧并与氧结合生成了H2O，发生了氧化反应。问那么CuO发生了什么反应？CuO失去了氧发生的是还原反应。问我们这种判断氧化反应和还原反应的分类依据是什么呢？ 从得失氧角度进行分类。2氧化反应和还原反应在H2CuOH2OCuO反应中，H2H2O发生了氧化反应，CuOCu发生了还原反应，显然，该反应兼氧化还原于一体，称为氧化还原反应。问Fe2O33CO2Fe3CO2反应是否属氧化还原反应？若是，请具体标明得失氧的情况。问题探究在2MgO22MgO反应中，对于镁来说，MgMgO的反应是氧化反应，那么在该反应中是否有还原反应存在？从得失氧的角度分析2NaCl22NaCl，H2Cl22HCl两反应是否属于氧化还原反应？生分析：从得氧失氧的角度看，2NaCl22NaCl、H2Cl22HCl两反应均不属于氧化还原反应，因在反应中根本就没有氧气参与。实际上并非如此，上述两反应均为氧化还原反应，为什么呢？ 总结化学反应从不同角度有多种分类方法，各有其适用范围。如四种基本反应类型，它只是依据反应物和生成物的类型和种类对化学反应的一种形式上的分类，并不能包括所有化学反应，即说它没有反映化学反应的本质。而从得失氧角度划分的氧化还原反应同样不能反映化学反应的本质。如在2NaCl22NaCl氧化还原反应中并无氧的得失。因此，初中所学的概念有一定的局限性，有待于进一步完善，那么，氧化还原反应的本质是什么呢？下一节接着讨论。补充练习各写出一个符合下列条件的化学方程式。1两种单质化合，单质与化合物化合。2一种物质分解成两种物质；一种物质分解成三种物质。3金属单质置换出金属单质；金属单质置换出非金属单质；非金属单质置换出非金属单质；非金属单质置换出金属单质。4复分解反应：氧化物与酸、氧化物与碱、酸与碱、酸与盐、盐与盐、碱与盐等的反应。5一种化合物失氧、另一种化合物得氧的反应。参考答案：12CuO22CuO；O22CO2CO222KClO32KCl3O2；2KMnO4K2MnO4MnO2O23CuSO4Zn=ZnSO4Cu；2HClZn=ZnCl2H2CH2OH2CO；CuOH2CuH2O4MgO2HCl=MgCl2H2O；CO22NaOH=Na2CO3H2OHClNaOH=NaClH2O；2HClNa2CO3=2NaClH2OCO2BaCl2Na2CO3=BaCO32NaCl；CuCl22NaOH=Cu（OH）22NaCl 5CuOCOCuCO2第二课时氧化和还原并不是各自孤立地存在，氧化和还原是同时存在的，有氧化就有还原，今天就来讨论这个问题。 二、氧化还原反应问从得失氧角度分析，H2CuOH2OCu反应属于氧化还原反应，那么在此氧化还原反应前后元素化合价有何变化?它与氧化、还原的关系是什么?氧化还原反应前后元素化合价发生了改变。物质所含元素化合价升高的反应是氧化反应，如O，物质所含元素化合价降低的反应是还原反应，如O。问请从化合价升降角度分析如下氧化还原反应：Fe2O33CO2Fe3CO2模仿上述分析方法分析：由以上两例可以看出，氧化还原反应的特征是反应前后元素化合价发生了变化。我们总结氧化还原反应的特征，其重要目的就在于辨别任意化学反应是否属于氧化还原反应，我们的方法是：若反应前后有元素化合价的变化，就是氧化还原反应，否则则为非氧化还原反应。练习下列反应是否属氧化还原反应？有无共同特征？它们所属基本反应类型是什么？（1）2NaCl22NaCl（2）FeCuSO4=FeSO4Cu（3）2HgO2HgO2（4）CH42O2CO22H2O问在氧化还原反应中，为什么会发生元素化合价的升降？请同学们以NaCl的形式为例进行分析。（提示：从钠氯两原子的结构入手）分析：钠原子最外层有一个电子，在化学反应中易失去一个电子达到稳定结构，氯原子最外层有七个电子，在化学反应中易得到一个电子达到稳定结构。即NaNa+，ClCl- ，Na+和Cl- 相互作用形成了NaCl。Na和Cl两原子化合的过程：显然，发生了电子的得失。问在此过程中，元素化合价的变化情况如何？在此反应中，钠原子失去一个电子，元素化合价由0升至1价，氯原子得到一个电子，元素化合价由0降至1价。由此看来，上述氧化还原反应中，元素化合价变化的本质是由于原子间发生了电子的得失。那么，电子得失、价态变化与氧化还原的关系如何呢？小结反应中，失电子，价升高，被氧化，得电子，价降低，被还原问试从电子得失角度分析什么是氧化反应，还原反应？氧化还原反应？失去电子的反应是氧化反应，得到电子的反应是还原反应，有电子得失的反应就是氧化还原反应。有电子得失的反应即为氧化还原反应，但有些反应中并没有电子的完全得失。如H2Cl22HCl，试从原子结构特点进行分析。分析：在氢气和氯气生成氯化氢的反应中，氢、氯原子是通过共用电子对结合的，并没有一方完全地失去和得到电子，只是共用电子对偏离氢原子而偏向了氯原子。所以，氢元素的化合价由0价升到1价，氯元素的化合价由0价降至1价。问综合上述两种情况，可以得出氧化还原反应的实质是什么呢？氧化还原反应的实质：电子的转移（得失或偏移）。氧化还原反应中，由于电子的转移导致了元素化合价的升降，至此，最本质的概念产生了。凡有电子转移（得失或偏移）的化学反应就是氧化还原反应。反之，为非氧化还原反应。总结氧化还原反应中，电子转移和化合价升降的关系。氧化还原反应的特征为我们判断某一化学反应是否属于氧化还原反应提供了依据和标准，即找价态反应前后有无变化；而氧化还原反应的本质又使我们清楚了是什么原因而引起的价态变化，那就是电子的转移。练习完成下列表格问题探究1为什么置换反应都属于氧化还原反应？2为什么复分解反应都是非氧化还原反应？3有何特点的化合反应、分解反应一定是氧化还原反应？1据置换反应的特点：ABC=ACB，反应前后元素化合价一定发生了变化，即说一定有电子的转移，所以均为氧化还原反应。2据复分解反应的特点：ABCD=ADCB两种化合物只是相互交换成分，并无电子的转移，表现为元素化合价不变，所以都是非氧化还原反应。3有单质参加的化合反应一定是氧化还原反应，有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应。氧化还原反应与基本反应类型的关系及一般规律：从得氧、失氧到化合价升降、到电子的转移，我们对氧化还原反应的认识经历了由原始的到特征再到本质的过程。氧化还原反应概念的演变不难看出，从得失氧来判断氧化还原反应存在着局限性，元素化合价的变化是电子转移（得失或偏移）的结果，是氧化还原反应的特征，有电子转移（得失或偏移）的化学反应才是本质的氧化还原反应，不一定有氧的得失。总结本节课我们主要学习和讨论了氧化还原反应的特征、本质以及与基本反应类型的关系。氧化还原反应是一类重要的化学反应，掌握氧化还原反应的实质和规律，对于学好化学和解决实际问题是非常重要的。 练习1在下列各式中，当左边物质生成右边物质时，画有横线的元素是被氧化还是被还原？（1）NaClCl2 （2）KMnO4MnCl2（3）Fe2O3Fe （4）CO2 CO课后思考氧化还原反应中元素原子得失电子的总数有何关系？化合价升降总数又如何？ 作业P12一、1二、1三、3第三课时我们讨论了氧化还原反应的特征和本质以及和四种基本反应的关系，根据对知识的理解，请同学们思考以下问题。1什么是氧化还原反应?判断依据是什么? 有电子转移的化学反应即为氧化还原反应。电子转移结果使元素化合价发生改变，可根据化合价的变化情况来判断化学反应是否属于氧化还原反应。上述反应中（1）（2）（3）（4）属于氧化还原反应。在上述反应（1）中2O的变化实质是失去了电子，被氧化，而O的变化实质是得到了电子，被还原。其中H2为CuO的还原提供了电子，CuO为H2的氧化得到了电子，从而使双方完成了氧化还原反应，在这里H2起还原作用称为还原剂，CuO起氧化作用称为氧化剂。三、氧化剂和还原剂问1从电子转移的角度分析什么是氧化剂？什么是还原剂？2氧化剂和还原剂在氧化还原反应中本身所发生的反应是什么？所含元素化合价的变化情况如何？3氧化剂和还原剂在氧化还原反应中分别表现什么性质？起何作用？得电子（或电子对偏向）的物质为氧化剂，失电子（或电子对偏离）的物质为还原剂。在氧化还原反应中，氧化剂得到电子，所含元素化合价降低，发生了还原反应；还原剂失去电子，所含元素化合价升高，发生了氧化反应。氧化剂具有氧化性即得电子的性质；还原剂具有还原性即失电子的性质。1氧化剂和还原剂反应物师（补充说明）氧化还原反应中，氧化剂得电子具有氧化性，起氧化作用，本身被还原，还原后的生成物叫还原产物。还原剂失电子具有还原性，起还原作用，本身被氧化，氧化后的生成物叫氧化产物。如H2跟CuO反应时，CuO是氧化剂，发生了还原反应，还原产物是Cu，H2是还原剂，发生了氧化反应，氧化产物是H2O。至此，围绕氧化还原反应的本质电子转移，我们介绍了多组概念，可小结如下：氧化还原反应中的多组概念：氧化还原反应的本质是电子的转移，如何在化学方程式上简要清楚地表示氧化还原的过程呢？2“双线桥”表示氧化还原反应。判断下列反应是否属于氧化还原反应；是氧化还原反应的标出元素化合价变化，指出氧化剂、还原剂；氧化产物、还原产物。（1）3H2Fe2O33H2O2Fe（2）MgCl2 MgCl2（3）2KClO32KCl3O2三反应均为氧化还原反应：若在上述反应（1）中画如下两条线 可以表示三种情况：表示同一元素在反应前后的价态变化。表示还原剂、氧化剂的变化结果。表示反应物到生成物的具体情况。“双线桥”法很清楚地表示出氧化还原反应中电子转移的方向和数目。同一元素在反应前后的价态变化及氧化还原的情况和结果。问用“双线桥”法表示氧化还原反应，书写时应注意些什么？结论：双线桥从左指向右连接不同价态的同一元素。桥线上标明电子得失总数、化合价升降、被氧化、被还原等内容。问氧化还原反应中电子得失总数应是什么关系？化合价总数又如何？均为相等关系。所以书写时还应注意得失电子总数应相等。练习用“双线桥”表示下列氧化还原反应，并指出氧化剂和还原剂。（1）MgCl2MgCl2（2）2KClO32KCl3O2（3）2Al3H2SO4（稀）=Al2（SO4）33H2（4）2H2SSO2=3S2H2O答案问题探究大家根据“双线桥”法表示氧化还原反应的特点，讨论是否可用其他的方法表示氧化还原反应。根据“双线桥”法的特点以及在氧化还原反应中还原剂失电子给了氧化剂这一事实，可以用“单线桥”法来表示氧化还原反应，桥线的箭头指向得电子的元素，箭尾指向失电子的元素，表示电子转移的方向：由还原剂转移给氧化剂。桥线上标明得失电子转移的总数。很显然“单线桥”法连接的只是反应物。氧化剂和还原剂是相互依存的，两者共同作用才有可能完成氧化还原反应。请分析下列变化过程是氧化还是还原，再填空。练习（1）FeFeCl2需加剂，如_（2）CuOCu需加 剂，如_（3）HClCl2是 反应，HCl是 剂（4）HClH2是 反应，HCl是 剂 （5）Fe3e需加剂，Fe3具有 性 分析（1）Cl2，价升高，失电子，被氧化，需加氧化剂。如：Cl2。（2）O，价降低，得电子，被还原，需加还原剂，如H2、C、CO等。（3）H，价升高，失电子，发生氧化反应，HCl为还原剂。（4） Cl，价降低，得电子，发生还原反应，HCl是氧化剂。（5）Fe3，价降低，得电子，发生还原反应，需加还原剂，Fe3具有氧化性。通过以上练习，应进一步明确，在氧化还原反应中：氧化剂得到电子价降低被还原，还原剂失电子价升高被氧化。金属元素在化合物中只有正价，那么金属单质应具有什么性质，可作什么剂呢？金属元素由游离态变为化合态化合价只有升高，故具有还原性，可用作还原剂。问在所学过的反应中，还有哪些物质常用作还原剂。H2、C、CO。问常用作氧化剂的有哪些物质？O2、浓硫酸、HNO3。3常见的氧化剂和还原剂常见氧化剂：O2、Cl2、浓硫酸、HNO3、KMnO4等。常见还原剂：活泼金属单质：Zn、Fe、Mg、Al及H2、C、CO等。氧化还原反应是一类重要的化学反应，在工农业生产、科研和日常生活中都有广泛的应用。4生产、生活中的氧化还原反应自学教材，了解氧化还原反应在生产、生活中的应用。小结本节课我们学习了氧化还原反应有关的几组概念：氧化剂和还原剂，氧化性和还原性，氧化产物和还原产物等；探讨了用“双线桥”法表示氧化还原反应；认识了常见的氧化剂和还原剂以及生产、生活中的氧化还原反应。学习应在掌握几组重要概念及其关系的基础上，会运用“双线桥”法来表示氧化还原反应。参考练习分析下列氧化还原反应，用双线桥表示电子转移的方向和数目，并指出氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物。（1）KClO36HCl=KCl3Cl23H2O（3）Cl2H2O=HClHClO氧化剂：KClO3还原剂：HCl 氧化产物与还原产物为同一种：Cl2（同种元素的不同价态之间的氧化还原反应，价态的变化有何规律？）氧化剂与还原剂为同种物质：NH4NO3氧化产物与还原产物为同一种物质：N2。（此氧化还原反应发生在同一种物质中的不同价态元素之间，称为自身氧化还原反应）。氧化产物为HClO，还原产物为HCl。（此反应电子转移发生在同一物质里同一价态的同一元素原子上，为自身氧化还原反应的特殊形式，称为歧化反应）中学常见的氧化剂：1、非金属性较强的单质：X2、O2、O3、S2、元素处于较高价态的化合物：KClO3、KMnO4、浓H2SO4、HNO3、MnO2、NO2 3、高价阳离子：Fe3+、Cu2+、H+ 4、过氧化物：Na2O2、H2O2 5、其它：HClO、漂白粉、银氨溶液、新制Cu(OH)2、 一般只作氧化剂的：F2、O2、O3、浓H2SO4、HNO3、KMnO4、Fe3+、Cu2+、H+ 一般只作还原剂的：K、Na、Mg、S2-、I-、Cl-、NH3 既作氧化剂又可作还原剂的：HCl、H2S 或Cl2、Br2、CO、Fe2+、SO2 生活、生产中的氧化还原反应： 1、工业：金属冶炼、制造硫酸、石油化工中的催化加氢（去氢）、链烃氧化、环氧树脂的合成 2、农业：植物的光合作用、呼吸作用、土壤里肥料的变化 3、生活：干电池、蓄电池的工作原理、人的生命运动、煤、石油等燃料的利用 4、危害：食品腐败变质、森林火灾、橡胶老化、钢铁锈蚀讨论书写双线桥时应注意哪些问题？注意：（1）首先标出变价元素的化合价。（2）用双箭号表示，箭号从反应物指向生成物且起止为同一元素。（3）在线桥上要注明“失去”或“得到”电子的总数, 且得失电子数目应相等。练习 用“双线桥法”标出下列反应电子转移的方向和数目，并分析哪种元素被氧化？哪种元素被还原？哪种物质是氧化剂？哪种物质是还原剂？ （1）MnO2 + 4HCl（浓） MnCl2 + 2H2O + Cl2 （2）2Fe + 3Cl2 2FeCl3氧化性、还原性及其强弱的判断 （1）依据元素化合价判断最高价只有氧化性 最低价只有还原性中间价既有氧化性又有还原性练习具有还原的离子是（ ）A、MnO4 B、NO3 C、Br D、Fe3 （2）根据金属活泼性判断，K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、At、Au单质的还原性（失电子能力）减弱对应的金属阳离子的氧化性（得电子能力）增强注意：氧化性Cu2+ Fe3+ Ag讨论将少量铁置于Cu（NO3）2和A