1.3《氧化还原反应》课时教案
学科 化学 年级册别 高一上册 共1课时
教材 人教版化学必修第一册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于人教版高中化学必修第一册第一章第三节,是连接初中“物质变化”与高中“化学反应本质”的关键桥梁。教材从得氧失氧的初步认识出发,逐步引导学生从化合价变化和电子转移两个层面深入理解氧化还原反应的本质,构建了“现象—特征—本质”的认知路径。内容编排逻辑清晰,层层递进,既巩固了元素化合价知识,又为后续学习离子反应、电化学等内容奠定理论基础。
学情分析
高一学生已具备一定的化学基础知识,如元素符号、化学式、化合价及基本化学反应类型,但对反应本质的理解仍停留在表面。部分学生在判断化合价时存在困难,对电子转移概念较为陌生。同时,高中生抽象思维能力正在发展,需借助具体实验现象和生活实例帮助理解微观过程。主要障碍在于将宏观现象与微观粒子行为建立联系,突破措施是通过实验观察、问题驱动和模型建构,实现从“看得见”到“想得到”的跨越。
课时教学目标
化学观念
1. 能从化合价变化的角度识别氧化还原反应,并归纳其基本特征;
2. 理解氧化还原反应的本质是电子的转移(得失或偏移),并能结合实例进行解释。
科学思维
1. 通过分析多组化学反应中元素化合价的变化规律,归纳氧化还原反应的判断依据,发展归纳推理能力;
2. 运用对比法区分氧化还原反应与非氧化还原反应,提升分类与比较的思维品质。
科学探究与实践
1. 设计并完成铁钉与硫酸铜溶液反应的实验,观察现象并记录,体验科学探究的基本流程;
2. 结合实验数据和化合价分析,提出“电子转移”假说,并尝试用双线桥法表示电子转移过程。
科学态度与责任
1. 在探究过程中养成实事求是、严谨求证的科学态度;
2. 认识氧化还原反应在生产生活中的广泛应用,增强关注社会、服务生活的责任感。
教学重点、难点
重点
1. 氧化还原反应的特征:元素化合价发生变化;
2. 氧化还原反应的本质:电子的转移。
难点
1. 从化合价变化推导出电子转移的本质;
2. 理解共价化合物中电子对的偏移也属于电子转移。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法
教具准备
PPT课件、铁钉、硫酸铜溶液、试管、砂纸、投影仪、磁贴式化合价卡片
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入,引发认知冲突
【5分钟】 一、生活情境引入,回顾旧知 (一)、展示生活图片,激发兴趣。
教师播放一组动态幻灯片:生锈的铁门、燃烧的篝火、电池供电的手电筒、苹果切开后变黄等画面依次呈现。随后定格在“铁钉放入蓝色硫酸铜溶液”的实验装置图上。提问:“这些看似不相关的现象背后,是否隐藏着某种共同的化学原理?我们先从最熟悉的实验说起。”
(二)、演示经典实验,唤醒记忆。
教师现场演示:取一支洁净试管,加入约5mL蓝色硫酸铜溶液,用砂纸打磨一根铁钉后轻轻放入其中。一边操作一边引导学生观察:“请大家注意溶液颜色的变化以及铁钉表面发生了什么?”数分钟后,学生可明显看到铁钉表面覆盖了一层红色物质,原蓝色溶液逐渐变浅。
教师追问:“这个反应我们在初中就学过,谁能写出它的化学方程式?”待学生回答后,教师在黑板上规范书写:
Fe + CuSO → FeSO + Cu
接着问:“按照初中定义,这类反应叫什么?”引导学生回忆得出“置换反应”。
(三)、设置认知矛盾,引出新课题。
教师进一步设问:“那么,这个反应是不是氧化反应呢?如果是,谁被氧化了?谁提供了氧?”学生陷入思考。教师提示:“CuSO 中并没有游离的氧气分子,那‘氧化’到底意味着什么?”通过这一系列问题,打破学生原有“有氧参与才是氧化”的认知局限,制造认知冲突,顺势引出本节课的主题——我们需要重新认识“氧化还原反应”。 1. 观察实验现象,描述变化。
2. 回忆并书写化学方程式。
3. 思考“氧化”的真正含义。
4. 产生探究新知的兴趣。
评价任务 现象描述准确:☆☆☆
方程式书写正确:☆☆☆
提出合理疑问:☆☆☆
设计意图 以贴近生活的实例创设真实情境,激发学习动机;通过经典实验唤醒已有知识,利用“无氧却发生氧化”的矛盾点引发深度思考,促使学生意识到原有概念的局限性,从而主动寻求更本质的解释,为新知识的学习做好心理铺垫。
探究特征,构建判断标准
【12分钟】 一、分组分析反应,寻找共性规律 (一)、提供典型反应,组织小组讨论。
教师在PPT上展示五组化学反应方程式,涵盖不同类别:
① 2Na + Cl → 2NaCl (金属与非金属)
② H + Cl → 2HCl (非金属与非金属)
③ 2Mg + O → 2MgO (燃烧反应)
④ Zn + H SO → ZnSO + H ↑ (酸与金属)
⑤ CaCO → CaO + CO ↑ (分解反应)
要求各小组分工合作,逐一分析每个反应前后各元素的化合价,并填写在下发的探究表格中。特别强调要关注是否有元素的化合价发生了改变。
(二)、巡视指导分析,引导发现规律。
教师走下讲台,在各小组间巡视,及时解答学生在标化合价时遇到的问题,例如如何确定NaCl中Na和Cl的化合价,HCl中H和Cl的化合价等。提醒学生运用常见元素化合价规则进行判断。当学生完成填表后,引导他们对比前四个反应与第五个反应的区别。
多数小组会发现:前四个反应都有元素化合价发生变化,而第五个反应中钙、碳、氧的化合价均未改变。此时教师追问:“能否根据这一差异对这五组反应进行分类?”学生自然得出可分为两类:一类有化合价变化,另一类没有。
(三)、提炼核心特征,形成初步概念。
教师总结:“凡是反应前后有元素化合价发生变化的反应,我们就称之为氧化还原反应。”然后反问:“刚才那个铁钉与硫酸铜的反应有没有化合价变化?”学生迅速计算:Fe由0价变为+2价,Cu由+2价变为0价,确实发生了变化。由此确认该反应属于氧化还原反应,解决了导入环节的疑惑。教师进一步指出:“因此,判断一个反应是否为氧化还原反应,最直接的方法就是看反应前后是否有元素化合价发生升降。” 1. 分析各反应中元素化合价。
2. 填写探究表格并分类。
3. 发现化合价变化的共性。
4. 参与小组交流与汇报。
评价任务 化合价标注正确:☆☆☆
分类依据合理:☆☆☆
归纳特征准确:☆☆☆
设计意图 通过提供多样化的反应实例,让学生在自主分析与合作探究中经历“观察—比较—归纳”的科学思维过程;借助表格工具降低认知负荷,聚焦核心变量(化合价);最终自主发现氧化还原反应的宏观特征,实现概念的自我建构,增强理解和记忆。
揭示本质,深化微观理解
【15分钟】 一、追溯电子转移,解析反应本质 (一)、聚焦离子化合物,建立电子得失模型。
教师以第一个反应 2Na + Cl → 2NaCl 为例,引导学生思考:“钠原子最外层有1个电子,氯原子最外层有7个电子。为了达到稳定结构,它们会怎样相互作用?”学生回答:“钠失去1个电子变成Na ,氯得到1个电子变成Cl 。”教师肯定并补充:“这种电子的完全转移形成了离子键。在这个过程中,钠元素化合价升高(0→+1),发生了氧化反应;氯元素化合价降低(0→-1),发生了还原反应。因此,氧化反应的本质是失去电子,还原反应的本质是得到电子。”
教师板书双线桥法表示:
2Na → 2Na + 2e (失电子,被氧化)
Cl + 2e → 2Cl (得电子,被还原)
强调:“氧化与还原总是同时发生,电子不会凭空产生或消失。”
(二)、拓展共价化合物,引入电子对偏移概念。
紧接着提问:“那么像H + Cl → 2HCl这样的反应呢?氢和氯之间没有明显的电子得失,而是共用电子对。这时还算是氧化还原反应吗?”展示该反应的电子式形成过程动画:H· + ·Cl: → H:Cl:,并说明由于氯的电负性大于氢,共用电子对偏向氯原子一方。
教师解释:“虽然没有完全的电子得失,但电子对发生了偏移。氢原子因电子对偏离而显正价(0→+1),相当于‘部分失去’电子;氯原子因电子对偏向而显负价(0→-1),相当于‘部分得到’电子。因此,广义上我们也认为发生了电子转移——即电子的偏移。”至此,完善氧化还原反应的本质定义:有电子转移(包括得失和偏移)的反应。
(三)、回归初始实验,全面解读全过程。
再次回到铁钉与硫酸铜溶液的反应:Fe + Cu → Fe + Cu。教师引导学生分析:“铁原子失去2个电子变成Fe 进入溶液,Cu 得到2个电子被还原为铜原子沉积在铁钉表面。”并通过动画模拟微观粒子运动过程,使抽象概念可视化。总结:“无论是否有氧气参与,只要有电子转移,就是氧化还原反应。” 1. 分析原子结构变化。
2. 理解电子得失与偏移。
3. 观看动画理解微观过程。
4. 解释初始实验的本质。
评价任务 理解电子得失:☆☆☆
接受电子偏移:☆☆☆
解释反应本质:☆☆☆
设计意图 采用由简到繁的认知路径,先从典型的离子化合物入手建立电子得失模型,再过渡到共价化合物中的电子对偏移,逐步揭开氧化还原反应的微观本质;利用动画直观展示难以观察的粒子行为,化解学习难点;最后回归起始实验,实现首尾呼应,强化知识迁移与应用能力。
迁移应用,巩固核心知识
【8分钟】 一、即时练习反馈,强化判断能力 (一)、设计阶梯训练,检测掌握程度。
教师在PPT上出示三道练习题:
1. 判断下列反应是否属于氧化还原反应,若是,请标出变价元素:
a) 2KClO → 2KCl + 3O ↑
b) NaOH + HCl → NaCl + H O
c) 2H O → 2H O + O ↑
2. 在反应 2H S + SO → 3S + 2H O 中,哪种元素被氧化?哪种元素被还原?
3. 尝试用双线桥法表示反应 MnO + 4HCl(浓) → MnCl + Cl ↑ + 2H O 中的电子转移。
要求学生独立完成前两题,第三题作为拓展挑战。
(二)、组织互评互纠,促进深度理解。
待大部分学生完成后,邀请三位同学依次上台展示答案。第一位同学讲解a) KClO 中Cl由+5→-1,O由-2→0,是氧化还原反应;b) 所有元素化合价不变,不是氧化还原反应;c) O由-1→-2和0,是歧化反应,属于氧化还原反应。第二位同学分析:H S中S由-2→0,被氧化;SO 中S由+4→0,被还原。教师适时点评,纠正错误表述,如强调“元素被氧化/还原”,而非“物质”。对于第三题,教师可引导全班共同完成,突出Mn由+4→+2得2e ,2Cl 由-1→0失2e 的过程。 1. 独立完成判断练习。
2. 上台讲解解题思路。
3. 听取他人观点并反思。
4. 掌握双线桥表示法。
评价任务 判断准确:☆☆☆
分析到位:☆☆☆
表达清晰:☆☆☆
设计意图 通过层次分明的练习题,实现从识别到分析再到表达的能力提升;鼓励学生上台讲解,锻炼语言表达与逻辑思维;同伴互评有助于暴露思维误区,教师精准点拨可深化对易错点的理解,确保核心知识扎实掌握。
课堂总结,升华情感价值
【5分钟】 一、结构化梳理,升华主题意义 (一)、回顾知识脉络,构建认知框架。
教师站在黑板前,指着板书的主线:“今天我们走过了一段精彩的探索之旅。最初,我们以为只有有氧参与才叫氧化;后来,我们发现了化合价的变化是氧化还原反应的‘指纹’特征;最终,我们揭开了它的神秘面纱——电子的转移,无论是彻底的得失,还是微妙的偏移,都是这场微观世界能量交换的见证。”
教师边说边用彩色粉笔勾勒出“现象→特征→本质”的思维导图,并强调:“氧化与还原如同一枚硬币的两面,永远相伴相生,没有单纯的氧化,也没有孤立的还原。”
(二)、联系现实生活,彰显科学价值。
接着说道:“其实,我们的身体每时每刻都在进行着氧化还原反应——呼吸作用释放能量;手机电池充放电依靠锂离子的氧化还原;钢铁冶炼、污水处理、火箭推进……无不依赖这一基本原理。正如诺贝尔化学奖得主Linus Pauling所说:‘化学的终极目标是理解物质如何相互作用。’而氧化还原反应,正是解开这扇大门的一把钥匙。”
最后寄语:“希望同学们不仅能记住这个概念,更能用它去解读世界的运行密码,做一个善于思考、勇于探究的现代公民!” 1. 跟随教师回顾知识点。
2. 构建知识网络图。
3. 感受化学的应用价值。
4. 激发持续学习的热情。
评价任务 知识脉络清晰:☆☆☆
本质理解深刻:☆☆☆
情感认同强烈:☆☆☆
设计意图 采用结构化与激励性相结合的总结方式,系统梳理知识发展脉络,强化“宏观—微观—符号”三重表征的统一;引用名人名言提升思想高度;联系广泛的实际应用,凸显化学的社会价值,激发学生的学科认同感与社会责任意识,实现知识、能力与情感的协同发展。
作业设计
一、基础巩固题
1. 下列反应中,不属于氧化还原反应的是( )
A. 2H O → 2H O + O ↑
B. CaO + H O → Ca(OH)
C. 2Al + 6HCl → 2AlCl + 3H ↑
D. 2F + 2H O → 4HF + O ↑
2. 在反应 3Cu + 8HNO (稀) → 3Cu(NO ) + 2NO↑ + 4H O 中:
(1)______元素被氧化,______元素被还原;
(2)氧化剂是________,还原剂是________。
二、能力提升题
3. 请用双线桥法标出下列反应中电子转移的方向和数目:
2KMnO + 16HCl(浓) → 2KCl + 2MnCl + 5Cl ↑ + 8H O
4. 查阅资料,列举三个生活中涉及氧化还原反应的例子,并简要说明其中的氧化过程和还原过程。
三、拓展探究题
5. 科学家发现,在深海热泉附近存在一种细菌,能利用硫化氢(H S)与氧气反应产生的能量合成有机物。写出该反应的化学方程式(提示:产物为硫单质和水),并分析其中的电子转移情况。
【答案解析】
一、基础巩固题
1. B(CaO + H O → Ca(OH) 中所有元素化合价均未改变)
2. (1)Cu被氧化,N被还原;(2)氧化剂是HNO ,还原剂是Cu
二、能力提升题
3. Mn:+7 → +2,得5e ×2 = 10e ;Cl:-1 → 0,失e ×10 = 10e (图示略)
4. 示例:① 铁生锈:Fe被氧化,O 被还原;② 电池放电:负极材料被氧化,正极材料被还原;③ 食物腐败:有机物被氧化,氧气被还原。
三、拓展探究题
5. 2H S + O → 2S + 2H O;H S中S由-2→0,失电子被氧化;O 中O由0→-2,得电子被还原。
板书设计
氧化还原反应
——从现象到本质的探索之旅
宏观现象:得氧失氧? ← 实验:Fe + CuSO → ...
↓ 认知冲突
特征标志:化合价升降 ← 分析:Na, H , Mg等反应
↓ 归纳推理
本质原因:电子转移 ← 解释:得失(NaCl)、偏移(HCl)
(得失或偏移)
↑
对立统一:氧化 还原
应用:呼吸、电池、冶炼...
教学反思
成功之处
1. 以“铁钉与硫酸铜”实验贯穿始终,形成完整的故事线,有效激发学生探究欲望;
2. 采用“现象—特征—本质”的递进式教学策略,符合认知规律,学生参与度高;
3. 巧妙运用动画模拟电子转移过程,将抽象微观可视化,显著降低了理解难度。
不足之处
1. 对于电负性概念的引入略显仓促,部分学生对“电子对偏移”仍感困惑;
2. 双线桥法练习时间稍显紧张,个别学生未能熟练掌握表示规范;
3. 课堂生成资源利用不够充分,如学生提出的非常规问题未及时拓展。