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2019-2020年高一化學 《氧化劑和還原劑》教案 新人教版 一、教學目標 知識與技能： 1.對于簡單的氧化還原反應，能夠找出氧化劑和還原劑；能列舉中學階段常見的氧化劑和還原劑。 2.能從原子結(jié)構(gòu)、已知的化學反應、化合價等多角度判斷物質(zhì)的氧化還原性；初步學會從氧化還原反應的視角研究物質(zhì)的化學性質(zhì)；能運用分類法對常見的氧化劑和還原劑進行分類。 過程與方法： 1.學會用化合價來判斷物質(zhì)可能具有的氧化性和還原性；體會驗證物質(zhì)氧化性和還原性的實驗設(shè)計思路。 2.在驗證物質(zhì)的氧化性和還原性實驗中，能優(yōu)化實驗方案，選擇可能出現(xiàn)鮮明實驗現(xiàn)象的藥品組合，并從中提升實驗技巧和反思不足。 情感態(tài)度與價值觀： 1. 通過有關(guān)化學實驗，初步學會運用以實驗為基礎(chǔ)的實證研究方法。激發(fā)探究欲望，體驗科學探究過程。 2. .體驗實驗過程中挑戰(zhàn)的刺激與成功的喜悅。 二、教學背景分析 1．教學內(nèi)容分析 本節(jié)課是人教版高中《化學Ⅰ（必修）》中第二章化學物質(zhì)及其變化第三節(jié)氧化還原的第2課時內(nèi)容。本章是連接義務教育階段化學和高中化學的紐帶和橋梁。對于發(fā)展學生的科學素養(yǎng)，引導學生有效進行整個高中階段的化學學習并奠定基礎(chǔ)，具有非常重要的承前啟后作用。本節(jié)內(nèi)容要引導學生從新的角度更本質(zhì)更特征地認識氧化還原反應。那么本課時內(nèi)容氧化劑和還原劑的判斷則顯得尤為重要，它將貫穿整個高中部分元素化合物知識的學習。因此這節(jié)課的重心不是讓學生知道哪些是常見的氧化劑，哪些是常見的還原劑，而是讓學生自己通過已有經(jīng)驗和實驗來判斷，從而深化對氧化還原反應的認識，發(fā)現(xiàn)氧化劑、還原劑的判斷規(guī)律及其運用。 2．學情分析 （1）知識基礎(chǔ) 學生通過課時1的學習已經(jīng)能從化合價變化的分類標準認識氧化還原反應，初步理解此類反應的本質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移并能從該角度定義氧化劑和還原劑，初步了解氧化還原反應對人類社會的利弊。結(jié)合初中的知識，學生能說出一些氧化劑和還原劑，但不多也不成規(guī)律。 （2）實驗技能基礎(chǔ) 學生來自各個初中學校，實驗的動手能力和探究能力參差不齊，但經(jīng)過一個多月的前期學習，尤其是化學實驗基本方法和離子反應兩節(jié)實驗課的教學后，學生的動手能力和實驗設(shè)計思想有一定提高。 3. 教學重點的分析與確定 由于在今后的元素化合物知識學習中，運用氧化還原觀來分析物質(zhì)的性質(zhì)和變化會貫穿始終，因此本節(jié)課的重點確定為：學生通過理論探究及實驗探究，列舉出常見的氧化劑和還原劑，并學會從多角度判斷物質(zhì)的氧化性和還原性，尤其是借助化合價的手段來判斷的方法。 4. 教學難點的分析與確定 學生過去接觸實驗探究的機會畢竟有限，也很少一次用多種藥品來實驗，而且有一些藥品是第一次接觸。開放性和自主性如此大的課可能是第一次接觸，所以難度較大。本節(jié)課的難點確定為：研究所給物質(zhì)的氧化性和還原性的實驗探究。 三、教學設(shè)計思路 先讓學生回顧已有知識尋找規(guī)律→設(shè)計驗證氧化劑、還原劑的實驗方案→借助點滴板和滴管完成簡單的驗證實驗→依據(jù)實驗結(jié)論提升知識。 四、教學方法：合作.PK、設(shè)疑、啟發(fā)、實驗探究法、討論法、歸納 五、教學準備： 實驗儀器：試管、膠頭滴管、鑰匙、試管架 實驗藥品：蘋果、久置的果汁、Vc銀翹片粉末、硫氰化鉀溶液、酸性KMnO4溶液、KI溶液、硝酸溶液、FeCl3溶液、FeSO4溶液、淀粉、Na2SO3溶液、Na2S。 電教設(shè)備：電腦、投影儀 6、 教學流程圖： 教師活動 學生活動 7、 觀察，找出其中的氧化劑和還原劑 演示 實驗 果汁中的顏色變化 多角度分析和小結(jié) 任務一：從理論上尋找氧化劑和還原劑。 設(shè)計優(yōu)化方案、實施實驗、分析現(xiàn)象、得出結(jié)論、匯報、反思、分類總結(jié) 任務二：驗證所給物質(zhì)的氧化性、還原性。 驗證Na2SO3既有氧化性又有還原性 總結(jié)收獲 1.分析Fe2+的氧化性、還原性，得出規(guī)律：2.預測并設(shè)計實驗驗證Na2SO3的氧化性、還原性。 任務四：如何分析中間價態(tài)物質(zhì)的氧化性還原性？ 任務三：用分類法對常見氧化劑、還原劑分類。 演示 實驗 七、教學過程設(shè)計： 教學 環(huán)節(jié) 教師活動 學生活動 設(shè) 計 意 圖 課 堂 引 入 【課的引入】英語中有一句俗語“one apple a day, keep the doctor away.”我一位同學來說說這句話的含義。 【講解提問】可見蘋果中含有很多對人體健康有益的成分，請同學們結(jié)合自己已學過的知識，從化學的角度談一談蘋果中都含有哪些對人體有益的物質(zhì)？ 【提問】在生活中，我們還有一個常識，切開一個蘋果，放置一段時間過后，蘋果果肉表面“生銹”了，請大家思考蘋果為什么會“生銹”呢？ 思考、回答： 生1：一天一蘋果，醫(yī)生遠離我。 思考、多位學生回答：維生素C、水、糖類、無機物礦物質(zhì)、亞鐵離子等 思考、回答，生2：可能會發(fā)生氧化還原反應。例如蘋果中的二價鐵離子具有還原性，它在空氣中與氧氣發(fā)生氧化還原反應，被氧化為三價鐵離子。 生3：還會失水、維生素C可能會減少。 從生活中的情景引入，學生對發(fā)生在身邊的事情既不陌生又很好奇。 引導學生對生活中常見的現(xiàn)象提出問題，進行思考。 實 驗 方 法 準 備 【演示實驗】很好，那老師就用實驗來驗證一下同學2的想法。分別在新鮮和久置的蘋果汁中滴加硫氰化鉀試劑，請同學們觀察溶液顏色的變化。（實驗前給信息：硫氰化鉀溶液遇到Fe3+變?yōu)檠t色，遇到 Fe2+不變色。） 【演示實驗】我們經(jīng)常聽電視里說維生素C可以延緩衰老，是什么原理呢？請看老師下面的實驗。在變紅了的果汁溶液中加入維生素C粉末，請同學們觀察溶液顏色的變化。 【引導提問】在剛才的實驗過程中Fe2+在空氣中轉(zhuǎn)化為 Fe3+之后又轉(zhuǎn)化為Fe2+，哪些物質(zhì)具有氧化性，充當氧化劑；哪些物質(zhì)具有還原性，充當還原劑？ 觀察：發(fā)現(xiàn)久置的果汁滴加硫氰化鉀試劑之后溶液變紅。 分析：證明其中的二價鐵離子確實在氧氣和水的作用下轉(zhuǎn)化為了三價鐵離子，同學的預測是正確的。 觀察到剛才變紅了的果汁加入維生素C之后，其溶液的顏色又變了回去。 思考，進行小組討論，回答，生4：在氧氣將二價鐵轉(zhuǎn)化為三價鐵的過程中，O2是氧化劑， Fe2+是還原劑；在維生素C與 Fe3+的反應中， Fe3+是氧化劑，維生素C是還原劑。 老師的演示實驗，一方面對前面學生對生活中現(xiàn)象的解釋加以驗證，另一方面為后面學生的自主探究的方法打下基礎(chǔ)，并提供實驗的知識支持。 實 驗 物 質(zhì) 準 備 【板書】在黑板上將亞鐵離子和維生素C歸為還原劑一類；將三價鐵離子和氧氣歸為氧化劑一類。 【提問】請同學們結(jié)合所學的知識和生活中的現(xiàn)象，從化學反應、化合價或原子結(jié)構(gòu)中任一角度想一想還有哪些物質(zhì)具有氧化性，哪些物質(zhì)具有還原性？盡可能多地列舉出來，并說明你的理論依據(jù)。 【板書】板書總結(jié)，將學生提到的具有氧化性和還原性的物質(zhì)分類寫在黑板上。 思考和小組討論、回答 學生5：Cl2具有氧化性，可以作氧化劑。其理論依據(jù)有：第一、從化學反應的角度來說， Cl2能與還原劑金屬鈉反應生成氯化鈉，說明 Cl2具有氧化性。第二、從化合價的角度來說，氯元素從能零價降低到一1價，所以具有氧化性。第三、從原子結(jié)構(gòu)的角度來說，氯原子的最外層電子數(shù)為7，很容易得到1個電子達到8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以 Cl2具有氧化性。 學生6：金屬具有還原性，可以作還原劑。在置換反應中一些金屬陽離子和酸中的H+作氧化劑，體現(xiàn)氧化性。 學生7：一些分解反應，如KMnO4、KClO3、H2O2分解制O2，說明它們具有氧化性，可作氧化劑。 學生8：還可以從化合價上判斷，有些物質(zhì)中含有高價態(tài)元素，例如高錳酸鉀中的錳元素其化合價為+7價，氯酸鉀中的氯元素其化合價為+5價，都有降低的趨勢所以具有氧化性。 學生9：硫具有多種價態(tài)，硫酸中的硫元素為+6價，應該具有氧化性。初中老師提過濃硫酸和硝酸具有氧化性。 學生10：一些非金屬單質(zhì)據(jù)有還原性，例如氫氣、碳等。初中學過氫氣還原氧化銅，碳還原氧化銅。 學生11：還有一些非金屬化合物也具有還原性，例如初中學過的一氧化碳，它也能在高溫下還原氧化銅，工業(yè)煉鐵也是用它還原三氧化二鐵的。 通過對已學常見的氧化劑和還原劑的分類和總結(jié)，讓學生在實驗探究之前初步了解和掌握所要研究物質(zhì)的種類和性質(zhì)。為實驗探究的進行打下基礎(chǔ)和提供思路。 實 驗 探 究 的 方 案 設(shè) 計 與 活 動 開 展 【布置任務】我們可以從化合價、原子結(jié)構(gòu)、已知的化學性質(zhì)和反應三個圍度來考慮物質(zhì)可能具有的氧化還原性。下面進行今天的實驗探究活動，驗證水槽里的試劑哪些具有氧化性，哪些具有還原性？在進行實驗之前，請同學們四人一組，討論實驗設(shè)計思路和實驗探究方案。 【引導提問】剛才同學說的思路非常好，請同學們在思考一下具體的實驗方案，怎樣才能在較短的時間完成更多的性質(zhì)實驗。 【實驗要求】兩人為一組，在點滴板中進行實驗。只有用到銅片的實驗在帶膠塞的小試管中進行。注意：實驗之前，先對實驗結(jié)果進行預測。 各小組討論、匯報實驗設(shè)計思路： 學生12：先進行假設(shè)，預測出水槽中的物質(zhì)哪些具有氧化性，哪些具有還原性，對物質(zhì)進行分類。再從中選出一種具有氧化性的物質(zhì)和一種具有還原性的物質(zhì)進行反應，看看他們的反應結(jié)果怎樣，能不能進行反應。從而驗證這兩種物質(zhì)是否具有氧化性和還原性。 討論，匯報具體實驗方案： 學生13：先對水槽中物質(zhì)進行分類，我們預測其中的KMnO4、硝酸溶液、氯化鐵是氧化劑；而硫酸亞鐵、碘化鉀是還原劑；硫氰化鉀溶液（檢驗Fe3+）、淀粉為檢驗試劑。在進行實驗操作時先確定一種還原劑，讓它與所有的氧化劑進行反應，觀察現(xiàn)象，得出結(jié)論。再選出另一種還原劑，讓他再與所有的氧化劑進行反應，這樣依次類推，既不會落下任何一個實驗，又能提高實驗速度。 學生實驗，教師巡視，有的組實驗非常有序，有的組沒有優(yōu)化試劑滴加的順序，速度較慢。 通過前面知識與方法的準備，讓學生自行思考設(shè)計出實驗探究的思路與方案。 通過對實驗方案和思路的匯報總結(jié)能更好地指導學生進行實驗探究活動。 實 驗 探 究 的 總 結(jié) 與 反 思 【組織匯報】下面我請幾個小組來匯報一下實驗情況。 【板書】老師對每一組同學匯報的結(jié)果進行板書，并進行分類。通過學生間的相互補充，歸類總結(jié)出以下實驗方案。碘化鉀與高錳酸鉀、濃硝酸、氯化鐵的反應；硫酸亞鐵與高錳酸鉀、濃硝酸的反應。 【引導提問】除了以上的實驗方案，同學們還有沒有設(shè)計出其它的方案？ 各小組同學派代表匯報。 學生8：① KMnO4與KI反應，現(xiàn)象是溶液由紫紅色變?yōu)辄S色，滴加淀粉溶液后變藍。結(jié)論是有I2生成，說明KI是還原劑， KMnO4是氧化劑。②FeSO4和硝酸，現(xiàn)象是滴加硫氰化鉀后溶液變?yōu)檠t色。得出的結(jié)論是有Fe3+生成，說明FeSO4是還原劑，硝酸是氧化劑。 學生9： FeSO4和 KMnO4反應，溶液由紫紅色變?yōu)辄S色，滴加硫氰化鉀后溶液變?yōu)檠t色。結(jié)論是有Fe3+生成，說明反應中 FeSO4是還原劑， KMnO4是氧化劑。 學生14： FeCl3與KI反應，溶液的黃色無特別明顯變化，但滴加淀粉溶液后變?yōu)樗{色，說明反應后的黃色是碘水的顏色。結(jié)論是有 I2生成，KI是還原劑， FeCl3是氧化劑。 實驗探究的總結(jié)分為多個層次，一級總結(jié)讓學生直接由實驗過程、實驗現(xiàn)象中得出結(jié)論，例如試劑顏色的變化等。 二級總結(jié)讓學生從實驗現(xiàn)象判斷有什么物質(zhì)生成，從而判斷該反應是不是氧化還原反應，誰是氧化劑誰是還原劑。 三級總結(jié)讓學生跳出固定的化學反應，從更上位的角度分析和總結(jié)判斷物質(zhì)具有氧化性和還原性的方法。 【反思與總結(jié)】請同學們對整個實驗探究過程進行反思。 各小組進行討論、匯報。 學生13：實驗前一定要有計劃，將實驗的流程與步驟討論清楚后再進行具體操作。實驗過程中一定要注重小組合作，分工明確能提高小組實驗的效率。實驗過程中應該合理安排時間，在有限的時間中多進行不同的實驗方案嘗試。 學生11：實驗時試劑的滴加順序應該注意，例如在驗證二價鐵的還原性時，硫氰化鉀試劑應在反應前滴加。因為這樣可以檢驗原來的試劑中二價鐵有沒有已經(jīng)變成三價鐵了，從而證明三價鐵是反應后生成的。如果后滴加就不能說明三價鐵是不是反應得到的。 學生18：實驗前的小組討論和預測很重要，能使自己的實驗更有針對性，做實驗時不盲目，目的性更強。 通過學生自我的反思，總結(jié)出實驗探究的方法和過程中的不足。 實 驗 探 究 結(jié) 論 的 提 升 【深入總結(jié)】結(jié)合實驗的結(jié)論和物質(zhì)分類的知識總結(jié)出哪些類物質(zhì)常作氧化劑，哪些類物質(zhì)常作還原劑？ 【引導提問】進一步引發(fā)學生思考，亞鐵離子只能作還原劑嗎？從而找出判斷氧化劑和還原劑的規(guī)律。 小組同學進行討論、匯報。 學生19：一部分非金屬單質(zhì)可以做氧化劑，例如氧氣、氯氣；一部分非金屬單質(zhì)可以做還原劑，例如碳單質(zhì)、氫氣；金屬單質(zhì)作還原劑。 學生20：物質(zhì)中含有高價元素的鹽常作氧化劑；含有高價元素的酸常作氧化劑；某些含低價元素的非金屬氧化物常作還原劑，例如CO；某些含低價元素的鹽常作還原劑。 各小組學生進行討論并逐步深入總結(jié)出結(jié)論。 學生21：Fe2+不僅僅作還原劑，還可以做氧化劑。例如在化學反應中，F(xiàn)eCl2可以與鎂反應，生成鐵和氯化鎂。在這個反應中鐵元素從+2價降低到0價，發(fā)生還原反應，作氧化劑。 學生15：如果元素的化合價處于中間價態(tài)，既可以升高又可以降低，則它既能表現(xiàn)出氧化性又能表現(xiàn)出還原性。 實 驗 探 究 結(jié) 論 的 拓 展 【拓展延伸】是的，從化合價的角度思考更便捷。從以上總結(jié)出的規(guī)律你來分析一下亞硫酸鈉可能具有的性質(zhì)。 【引導提問】結(jié)合這節(jié)課所做的實驗和所學的知識，請同學們設(shè)計實驗驗證剛才的預測。 【演示實驗】在Na2SO3溶液中滴加 KMnO4溶液，請學生仔細觀察實驗現(xiàn)象與結(jié)果。 【演示實驗】在亞硫酸鈉溶液中，加入硫化鈉，再滴加幾滴酸。請學生仔細觀察實驗現(xiàn)象與結(jié)果。 思考、回答，學生22：既具有氧化性又具有還原性。其中的S為+4價，是中間價態(tài)，既可升高，又可降低，所以它既具有氧化性又具有還原性。如果Na2SO3表現(xiàn)出還原性，硫的化合價就應該升高到+6價，產(chǎn)物可能有SO42-生成；如果Na2SO3表現(xiàn)出氧化性，硫的化合價就應該降低到0價或更低價態(tài)，產(chǎn)物可能有硫單質(zhì)。 討論、回答，學生23：要驗證 Na2SO3具有氧化性，就應該找一種具有還原性的物質(zhì)與其反應，觀察實驗現(xiàn)象，檢驗產(chǎn)物。要驗證 Na2SO3具有還原性，就該找一種具有氧化性的物質(zhì)與其反應，如KMnO4。 觀察、回答，學生24：溶液由紫紅色變?yōu)榱藷o色，通過信息提示：Mn從+7價變?yōu)?2價。則硫元素就應該失電子化合價升高，所以亞硫酸鈉具有還原性。 觀察到淺黃色沉淀生成，經(jīng)確認是硫單質(zhì)。該反應中 Na2SO3硫元素從+4價變?yōu)?價，硫化鈉中的硫元素從-2價變?yōu)?價。 Na2SO3表現(xiàn)出氧化性，是氧化劑。 利用所學的知識進行遷移，讓學生更快的掌握并利用所學知識解決實際問題。 歸納總結(jié) 請同學們歸納總結(jié)哪些是常見的氧化劑，哪些是常見的還原劑 常見的氧化劑是在化學反應中易得電子被還原的物質(zhì)，其元素化合價降低。 （1）典型的非金屬單質(zhì)如F2、O2、Cl2、Br2、I2、S等。 （2）含有變價元素的高價化合物，如KMnO4 KClO3 H2SO4 HNO3 MnO2 等。 （3）金屬陽離子如：Fe3+、Cu2+、 常見的還原劑是在化學反應中易失電子被氧化的物質(zhì)，其元素化合價升高。 （1）典型的金屬單質(zhì)如：K、Ca、 Na、Mg等 （2）某些非金屬單質(zhì)及其化合物如：H2、C、CO。 （3）有變價元素的最低價態(tài)化合物如：H2S、HI、HBr、HC （4）非金屬陰離子如：S2-、I-、Br-、Cl- 當 堂 演 練 請同學們判斷下列中哪個是氧化劑，哪個作還原劑？ ①Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr ②2F2+2H2O=4HF+O2 生22：反應 ①Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr中，Br2中溴元素的化合價降低，作氧化劑；SO2中硫元素化合價升高，作還原劑。A中水既非氧化劑又非還原劑； ②2F2+2H2O=4HF+O2 中，F(xiàn)2中的氟元素化合價降低，作氧化劑H2O中的氧元素化合價升高，作還原劑。 進一步鞏固學習內(nèi)容，了解學生掌握情況。 總 結(jié) 收 獲 【小結(jié)】請同學們用幾句簡短的話總結(jié)本次課你學到了哪些知識，課后完成學案。 1. 如何判斷氧化劑還原劑； 2. 了解氧化還原反應中物質(zhì)的氧化性和還原性。 學生認真填寫學案。 讓學生對自己有個清楚的認識。 11. 板書設(shè)計： 第3節(jié) 第二課時 氧化劑和還原劑 Fe2+ Fe3+ Fe2+ 同學認為的氧化劑：氧氣、氯氣、硝酸、高錳酸鉀 同學認為的還原劑：碳、氫氣、鐵 實驗匯報：設(shè)計思路：先預測分類，再組合，最后預測現(xiàn)象 實驗現(xiàn)象：（略） 實驗結(jié)論： 氧化劑：是在化學反應中易得電子被還原的物質(zhì)，其元素化合價降低。 還原劑：是在化學反應中易失電子被氧化的物質(zhì)，其元素化合價升高。 O2 Vc粉末 九、引導學生活動的思路：