资源简介

第4讲 氧化还原反应方程式的配平及计算
1. 核心素养目标
宏观辨识与微观探析
能从元素化合价变化的微观视角解释氧化还原反应的本质，理解电子转移与化合价升降的内在联系。
变化观念与平衡思想
理解氧化还原反应中电子转移的定量关系，认识化学反应中物质变化和能量变化的统一性。
证据推理与模型认知
构建"化合价升降法"配平模型并应用于陌生反应，通过证据推理验证配平结果的合理性。
科学态度与社会责任
通过工业废水处理案例认识化学技术的社会价值，培养环境保护意识和可持续发展理念。
2. 教学情境导入
工业含铬废水处理工艺视频脚本：（播放3分钟模拟动画）某化工厂含铬废水处理车间，黄色强毒性的Cr O 废水通过管道流入反应池，技术员加入FeSO ·7H O晶体后搅拌，溶液颜色逐渐变为绿色，再通过石灰乳调节pH至8-9，生成灰绿色Cr(OH) 沉淀，最终排放水达到国家排放标准。
反应分析：含Cr O 废水呈强毒性，需加入FeSO ·7H O将其还原为Cr ，再调节pH生成Cr(OH) 沉淀除去，核心反应为：Cr O + Fe + H → Cr + Fe + H O。请思考：如何配平该反应方程式？电子转移数目是多少？
3. 三阶任务型教学环节
任务一：化合价升降法配平建模（15分钟）
建模步骤：
标价态：标出反应前后变价元素的化合价
列变化：计算化合价升高和降低的数值
求总数：找出化合价升降的最小公倍数，确定氧化剂和还原剂的化学计量数
配系数：根据原子守恒配平其他物质的化学计量数
查守恒：检查质量守恒和电荷守恒
配平示例：Cr O 与Fe 酸性反应配平
步骤1：标价态
Cr O 中Cr为+6价，Fe 为+2价；产物中Cr 为+3价，Fe 为+3价
步骤2：列变化
Cr：+6→+3，每个Cr降低3价，2个Cr共降低6价
Fe：+2→+3，每个Fe升高1价
步骤3：求总数
升降最小公倍数为6，需6个Fe 升高6价，配平Cr O 和Fe
步骤4：配系数
Cr O + 6Fe + H → 2Cr + 6Fe + H O
步骤5：查守恒
电荷守恒：左边电荷总数= -2 + 6×(+2) + 14×(+1) = +24
右边电荷总数= 2×(+3) + 6×(+3) = +24
质量守恒：配平H 和H O，最终得：
Cr O + 6Fe + 14H = 2Cr + 6Fe + 7H O
任务二：陌生方程式书写（15分钟）
书写策略：
确定反应物和产物（根据题目信息或物质性质）
配平变价元素（使用化合价升降法）
补充介质离子（酸性条件补H ，碱性条件补OH ）
配平H和O（通过添加H O）
实践案例：ClO 碱性歧化反应
题目：写出ClO 在碱性条件下歧化生成ClO 和Cl 的离子方程式
解析：
步骤1：确定变价元素
ClO 中Cl为+4价，ClO 中Cl为+5价（升高1价），Cl 中Cl为-1价（降低5价）
步骤2：配平变价元素
5ClO → Cl （降5×1）
1ClO → ClO （升1×5）
总反应：6ClO → 5ClO + Cl
步骤3：补充碱性介质
6ClO + OH → 5ClO + Cl + H O
步骤4：配平电荷和原子
左边电荷：0 + (-2) = -2
右边电荷：5×(-1) + (-1) = -6
需补充4个OH ，最终得：
2ClO + 2OH = ClO + Cl + H O
任务三：电子守恒计算（10分钟）
计算模型：氧化剂得电子总数 = 还原剂失电子总数
高考真题整合：（2025年山东卷28题节选）
题目：含Cr O 的酸性废水100mL，浓度为0.1mol/L，需加入多少克FeSO ·7H O才能将Cr O 完全还原为Cr ？
解析：
步骤1：确定电子转移关系
Cr O → 2Cr ，每个Cr得3e ，1mol Cr O 得6e
Fe → Fe ，每个Fe失1e ，1mol Fe 失1e
步骤2：计算电子守恒关系
n(Cr O ) = 0.1L × 0.1mol/L = 0.01mol
得电子总数 = 0.01mol × 6 = 0.06mol
需Fe 物质的量 = 0.06mol / 1 = 0.06mol
步骤3：计算FeSO ·7H O质量
m(FeSO ·7H O) = 0.06mol × 278g/mol = 16.68g
答案：需加入16.68克FeSO ·7H O
4. 50分钟课时分配表
教学环节 时间分配 主要活动
情境导入 5分钟 播放工业废水处理视频，提出问题
任务一：配平建模 15分钟 讲解配平步骤，示范Cr O 与Fe 反应
任务二：陌生方程式书写 15分钟 学生分组练习ClO 歧化反应，教师点评
任务三：电子守恒计算 10分钟 高考真题解析，强化电子守恒应用
总结提升 5分钟 梳理知识体系，强调易错点
5. 板书设计与作业布置
板书设计
氧化还原反应方程式的配平及计算
一、核心素养目标
1. 微观探析 2. 变化观念 3. 模型认知 4. 社会责任
二、配平模型：化合价升降法
1. 标价态 2. 列变化 3. 求总数 4. 配系数 5. 查守恒
三、典型示例
Cr O + 6Fe + 14H = 2Cr + 6Fe + 7H O
（Cr：+6→+3降3×2；Fe：+2→+3升1×6）
四、计算依据：电子守恒
氧化剂得电子总数 = 还原剂失电子总数
作业布置
基础巩固：完成教材P45-46页第3、5、7题，用化合价升降法配平给定方程式。
能力提升：2025年新课标Ⅰ卷27题（工业流程中的氧化还原反应综合题）。
拓展探究：查阅文献，设计含Cr 废水处理的其他可行方案，比较不同方法的优缺点。

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