资源简介

《氧化还原反应 》教学设计
沪科版 必修一
一、教学目标
1. 理解氧化还原反应概念的建构，学会从化合价升降和电子转移的角度判断氧化还原反应，认识四种基本反应类型与氧化还原反应的关系，学会使用单线桥法来表示氧化还原反应中电子转移的方向和数目。
2. 通过对氧化还原反应实质的认知和辨析，发展从表象到本质，从宏观到微观的思维模式和逻辑推理能力，树立科学正确的学习观。
3. 了解氧化还原反应在生产、生活以及科学技术中的应用，深刻体会化学知识服务于社会生活，增强社会责任感和使命感。
4. 发展运用氧化还原反应知识解决实际问题的能力，感悟氧化还原反应在预测物质性质、实现物质转变及能量转化等方面的重要作用。
二、教学分析
（一）内容分析
1. 背景分析：本节教学内容源于沪科版 必修一第二章《海洋中的卤素资源》第一节《氧化还原反应和离子反应》第 1 课时《氧化还原反应》。氧化还原反应是重要化学理论知识，贯穿于整个高中化学学科的学习过程。在初中化学中，学生已经从“得氧失氧”较为狭义的角度初步认识了氧化反应和还原反应，本节内容从化合价升降和电子转移的角度对这一概念进行深化和扩展，由表及里、层层深入，并作为后续学习重要元素化合物知识（如卤素、硫、氮）、电化学基础（原电池、电解池） 等内容的核心理论工具，对于学生构建完整的化学知识体系具有承前启后的作用。
2. 结构分析：教材按照由浅入深、循序渐进的原则编排， 首先以 CuO + H2 Δ Cu + H2O 为载体，从初中化学中“得失氧”的观念入手，引导学生回顾氧化反应和还原反应。随后， 通过举例上一节已学习过的并无氧原子得失的氧化还原反应（钠与氯气的点燃反应 2Na + Cl2 点燃 2NaCl），启发学生从反应前后元素化合价的变化入手，进一步认识氧化还原反应的重要特征。接着， 借助原子结构分析元素化合价的升降与电子转移的密切关系，深入探讨氧化还原反应的本质（一
个钠原子失去一个电子变为 Na+，化合价由 0 价升高到+1价，一个氯原子得到一个电子变为 Cl-，化合价由 0 价降低到-1价）。最后， 通过单线桥式明确表示了电子转移的方向和数目，自然引出氧化还原反应中电子得失守恒的特点，进一步加深学生对氧化还原反应本质的理解和应用。
3. 功能分析：引导学生感知宏观上化学反应中元素化合价的升降与微观上电子转移的密切联系，建立氧化还原反应的概念模型，培养“宏微结合”的学科素养；通过对氧化还原反应的特征和本质的探索，培养学生学习由表及里以及逻辑推理的科学研究方法；与实际社会生产相结合，提升学生对化学知识的应用转化意识，并引导学生尝试利用所学知识去解决实际生活问题。
（二）学情分析
本节课的授课对象是高一学生，在初中化学学习中，学生已掌握了一些基本的化学反应，但对氧化还原反应的认识还停留在表面，仅能从得失氧的角度进行判断，没有了解反应的特征和本质。高中阶段，学生已学习过原子结构、物质的分类、物质的量、物质的制备、氯气的性质等内容，具备一定的知识基础，可以标出一些元素常见的化合价并理解其升降变化，但并未了解化合价升降的实质以及其与电子转移之间的联系。在思维能力方面，学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，对于微观的电子转移和离子等概念理解起来可能存在一定困难。同时，学生在学习过程中具有较强的好奇心和求知欲，对新的知识充满兴趣，课堂上互动性强，具备一定的独立思考和表达观点的能力。因此，在教学过程中，教师应注重初高中化学知识的衔接，从熟悉的氢气还原氧化铜化学反应入手，通过形象、直观的教学方式， 培养学生“宏微结合”的思想，建立化合价升降与电子转移的桥梁，拓展、深化原有的知识基础，帮助学生养成科学探究的习惯，提升学生的思考、归纳及总结能力。
（三）重点、难点
1. 教学重点：氧化还原反应的基本概念、氧化还原反应的特征与本质、单线桥法表示氧化还原反应中电子转移的方向和数目。
2. 教学难点：氧化还原反应的本质（微观解释）、氧化还原反应与四种基本反应类型的关系。
三、教学过程
1. 教学流程：
2. 具体过程：
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
一、新课导入：回忆得失氧角度理解的氧化还原反应 【提问】依据分类原理和所学知识，对以下反应进行分类。 ①Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2↑ ②2Na + Cl2 点燃 2NaCl ③2HClO 光照 2HCl + O2 ↑ ④CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2↑ ⑤Cl2 + 2NaOH NaCl + NaClO + H2O 【讲解、提问】显然，四种基本反应类型并不能对所有的反应进行分类，那么我们在初中时还学习过什么反应类型呢？以木炭还原氧化铜为例，同学们能说出氧化铜和木炭分别发生了什么反应吗？ 2CuO + C 高温 2Cu + CO2 ↑ 【讲解】反应中有一种物质和氧化合，同时存在另外一种物质的氧被夺去，即氧化反应、还原反应同时发生、相互依存在同一个反应中，这类反应我们称为氧化还原反应，这也是一种化学反应的分类方法，依据初中所学知识，分类的标准为反应中是否有得氧、失氧。 【过渡】为什么把有得氧、失氧的反应称作氧化还原反应呢？这需要我们了解“氧化”、“还原 ”概念的来历。 【讲解】“氧化 ”一词，最早可追溯到 1774 【回答】 ①置换反应 ②化合反应 ③分解反应 ④复分解反应 ⑤ 不属于四种基本反应。 【回答】氧化铜中 的氧元素失去，发 生了还原反应；木 炭得到了氧元素， 发生了氧化反应。 通过分类认识到 初中四种基本反 应类型的局限性， 制造认知冲突，引 出从“得失氧”角 度认识的氧化还 原反应。以此激活 学生的已有知识， 搭建初高中知识 衔接的桥梁，同时 明确本课的学习 起点，激发学生探 究新知的兴趣。
年拉瓦锡所提出的燃烧的氧化学说，为了描述物质的燃烧过程，即可燃物质和空气中的氧结合；而历史上第一次使用“还原 ”一词，是 16 世纪人们为了描述炼铁时将铁从矿石中分离出来的过程，即矿石中的氧被移除。此后，人们把得到氧的反应称作氧化反应，失去氧的反应称作还原反应，它们同时发生，我们称这类反应为氧化还原反应。
二、新课讲授： 从化合价升降角度认识氧化还原反应特征 【提问】其实，许多化学反应并没有氧元素的参与，但也可以称作氧化还原反应，如氯气的性质章节我们所学的钠等金属单质及氢气等非金属单质与氯气的点燃反应。这类反应并没有得失氧，为什么也属于氧化还原反应的范畴呢？以钠和氯气的点燃反应为例，与木炭还原氧化铜的反应作比较，同学们能找出两个反应中的相似之处吗？ 【讲解】1852 年，弗兰克兰认为原子能与一定数目的其他元素原子（或原子团）相结合，提出了化合价的概念——表示元素的性质，即该元素的原子与其他元素的化合能力。 【活动】请同学们标记下列反应中各物质所含元素的化合价，并分析其中元素化合价的变化。 ①2CuO + C 高温 2Cu + CO2 ↑ ②2Na + Cl2 点燃 2NaCl 【总结】我们发现，之前氧化还原反应 【思考】 【回答】①Cu 元 素由+2 价降低至 0 价，被还原，C 元 素由 0 价升高至 +4 价；②Na 元素 由 0 价升高至+1 通过设置“无氧参 与的反应为何也 是氧化还原反应” 的认知陷阱，引导 学生发现并建立 “化合价升降”这 一普适性判据。此 环节旨在推动学 生的认知从具体、 狭隘的“得失氧” 表象， 过渡到抽 象、普适的“化合 价升降”特征，实 现概念模型的扩 展，并初步建立氧 化还原反应与四 大基本反应类型 之间的关系。
的概念不足以定义所有的氧化还原反应，我们从元素的化合价入手，对氧化还原反应重新进行认识：反应前后元素化合价发生变化是氧化还原反应的重要特征，凡是有化合价升降的化学反应就是氧化还原反应，反之则是非氧化还原反应。物质所含元素化合价升高，被氧化，发生氧化反应，所含元素化合价降低，被还原，发生还原反应。 【练习一】请同学们判断以下几个反应是否是氧化还原反应，如果是，请用元素化合价的升降来分析该氧化还原反应。 ①Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2↑ ②2Na + Cl2 点燃 2NaCl ③2HClO 光照 2HCl + O2 ↑ ④CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2↑ ⑤Cl2 + 2NaOH NaCl + NaClO + H2O 【提问】以上述反应为例，将四类基本反应类型与是否为氧化还原反应相联系，我们可以总结出什么规律？ 【展示】四类基本反应与氧化还原反应的图示关系。 【提问】请同学们思考，有单质参与的反应一定是氧化还原反应吗？没有单质参与的反应一定是非氧化还原反应吗？ 价，Cl 元素由0 价 降低至-1 价。 【回答一】 ①是，Zn：化合价 升高（0→+2），被 氧化，H：化合价 降低（+1→0），被 还原；②是，Na： 化 合 价 升 高 （0→+1 ），被氧 化，Cl：化合价降 低（0→-1），被还 原；③是，O：化 合 价 升 高 （ - 2→0），被氧化， Cl： 化合价 降低 （+1→-1），被还 原；④否；⑤是， Cl： 化合价升高 （0→+1 ），被氧 化，Cl：化合价降 低（0→-1），被还
原。 【回答】置换反应 是氧化还原反应， 有单质参与的化 合反应和分解反 应是氧化还原反 应，复分解反应是 非氧化还原反应。 【回答】不一定， 如氧气和臭氧之 间的相互转化，不 是氧化还原反应； 不一定，如过氧化 氢和二氧化硫生 成硫酸的反应，是 氧化还原反应。
三、新课讲授：从电子转移角度认识氧化还原反应本质 【提问】在氧化还原反应中，为什么会有化合价的变化呢？ 【讲解】我们常说“物质的结构决定其性质”，1897 年，汤姆孙发现了电子，随着科学家们对于原子微观结构的进一步探索，科学家们发现元素化合价的升降和原子核外的电子有密切联系。 【讨论】请同学们写出钠原子和氯原子的结构的示意图，结合上述氧化还原反应元素化合价升降的分析，小组讨论钠和氯气点燃形成氯化钠过程中，微粒的结构和元素化合价升降之间的关系。 【讲解】元素化合价的升降与电子的得失密切相关，失电子化合价升高，被氧化，发生氧化反应；得电子化合价降低， 【思考】 【讨论】 通过追问“化合价 为何变化”，引导 学生从宏观现象 深入微观本质，利 用原子结构知识， 通过小组讨论探 究电子得失与偏 移两种情形，真正 理解“电子转移” 是引起化合价变 化的根本原因。此 环节旨在培养学 生的微观想象能
一个钠原子失去 一个电子，形成最 外层八 电子稳定 结构的钠离子，化 合价升高 （ 0 → +1），一个氯原子 得到一个电子，形 成最外层八电子 稳定结构的氯离 子，化合价降低（0
被还原，发生还原反应。其中，有原子失去电子，必然有原子同时得到相应数目的电子，即得失守恒。 【提问】是不是所有元素化合价升降的过程都存在电子的得失？如果两种元素都不愿意失去电子，又该如何组成新的物质呢？ 【讨论】请同学们写出氢原子和氯原子的结构的示意图，结合上述氧化还原反应元素化合价升降的分析，小组讨论氢气和氯气点燃形成氯化氢过程中，微粒的结构和元素化合价升降之间的关系。 【讲解】在这类通过共用电子对形成新物质的反应中，电子虽然并未实现完全的得与失，但具有一定的偏向性。此时，化合价的升降与电子的偏移有关，偏离电子化合价升高，被氧化，发生氧化反应；偏向电子化合价降低，被还原，发生还原反应。 【总结】电子的得失与偏移我们统称为电子的转移，氧化还原反应中化合价升降的本质是发生了电子的转移。 【提问】我们如何使用直观、简便的方式在化学方程式中表示出电子转移的方向和数目呢？ 【讲解】使用单线桥法。首先，找出反应中化合价发生变价的元素；接着，画出单线桥，单箭头起点为反应物中失去电子的元素，终点为反应物中得到电子的元素；最后，在单线桥上标出电子转移的总数。 【练习二】请同学们使用单线桥法分析下列氧化还原反应。 →-1）。 【回答】 不是；通过共用电子对。 【讨论】 力和“宏观辨识与 微观探析”的核心 素养。学习单线桥 法，是将抽象的本 质进行直观化、符 号化的表征，培养 规范表达能力。最 后的原电池实验， 则为电子转移提 供了有力的实验 证据，帮助学生感 受化学的实证精 神。
一个氢原子和一个氯原子各提供一个电子，互相共用，均形成最外层 二、八电子的稳定结构，氢元素化合价升高（0→+1），氯元素化合价降低（0→-1）。 【思考】 【练习】学生练习 使用单线桥法表 示氧化还原反应
①Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2↑ ②2Na + Cl2 点燃 2NaCl ③2HClO 光照 2HCl + O2 ↑ ④Cl2 + 2NaOH NaCl + NaClO + H2O 【实验】我们知道，电子定向移动可以形成电流，如何通过实验来证明氧化还原反应的过程存在电子的转移呢？铜锌原电池是一种常见的将化学能转化为电能的实验装置，由铜电极、锌电极、电解质溶液、电流表及导线组成。根据金属活动顺序，其工作时发生如下化学反应Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2 ↑。请同学们利用所学知识，根据元素化合价的变化分析电子转移的方向，预测反应现象，再通过具体实验加以验证。 【讲解】铜锌原电池实验中观察到电流表指针发生了明显的偏转，这证明了氧化还原反应中存在电子的转移。 中 电子转移的方 向和数目。 【实验】 反应中锌元素失 去电子，化合价升 高，氢元素得到电 子，化合价降低， 电子由锌电极流 向铜电极，电流的 方向与电子流 向 相反。连接电路， 进行实验，观察并 记录实验现象：铜 电极表面有气泡 产生，电流表指针 发生偏转。
四、小结升华：体会氧化还原反应在科学技术等领域的重要应用 【总结】本节课我们从元素化合价升降、电子转移的角度更深刻地认识了氧化还原反应。元素化合价升降是氧化还原反应的外在特征，而电子转移是氧化还原反应的内在本质。其实，生活中还有许多氧化还原反应的重要应用，如锂离子电池等化学电源、嫦娥五号等探测器的发射及汽车安全气囊等。氧化还原反应中电子转移产生的能量如果能被合理地利用，可以实现物质转化和能量转化，为工农业生产、科学技术提供巨大便利。 【倾听】 通过梳理“特征- 本质 ”的认知路 径，巩固和结化本 节课的核心知识 体系。联系高新科 技和生活中的实 际应用，使学生深 刻体会到化学学 科对社会发展的 推动作用，从而提 升学习化学的内
在驱动力和社会责任感。
四、板书设计
氧化还原反应

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