上学期高一化学必修一第二章第三节氧化还原反应案例

《氧化还原反应》第一课时 武汉市蔡甸区 刘群 一、 教学与评价目标 1. 教学目标 （1） 通过化学史上氧化还原反应概念的演变，知道化学研究从宏观到微观的发展历程，用 正确的、发展的眼光看待概念的形成和发展。通过氧化还原反应本质的认识过程，了解氧化 还原反应的本质是电子转移。初步建立氧化还原反应的认识模型。 （2） 通过探究活动一（提出问题、讨论交流、学生表演），形象化理解氧化—还原反应的 电子转移的两种形式，培养学生从微观角度理解概念的能力，建立宏微结合的认识角度。 通过探究活动二（数字化实验证明氧化还原反应中的电子转移）学习收集信息，分析 抽取有效信息，得出结论的方法。培养科学探究与创新意识，并培养证据推理的能力。 （3）通过分析汽车尾气脱硝脱碳的主要原理，感受氧化还原反应的价值，初步形成了绿色 应用的意识，增强社会责任感。 2. 评价目标 （1）通过对微课《氧化还原概念的发展》学习内容的交流和点评，诊断并发展学生对氧化 还原本质的认识进阶（物质水平、元素水平、微粒水平）和认识思路的结构化水平（视角水 平和内涵水平）。 （2）通过氧化还原反应的本质的探究活动的交流与点评，诊断并发展学生实验探究化学反 应的水平（基于经验水平，基于概念原理水平），加深化学反应的理解，建立“对立统一” 的辩证观点。 （3）通过汽车尾气脱硝脱碳的主要原理的讨论和点评，诊断和发展学生解决实际问题的能 力水平（孤立水平，系统水平）及其对化学价值的认识水平（学科价值视角、社会价值视角、 学科和社会价值视角）。 二、教材分析与学情分析 （一）教材分析 本节课源于初中又高于初中。在初中化学学习中，学生知道化学史上的重要事件和科 学家，但头脑中没有建立起化学史与所学知识之间的逻辑联系。已经接触了许多反应及化学 反应的四种基本反应；能从具体的反应理解氧化反应和还原反应，但并没认识到氧化还原反 应的本质与特征；学习了化合价，初步理解化合价的变化。但并没有了解化合价变化的实质 以及化合价的变化与得失电子之间的关系。 （二）教学重难点 ※教学重点：用化合价升降和电子转移的观点来理解氧化还原反应。 ※教学难点：从微观的角度认识电子转移与氧化还原反应的关系。 （三）学情分析 ※ 知识基础：学生初中已经学习了氧化反应与还原反应概念，也初步具备了原子结构 与化合价的有关知识。 ※ 能力基础：高一学生处于具体思维向抽象思维发展的前期，学生的抽象思维能力还 稍弱，需要借助一定的直观教学手段帮助学生理解 ※ 心理基础：高一学生进入新环境求知欲较强，但学习难度加大易使学生出现挫败感， 教师应注意把握知识的难度与密度。 三、教学过程 教学 环节 教师活动 学生活动 设计意图 一、 “ 氧 化”与 “ 还 原”的 关系 引入：小游戏“对句”引出化学 对联。 酸对碱，阳对阴，溶解对结晶， 化合对分解，氧化对还原。 根据上句对下句。 化学与传统文化 的结合，让学生 体会化学的美感 和趣味。 可见“氧化”与“还原”是相关 相对的，到底是什么关系呢？ 观看 PPT，回忆初中氧化反应 与还原反应的定义。 根据“氧化对还 原”引发学生对 “氧化”与“还 原”关系的思考。 带两个学生分别扮演两种原子， 通过转移 O 原子，一种氧化物 生成另一种氧化物的过程。 与教师一起表演氧化还原反 应 形象化理解氧化 反应与还原同时 发生，是同一过 程。 展示 PPT，氢气还原氧化铜的反 应。 【引导学生回答】从图中的虚线 框内，我们发现 CuO 失去氧变 成 Cu，发生还原反应的同时， H2 变成了 H2O，得到氧发生氧化 反应。CuO 的还原和 H2 的氧化 过程相伴。 结论：氧化反应、还原反应是同 时发生的，这样的反应称为氧化 还原反应。 学生分析，得出结论. ①通过实例分 析，学生能顺利 将氧化反应和还 原反应这两个之 前认识中相对孤 立的概念统一起 来，为后面的学 习做铺垫。 ②初步认识到氧 化还原的相互依 存和对立统一的 辩证关系。 ③此水平为基于 得氧失氧宏观物 质水平的角度看 氧化还原反应。 播放微课《氧化还原反应概念的 发展》 提问：（1）氧化还原的定义最初 是谁给出的？ 观看微课，思考回答问题。 ①通过氧化还原 反 应 概 念 的 发 展，了解近代化 学研究的发展历 二、 氧 化 与 还 原 反 应 概 念 的 发展 （2）氧化还原的焦点，从得氧 失氧转向研究什么微粒？为什 么可以实现“从电子角度阐明化 学反应的机理”？ 程。 ②知道化学研究 从宏观到微观的 发展历程，用正 确的、发展的眼 光的看待概念的 形成和发展。 ③引出氧化还原 反应中电子的变 化。 播放氯化钠形成的 Flash 动画， 提问：（1）反应中电子怎么变化 了？ （2）我们有必要重新给氧化还 原反应下定义：凡是发生什么变 化的反应，是氧化还原反应？ 观看 Flash 动画，思考回答问 题 抽象的电子转 移通过动画形式 表现，更形象直 观、便于学生直 观感受电子如何 参与氧化还原反 应，理解氧化还 原反应的本质。 小结：氧化还原反应的概念从 宏观物质（氧气/含氧化合物） →得失 O→电子的转移，发展并 变化。 科学在发展，从宏观到微观， 我们认识世界的“显微镜”焦距 越来越小，对物质和反应的认识 越来越接近本质了。 讨论，总结。 用发展的眼光 看科学研究，建 立从宏观→微观 的微粒观。 三、氧 化还 原反 应的 本质 与特 征 PPT 展示： Na 和 Cl2 的反应， H2 和 Cl2 反应的原子结构示意 图。 观察 Na 和 Cl2 的反应 ，两位学生分别扮演钠原子与 氯原子，讲解电子的转移过 程。 通过表演， 形象化理解氧化 —还原反应的电 子转移的两种形 式，培养学生从 微观角度理解电 子转移的两种形 式：电子得失与 共用电子对的偏 移。 〖思考交流〗 请你从原子结构变化角度解 释氯化钠、氯化氢的形成过程。 引导学生分析出结论：发生电子 的得失或供用电子对是电子转 移的两种情况。电子转移是氧化 还原反应的本质．．。 观察 H2 和 Cl2 反应的原子结构 示意图。两位学生分别扮演氢 原子与氯原子，讲解形成共用 电子对的过程。 其他学生观看表演，思考交 流。 转引：凡是氧化还原反应就会有 电子的转移，电子转移导致什么 发生变化？化合价升降，就是氧 还反应的特征．．。 板书：还原反应——得电子（电 子对偏向）——化合价降低 氧化反应——失电子（电子 对偏离）——化合价升高 本质：电子的偏移 特征：化合价的升降 分析思考，归纳整理 结合初中所学 的化合价知识， 完成从氧化还原 反应本质到特征 的自然过渡。 抓住氧化还原反应的本质： 电子的得失或偏移；特征：化合 价升降，这样我们就能完整的描 述一个氧还反应的过程了： 用双线桥表示以下反应： 注明得/失 ne-，化合价升高/降 低，被氧化/还原。 2Na+Cl2 2NaCl 完成三个反应式双线桥的内 容。 演板。 建立氧化还原 反应过程的完整 模型。 练习双线桥的 书写， “化合价 升降”这个特征 来判断氧化还原 反 应 的 电 子 转 移，发生/还原反 应。体会氧化还 原反应的过程。 点评学生双线桥表示氧化还 原反应。 学生容易出的问题：未标注化 合价；线桥的箭头没对准元 素；电子不守恒；得失电子与 化合价升降对应相反等等。 【思考】请判断下列反应是否属 于氧化还原反应？ （1）CH4+2O2 CO2+2H2O （2）Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ （3） H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O 【引导学生分析】氧化还原反 应不一定有氧的得失，但一定有 化合价改变。 学生做题并回答分析 练习用“化合 价升降”这个特 征来判断是否发 生 氧 化 还 原 反 应。 四、实 验验 证氧 化还 原反 应中 的电 子转 移 氧化还原的本质是电子的转 移，是看不见摸不着的东西，能 否通过实验捕捉到电子转移 呢？ 电子定向移动形成电流。我 们采用一个更精密的工具—— 电流传感器，把电流转化为数 据，直观的在电脑屏幕显示出 来。 播放实验视频：《数字化实验 验证氧化还原反应的电子转移》 介绍数字化实验传感器工作原 理。 观看实验视频：《数字化实验 验证氧化还原反应的电子转 移》，思考。 培养学生在探 究活动中学习收 集信息，分析抽 取有效信息，得 出结论的方法。 加深学生对氧 化还原反应本质 的认识。 实验步骤： 1. 将电流传感器通过两根 导线接入盐酸中。示数一直为 零。 2. 电流传感器两端分别与 锌片、导线相连，浸入盐酸，示 数 0.04A，且持续一段时间。 基本上没有变化。 问题：请分析两个实验现象、 解释与结论。 对比稀盐酸中 无电流，而锌片 浸入稀盐酸后形 成电流的现象， 以证明氧化还原 反应存在电子转 移。 其实第二步形 成一个原电池模 型，但是此时不 引入电极、正负 极的概念。直接 用导线将两物质 体系连成回路， 用电流传感器定 量测定回路中的 电流值，有利于 从而简单准确判 断。 实验有利于学 生认识氧化还原 分析实验现象、解释与结论 反应的本质，且 为 选 修 四 学 习 《原电池原理》 打下伏笔。 五 课后 思考 1. 课本 P37 尝试画出化合反应、分解反 应、置换反应与氧化还原反应的 交叉分类示意图，并列举具体的 化学反应加以说明。 2.汽车尾气脱硝脱碳的主要原 理为：2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) 你能指出其中的被氧化元素 和被还原元素吗？这个反应有 哪些社会价值？ 学生课后思考 ① 通 过 化 学 反 应类型分类的练 习培养学生在化 学学习中形成分 类的思想 ② 通 过 创 设 问 题情景，发展学生 从化学学科和社 会价值视角看问 题，激发学生学习 化学的兴趣。 【板书设计】 氧化还原反应 一、“氧化”与“还原”的关系 二、氧化还原反应概念的发展 三、氧化还原反应的本质与特征 还原反应——得电子（电子对偏向）——化合价降低 氧化反应——失电子（电子对偏离）——化合价升高 本质：电子的转移 特征：化合价升降 四、实验验证氧化还原反应中的电子转移 四、 案例说明 氧化还原反应是一个比较抽象的概念，在学习过程中学生遇到了微观认识困难，知识缺 乏迁移的基础。因此我设计从化学史着手，并通过学生活动和探究实验加以落实，促进学生 对氧化还原反应的认识思路显性化和结构化。 （一） 认识思路的结构化 氧化还原反应的概念的数次定义是随着科学发展的发展不断改变的。科学家对反应的 认识从宏观物质（氧气）到微观粒子（氧原子），再更深入到电子，反映了人类对化学反应 的认识逐步深入。这是一个典型的从宏观到微观，从表象到本质的认识过程。因此氧化还原 反应是一个很好的培养学生认识思路的素材。以此作为对物质或者反应认识的一种思路，建 立起宏观认识——微观辨析之间的联系，从氧化还原反应特征到本质的认识，再通过后面的 学习逐步实现认识思路的结构化。 （二） 思维显性化与可视化 对学生来说，电子、原子都是看不见、摸不着的微观粒子，学生并不能自觉地以微观 视角来认识反应。这节课的难点之一是从如何引导学生微观的角度认识电子转移与氧化还原 反应的关系。为突破难点，我采取学生活动和实验探究的方法，将思维显性化和可视化。 在认识氧化反应——还原反应之间的辩证关系时，带两个学生分别扮演两种原子，通 过 O 原子的转移，形象化理解氧化反应与还原同时发生，是同一过程。再由一组学生扮演钠 原子与氯原子，另一组学生扮演氢原子与氯原子，讲解电子的转移或形成电子对的过程。进 一步形象理解氧化——还原反应的电子转移的两种形式。将微观反应转化为宏观的“变化”， 以此培养学生从微观角度理解反应的视角。 氧化还原的本质是电子的转移，如何证明这一点呢？我设计了数字化实验实验，通过 电流传感器捕捉电子转移的证据。电子定向移动形成电流，电流被转化为数据，直观的在电 脑屏幕显示出来。帮助学生从电子转移角度认识反应，培养学生在探究活动中学习收集信息， 分析得到有效信息，得出结论的方法，并建立证据推理的学科素养。