高一化學教案：《氧化劑和還原劑》教學設(shè)計(3)

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，瓜果蔬菜應該吃新鮮的，請同學們預測一下在長期放置的過程中，果蔬中的這些營養(yǎng)成分可能發(fā)生哪些變化呢？

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果蔬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�紅色，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。在變紅了的果蔬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)久置的果蔬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蔬汁加入維生素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，F(xiàn)e²⁺是還原劑；在維生素C與Fe³⁺的反應中，F(xiàn)e³⁺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，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，驗證托盤里的物質(zhì)哪些具有氧化性，哪些具有還原性？在進行實驗之前，請同學們兩人一組，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)，預測出托盤中的物質(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：先對盤中物質(zhì)進行分類，我們預測其中的氯水、高錳酸鉀、濃硝酸、三氯化鐵溶液是氧化劑；而銅片、氯化亞鐵、碘化鉀是還原劑。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、氯水的反應；硫酸亞鐵與高錳酸鉀、濃硝酸、氯水的反應；銅與濃硝酸的反應。

【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？

【展示】在濃FeCl₃溶液中插入銅絲（放置約半小時），請同學們仔細觀察試管中溶液的變化，說說發(fā)生了怎樣的反應。

【點評】可見氧化還原反應的發(fā)生與反應物的濃度有一定的關(guān)系。

各小組同學派代表匯報。

學生8：①KMnO₄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。②氯水與KI反應，現(xiàn)象是滴加淀粉溶液后變藍。結(jié)論是有I₂生成，說明KI是還原劑，氯水是氧化劑。③FeSO₄和硝酸，現(xiàn)象是滴加硫氰化鉀后溶液變?yōu)檠�紅色。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�紅色。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，F(xiàn)eCl₃是氧化劑。

學生15：銅片與硝酸的反應，現(xiàn)象是液體上方出現(xiàn)棕黃色氣體，液體變?yōu)樗{綠色。根據(jù)信息棕黃色氣體是二氧化氮，藍綠色溶液是硝酸銅。結(jié)論是銅被硝酸氧化了，銅具有還原性，硝酸具有氧化性。

學生16：氯水與FeSO₄的反應，現(xiàn)象是滴加硫氰化鉀溶液后溶液變?yōu)檠�紅色。得出的結(jié)論是有Fe³⁺生成，說明反應中FeSO₄是還原劑，氯水是氧化劑。

思考，學生17：提出還可以做銅與FeCl₃反應的實驗。

思考、回答、學生18：FeCl₃溶液將銅單質(zhì)給氧化成了氯化銅。銅具有還原性，F(xiàn)eCl₃溶液具有氧化性。

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SO₄^2-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。

課后

思考

【小結(jié)】非常好，不管是預測、設(shè)計實驗驗證物質(zhì)的氧化還原性，化合價都發(fā)揮了重要的作用。最后請總結(jié)本節(jié)課的收獲和體會，寫在學案上。

學生認真填寫學案。

進一步鞏固學習內(nèi)容。