氧化還原反應1

氧化還原反應 (oxidation-reduction reaction, 也作redox reaction)是在反應前後元素的化合價具有相應的升降變化的化學反應。在反應過程中有元素化合價變化的化學反應叫做氧化還原反應。這種反應可以理解成由兩個半反應構成，即氧化反應和還原反應。此類反應都遵守電荷守恆。在氧化還原反應里，氧化與還原必然以等量同時進行。兩者可以比喻為陰陽之間相互依靠、轉化、消長且互相對立的關係。有機化學中也存在氧化還原反應。

基本介紹

• 中文名：氧化還原反應
• 外文名：redox reaction
• 隸屬：化學反應
• 原理：有元素化合價變化
• 性質：都遵守電荷守恆

基本信息

科目：有機化學教學對象：高一學生

課時：5教學環境：多媒體教室

學習者特徵分析

高一學生在國中已初步學習了氧化還原反應。學習本章內容，要掌握好前面所學的基礎知識，學生綜合運用前面所學的知識的能力還不強，通過學習本章，可進一步提高解決化學問題的能力，培養學生學習的動機。

Keller（1987）的ARCS模型，可以幫助我們描述學生的動機。Kelle描述了4個方面的動機：

注意（attention）：指學生是否感覺教學是有趣的，值得他們認真對待。

適當（relevance）：指學生是否感覺教學能夠滿足或實現個人的目標或需要。

自信（confidence）：指學生是否希望通過自己的努力獲得成功。

滿意（satisfacation）：指學生從教學中獲得的內在和外在的獎勵。

學習內容分析

氧化還原反應是高中化學的一個重要知識點，氧化還原反應也是化學反應中的基礎，通過氧化還原反應能初步判斷反應方向。反應的本質是電子有轉移(或電子偏移），其特徵為化合價的升降。化合價升高，即失電子的半反應是氧化反應；化合價降低，得電子的反應是還原反應。化合價升高的物質還原對方，自身被氧化，因此叫還原劑，其產物叫氧化產物；化合價降低的物質氧化對方，自身被還原，因此叫氧化劑，其產物叫還原產物。

本節內容可分為三部分：化學反應的類型、氧化還原反應、氧化劑和還原劑。重點是氧化還原反應。化學反應類型，從複習國中的一些化學反應入手，總結歸納四種基本化學反應類型，提出新的化學反應 。說明國中所學知識不能對它進行分類，從而轉入氧化還原反應的教學。

氧化還原反應是在日常生活，工農業生產和現代科技中經常遇到的一類重要的化學反應。它貫穿中學化學學習的全過程，是學習中學化學的主線和關鍵之一。

教學目標分析

在教學過程中，設立一個準確的教學目標可以讓學生和教師在高中化學新學期背景下的基本思路強調形成積極主動地學習態度，倡導學生主動參與、樂於探究、勤於動手，培養學生搜尋和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力。基於此，確立本節內容教學目標如下：

知識與技能 1．複習鞏固國中四種基本反應類型以及從得氧、失氧角度劃分氧化反應和還原反應，使學生進一步了解化學反應的多種分類方法，並由此得出劃分的依據不同而有不同的使用範圍的結論。

知識與技能

2．使學生理解、掌握用化合價升降的觀點和電子轉移的觀點分析氧化還原反應。

3．使學生了解與氧化還原反應相關的概念及表示方法和意義。

過程與方法 通過分析氧化還原反應的本質和特徵，逐步學會自主、合作、探究的學習方式。

過程與方法

通過“討論式”學習方法的訓練，培養學生獨立思考及分析，解決問題的能力。

情感態度與價值觀 通過氧化還原反應中幾組概念的學習，樹立對立統一的辯證唯物主義的觀點。

情感態度與價值觀

教學重點與難點

重點重點是用化合價變化和電子轉移的觀點認識氧化、還原、氧化還原反應、氧化劑、還原劑等概念. 難點難點是氧化還原反應電子轉移的表示方法——雙線橋法；氧化性還原性能力的判斷.

重點

難點

教學策略的選擇與設計

本節課主要採用了講授法，小組合作式，問題探究式，提問式，任務驅動法，強化練習法，交流討論法等。

從學生在國中所學習的內容入手，快速自然的引導走進主題，明確本節課的學習目標，引發學生積極思考：講授新課內容，以醒目的方式將氧化還原反應的本質呈獻給學生：以小組合作的方式，讓學生自我體味。

永恆規律

還原劑+氧化劑--->氧化產物+還原產物

一般來說，同一反應中還原產物的還原性比還原劑弱，氧化產物的氧化性比氧化劑弱，這就是所謂“強還原劑制弱還原劑，強氧化劑制弱氧化劑”。

總結：氧化劑發生還原反應，得電子，化合價降低，有氧化性，被還原,生成還原產物。還原劑發生氧化反應，失電子，化合價升高，有還原性，被氧化,生成氧化產物。

記法1 氧化還原不可分，得失電子是根本。失電子者被氧化，得電子者被還原。失電子者還原劑，得電子者氧化劑。氧化劑還原劑，相依相存永不離。

記法1

記法2 升失氧還氧，降得還氧還解釋：1.化合價升高，失去電子，發生氧化反應，充當還原劑，生成物具有比反應物中的氧化劑氧化性弱的氧化性。2.化合價降低，得到電子，發生還原反應，充當氧化劑，生成物具有比反應物中的還原劑還原性弱的還原性。

記法2

記法3 升失被氧還降得被還氧解釋：1.化合價升高、失去電子、被氧化做還原劑。2.化合價降低、得到電子、被還原做氧化劑。

記法3

記法4 剝下偽裝的外套（失去電子），真實面目被還原的是還原劑，還原劑當然發生氧化反應，電子為負價，失去電子負負得正，化合價升高披上偽裝的外套（得到電子），真實面目被氧化的是氧化劑，氧化劑當然發生還原反應，電子為負價，得到電子正負得負，化合價降低

記法4

記法5 升高、失去、被氧化、氧化反應、還原劑，降低、得到、被還原、還原反應、氧化劑。（註：升高、失去指化合價升高或降低，失去、得到指電子得失））

記法5

記法6 失升氧化還原劑，得降還原氧化劑。失電子，化合價升高，被氧化，是還原劑；得電子，化合價降低，被還原，是氧化劑。

記法6

範例

氫氣與氯氣 氫氣與氯氣的化合反應，其總反應式如下：

氫氣與氯氣

H2 + Cl2 =2HCl

我們可以把它寫成兩個半反應的形式

氧化反應：H2 → 2H+ + 2e-

還原反應:Cl2 + 2e- → 2Cl-

單質總為0價。第1個半反應中，氫元素從0價被氧化到+1價；同時，在第2個半反應中，氯元素從0價被還原到-1價. (本段中，“價”指氧化數)

兩個半反應加合，電子數消掉：

H2 → 2H+ + 2e-

2e- + Cl2 → 2Cl-

H2 + Cl2 → 2H+ + 2Cl-

最後，離子結合，形成氯化氫:

2H+ + 2Cl- → 2HCl

碳與硝酸 解∶1,寫出反應物和生成物的化學式

碳與硝酸

C+HNO3→NO2+CO2+H2O

2,列出元素的化合價的變化

在反應物這邊在生成物這邊變化量

C化合價0+4升高4

N化合價+5+4降低1

3,使化合價的升高和降低的總數相等

C+4HNO3→4NO2+CO2+H2O

4,配平其它物質的係數

C+4HNO3=4NO2↑+CO2↑+2H2O

工業煉鐵 Fe2O3+3CO=高溫=2Fe+3CO2

工業煉鐵

這個反應中,三氧化二鐵是氧化劑,而一氧化碳是大家熟悉的還原劑.三氧化二鐵中的氧元素給了一氧化碳,使後者氧元素含量增加變為二氧化碳.鐵由3價變為單質0價(降低,為氧化劑),而碳由2價變為4價(升高,為還原劑)

複分解反應 另外,複分解反應一定不是氧化還原反應.因為複分解反應中各元素的化合價都沒有變化.

複分解反應

例如:Na2CO3+CaCl2=2NaCl+CaCO3↓其中鈉元素保持1價,碳酸根保持-2價,氯元素保持-1價,而鈣元素保持2價

與電化學(electrochemistry)的關係每一個氧化還原反應都可以做成一個原電池。其中發生氧化反應的一極為原電池的負極,在金屬做兩極時,活潑性較強的金屬常做負極；發生還原反應的一極為原電池的正極,在金屬做兩極時,活潑性較弱的金屬常做正極。兩個電極之間有電勢差(電化學上通常叫電動勢)，因此反應可以進行，同時可以用來做功。

與電化學(electrochemistry)的關係

兩個性質

還原性：失電子的能力

氧化性；得電子的能力氧化還原反應的兩個性質

例：一物質還原性很強=失電子的能力強

一個反應中，具有還原性的物質：1、還原劑2、還原產物

一個反應中，具有氧化性的物質：1、氧化劑2、氧化產物

金屬性在本質上就是還原性，而還原性不僅僅表現為金屬的性質。

非金屬性在本質上就是氧化性，而氧化性不僅僅表現為非金屬單質的性質。

一個粒子的還原性越強，表明它的氧化性越弱；粒子的氧化性越強，表明它的還原性越弱。

即在金屬活動性順序表中，排在前面的金屬還原性強，排在後面的金屬離子氧化性強。

如：在元素周期表中，非金屬性最強的非金屬元素氟，它的氧化性最強，因此氟元素無正價。反之，金屬性越強的元素，它的還原性也就越強。

一切氧化還原反應之中，還原劑的還原性>還原產物的還原性

一切氧化還原反應之中，氧化劑的氧化性>氧化產物的氧化性

還原性的強弱只與失電子的難易程度有關，與失電子的多少無關。

金屬得電子不一定變為0價例：2Fe+Cu=2Fe2++Cu2+，Fe3+—Fe2+

日常生活中的意義

我們所需要的各種各樣的金屬，都是通過氧化還原反應從礦石中提煉而得到的。如製造活潑的有色金屬要用電解或置換的方法；製造黑色金屬和別的有色金屬都是在高溫條件下用還原的方法；製備貴重金屬常用濕法還原，等等。許多重要化工產品的製造，如合成氨、合成鹽酸、接觸法制硫酸、氨氧化法制硝酸、食鹽水電解制燒鹼等等，主要反應也是氧化還原反應。石油化工里的催化去氫、催化加氫、鏈烴氧化制羧酸、環氧樹脂的合成等等也都是氧化還原反應。

在農業生產中，植物的光合作用、呼吸作用是複雜的氧化還原反應。

雖然需要有細菌起作用，但就其實質來說，也是氧化還原反應。土壤里鐵或錳的氧化態的變化直接影響著作物的營養，曬田和灌田主要就是為了控制土壤里的氧化還原反應的進行。

我們通常套用的乾電池、蓄電池以及在空間技術上套用的高能電池都發生著氧化還原反應，否則就不可能把化學能變成電能，把電能變成化學能。

人和動物的呼吸，把葡萄糖氧化為二氧化碳和水。通過呼吸把貯藏在食物的分子內的能，轉變為存在於三磷酸腺苷(ATP)的高能磷酸鍵的化學能，這種化學能再供給人和動物進行機械運動、維持體溫、合成代謝、細胞的主動運輸等所需要的能量。煤炭、石油、天然氣等燃料的燃燒更是供給人們生活和生產所必需的大量的能。

由此可見，在許多領域裡都涉及到氧化還原反應，我們引導學生學習和逐步掌握氧化還原反應對他們今後參加生產和生活都是有意義的。

教學評價

1.首先教師的教學思路非常清楚，知識脈絡清晰．

2.教師很好的把握住了此原理的深廣度，注重突出重點，分散難點，對於在必修教材中沒有涉及的內容不做要求，內容設定有層次的發展．

3.教師非常關注過程方法的處理，充分體現了新課程的思想和理念，學生的情感態度價值在教學中充分體現．

4.注重實驗探究，注重化學實驗的作用，加強學生對概念的理解，加強教學的直觀性．

5.重視加強化學與生活的聯繫，用生產、生活中學生熟悉的例子創設問題情境．

備註與反思

教學反思需要跳出自我，反思自我。所謂跳出自我就是經常地開展聽課交流，研究別人的教學長處，他山之石，可以攻玉，通過學習比較，找出理念上的差距，解析手段、方法上的差異，從而提升自己。當然，無論是運用行動研究法還是比較法，我們都需要學習先進的教育教學理論，提高自己的理論水平，達到“會當凌絕頂，一覽眾山小”的境界。