师:同学们,今天这节课我们一起来学习氧化还原反应。首先来看学习目标:

  能通过实验事实和常见元素原子结构的分析,了解氧化还原反应的本质是电子的转移。

  知道氧化还原反应的特征表现为元素化合价的升降,明确元素化合价升降与电子转移的关系。

  能通过元素化合价的升降判断氧化反应和还原反应、被氧化和被还原以及反应中电子转移的方向。

  体会分类研究能够更好地掌握物质变化的规律,通过对氧化还原反应概念认识的过程,完善物质的微粒观和变化观,落实宏观辨识和微观探析的核心素养。

  在日常生产生活中,有许多氧化还原反应。现代社会进步的三大阶梯——能源、材料和信息,都离不开氧化还原反应。人类历史上使用的能源,如煤炭、乙醇、汽油、火箭发射燃料以及荧光能源等,都利用了氧化还原反应的原理。历史上使用的各种材料,像钢铁材料的冶炼、太阳能电池硅材料板的冶炼,也都离不开氧化还原反应。此外,在动植物复杂的生命过程中,同样离不开氧化还原反应。

  下面进行氧化还原反应概念的建构。这里有一个初中学过的熟悉化学反应:镁和氧气在点燃条件下生成氧化镁,我们给出了反应过程中原子结构的变化示意图。请同学们结合原子结构示意图思考以下三个问题:

  镁原子和氧原子发生了什么反应?

  变化是怎么发生的?

  为什么会发生这样的变化?

  我们看到,在反应中镁原子变成了正二价的镁离子,氧原子变成了负二价的氧离子,然后镁离子和氧离子结合生成了氧化镁。发生变化时,镁原子失去了最外层的两个电子,形成了最外层8电子的稳定结构;氧原子最外层得到两个电子,也形成了8电子的稳定结构。之所以会发生这样的变化,原因是镁原子由282的不稳定结构通过失电子转化为最外层8电子的稳定结构,氧原子也由26的不稳定结构通过得电子转化成为最外层8电子的稳定结构。

  我们再来看第二个反应,也是学过的比较熟悉的反应:镁和强酸反应生成镁离子和氢气,同样给出反应过程中原子结构的变化示意图。请同学们结合原子结构变化示意图思考以下三个问题:

  镁原子和氢离子发生了什么变化?

  变化是怎样发生的?

  为什么会发生这样的变化?

  之所以会发生这样的变化,原因仍然是镁原子由282的不稳定电子层结构失去最外层两个电子,形成最外层8电子的稳定结构,而氢离子最后结合生成了稳定的氢气。

  好,结合上面两个例子思考,例1和例2中金属镁发生的变化有什么关系?反应一中镁和氧气化合生成了氧化镁,根据初中所学知识,金属镁发生了氧化反应。那么反应2中金属镁发生了什么反应呢?我们来看镁原子的变化,这两个反应中镁原子都变成了正二价的镁离子,而反应的本质都是镁原子失去了最外层的两个电子,形成了最外层8电子的稳定结构。既然这两个反应镁的变化和本质完全一样,所以反应一中金属镁发生了氧化,反应二中金属镁发生的同样也是氧化反应。所以可以得出结论,氧化还原反应的本质不在于什么样的物质去参加反应,而在于金属在反应过程中要失去电子,也就是说氧化反应的本质是原子失去了电子。

  我们再来看第三个例子。金属钠和氯气在点燃条件下生成氯化钠,给出反应过程中的原子变化结构示意图。请同学们结合示意图思考三个问题:

  钠原子和氯原子发生了什么变化?

  变化是怎么样发生的?

  为什么会发生这样的变化?

  我们看到钠原子变成了正一价的钠离子,氯原子变成了 -1价的氯离子,然后钠离子和氯离子结合生成氯化钠。发生变化时,钠原子失去了最外层的一个电子,由281的电子结构变成了稳定的最外层8电子结构,氯原子得到了钠失去的那个电子,由287的电子结构也变成了稳定的最外层8电子结构。之所以发生这样的变化,仍然是由不稳定的原子通过得失电子形成了稳定的离子结构。

  由此,我们就可以从电子变化的角度给氧化反应重新下一个定义:有原子失去电子的反应叫做氧化反应。当然在实际的反应过程中,失去电子的也有可能是离子,所以完整的叙述应该是:原子或离子失去电子的反应叫做氧化反应,也叫做被氧化。相应地,如果原子或者离子得到电子,那么发生的就是还原反应,也叫做被还原。

  简单总结:显而易见,在反应过程中,失电子和得电子的过程一定是同时发生的,不可能在一个反应中所有物质只是失去电子,没有物质得到电子,也不可能只有物质得到电子而没有物质失去电子。所以得电子和失电子是同时发生的,这就意味着氧化反应和还原反应是同时发生的,所以我们把氧化反应和还原反应合称为氧化还原反应。

  下面请同学们观看钠和氯气反应的实验视频。在铁圈上放石棉网,将金属钠放在石棉网中间,用酒精灯给金属钠微热,直到钠熔化成光亮的小球,立即移走酒精灯,迅速将盛有氯气的集气瓶倒扣在钠的上方,我们看到钠在氯气中剧烈燃烧,火焰呈黄色,且有大量的白烟。

  在刚才的实验视频中,我们看到钠和氯气确实发生了剧烈的反应,但是有没有同学能够观察到中间过程中有电子的转移?显然我们是看不到的。那么怎样来证明在氧化还原反应过程中确实有电子的得失呢?下面我们来进行第二个实验,请同学们观看实验视频。把镁条和石墨棒分别用导线与电流表连接,然后把镁条与石墨棒浸入0.1摩尔每升的稀硫酸中。我们看到镁条剧烈反应逐渐溶解,石墨棒表面析出无色气体,电流表指针明显发生偏转。

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《化学 必修1 第1章 第三节 氧化还原反应 第1课时:氧化还原反应 逐字稿-4,302字 第5版》.docx
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