氧化还原反应 （第2课时） 大单元-高中化学必修1第一章第三单元学习目标1. 能从电子转移的角度初步理解元素化合价的变化，从元素价态的角度，依据氧化还原反应原理，预测物质的化学性质和变化。2. 能运用被氧化、被还原、氧化反应、还原反应、氧化剂、还原剂等定义说明氧化还原反应中的物质及其变化，知道常见的氧化剂和还原剂。3. 能设计简单的实验方案，完成实验操作，观察，记录，收集证据，分析得出结论。4. 从氧化还原反应视角理解和关注我国长征系列火箭推进剂的发展和生活中食品脱氧剂的应用，体会科学态度与社会责任的科学素养。情境导入我们知道火箭发动机的特点是同时使用两种不同类型的化学物质来支持燃烧反应，产生热排气。从物理形态上讲，火箭发动机使用的推进剂有两种形式，一种是液态物质，另一种是固态物质。火箭发射时推进剂中可能发生哪些化学反应呢？人们在发展食品生产和食品加工的同时，食品保鲜受到高度重视。为达到食品防腐、保鲜，延长食品保质期和货架期的目的，人们采用了各种保鲜技术，如冷藏、辐照等。但最为方便和经济的技术是采用脱氧剂保存等方法。脱氧剂的工作原理是怎样的？哪种脱氧剂使用效果更好？学习任务【任务三】用氧化还原反应知识分析长征十一号火箭发射时推进剂中可能发生的化学反应【任务四】制备脱氧剂并进行实验探究其脱氧效果学习活动 【任务三】用氧化还原反应知识分析长征十一号火箭发射时推进剂中可能发生的化学反应【活动设计】(1) 观看我国长征十一号火箭发射新闻视频和结构示意图。(2)小组讨论：如何在氧化还原反应化学方程式中形象地表示电子的转移方向和数目？(3)简单说明双线桥法和单线桥法；用化合价升降法配平氧化还原反应的化学方程式。(4)知道常见的氧化剂与还原剂。2015年我国唯一全固体运载火箭长征十一号火箭首飞成功，实现了我国运载火箭快速发射的小时级跨越。我国固体推进剂技术已经达到世界前沿水平。长征十一号火箭中固体推进剂的主要成分是铝粉、高氯酸铵和高聚黏合材料。(1) 燃烧反应中还原剂为_，体现氧化性的是_。(2) 用双线桥法或单线桥法表示反应中电子转移的方向和数目并进行配平Al+NH4ClO4点燃Al2O3+NH3+HCl【提示】配平氧化还原反应的化学方程式，利用的是得失电子守恒的原理，即化合价升高的总值须等于化合价降低的总值，即可以用代数式求解法确定化学式前的化学计量数。例如，此题中，A1元素的化合价升高3价，面C1元素从+7价变为-1价，其降低总值为8，则最小公倍数为24，所以参加氧化反应的铝原子数为8，参加还原反应的氯原子数为3，配平氧化剂与还原剂的化学计量数后，其他元素用观察法配平，所以可得Al+NH4ClO4点燃Al2O3+NH3+HCl。【建议】(1)运用网上资源了解火箭固体推进剂的优缺点。(2)学习复杂化学方程式的配平原理和方法。【设计意图】从教学目标来说，使学生进一步掌握氧化还原反应的基本概念；初步学会用双线桥法或单线桥法表示氧化还原反应；尝试用化合价升降法配平氧化还原反应的化学方程式。从学习的意义来说，用双线桥法、单线桥法能十分形象地表示氧化还原反应中元素化合价的变化或电子转移的情况，双线桥法表示反应前后同一元素化合价的变化及电子转移情况；单线桥法表示反应中还原剂与氧化剂间的电子转移方向和数目。 【任务四】制备脱氧剂并进行实验探究其脱氧效果1. 认识常用食品脱氧剂【活动设计】在一些食品包装中常有袋装脱氧剂，它能够吸收食品包装袋内的氧气，使食品在缺氧环境下储存，延长储存期。常用作脱氧剂的化学物质是特制铁粉。亚硫酸钠为什么也可以作脱氧剂，请用化学语言描述。现有500 mL(标准状况)空气，若用无水亚硫酸钠吸收其中全部的氧气，需要亚硫酸钠多少克？【设计意图】选用生活中常见的化学制品，易激发学生的学习兴趣。利用氧化还原反应知识，预测物质的性质并解释其应用。2. 实验验证自制脱氧剂的脱氧效果【活动设计】(1)配制脱氧剂：铁系脱氧剂：80g还原铁粉、40g滑石粉及4g食盐和4g炭粉(石墨粉)充分混合研磨。用透气性薄膜制成小袋(可购得)。每袋中装入2g制得的脱氧剂，将袋口扎紧。亚硫酸钠脱氧剂：30g干燥脱脂豆粉与250g亚硫酸钠粉末混合均匀并研细，每袋中装入6g，将袋口扎紧。(2)脱氧效果：取8只500mL干燥烧瓶，分别放入不同的脱氧剂，塞紧瓶塞，两两分作一天组、两天组、三天组、四天组。各组在24、48、72、96小时后在水下打开塞子，分别记录进入烧瓶中水的体积。画出不同脱氧剂的“时间脱氧效果”图。据图说明两种脱氧剂的脱氧特点。【设计意图】培养学生的实验操作能力、实验数据处理能力和证据推理能力。此活动应结合课外研究性学习进行，教师可选用。3. 实验证明氧化还原反应的本质是电子发生转移【活动设计】买三份新鲜蛋糕，用食品袋密封保存时，其中一份不放入脱氧剂，另两份分别放入自制的2g铁系脱氧剂、6g亚硫酸钠脱氧剂。观察食品霉点产生的时间。不放入脱氧剂的蛋糕袋在实验中有必要吗？从实验结果看，哪种脱氧剂效果更好？你更喜欢哪种脱氧剂，为什么？【设计意图】利用空白实验对比的科学方法，引导学生思考化学制剂在具体应用时应综合考虑安全、环保等问题，培养学生的科学精神与社会责任感。练习与测评1.氧化还原反应的实质是( )A.反应中原子重新组合 B.有得氧、失氧现象C.有元素化合价升降变化 D.发生电子转移2.已知Fe+2HCl=FeCl2+H2，MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+Cl2。试判断以下关于盐酸性质的叙述中正确的是( )A.有酸性和氧化性，无还原性 B.有酸性、氧化性和还原性C.有酸性和还原性，无氧化性 D.既不被氧化，也不被还原3.高空大气层中O2吸收紫外线后可变成臭氧(O3)；O3可按下式分解：O3O2+O；O3又能和汽车尾气造成的大气污染物NO发生反应NO+O3NO2+2O、NO2+ONO+O2。从反应过程和最终产物分析判断，NO是( )A.氧化剂和还原剂 B.还原剂和氧化产物C.氧化剂和催化剂 D.还原剂和催化剂4.下列微粒中只有氧化性的是( )A.Mg2+ B.S2 C.I D.Fe2+5.单纯的干燥还原铁粉脱氧效果很差，一般需要与食盐、滑石粉、炭粉等混合制成脱氧剂，其中的反应机理较为复杂：(1) Fe2e=Fe2+，(2) O2+2H2O+4e=4OH，(3) Fe2+2OH=Fe(OH)2，(4) 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，(5) 2Fe(OH)3=Fe2O33H2O(铁锈)请分析哪几个反应机理表达的是完整的氧化还原反应？现有500 mL(标准状况)空气，若用铁粉吸收其中全部的氧气，需要铁粉多少克？。(空气中氧气的体积分数为21%)6.多种海产品(如虾、蟹、蛤和牡蛎)都含有最高价砷元素的化合物(主要是有机砷，对人体无毒)。砒霜的主要成分为As2O3，含三价砷的物质一般属剧毒物质。专家认为，就餐时不要同时大量食用海鲜和西红柿，并给出一个等式：“大量海鲜+大量维生素C=砒霜”。回答下列问题。(1)砷元素与氮元素、磷元素的价态十分相似，你认为砷元素的最高正化合价是_。(2)你对“大量海鲜+大量维生素C=砒霜”的解释是_。(3)你认为专家的说法靠谱吗？存在哪些问题？可以分别设计哪些实验来证明？(已知：检验As2O3，可往食品中加入碘酸钠处理后，再加入稀硫酸调至中性，再加入硝酸银，若出现黄色沉淀Ag3AsO3，则含+3价砷元素；若出现棕色沉淀Ag3AsO4，则含+5价砷元素。)练习与测评参考答案【评价】题号核心素养水平解答与说明1宏观辨识与微观探析水平1D2证据推理与模型认知水平1B3证据推理与模型认知水平2D4宏观辨识与微观探析水平2A5证据推理与模型认知科学探究与创新意识水平2（4） 0.35g6科学探究与创新意识科学精神与社会责任水平3(1) +5(2) 维生素C具有还原性，能将无毒的+5价砷还原成剧毒的+3价砷(3) 不靠谱。一是海鲜中的砷为有机砷，与无机砷酸盐的性质不同；二是化学反应的发生需要达到一定的浓度，当+5价砷元素和维生素C的剂量都达不到相应浓度时,很难发生反应。实验设计要突出化学反应的条件观：一是直接取打碎的海鲜(虾)与不同量打碎的西红柿加热充分作用，测定是否能生成As2O3；二是取等浓度的砷酸钠与不同浓度的维生素C实验，再用实验提示验证并观察实验能否生成As2O3；三是取等量海鲜(虾)与不同浓度的维生素C浓溶液进行实验，观察并检验能否生成As2O3(具体表述略)。