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第四节 氧化还原反应方程式的配平

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第四节 氧化还原反应方程式的配平
从容说课
氧化还原反应方程式的配平是正确书写氧化还原反应方程式的一个重要步骤,也是侧重理科学习的高中学生所应掌握的一项基本技能。常用的氧化还原反应方程式的配平方法有“化合价升降法”和“离子一电子法”等。本节介绍的是第一种方法,这种配平方法对分子式、方程式或离子方程式都可适用。
为了说明本节的教学重点(氧化还原反应方程式配平的原则和步骤),教材首先引入质量守恒定律,表明氧化还原反应方程式可以依此配平。但对于较复杂的氧化还原反应,用其配平就不太方便,而根据氧化还原反应的本质——电子发生了转移,有些元素的化合价有升降变化,而且化合价升降的总数一定相等,这样来配平更方便。教材从而转入对用化合价升降法配平氧化还原反应方程式的步骤和一些可供借鉴的经验的讨论。
教材通过两个典型的例题分别介绍了经典的氧化还原反应方程式配平的一般步骤和只有部分反应物参加的氧化还原反应方程式的配平技巧,之后还简单分析了适合于歧化反应的配平方法——逆向配平法。教学中,教师应当明确指出无论什么样的配平方法或技巧,其实质都是一样的,即电子得失守恒。
本节教材的特点主要表现在:重视新旧知识的联系,注意典型例子和反例的选取,利用学生对配平方法的掌握;注重训练学生的辩证思维方法,使学生能较灵活地根据不同的氧化还原反应而采用适宜的方法来配平。
●教学目标
1. 使学生理解氧化还原反应方程式的配平原则。
2. 使学生掌握用化合价升降法配平氧化还原反应方程式的基本步骤,以提高学生的分析问题和观察问题的能力,并对学生进行从具体到一般,再由一般到具体的辩证唯物主义思想教育。
3. 使学生掌握配平氧化还原反应方程式常见的配平技巧。
●教学重点
氧化还原反应方程式配平的原则和步骤。
●教学难点
氧化还原反应方程式配平的一些可供借鉴的经验。
●课时安排
两课时
●教学方法
1. 以复习、提问的方式从旧知识引入以确定配平思路。
2. 通过自学、阅读、板演等手段得出配平的一般步骤。
3. 通过投影练习以掌握配平方法。
●教具准备
投影仪
●教学过程
第一课时
[复习]用观察法配平下列方程式,是氧化反应的标出电子转移的方向和数目,指出氧化剂、还原剂分别是什么。
[投影]①Cu+H2SO4(浓)——CuSO4+SO2↑+H2O
②Na2SO3+HCl——NaCl+H2O+SO2↑

③HNO3——H2O+NO2↑+O2↑
[学生板演]

还原剂是Cu,氧化剂是H2SO4。
②Na2SO3+2HCl======2NaCl+H2O+SO2↑
(非氧化还原反应)

氧化剂和还原剂都是HNO3。
[提问]判断一个反应是否是氧化还原反应的依据是什么?
[生]甲:是否有电子的转移。
乙:是否有化合价的改变。
[师]氧化还原反应的本质是参加反应的原子间的电子转移,而原子间电子的转移表现为化合价的升降,因而根据反应前后元素化合价是否改变,来判断一个反应是否为氧化还原反应更直观。那么你是如何判断氧化剂和还原剂的?
[生]失去电子,化合价升高的物质被氧化,作还原剂;得到电子,化合价降低的物质被还原,作氧化剂。
[师]还原剂化合价升高总值与氧化剂化合价降低总值有何关系?
[生]相等。
[师]对于较复杂的方程式,用观察法很难配平,因此,必须掌握一些配平技巧。我们这节课就来学习用化合价升降守恒的方法配平氧化还原反应方程式。
[板书]第四节 氧化还原反应方程式的配平
[板书]一、化合价升降法配平氧化还原反应方程式
[师]请大家阅读教材,理解并总结氧化还原反应方程式配平的原则和配平步骤。
[生]认真阅读教材,结合开始对氧化还原反应知识的复习,在教师引导下总结出配平氧化还原反应的基本原则和依据(1)氧化剂化合价降低总数和还原剂升高总数相等(即得失电子守恒)。(2)反应前后各元素原子个数相等(即质量守恒)。
[板书]1. 配平原则
(1)得失电子守恒
(2)质量守恒
[师]我们刚刚学过浓硝酸的强氧化性,其中浓硝酸与碳的反应是一个典型的氧化还原反应,下面我们就以此反应为例来具体地讨论配平氧化还原反应方程式的一般步骤。
[板书]2. 配平步骤
[生]写出C和HNO3反应的化学反应方程式:C+HNO3(浓) NO2+CO2+H2O
[师]对于这个氧化还原反应请大家分析哪种元素发生了氧化反应,哪种元素发生了还原反应,标出这些元素反应前后的化合价各为多少。
[生]观察分析标出了发生氧化反应和还原反应的各元素反应前后的化合价
[师]这就是配平氧化还原反应方程式的第一步,即标出发生氧化还原反应元素的正负化合价,也可以简称为标价态。
[板书](1)标价态
[师]在方程式中碳元素反应前是0价,反应后升高成为+4价,而氮元素则由反应前的+5价降低成为+4价,那么这两种变价元素究竟都变化了多少价呢?请大家标出来。
[生]标出反应前后元素化合价的变化情况。
[师]这是配平的第二步,可简称为列变化。
[板书](2)列变化
[师]既然氧化还原反应中还原剂失电子,氧化剂得电子,那么氧化剂所得电子一定都来自于还原剂,也可以说还原剂失去多少电子都全部提供给了氧化剂,则所谓得多少,失多少,或者失多少,得多少。而现在方程式中还原剂升高了4价,而氧化剂却只降了一价,怎么样才能使得电子和失电子或者使升降价平衡呢?
[生]找它们的最小公倍数,这样就可使化合价升高和降低的总数相等。
[师]经过用最小公倍数的方法处理,使得化合价升降总数相等,正好遵循了电子得失守恒的原理。同时还确定了氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物的化学计量数,为最终的配平奠定了基础。这就是配平的第三步,可简称为:令相等,配计量数。
[板书](3)令相等,配计量数
[师]现在方程式中就只剩下水(H2O)还没有确定下来,它的计量数该是多少呢?很简单,此时质量守恒定律就派上用场了,根据质量守恒,从HNO3的化学计量数就可以决定了H2O的化学计量数。
[生]根据题示,用观察法确定了H2O的化学计量数应为2,检查后将单线改成等号。

C+4HNO3(浓)====4NO2+CO2+2H2O
[师]此时该反应方程式的配平就完成了,由于最后的确定只需观察就可以完成,所以我们就把配平的最后一步称为:观察配平,单线变等号。
[板书](4)观察配平,单线变等号
[师]上边的整个过程就是用化合价升降法配平氧化还原反应方程式的一般步骤。但有时候,对于氧化还原反应中的反应物来说,只有一部分参加了氧化还原反应,此时,应先用化合价升降法确定氧化剂或还原剂的化学计量数,然后再将没有参加氧化还原反应的原子(或原子团)数加到有关氧化剂或还原剂的化学计量数上。具体配平时可以将前三步合并操作。 [练习]教材P19例2. 配平铜与稀硝酸反应的化学方程式,请一名学生在黑板上板演配平过程。
[生]一名学生前来板演,其余同学严格按照上述步骤要求在练习本上配平,且将前三步合并操作
[提示]在上述反应里,3个Cu(NO3)2中的6个NO 并没有参与氧化还原反应,所以应在2个HNO3的基础上加上6个,即HNO3的化学计量数应为8,由此也可知H2O的化学计量数应该为4。
[生]在教师提示下完成第四步
3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
[投影练习]用化合价升降法配平下列方程式
1. MnO2+HCl(浓) MnCl2+Cl2+H2O
2. Zn+HNO3(稀)——Zn(NO3)2+N2O+H2O
[解析]在(1)中浓盐酸除了一部分被氧化之外还有一部分没有参与氧化还原反应,起了酸性作用,同样地在(2)中HNO3也是除了一部分被还原外,还有一部分没有参与氧化还原反应,起了酸性作用,所以在配平时最后确定浓HCl和稀HNO3的化学计量数时应加上不参加氧化还原反应的那一部分。
[答案]1. 1、4====1、1、2
2. 4、10======4、1、5
[本节小结]本节课通过复习氧化还原反应涉及到的有关概念,氧化还原反应电子转移方向和数目的表示方法,引入氧化还原反应方程式的基本配平方法即化合价升降法,大家在学习时应重点理解氧化还原反应方程式的配平原则和配平的基本步骤。
[布置作业]P21 1
●板书设计
第四节 氧化还原反应方程式的配平
一、化合价升降法配平氧化还原反应方程式
1.配平原则
(1) 氧化剂化合价降低总数和还原剂化合价升高总数相等(即得失电子守恒)
(2) 反应前后各元素原子个数相等(即质量守恒)
2、配平步骤
(1) 标价态
(2) 列变化
(3) 令相等,配化学计量数
(4) 观察配平,单线变等号
●教学说明
氧化还原反应的相关知识可以说渗到了中学阶段几乎所有的元素及其化合物领域,是重要的理论部分,那么氧化还原反应方程式的配平则是对这一重要理论中实质、特征等的具体运用。因此在教学中先是通过复习有关氧化还原反应的基本特征、本质以及相关概念之间的关系,然后导出配平的基本原则,再通过学生的自学和教师的不断设疑,导出了化合价升降法的一般配平步骤。
[参考练习]
1.乙醇可被酸性KMnO4溶液氧化为乙酸,试配平该反应的化学方程式:
CH3CH2OH+KMnO4+H2SO4——CH3COOH+K2SO4+MnSO4+H2O
答案:5,4,6======5,2,4,11
2.Na2SO3可被KMnO4氧化,现有30mL 0.2mol•L-1的Na2SO3溶液与含2.4×10-3mol KMnO4的溶液恰好完全反应,则Mn元素在还原产物中的价态是( )
A.+1 B.+2 C.+3 D.+4
答案:B
3.(NH4)2SO4在强热条件下发生分解,生成NH3、SO2、N2和H2O,该反应的生成物中氧化产物与还原产物的物质的量之比是( )
A.1:3 B.3:1 C.3:4 D.4:3
答案:A
4.在反应3BrF3+5H2O======HBrO3+9HF+O2↑+Br2,若有7.5mol H2O参加反应,被H2O还原的BrF3为( )
A.1mol B.2 mol C.3 mol D. 4.5 mol
答案:B

 

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