本節(jié)教學(xué)是基于人教版化學(xué)必修第一冊教材第一章“物質(zhì)及其變化”的第三節(jié)展開的。在“物質(zhì)的分類及轉(zhuǎn)化”中，學(xué)生已經(jīng)初步認(rèn)識了物質(zhì)的種類和性質(zhì)，了解了元素、化合物、混合物等基本概念，但他們可能還不清楚物質(zhì)是如何發(fā)生變化的。因此，本節(jié)課將通過探討氧化還原反應(yīng)的基本概念，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到物質(zhì)不僅有靜態(tài)的存在形態(tài)，更有著豐富多樣的變化過程。

【教學(xué)目標(biāo)】

1.理解氧化還原反應(yīng)的基本概念與特征

（1）通過學(xué)習(xí)，學(xué)生能深入理解氧化還原反應(yīng)的定義，掌握其中的關(guān)鍵概念，如氧化、還原以及氧化數(shù)的變化規(guī)律。

（2）通過講解和實驗操作，學(xué)生能建立對氧化還原反應(yīng)的基本認(rèn)知，能夠運用化學(xué)符號和方程式描述反應(yīng)過程。

2.掌握氧化還原反應(yīng)的常見實例及其應(yīng)用

（1）學(xué)生將學(xué)習(xí)不同材料之間的氧化還原反應(yīng)，包括金屬與非金屬氧化物的反應(yīng)、非金屬氧化物與金屬的反應(yīng)等。

（2）通過實例分析，學(xué)生能夠理解氧化還原反應(yīng)在生活和工業(yè)中的應(yīng)用，如腐蝕、電池工作原理等，培養(yǎng)將理論知識應(yīng)用于實際問題的能力。

3.培養(yǎng)實驗操作能力和科學(xué)探究意識

（1）學(xué)生能通過參與實驗操作掌握化學(xué)實驗的基本技能，提高實驗數(shù)據(jù)記錄和觀察實驗現(xiàn)象的能力。

（2）教學(xué)過程中將注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識，引導(dǎo)他們提出問題、進行假設(shè)、設(shè)計實驗、分析數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論，從而提高他們的科學(xué)研究和解決問題的能力。

【教學(xué)內(nèi)容】

1.氧化還原反應(yīng)的基本概念

（1）氧化還原反應(yīng)的定義和特征。

（2）氧化與還原的基本概念解釋。

（3）氧化還原反應(yīng)的氧化數(shù)變化。

2.氧化還原反應(yīng)的實例與應(yīng)用

（1）金屬與非金屬氧化物的反應(yīng)。

（2）非金屬氧化物與金屬的反應(yīng)。

（3）化學(xué)電池中的氧化還原反應(yīng)。

（4）生活中常見的氧化還原反應(yīng)

【教學(xué)資源】

1.實驗器材：試管、鋅片、鹽酸等。

2.教材資料：提供氧化還原反應(yīng)的理論知識。

3.多媒體設(shè)備：用于展示實驗過程和應(yīng)用案例。

【過程設(shè)計】

一、情景導(dǎo)入

師：早上好，同學(xué)們！很高興今天能夠和大家一起來探究化學(xué)領(lǐng)域中一個神秘而又重要的主題——氧化還原反應(yīng)。氧化還原反應(yīng)可謂無處不在，無論是生產(chǎn)過程還是我們的日常生活，都少不了這個化學(xué)變化的身影。

學(xué)生1：老師，氧化還原反應(yīng)具體是怎樣的呢？我好像只聽過這個名詞，不太明白。

教師：非常好的問題！氧化還原反應(yīng)簡單來說就是一種涉及電子轉(zhuǎn)移的化學(xué)反應(yīng)。在這類反應(yīng)中，某些物質(zhì)失去電子（氧化），而另一些物質(zhì)則獲得這些電子（還原）。這種電子的轉(zhuǎn)移過程是很多生活中常見的現(xiàn)象。

學(xué)生2：比如什么現(xiàn)象呢？

師：想想2008年北京奧運會時的焰火表演吧！焰火中的顏色、光芒，其實都是通過氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的。那29個神奇大腳印和絢麗多彩的焰火正是通過一系列氧化還原反應(yīng)構(gòu)成的。這是不是讓你們對氧化還原反應(yīng)有了一些直觀的認(rèn)識呢？

學(xué)生3：哦，原來焰火也和化學(xué)反應(yīng)有關(guān)啊！

師：是的，焰火表演就是通過精心設(shè)計的氧化還原反應(yīng)，讓不同的元素在燃燒時產(chǎn)生不同顏色的光芒。而在我們學(xué)科中學(xué)到的許多反應(yīng)，同樣屬于氧化還原反應(yīng)。接下來，我們將一起深入學(xué)習(xí)氧化還原反應(yīng)的原理和應(yīng)用。

二、引入正題

教師：好的，現(xiàn)在我們要進入正題了。我將給出一些常見的化學(xué)反應(yīng)，請同學(xué)們仔細(xì)觀察，并標(biāo)注其中涉及的元素的化合價。這是我們今天要研究的氧化還原反應(yīng)的一部分。請看屏幕上的第一個反應(yīng)：

2H2+O2→2H2O

2H2+O2 [點燃]2H2O

2∶1∶2

從各物質(zhì)的微粒個數(shù)比角度來看：每2個氫分子和1個氧分子點燃生成2個水分子。

請問這個反應(yīng)中涉及哪些元素？

學(xué)生1：氫元素和氧元素。

教師：很好，那么請你們標(biāo)注一下氫和氧的化合價。

學(xué)生2：氫元素的化合價是+1價，氧元素的化合價是-2價。

教師：沒錯！現(xiàn)在我們再看第二個反應(yīng)：

2Na+Cl2 [點燃]2NaCl

2Na+Cl2→2NaCl這個反應(yīng)涉及哪些元素？

學(xué)生3：鈉元素和氯元素。

教師：對，請標(biāo)注一下它們的化合價。

學(xué)生4：鈉元素的化合價是+1價，氯元素的化合價是-1價。

教師：很好，大家都很認(rèn)真?，F(xiàn)在請將這兩個反應(yīng)分成兩類，一類是發(fā)生了化合價變化的，另一類是沒有發(fā)生化合價變化的。你們有什么發(fā)現(xiàn)嗎？

學(xué)生5：第一個反應(yīng)中，氫元素的化合價從0價變成了+1價，氧元素的化合價從0價變成了-2價。第二個反應(yīng)中，鈉元素的化合價從0價變成了+1價，氯元素的化合價從0價變成-1價。

教師：很棒的總結(jié)！那么現(xiàn)在問題來了：是什么因素導(dǎo)致了氧化還原反應(yīng)中元素化合價的變化呢？

學(xué)生6：是不是跟電子有關(guān)系？因為化合價的變化就好像是電子在元素之間傳遞一樣。

教師：非常聰明！確實，氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)就涉及電子的轉(zhuǎn)移。為了更形象地理解這一點，我們來看一個例子：

2Na+Cl2→2NaCl。

通過圖片展示鈉原子和氯原子之間電子的轉(zhuǎn)移過程，幫助我們更直觀地理解。

（教師展示關(guān)于NaCl的形成示意圖。）

教師：大家看到了嗎？在這個反應(yīng)中，鈉失去了1個電子，而氯獲得了這個電子。這個過程就是氧化還原反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移，也是化合價發(fā)生變化的原因。

學(xué)生7：哦，原來是電子的轉(zhuǎn)移導(dǎo)致了化合價的變化。

教師：沒錯！這就是氧化還原反應(yīng)的核心。通過電子的轉(zhuǎn)移，元素的化合價發(fā)生變化，從而形成新的物質(zhì)。這也是為什么我們經(jīng)常說氧化還原反應(yīng)是一種電子轉(zhuǎn)移的化學(xué)反應(yīng)。接下來，我們將通過實例和實驗更深入地了解這些反應(yīng)。大家準(zhǔn)備好了嗎？

三、分組實驗和演示實驗

1.實驗項目：鐵釘與硫酸銅溶液反應(yīng)。

2.實驗?zāi)康模和ㄟ^鐵釘與硫酸銅溶液的反應(yīng)，觀察并解釋其中的氧化還原過程，驗證理論分析的正確性，并通過演示實驗呈現(xiàn)電流的產(chǎn)生。

3.實驗材料：鐵釘、硫酸銅溶液、電流表、導(dǎo)線、瓶塞。

4.實驗步驟

（1）分組實驗

a.將學(xué)生分成若干小組，每組分配一些鐵釘和硫酸銅溶液。b.讓每組學(xué)生將鐵釘插入硫酸銅溶液中，觀察反應(yīng)過程，并記錄下任何可能的變化。c.讓學(xué)生在實驗過程中注意觀察鐵釘?shù)淖兓?，特別是表面是否發(fā)生顏色、形狀的改變。d.讓學(xué)生根據(jù)實驗觀察，嘗試解釋這個反應(yīng)可能涉及的氧化還原過程，并匯報實驗結(jié)果。

（2）演示實驗

準(zhǔn)備一個較大的容器，這個容器中將裝入硫酸銅溶液。在這個實驗中，硫酸銅溶液將作為電解質(zhì)，促使鐵釘與銅離子發(fā)生反應(yīng)。

在容器中分別懸掛一根鐵釘和一塊銅片，分別代表反應(yīng)中的還原劑和氧化劑。通過導(dǎo)線將鐵釘和銅片連接起來，形成一個閉合的電路。這樣，當(dāng)電流通過電路時，鐵釘和銅片就會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

將導(dǎo)線接入電流表，觀察電流表的指針。電流表的指針偏轉(zhuǎn)說明電流在電路中流動，這也意味著鐵釘和銅片之間的化學(xué)反應(yīng)已經(jīng)開始。在觀察到電流表指針有偏轉(zhuǎn)的同時，學(xué)生可以聽到輕微的氣泡聲，這是鐵釘表面的氧化膜被電流擊穿，銅離子在鐵釘表面析出的聲音。

此時，教師可以向?qū)W生解釋這個演示實驗是在模擬鐵釘與硫酸銅溶液反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移過程。在實驗中，鐵釘失去了電子，被氧化成Fe2+離子，而銅片則接受了這些電子，被還原成銅金屬。這種電子轉(zhuǎn)移過程導(dǎo)致了電流的流動，從而使電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

5.理論解釋

在鐵釘和硫酸銅溶液反應(yīng)中，鐵釘失去電子，轉(zhuǎn)移到硫酸銅溶液中的銅離子上，生成銅。

在演示實驗中，通過導(dǎo)線連接鐵釘和銅片，模擬了鐵釘失去電子的過程。電子通過導(dǎo)線流動，導(dǎo)致電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

教師：好，現(xiàn)在我們進行實驗。請大家小心操作，觀察鐵釘與硫酸銅溶液的反應(yīng)過程。請問，你們在實驗中觀察到了什么變化？

學(xué)生1：鐵釘?shù)谋砻孀兂闪思t褐色。

教師：很好，這是因為鐵釘失去了電子，發(fā)生了氧化反應(yīng)?，F(xiàn)在請你們根據(jù)實驗結(jié)果嘗試解釋這個反應(yīng)可能涉及的氧化還原過程。

學(xué)生2：我們觀察到鐵釘表面的顏色發(fā)生了變化，可能是因為鐵釘失去了電子轉(zhuǎn)移到了溶液中的銅離子上。

教師：不錯，你們的解釋很合理。那么，接下來我們進行演示實驗。觀察電流表的指針，你們認(rèn)為會發(fā)生什么？

學(xué)生3：如果電子真的在鐵釘和銅片之間轉(zhuǎn)移，電流表的指針應(yīng)該會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

教師：沒錯，讓我們一起來看一看。

（進行演示實驗，觀察電流表指針的變化）

教師：大家看到了嗎？電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，這表明在鐵釘和銅片之間確實發(fā)生了電子的轉(zhuǎn)移。這就是氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)。

通過分組實驗和演示實驗，學(xué)生更直觀地感受到氧化還原反應(yīng)的過程。這種實踐性的學(xué)習(xí)方式有助于加深學(xué)生對氧化還原反應(yīng)的理解。

四、總結(jié)歸納

通過本節(jié)課的分組實驗和演示實驗，學(xué)生深刻理解了氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)：電子的轉(zhuǎn)移。在分組實驗中，學(xué)生親自操作觀察了鐵釘與硫酸銅溶液的反應(yīng)，從實驗中感受到了氧化還原過程中的化合價變化。而通過演示實驗，他們觀察到了電子的轉(zhuǎn)移在電流表上留下的痕跡。

這一過程使學(xué)生從抽象的理論知識走向?qū)嶋H的實驗操作，使氧化還原反應(yīng)不再是一個遙遠(yuǎn)的概念，而成為他們親身經(jīng)歷的化學(xué)現(xiàn)象。實驗過程中，學(xué)生積極參與，提出問題，進行思考，在合作中學(xué)到了更多，培養(yǎng)了實驗操作能力和科學(xué)探究意識。

通過總結(jié)歸納環(huán)節(jié)，學(xué)生對氧化還原反應(yīng)的學(xué)習(xí)不再停留于表面，而是深入了解了其背后的電子轉(zhuǎn)移機制，這為今后更深入地學(xué)習(xí)知識打下了堅實的基礎(chǔ)。通過實踐，學(xué)生培養(yǎng)了對化學(xué)現(xiàn)象的觀察力、分析力，提高了解決問題的能力，能夠更清晰地理解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)，并為后續(xù)的學(xué)科學(xué)習(xí)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

（作者單位：甘肅省寧縣第四中學(xué)）

編輯：張俐麗

作者簡介：劉斌（1974—），男，漢族，甘肅寧縣人，本科，一級教師，研究方向：化學(xué)教育。