資源簡介

氧化還原反應 （第1課時）
通過對化合價的分析，認識氧化還原反應的規律，并對常見的化學反應進行分類。
基于化合價變化與電子轉移的相關性，從微觀上認識氧化還原反應的本質，能對其進行分析。
建立對宏觀現象的辨識和對實質進行微觀探析的化學思維。
4. 能從氧化還原反應視角理解和關注我國長征系列火箭推進劑的發展，體會科學態度與社會責任的科學素養。
長征系列運載火箭是中國自行研制的航天運載工具。長征運載火箭起步于20世紀60年代，1970年4月24日“長征一號”運載火箭首次發射“東方紅一號”衛星成功，標志著我國進入了航天事業新時代。
長征火箭已經擁有退役、現役共計4代20種型號，是當今世界可靠性、技術穩定性最好的運載火箭之一。那么火箭是如何將人造衛星送入太空的呢？火箭推進劑有哪些種類？它們又發生了怎么樣的反應，可以產生如此巨大的推力？就讓我們開始這節課的學習——了解火箭推進劑。
【任務一】認識我國長征系列火箭中推進劑的組合，標注推進劑中各元素的化合價
【任務二】分析長征五號火箭中液氫液氧推進劑的反應，知道有元素化合價變化的反應是氧化還原反應，理解氧化還原反應的本質是電子發生轉移
【任務一】認識我國長征系列火箭中推進劑的組合，標注推進劑中各元素的化合價
根據情境材料中的信息，找出我國長征系列火箭使用的推進劑
【活動設計】
【閱讀】長征一號火箭是一種三級運載火箭，采用四氧化二氮和偏二甲肼作推進劑，1970年，它成功地將東方紅一號衛星送入預定軌道；長征二號火箭是一種兩級運載火箭，采用四氧化二氮和偏二甲肼作推進劑，1975年，它完成了中國第一顆返回式衛星發射任務；長征三號火箭增加了第三級低溫高能液氫液氧發動機，“長三甲”系列成功打入國際市場；長征四號火箭采用四氧化二氮和偏二甲肼作推進劑，用于發射太陽同步軌道的對地觀察應用衛星等；長征五號火箭也稱為“冰箭”，采用液氫液氧和液氧煤油兩種推進劑，直接服務于我國火星探測工程等國家重大科技工程；長征六號火箭采用液氧煤油發動機，具有無毒無污染的優點，創造了我國航天一箭多星發射的新紀錄；長征七號火箭采用了液氧煤油發動機等新技術；長征十一號火箭是我國新型固體運載火箭，推進劑的主要成分是鋁粉、高氯酸銨和高聚黏合材料，能實現24小時以內的快速發射。 找出文中長征系列火箭的推進劑，寫出它們的化學式： 長征一號_______________ 長征二號_______________ 長征三號_______________ 長征四號_______________ 長征五號_______________ 長征六號_______________ 長征七號_______________ 長征十一號_____________ 注：偏二甲肼的分子式為C2H8N2，煤油的組成表達式為CnHm。
【設計意圖】
讓學生在閱讀中了解我國航天事業的發展，增強學生的國家自豪感和社會責任感，激起學生的學習興趣；培養學生在文字材料中獲取信息的能力；書寫化學式為后續標注化學式中元素的化合價的學習打下基礎。
標出長征系列火箭推進劑中各元素的化合價
【活動設計】
觀看長征二號火箭發射視頻和火箭結構示意圖。中國已經是航天強國之一。2016年9月15日晚，在酒泉衛星發射中心，長征二號火箭噴射著濃烈的紅色煙霧，把我國第一個空間實驗室天宮二號送到太空。 長征二號火箭采用最常見的液體推進劑，主要成分為偏二甲肼(C2H8N2)和四氧化二氮(N2O4)。 (1)你能標出這兩種化合物中各元素的化合價嗎？ (2)圖示中氧化劑箱內裝的物質是______劑，燃燒劑箱內裝的物質是_________劑。 (3)從視頻中可以看出，發射時有大量紅色煙霧從底部噴出，這可能是什么？具有怎樣的性質？從環境保護角度你怎么評述？ 練習：標出以下化合物或原子團中除氧元素外其他元素的化合價。 FeO、Cu2O、CH3OH、KMnO4、、N2O、NO2、N2O4、H2C2O4、ClO2、、H2O2
【設計意圖】
回顧初中元素化合價的知識，讓學生了解氫元素在化合物中常顯+1價，氧元素在化合物中常顯-2價，化合物中各元素正、負化合價的代數和為零，原子團中各元素的化合價的代數和等于原子團所帶的電荷數，理解元素游離態時的化合價為零，并熟記H、O、Cl、F、Na、K、Mg、Ca、Al、Fe的常見化合價。
提示：若要對偏二甲肼(C2H8N2)中碳元素與氮元素的化合價進行標注，可讓學生預習物質結構與元素周期律、化學鍵的知識，以便于理解化學式中各元素的價態。
【任務二】分析長征五號火箭中液氫液氧推進劑的反應，知道有元素化合價變化的反應是氧化還原反應，理解氧化還原反應的本質是電子發生轉移
回顧氧化還原反應的定義，掌握氧化反應、還原反應、氧化劑、還原劑等概念
【活動設計】
觀看長征五號火箭發射視頻和長征五號火箭結構示意圖 (1)長征五號火箭，又稱“冰箭”采用液氫液氧和液氧煤油兩種推進劑。2016年11月3日，在綠色環保火箭發射基地——中國海南文昌，火箭噴出大量白霧和淡藍色的火焰飛入太空。 ①寫出液氫與液氧反應的化學方程式。 ②該反應是氧化還原反應嗎？氧化劑和還原劑分別是什么？ 寫出S、P、C、Al、Mg、Na、Cu與氧氣反應的化學方程式，說出氧化劑和還原劑、氧化反應與還原反應。
【設計意圖】
以長征五號火箭中液氫液氧推進劑的反應為例，能消除學生對化學知識應用的神秘感。利用氫氣與氧氣的簡單反應，便于回顧氧化反應、還原反應、氧化劑、還原劑等概念，容易進行氧化還原反應知識的初高中銜接。“冰箭”“火箭尾部的淡藍色的火焰和大量白霧”“海南”等關鍵詞也容易幫助學生樹立科學發展中的綠色環保的責任意識。
掌握有化合價變化的反應是氧化還原反應，完善氧化還原反應的概念
【活動設計】
閱讀網上資源，閱讀儲氫材料和儲氫技術資料。 長征五號火箭推進劑主要成分為煤油(CnHm)、液氫、液氧。 (1)單質氫作為燃料具有熱值高、環保的優點，當前儲氫技術的發展，使氫氣作為燃料應用成為可能。常用的鎂基儲氫法，理論儲氫量每噸可達7.69%，通過計算，儲氫物的化學式為_____________，寫出生成該儲氫物的化學方程式：_______________________。 該反應(填“是”或“不是”)氧化還原反應，若是，氧化劑是_________________。 (2)寫出煤油與液氧完全燃燒的化學方程式：_________________________________。煤油作______劑，發生_______________反應。
【設計意圖】
(1)讓學生從“得氧”“失氧”角度認識氧化還原反應，并進一步分析氧化還原反應與元素化合價升降的關系，得出氧化還原反應的變化特征是化學反應中有元素化合價發生改變。化學反應中化合價升高的物質，被氧化，發生氧化反應，作還原劑；化合價降低的物質，被還原，發生還原反應，作氧化劑。(2)繪圖梳理氧化還原反應概念間的聯系，一是為了鞏固與完善氧化還原反應系列概念，二是因為氧化還原反應理論是化學變化中的重要觀念，需要建立認知模型進行認識歸類，以避免混淆概念。
實驗證明氧化還原反應的本質是電子發生轉移
【活動設計】
【提問1】寫出鋅與稀硫酸反應的化學方程式，說出被氧化和被還原的物質。為什么還原劑中有元素化合價的升高，氧化劑中有元素化合價的降低？ 【提問2】稀硫酸中氫元素的存在形式是什么？鋅放入稀硫酸中，氫氣是怎么生成的？ 【實驗】閉合電路中若電子發生定向轉移，你怎么用實驗進行證明？你能設計實驗證明鋅在這個反應中失去電子嗎？(提供以下實驗器材：電流計、導線、燒杯、鋅片、鎂條、鋁片、銅片、碳棒、鐵片、稀硫酸、水) 化學方程式__________________。 組織實驗小組，討論設計理由及設計方案，引導學生畫出設計圖：
【設計意圖】
(1)學生還沒有深入學習原子結構、元素周期律等知識，對元素化合價的變化還不能完全從微觀結構角度進行分析，由此也不能得出氧化還原反應的本質是電子發生轉移。高一學生容易理解稀硫酸中有氫離子，鋅與稀硫酸反應產生氫氣，能較為形象地表示出氫離子變成氫氣，即氫離子得到電子，化合價降低，變成原子；而生成氫氣，使學生容易理解化合價發生變化的實質是原子間發生電子轉移。(2)實驗環節中的設問主要是提示電子定向移動產生電流，可用電流計證明，圖中電流計指針發生偏轉且溶液不變色，說明鋅失去電子。然后根據學生的設計和實驗，利用原電池裝置講解電子得失可證明鋅與稀硫酸發生的氧化還原反應中電子發生轉移，并且稀硫酸可以換成能與鋅發生氧化還原反應的其他溶液，電流計指針均可發生偏轉，由此推得氧化還原反應的實質是電子轉移。利用宏觀現象證明氧化還原反應的本質是電子發生轉移。
1.下列反應中屬于氧化還原反應的是( )
A. B.
C. D.
2.氧化還原反應在生產、生活中具有廣泛的用途。下列生產、生活中的事例不涉及氧化還原反應的是( )
A.金屬冶煉 B.燃放鞭炮
C.食物腐敗 D.豆漿變成豆腐
3.化工廠經常用濃氨水檢驗氯氣管道是否泄漏，利用的化學反應為，反應中發生氧化反應的物質與發生還原反應的物質之間的物質的量之比為( )
A.6：1 B.8：3
C.2：3 D.2：1
4.下列變化過程，屬于還原反應的是( )
A. B.
C. D.
5.在反應中，__________被氧化，____________發生還原反應。
6.閱讀下面兩條科普信息，回答問題。
a.一個體重50kg的健康人體內含鐵2g，這2g鐵在人體中不是以金屬單質的形式存在，而是以Fe2+和Fe3+的形式存在。亞鐵離子易被人體吸收，給貧血者補鐵時，應給予亞鐵鹽，如硫酸亞鐵。服用維生素C可將食物中的鐵離子還原成亞鐵離子，有利于人體對鐵的吸收。
b.在新生代的海水里有一種鐵細菌，它們提取海水中的亞鐵離子，利用酶為催化劑轉變成它們的皮鞘(可以用Fe2O3來表示其中的鐵)，后來便沉積下來形成鐵礦；該反應的另一種反應物是CO2，反應后CO2轉變成有機物(有機物用CH2O表示)。
(1)這兩則科普信息分別介紹了人體內和海水中的亞鐵離子與鐵離子(或者鐵的高價化合物)相互轉化的事實、方法和途徑。亞鐵離子表現了什么性質？鐵離子表現了什么性質？說明你的理由。
(2)材料a中的維生素C是氧化劑還是還原劑？材料b中的CO2是氧化劑還是還原劑？請分別說明你的理由。
(3)寫出材料b中反應的化學方程式：
(4)若維生素C的化學式為C6H8O6，1mol維生素C反應后生成新物質C6H6O6你認為該過程轉移了_______mol電子，說說你的分析方法。
練習與測評參考答案
【評價】
題號 核心素養 水平 解答與說明
1 證據推理與模型認知 水平1 C
2 科學探究與創新意識 水平1 D
3 宏觀辨識與微觀探析 水平2 C
4 證據推理與模型認知 水平2 D
5 宏觀辨識與微觀探析 證據推理與模型認知 水平3 C S、KNO3
6 宏觀辨識與微觀探析 證據推理與模型認知 水平3 (1)亞鐵離子表現還原性；鐵離子表現氧化性；Fe2+轉變為Fe3+，鐵元素的化合價升高，Fe2+被氧化，表現還原性，反之Fe3+轉變為Fe2+，鐵元素的化合價降低，Fe3+被還原，表現氧化性。 (2)材料a中的維生素C是還原劑，材料b中的CO2是氧化劑；維生素C能使Fe3+轉變為Fe2+，表現還原性，因而是還原劑；CO2轉變為CH2O，碳元素的化合價降低，CO2作氧化劑。 (3) (4)2 略 (具體看學生是通過標化合價來分析，還是整體上看成脫氫，從而判斷學生的學習層次)

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