论文部分内容阅读
[摘要] 氧化还原反应是中学化学教学中的一个重点、难点,突破此难点,可以采用高中氧化还原概念与初中有关概念对比分析典型反应,从反应条件和反应现象中更准确、更方便地揭示出高中氧化还原概念。判断反应是否为氧化还原反应,还可以用“察颜观色法”、“背景分析法”等。
[关键词] 中学教学 氧化还原反应 化合价 典型反应
氧化还原反应是化学学科中的一个非常重要的基本概念。高一学生,对元素的化合价掌握的不熟练,造成不少学生学习氧化还原反应困难重重,但是氧化还原反应太重要了,所以我们不能知难而退,而应该克服困难,千方百计去学习氧化还原反应。
本文拟依据高一化学课本,分析典型反应,强调高中关于氧化还原反应的概念,同时再对初中的相关概念重温、发展,落脚到高中的概念上,并试图从更直观的角度,如反应前后物质的颜色变化,化学式中原子所处的“背景”变化去判断感知一个反应是不是氧化还原反应。
一、初、高中概念对比学习氧化还原反应
1、下列反应哪些属于氧化还原反应?
(1)Cu+Cl2==CuCl2
(2)Zn+2H+==Zn2++H2↑
(3)CaCO3+2H+==Ca2++2H2O+CO2↑
(4)BaCl2+H2SO4==BaSO4↓+2HCl
(5)Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2
2、经分析讨论,使学生能够指出,哪些反应中元素的化合价有变化,哪些反应中元素的化合价没有变化。
3、指出氧化还原反应的概念:在反应过程中有元素化合价变化的反应叫做氧化还原反应。
4、背诵氧化还原反应的概念,并强调氧化还原反应指的是一个反应,而不能理解为有两个反应。经验证明,学生学习起来感觉困难,需要复习初中相关内容。
5、初中,我们已知下列反应
C+O2==CO2
S+O2==SO2
3Fe+2O2==Fe3O4
2H2+ O2==2H2O
表示C、S、Fe、H2在氧气中燃烧,这些物质的元素与氧元素结合成为化合物。与氧元素化合,我们说是C、S、Fe、H2发生了与氧的化合反应,简称氧化反应。有了O2,这些物质才实现了与氧元素的结合,故把氧气(O2)叫氧化剂。
6、对于H2+CuO==Cu+H2O
这个反应,我们叫做氢气还原氧化铜。从H2的变化看则是H2氧化成H2O,H2中H元素与氧元素(O)的化合,是在CuO的参与下实现的,所以我们说CuO是氧化剂,H2被氧化铜氧化为H2O。
7、但 H2+CuO==H2O+Cu
与2H2+O2==2H2O
还有不同
CuO氧化H2成水,CuO中O元素的化合价不变,Cu元素的化合价由+2降低到0。O2氧化H2成H2O,O2中O元素化合价由0降低到-2。
且H2、O2反应,是燃烧甚至爆炸,而H2、CuO反应需加热反应才能进行,两个反应的剧烈程度这么大的反差,显然不能从氧化剂中都含氧得到解释,也就是说,初中“与氧结合的反应属于氧化反应”并未把握氧化反应的实质。
初中方法有利有弊,现在用化合价法再做分析。
8、如: O2+2CO==2CO2
Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2
上式,点燃剧烈燃烧,放出大量的热,所以CO是重要的燃料。下式,高温时反应才能顺利进行(如在炼铁高炉中)。
用化合价分析,CO变CO2,碳元素从+2价升高为+4价,这一点相同,而前式O2中的氧元素从0价降为-2价,后式是Fe2O3中的Fe从+3价降为0价。降价的元素不同,分别是0价氧和+3价铁,故而,两个反应的情况不同。
9、再如,我们已经知道下述四个反应,
2Cu+O2==2CuO(1)
Cu+Cl2==CuCl2 (2)
2H2+O2==2H2O (3)
H2+Cl2==2HCl(4)
这四个反应进行的条件和剧烈程度怎么样呢?有何异同?
(1)、(2)对比:一个是加热,一个是点燃,产物不同;共同之处,反应均剧烈。(3)、(4)对比:一个是点燃,一个是点燃或光照,产物不同;共同之处,均剧烈,可能爆炸。
10、我们把铜与氧气的反应叫铜的氧化反应,氢气与氧气的反应叫氢气的氧化反应,而铜与氯气的反应,氢气与氯气的反应,跟前述反应有着类似的条件和相似的剧烈程度,表明这些反应本质上有相同之处,为了表明反应过程本质上相同,我们把他们都叫做氧化反应,而没必要把后二者另外叫做氯化反应。在这些反应中,氯气和氧气都叫做氧化剂。
11、上述反应中,氯元素、氧元素化合价均降低,氧元素降为-2价,氯元素降为-1价。
12、通过原子结构的知识我们知道,这个降价过程实际是他们获得电子(或者共用电子)变为最外层8电子稳定结构的过程。也就是说,上述反应的实质是铜、氢气在反应中给出(或偏离)电子,氧气、氯气在反应中得到(或共用)电子。
即通过分析化学反应中元素化合价是否有变化,来判断一个反应是否为氧化还原反应,抓住了化学反应的本质。
二、察颜观色学习氧化还原反应
学习化学,教学目标之一,是培养学生的观察能力。把中学常见反应归纳整理,会发现反应物与产物颜色反差大的反应很有可能是氧化还原反应,反应物产物颜色近似的反应常常是非氧化还原反应。如果教学时利用这一点,在培养学生观察能力的同时,还会降低判断一个反应是不是氧化还原反应的学习难度。课本所配的插图恰恰符合这一经验规律。除此之外,常见的还有:
(1)紫色的KMnO4被还原为绿色的K2MnO4,紫色的KMnO4被还原为黑色的MnO2。
(2)无色的HNO3(浓)被铜还原为红棕色的NO2。
(3)浅绿色的FeCl2(在溶液中)被氯气氧化为黄色的FeCl3(溶液中)。
(4)白色Fe(OH)2与水、氧气反应,氧化为红褐色的氢氧化铁Fe(OH)3。
(5)测试驾驶员是否饮酒的仪器中装有红色的重铬酸钾K2Cr2O7(用硫酸酸化),会被乙醇还原为绿色的硫酸铬Cr2(SO4)3。
(6)蓝色的CuSO4溶液变为蓝色的Cu(OH)2沉淀,前后物质颜色一样,这个反应不是氧化还原反应。
(7)黄色的氯化铁溶液变化为氢氧化铁红褐色沉淀,反应物产物颜色相近,这个反应不是氧化还原反应。
如果我们特别留意反应前后物质的颜色,判断一些反应是不是氧化还原反应将饶有趣味!
三、从原子所處的“背景”是否有大变化来判断一个反应是不是氧化还原反应
高一阶段学习氧化还原反应,一些学生还不习惯根据化合价变化来分析化学方程式,一开始不妨利用学生的直观感觉。
如
(1)钠与氯气反应生成NaCl,反应物单质钠中是金属钠原子与一定数目的钠原子结合,产物NaCl中,钠与非金属氯原子(严格地说是钠离子与氯离子)结合,钠的存在“背景”发生了很大变化。从感觉上就可以判断此反应是氧化还原反应。
(2)CO变化为CO2,原来碳原子与一个氧原子结合,产物二氧化碳中一个碳原子与两个氧原子结合,碳原子的存在背景发生了很大变化。从感觉上就可以判断此反应是一个氧化还原反应。
NO变为NO2与此类似。
(3)FeCl2与氯气反应生成FeCl3,铁离子原来与两个氯离子对应,而产物中则铁离子则与三个氯离子对应,铁的存在背景发生了很大变化,此反应是氧化还原反应。
(4)而NaCl变为AgCl,氯原来与钠1:1对应,变为氯与银1:1对应。也就是把钠换位银,二者均为金属,均为+1价,即氯所处的环境并无大的变化,所以此反应不是氧化还原反应。
总之,教学时,除了按照课本,根据化合价升降去分析判断氧化还原反应,且最终要让学生掌握这种方法外,还应该根据学生程度,根据授课进度,千方百计去研讨、学习氧化还原反应。
作者简介:
张志远(1965.02-),男,郑州市第二十中学教师,本科,中学一级,主要从事中学化学教学难点章节及中学化学实验研究,对用生物材料制作燃料电池有较深入的实验探究。
[关键词] 中学教学 氧化还原反应 化合价 典型反应
氧化还原反应是化学学科中的一个非常重要的基本概念。高一学生,对元素的化合价掌握的不熟练,造成不少学生学习氧化还原反应困难重重,但是氧化还原反应太重要了,所以我们不能知难而退,而应该克服困难,千方百计去学习氧化还原反应。
本文拟依据高一化学课本,分析典型反应,强调高中关于氧化还原反应的概念,同时再对初中的相关概念重温、发展,落脚到高中的概念上,并试图从更直观的角度,如反应前后物质的颜色变化,化学式中原子所处的“背景”变化去判断感知一个反应是不是氧化还原反应。
一、初、高中概念对比学习氧化还原反应
1、下列反应哪些属于氧化还原反应?
(1)Cu+Cl2==CuCl2
(2)Zn+2H+==Zn2++H2↑
(3)CaCO3+2H+==Ca2++2H2O+CO2↑
(4)BaCl2+H2SO4==BaSO4↓+2HCl
(5)Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2
2、经分析讨论,使学生能够指出,哪些反应中元素的化合价有变化,哪些反应中元素的化合价没有变化。
3、指出氧化还原反应的概念:在反应过程中有元素化合价变化的反应叫做氧化还原反应。
4、背诵氧化还原反应的概念,并强调氧化还原反应指的是一个反应,而不能理解为有两个反应。经验证明,学生学习起来感觉困难,需要复习初中相关内容。
5、初中,我们已知下列反应
C+O2==CO2
S+O2==SO2
3Fe+2O2==Fe3O4
2H2+ O2==2H2O
表示C、S、Fe、H2在氧气中燃烧,这些物质的元素与氧元素结合成为化合物。与氧元素化合,我们说是C、S、Fe、H2发生了与氧的化合反应,简称氧化反应。有了O2,这些物质才实现了与氧元素的结合,故把氧气(O2)叫氧化剂。
6、对于H2+CuO==Cu+H2O
这个反应,我们叫做氢气还原氧化铜。从H2的变化看则是H2氧化成H2O,H2中H元素与氧元素(O)的化合,是在CuO的参与下实现的,所以我们说CuO是氧化剂,H2被氧化铜氧化为H2O。
7、但 H2+CuO==H2O+Cu
与2H2+O2==2H2O
还有不同
CuO氧化H2成水,CuO中O元素的化合价不变,Cu元素的化合价由+2降低到0。O2氧化H2成H2O,O2中O元素化合价由0降低到-2。
且H2、O2反应,是燃烧甚至爆炸,而H2、CuO反应需加热反应才能进行,两个反应的剧烈程度这么大的反差,显然不能从氧化剂中都含氧得到解释,也就是说,初中“与氧结合的反应属于氧化反应”并未把握氧化反应的实质。
初中方法有利有弊,现在用化合价法再做分析。
8、如: O2+2CO==2CO2
Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2
上式,点燃剧烈燃烧,放出大量的热,所以CO是重要的燃料。下式,高温时反应才能顺利进行(如在炼铁高炉中)。
用化合价分析,CO变CO2,碳元素从+2价升高为+4价,这一点相同,而前式O2中的氧元素从0价降为-2价,后式是Fe2O3中的Fe从+3价降为0价。降价的元素不同,分别是0价氧和+3价铁,故而,两个反应的情况不同。
9、再如,我们已经知道下述四个反应,
2Cu+O2==2CuO(1)
Cu+Cl2==CuCl2 (2)
2H2+O2==2H2O (3)
H2+Cl2==2HCl(4)
这四个反应进行的条件和剧烈程度怎么样呢?有何异同?
(1)、(2)对比:一个是加热,一个是点燃,产物不同;共同之处,反应均剧烈。(3)、(4)对比:一个是点燃,一个是点燃或光照,产物不同;共同之处,均剧烈,可能爆炸。
10、我们把铜与氧气的反应叫铜的氧化反应,氢气与氧气的反应叫氢气的氧化反应,而铜与氯气的反应,氢气与氯气的反应,跟前述反应有着类似的条件和相似的剧烈程度,表明这些反应本质上有相同之处,为了表明反应过程本质上相同,我们把他们都叫做氧化反应,而没必要把后二者另外叫做氯化反应。在这些反应中,氯气和氧气都叫做氧化剂。
11、上述反应中,氯元素、氧元素化合价均降低,氧元素降为-2价,氯元素降为-1价。
12、通过原子结构的知识我们知道,这个降价过程实际是他们获得电子(或者共用电子)变为最外层8电子稳定结构的过程。也就是说,上述反应的实质是铜、氢气在反应中给出(或偏离)电子,氧气、氯气在反应中得到(或共用)电子。
即通过分析化学反应中元素化合价是否有变化,来判断一个反应是否为氧化还原反应,抓住了化学反应的本质。
二、察颜观色学习氧化还原反应
学习化学,教学目标之一,是培养学生的观察能力。把中学常见反应归纳整理,会发现反应物与产物颜色反差大的反应很有可能是氧化还原反应,反应物产物颜色近似的反应常常是非氧化还原反应。如果教学时利用这一点,在培养学生观察能力的同时,还会降低判断一个反应是不是氧化还原反应的学习难度。课本所配的插图恰恰符合这一经验规律。除此之外,常见的还有:
(1)紫色的KMnO4被还原为绿色的K2MnO4,紫色的KMnO4被还原为黑色的MnO2。
(2)无色的HNO3(浓)被铜还原为红棕色的NO2。
(3)浅绿色的FeCl2(在溶液中)被氯气氧化为黄色的FeCl3(溶液中)。
(4)白色Fe(OH)2与水、氧气反应,氧化为红褐色的氢氧化铁Fe(OH)3。
(5)测试驾驶员是否饮酒的仪器中装有红色的重铬酸钾K2Cr2O7(用硫酸酸化),会被乙醇还原为绿色的硫酸铬Cr2(SO4)3。
(6)蓝色的CuSO4溶液变为蓝色的Cu(OH)2沉淀,前后物质颜色一样,这个反应不是氧化还原反应。
(7)黄色的氯化铁溶液变化为氢氧化铁红褐色沉淀,反应物产物颜色相近,这个反应不是氧化还原反应。
如果我们特别留意反应前后物质的颜色,判断一些反应是不是氧化还原反应将饶有趣味!
三、从原子所處的“背景”是否有大变化来判断一个反应是不是氧化还原反应
高一阶段学习氧化还原反应,一些学生还不习惯根据化合价变化来分析化学方程式,一开始不妨利用学生的直观感觉。
如
(1)钠与氯气反应生成NaCl,反应物单质钠中是金属钠原子与一定数目的钠原子结合,产物NaCl中,钠与非金属氯原子(严格地说是钠离子与氯离子)结合,钠的存在“背景”发生了很大变化。从感觉上就可以判断此反应是氧化还原反应。
(2)CO变化为CO2,原来碳原子与一个氧原子结合,产物二氧化碳中一个碳原子与两个氧原子结合,碳原子的存在背景发生了很大变化。从感觉上就可以判断此反应是一个氧化还原反应。
NO变为NO2与此类似。
(3)FeCl2与氯气反应生成FeCl3,铁离子原来与两个氯离子对应,而产物中则铁离子则与三个氯离子对应,铁的存在背景发生了很大变化,此反应是氧化还原反应。
(4)而NaCl变为AgCl,氯原来与钠1:1对应,变为氯与银1:1对应。也就是把钠换位银,二者均为金属,均为+1价,即氯所处的环境并无大的变化,所以此反应不是氧化还原反应。
总之,教学时,除了按照课本,根据化合价升降去分析判断氧化还原反应,且最终要让学生掌握这种方法外,还应该根据学生程度,根据授课进度,千方百计去研讨、学习氧化还原反应。
作者简介:
张志远(1965.02-),男,郑州市第二十中学教师,本科,中学一级,主要从事中学化学教学难点章节及中学化学实验研究,对用生物材料制作燃料电池有较深入的实验探究。