燃烧的秘密

本节教学是基于人教版化学必修第一册教材第一章“物质及其变化”的第三节展开的。在“物质的分类及转化”中，学生已经初步认识了物质的种类和性质，了解了元素、化合物、混合物等基本概念，但他们可能还不清楚物质是如何发生变化的。因此，本节课将通过探讨氧化还原反应的基本概念，引导学生认识到物质不仅有静态的存在形态，更有着丰富多样的变化过程。

【教学目标】

1.理解氧化还原反应的基本概念与特征

（1）通过学习，学生能深入理解氧化还原反应的定义，掌握其中的关键概念，如氧化、还原以及氧化数的变化规律。

（2）通过讲解和实验操作，学生能建立对氧化还原反应的基本认知，能够运用化学符号和方程式描述反应过程。

2.掌握氧化还原反应的常见实例及其应用

（1）学生将学习不同材料之间的氧化还原反应，包括金属与非金属氧化物的反应、非金属氧化物与金属的反应等。

（2）通过实例分析，学生能够理解氧化还原反应在生活和工业中的应用，如腐蚀、电池工作原理等，培养将理论知识应用于实际问题的能力。

3.培养实验操作能力和科学探究意识

（1）学生能通过参与实验操作掌握化学实验的基本技能，提高实验数据记录和观察实验现象的能力。

（2）教学过程中将注重培养学生的科学探究意识，引导他们提出问题、进行假设、设计实验、分析数据，并得出结论，从而提高他们的科学研究和解决问题的能力。

【教学内容】

1.氧化还原反应的基本概念

（1）氧化还原反应的定义和特征。

（2）氧化与还原的基本概念解释。

（3）氧化还原反应的氧化数变化。

2.氧化还原反应的实例与应用

（1）金属与非金属氧化物的反应。

（2）非金属氧化物与金属的反应。

（3）化学电池中的氧化还原反应。

（4）生活中常见的氧化还原反应

【教学资源】

1.实验器材：试管、锌片、盐酸等。

2.教材资料：提供氧化还原反应的理论知识。

3.多媒体设备：用于展示实验过程和应用案例。

【过程设计】

一、情景导入

师：早上好，同学们！很高兴今天能够和大家一起来探究化学领域中一个神秘而又重要的主题——氧化还原反应。氧化还原反应可谓无处不在，无论是生产过程还是我们的日常生活，都少不了这个化学变化的身影。

学生1：老师，氧化还原反應具体是怎样的呢？我好像只听过这个名词，不太明白。

教师：非常好的问题！氧化还原反应简单来说就是一种涉及电子转移的化学反应。在这类反应中，某些物质失去电子（氧化），而另一些物质则获得这些电子（还原）。这种电子的转移过程是很多生活中常见的现象。

学生2：比如什么现象呢？

师：想想2008年北京奥运会时的焰火表演吧！焰火中的颜色、光芒，其实都是通过氧化还原反应产生的。那29个神奇大脚印和绚丽多彩的焰火正是通过一系列氧化还原反应构成的。这是不是让你们对氧化还原反应有了一些直观的认识呢？

学生3：哦，原来焰火也和化学反应有关啊！

师：是的，焰火表演就是通过精心设计的氧化还原反应，让不同的元素在燃烧时产生不同颜色的光芒。而在我们学科中学到的许多反应，同样属于氧化还原反应。接下来，我们将一起深入学习氧化还原反应的原理和应用。

二、引入正题

教师：好的，现在我们要进入正题了。我将给出一些常见的化学反应，请同学们仔细观察，并标注其中涉及的元素的化合价。这是我们今天要研究的氧化还原反应的一部分。请看屏幕上的第一个反应：

2H2+O2→2H2O

2H2+O2 [点燃]2H2O

2∶1∶2

从各物质的微粒个数比角度来看：每2个氢分子和1个氧分子点燃生成2个水分子。

请问这个反应中涉及哪些元素？

学生1：氢元素和氧元素。

教师：很好，那么请你们标注一下氢和氧的化合价。

学生2：氢元素的化合价是+1价，氧元素的化合价是-2价。

教师：没错！现在我们再看第二个反应：

2Na+Cl2 [点燃]2NaCl

2Na+Cl2→2NaCl这个反应涉及哪些元素？

学生3：钠元素和氯元素。

教师：对，请标注一下它们的化合价。

学生4：钠元素的化合价是+1价，氯元素的化合价是-1价。

教师：很好，大家都很认真。现在请将这两个反应分成两类，一类是发生了化合价变化的，另一类是没有发生化合价变化的。你们有什么发现吗？

学生5：第一个反应中，氢元素的化合价从0价变成了+1价，氧元素的化合价从0价变成了-2价。第二个反应中，钠元素的化合价从0价变成了+1价，氯元素的化合价从0价变成-1价。

教师：很棒的总结！那么现在问题来了：是什么因素导致了氧化还原反应中元素化合价的变化呢？

学生6：是不是跟电子有关系？因为化合价的变化就好像是电子在元素之间传递一样。

教师：非常聪明！确实，氧化还原反应的本质就涉及电子的转移。为了更形象地理解这一点，我们来看一个例子：

2Na+Cl2→2NaCl。

通过图片展示钠原子和氯原子之间电子的转移过程，帮助我们更直观地理解。

（教师展示关于NaCl的形成示意图。）

教师：大家看到了吗？在这个反应中，钠失去了1个电子，而氯获得了这个电子。这个过程就是氧化还原反应中电子的转移，也是化合价发生变化的原因。

学生7：哦，原来是电子的转移导致了化合价的变化。

教师：没错！这就是氧化还原反应的核心。通过电子的转移，元素的化合价发生变化，从而形成新的物质。这也是为什么我们经常说氧化还原反应是一种电子转移的化学反应。接下来，我们将通过实例和实验更深入地了解这些反应。大家准备好了吗？

三、分组实验和演示实验

1.实验项目：铁钉与硫酸铜溶液反应。

2.实验目的：通过铁钉与硫酸铜溶液的反应，观察并解释其中的氧化还原过程，验证理论分析的正确性，并通过演示实验呈现电流的产生。

3.实验材料：铁钉、硫酸铜溶液、电流表、导线、瓶塞。

4.实验步骤

（1）分组实验

a.将学生分成若干小组，每组分配一些铁钉和硫酸铜溶液。b.让每组学生将铁钉插入硫酸铜溶液中，观察反应过程，并记录下任何可能的变化。c.让学生在实验过程中注意观察铁钉的变化，特别是表面是否发生颜色、形状的改变。d.让学生根据实验观察，尝试解释这个反应可能涉及的氧化还原过程，并汇报实验结果。

（2）演示实验

准备一个较大的容器，这个容器中将装入硫酸铜溶液。在这个实验中，硫酸铜溶液将作为电解质，促使铁钉与铜离子发生反应。

在容器中分别悬挂一根铁钉和一块铜片，分别代表反应中的还原剂和氧化剂。通过导线将铁钉和铜片连接起来，形成一个闭合的电路。这样，当电流通过电路时，铁钉和铜片就会发生化学反应。

将导线接入电流表，观察电流表的指针。电流表的指针偏转说明电流在电路中流动，这也意味着铁钉和铜片之间的化学反应已经开始。在观察到电流表指针有偏转的同时，学生可以听到轻微的气泡声，这是铁钉表面的氧化膜被电流击穿，铜离子在铁钉表面析出的声音。

此时，教师可以向学生解释这个演示实验是在模拟铁钉与硫酸铜溶液反应中的电子转移过程。在实验中，铁钉失去了电子，被氧化成Fe2+离子，而铜片则接受了这些电子，被还原成铜金属。这种电子转移过程导致了电流的流动，从而使电流表指针发生偏转。

5.理论解释

在铁钉和硫酸铜溶液反应中，铁钉失去电子，转移到硫酸铜溶液中的铜离子上，生成铜。

在演示实验中，通过导线连接铁钉和铜片，模拟了铁钉失去电子的过程。电子通过导线流动，导致电流表的指针发生偏转。

教师：好，现在我们进行实验。请大家小心操作，观察铁钉与硫酸铜溶液的反应过程。请问，你们在实验中观察到了什么变化？

学生1：铁钉的表面变成了红褐色。

教师：很好，这是因为铁钉失去了电子，发生了氧化反应。现在请你们根据实验结果尝试解释这个反应可能涉及的氧化还原过程。

学生2：我们观察到铁钉表面的颜色发生了变化，可能是因为铁钉失去了电子转移到了溶液中的铜离子上。

教师：不错，你们的解释很合理。那么，接下来我们进行演示实验。观察电流表的指针，你们认为会发生什么？

学生3：如果电子真的在铁钉和铜片之间转移，电流表的指针应该会发生偏转。

教师：没错，让我们一起来看一看。

（进行演示实验，观察电流表指针的变化）

教师：大家看到了吗？电流表的指针发生了偏转，这表明在铁钉和铜片之间确实发生了电子的转移。这就是氧化还原反应的实质。

通过分组实验和演示实验，学生更直观地感受到氧化还原反应的过程。这种实践性的学习方式有助于加深学生对氧化还原反应的理解。

四、总结归纳

通过本节课的分组实验和演示实验，学生深刻理解了氧化还原反应的本质：电子的转移。在分组实验中，学生亲自操作观察了铁钉与硫酸铜溶液的反应，从实验中感受到了氧化还原过程中的化合价变化。而通過演示实验，他们观察到了电子的转移在电流表上留下的痕迹。

这一过程使学生从抽象的理论知识走向实际的实验操作，使氧化还原反应不再是一个遥远的概念，而成为他们亲身经历的化学现象。实验过程中，学生积极参与，提出问题，进行思考，在合作中学到了更多，培养了实验操作能力和科学探究意识。

通过总结归纳环节，学生对氧化还原反应的学习不再停留于表面，而是深入了解了其背后的电子转移机制，这为今后更深入地学习知识打下了坚实的基础。通过实践，学生培养了对化学现象的观察力、分析力，提高了解决问题的能力，能够更清晰地理解氧化还原反应的本质，并为后续的学科学习奠定了坚实的基础。

（作者单位：甘肃省宁县第四中学）

编辑：张俐丽

作者简介：刘斌（1974—），男，汉族，甘肃宁县人，本科，一级教师，研究方向：化学教育。