氧化还原反应(习题课)

氧化还原反应（习题课）
教学目标
1．深入理解氧化还原反应中的电子得失情况以及物质不灭定律这一普遍规律。

2．提高学生的分析、推理、判断等思维能力，学会有关氧化还原反应的解题方法和技巧。

教学过程
【引言】学过氧化还原反应的知识后，我们已经知道这种反应的特点是反应前后元素的价态发生变化，反应中发生电子得失或电子转移。

根据物质不灭定律和质量守恒定律可知，化学反应中电子得失的总数相等。

本节课就反应中电子的得失数目相等这一规律在化学习题中的应用展开讨论。

【投影】讨论题1：已知某金属硝酸盐在加热时分解，生成金属氧化物、二氧化氮和氧气。

其中二氧化氮和氧气的体积比是6∶1（同温同压下）。

试分析该硝酸盐分解时金属的价态有什么变化。

如果有变化，请说明怎样变化。

（讨论略。

）
【讲解】教学大纲中不要求掌握金属硝酸盐的分解反应，但题目中给出该盐的分解产物，因此可由此入手分析。

从题中已知V NO2∶V O2=6∶1。

所以，生成1mol氧气时，还生成6mol二氧化氮。

每生成1mol二氧化氮，硝酸盐中+5价的氮将得到1mol电子。

生成6mol二氧化氮，则得到6mol电子。

另一方面，每生成1mol氧气，则硝酸盐中-2价的氧将失去4mol电子。

在氧化还原反应中电子得失数一定相等，所以在这反应中必然有另一种元素原子失去2mol电子。

可以推知，该金属硝酸盐在受热分解中金属元素的化合价升高。

到底升高多少呢？可由以下计算解得。

【板书】解：设该金属硝酸盐是R(NO3)n，即其中R是+n价，由题意得：
根据以上分析可知，6／nmolR n+共失去2mol电子。

因为1molR n+失去n／3mol电子。

所以该硝酸盐受热分解，金属元素的价态将由原来的＋n价升高到＋(4／3)／n价。

【投影】讨论题2：已知硫酸铵加强热后分解，生成氨气、二氧化硫、氮气和水。

试分析该反应中氧化产物跟还原产物的物质的量之比。

（讨论略。

）
【讲解】硫酸铵中氮元素的化合价是-3价，分解后变成0价的氮气。

这一变化中，氮元素被氧化，氧化产物是氮气。

硫酸铵中硫元素的化合价是＋6价，分解后变成二氧化硫，这时硫元素被还原，还原产物是二氧化硫。

每获得1mol氮气，硫酸铵中的氮元素将失去6mol电子。

而每得到
1mol二氧化硫，硫酸铵中硫元素将得到2mol电子。

根据反应中电子得失数相等，每得到1mol氮气必然得到3mol二氧化硫，就是氧化产物和还原产物的物质的量的比是1∶3。

【小结】本题也可以先根据题中的已知条件写出方程式，然后配平。

再根据产物的系数求解。

倘若根据电子得失数守恒去推理、分析，还要简单。

被还原后X元素的最终价态。

（讨论略。

）
化剂，这时元素X得到电子，化合价降低。

设它的最终价态是n价，
亚硫酸钠在反应中作还原剂被氧化成硫酸钠，这时1mol亚硫酸钠失
n)mol亚硫酸钠。

n=0
【小结】以上根据电子得失的总数相等来做有关氧化还原反应的计算。

下面出一道综合题，讨论根据电子得失总数相等的思路解题的方法与技巧。

【投影】讨论题4：把一块铜片投入盛有浓硝酸的试管里，充分反应后还有铜片剩余。

这时在标准状况下，可以收集到反应中产生的气体67.2mL（除去水蒸气）。

这种气体与氢气的相对密度是28。

使这种气体跟33.6mL氧气（标准状况下）混合后通入水中，经过足够长的时间，水会充满盛这种气体的容器。

求实验中铜片减轻多少克。

（讨论略。

）
【讲解】把一块铜片投入浓硝酸中，很快发生反应放出二氧化氮气体。

但随着反应的进行，浓硝酸浓度降低，成为稀HNO3，此时反应的产物是一氧化氮而不是二氧化氮。

另外，二氧化氮在室温中与四氧化二氮存在一种平衡关系，故得到的67.2mL气体应为一氧化氮、二氧化氮、四氧化二氮的体积之和。

另外，由题目可推算出收集到气体的平均分子量为28×
2=56。

按常规计算，欲求得反应掉的铜片的质量，必须先求得一氧化氮、二氧化氮、四氧化二氮三者的量。

【板书】设混合气体中一氧化氮、二氧化氮、四氧化二氮依次为xmol、ymol、zmol。

则
【讲解】混合气体跟氧气通入水中时，一氧化氮、二氧化氮和氧气跟水反应生成硝酸，随着二氧化氮的减少，四氧化二氮将逐步转变为二氧化氮而跟氧气、水反应。

从题中盛气体的容器中水到达顶部可以推断一氧化氮、二氧化氮、四氧化二氮跟氧气刚好反应。

根据N2O4～2NO2，实际上反应的NO2是(y＋2z)mol。

由于反应中电子得失总数相等，则
【板书】4NO～3O2，4NO2～O2
解（1）、（2）、（3）联合方程得：
【讲解】根据铜跟硝酸反应中电子得失总数守恒可知：
【板书】3Cu～2NO Cu～2NO2
a＝0.0015mol， b＝0.0015mol
a＋b=0.003mol，即0.003×64=0.192g。

【讲解】仔细分析此题，可知存在以下关系：
【板书】
【讲解】反应过程中铜失去的电子总数等于硝酸被还原为一氧化氮、二氧化氮、四氧化二氮时得到电子的总数，而最后在反应中一氧化氮、二氧化氮、四氧化二氮又被O2氧化为HNO3。

故此反应过程中一氧化氮、二氧
化氮、四氧化二氮失去的电子数等于铜失去的电子总数，也等于氧气得到的电子总数。

设有xmol铜反应，则失去2xmol电子。

则2x=0.006 x=0.003mol，即0.192g。

【小结】从第二种解法中可以看到，分析每一步变化中相关物质的电子得失多少是确定氧化还原计算中物质之间量的关系的前提，也是化繁为简求解的关键。

【小结】在氧化还原反应中，氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物间量的关系建立的方法，关键在于抓住氧化还原反应中电子得失总数相等这一规律，正确分析哪种物质是氧化剂，哪种物质是还原剂，哪种物质被氧化，哪种物质被还原，哪种物质为氧化产物，哪种物质为还原产物，是顺利解题的基础和前提。

抓住这些内容层层分析、推理，任何难题都将迎刃而解。

教学说明
氧化还原反应的规律是中学化学的重要内容，也是高中教学的重点和难点。

这部分内容分成两部分，一是本课所讨论的量的关系的计算问题。

二是反应规律、变化规律以及它在元素化合物学习中的指导。

本节课紧紧抓住电子得失总数守恒这一规律探讨几个比较典型的问题，旨在说明任何复杂的题目都有其最基础的知识背景。

只有真正掌握了这些最基础的知识，才有可能解开一个个难题。

另一点要说明的是习题课要调动每位学生的积极性。

也许有的学生的解法很麻烦，甚至很怪异，只要原理是正确的就应该首先肯定，再进一步启发他们寻求妙解、巧解。

专家评注
本节课着重于知识的迁移和综合，教师将氧化还原反应跟物质不灭定律有机地联系在一起，教授学生思维的方法。

教师从电子转移和电子得失守恒这一点出发，展开讨论，把它应用到化学计算中去。

教师分析透彻，所举例题由浅入深，通过教学使学生明确认识到“任何复杂的问题都有最基础的知识背景”，只有牢固地掌握基础知识，才能真正牢固地掌握知识。

教师在强调基础的同时，紧紧抓住电子得失守恒，使学生从繁乱中抓住头绪，以不变应万变，得益匪浅。

建议在教学中多注意学生的主体作用，尤其在后两例题分析中，教师指出方向，让学生经过讨论，自己得出正确结论，教学效果会更好一些。