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2022/1/12 15:31:00
>>课堂随笔:氧化还原反应的特征和实质

主题:氧化还原反应的特征和实质

日期:2021.9.18

1

氧化还原反应的定义和特征

我直接从初中学习的一个反应入手,碳单质和氧化铜高温时发生反应,生成铜和二氧化碳。从初中的角度,碳得氧,发生氧化反应,氧化铜失氧,发生还原反应。然后引导同学们从化合价的角度进行分析,碳元素升价了,铜元素降价了,从此以后,我们管升价的反应叫氧化反应,降价的反应就叫还原反应,而不管有没有氧元素参与反应。

氧化反应和还原反应肯定同时发生,因为有升价必有降价。所以,我们把这样的反应叫做氧化还原反应。氧化还原反应的特征就是有化合价的升降。

2

化合价

如果不会分析化合价,那么分析氧化还原反应就会有困难,所以,我设计了12种物质,让同学们标化合价。在此之前,先告诉同学们一些规则,第一,化合物中正负化合价代数和为0,而原子团如碳酸氢根离子正负化合价代数和为-1;第二,金属元素在化合物中通常显正价;第三,在选择性必修二中我们会学习非金属元素原子得电子顺序,我们常见的顺序是F>O>Cl>N>Br>I>S>C>H>Si。我举了两个例子,HF,得电子能力强的F-1价,得电子能力弱的H+1价。再比方说醋酸,CH3COOH,我们可以写成分子式的形式,C2H4O2,先确定O-2价,H+1价,结果发现C0价,化合物中就不可以0价吗?这里就看到了。我借给你1元钱,但是又从别人那里借了1元钱,不就变成0了吗。

3

氧化还原反应的本质

我是用拟人化的手法来讲的。离子化合物氯化钠的形成,氯原子最外层电子数为7,想得到1个电子变成最外层8电子的稳定结构,而钠原子最外层电子数为1,同样也想变成最外层电子数为8的结构。氯原子有两个办法变稳定,第一,失去7个电子,只剩下两层,第二层恰好为8,第二,得到1个电子,仍然有三层,最外层有8个电子。

在人的世界,我欠你7元钱,我直接用微信或者支付宝转账7元就可以了,但是微观世界的量子化,导致,它不可能一次失7个电子,电子受到原子核的吸引力,要失去也是11个的失去,而且可能对氯原子来说,失去1个电子都要付出巨大的代价,而得1个电子轻而易举。所以,氯原子选择得1个电子。同样的道理,钠原子失1个电子比得7个电子容易得多。一个愿打一个愿挨,一个愿意失,一个希望得,钠将最外层的一个电子失去,送给氯原子,各自都变成了稳定结构。接着,带正电荷的钠离子和带负电荷的氯离子,通过静电作用结合成氯化钠这种离子化合物。静电作用,是指静电引力和电子之间、原子核之间的斥力的合力。

第二类物质,氯化氢,属于共价化合物。它们的形成过程如何呢?通过分析,发现,氢和氯原子都想得1个变成稳定结构,这时候,它们想了一个办法,各自贡献1个电子,一起使用,也就是采用合作的方式达到共赢。只不过,这一对电子受到得电子能力更强的氯原子的吸引更强,偏向于氯原子,偏离于氢原子,看上去,氯原子几乎得到了这1个电子,于是显-1价,而氢原子显+1价。

我问同学们,这两种方式导致了化合价的变化,发生了氧化还原反应,所以,氧化反应的本质究竟是什么?感觉有一些像嫁女儿,嫁出去之后互相有联系,但是毕竟是两个家了。另外一些就是大股东和小股东组成的公司,大股东有更多发言权,但是大家都是合作共赢的。换成专业术语,就是,电子的转移才是氧化还原反应的本质。

为了帮助同学们理解,我还用跷跷板进行了动画演示。在两端重量相同的翘翘板上,小明将足球传给小军,小明立即升高了,小军接了球就沉下去了。足球就是电子,失去电子的原子,化合价升高了,被氧化了,得到电子的原子,化合价降低了,被还原了。

学习氧化还原反应,是对以前学习的知识的一次突破。从此以后,不看氧元素,只看化合价的变化。就像人生,有得必有失。不以物喜,不以己悲,天生我材必有用。

当天课堂表现较好的同学名单如下:

高一1班:

梁隽彬、叶浩欣、郭胤、许泽龙、张天舒、黄长昊;

高一2班:

马龙瑞、马铭、黄小荣、董佳林、叶涵冰、石心悦;

高一3班:

李浩冉、沙尚宸、刘粤港;

高一4班:

陈廷彰、蔡沛峻、曾培楠、于希浩。
张伟 | 阅读全文 | 回复(0) | 引用通告 | 编辑
  • 标签:教学 随笔 化学 
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