氧化還原反應(yīng)是高中化學(xué)的核心概念之一，貫穿元素化合物、電化學(xué)、化學(xué)計(jì)算等知識(shí)模塊。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為化學(xué)學(xué)科的重要教學(xué)方式，能幫助學(xué)生直觀感知電子轉(zhuǎn)移的本質(zhì)，突破“雙線橋法”“氧化性還原性比較”等抽象難點(diǎn)。本方案立足新課標(biāo)要求，結(jié)合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，設(shè)計(jì)系列探究性實(shí)驗(yàn)，旨在通過“做中學(xué)”深化對(duì)氧化還原本質(zhì)的理解，培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)。一、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能目標(biāo)1.理解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移，能通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析元素化合價(jià)變化。2.掌握常見氧化還原反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作方法，能設(shè)計(jì)簡單實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證物質(zhì)的氧化性或還原性。（二）過程與方法目標(biāo)1.通過實(shí)驗(yàn)探究，提升觀察、記錄、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力，學(xué)會(huì)用控制變量法研究反應(yīng)條件對(duì)氧化還原的影響。2.經(jīng)歷“提出假設(shè)—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—驗(yàn)證結(jié)論”的科學(xué)探究過程，培養(yǎng)邏輯推理與問題解決能力。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)1.感受化學(xué)實(shí)驗(yàn)的奇妙，激發(fā)對(duì)化學(xué)學(xué)科的興趣；通過實(shí)驗(yàn)安全規(guī)范的操作，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。2.體會(huì)氧化還原反應(yīng)在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用，增強(qiáng)化學(xué)服務(wù)于社會(huì)的責(zé)任感。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)（一）實(shí)驗(yàn)一：銅與不同濃度硝酸的反應(yīng)——探究濃度對(duì)氧化性的影響1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^對(duì)比銅與濃、稀硝酸的反應(yīng)現(xiàn)象，分析氮元素化合價(jià)變化，理解濃度對(duì)硝酸氧化性的影響，深化氧化還原本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。2.實(shí)驗(yàn)原理濃硝酸：$\ce{Cu+4HNO_{3}(濃)=Cu(NO_{3})_{2}+2NO_{2}↑+2H_{2}O}$（N從+5→+4，被還原；Cu從0→+2，被氧化）稀硝酸：$\ce{3Cu+8HNO_{3}(稀)=3Cu(NO_{3})_{2}+2NO↑+4H_{2}O}$（N從+5→+2，被還原）3.儀器與試劑儀器：具支試管、分液漏斗、導(dǎo)管、尾氣處理裝置（NaOH溶液）、酒精燈、鑷子、砂紙。試劑：銅片（打磨后）、濃硝酸、稀硝酸（體積比1:3稀釋）、NaOH溶液。4.實(shí)驗(yàn)步驟1.搭建裝置：具支試管中加入銅片，分液漏斗裝硝酸，導(dǎo)管連接尾氣處理（NaOH吸收NO?；NO需通O?后轉(zhuǎn)化為NO?再吸收）。2.對(duì)比實(shí)驗(yàn)：先滴加濃硝酸，觀察溶液顏色、氣體顏色、反應(yīng)速率；反應(yīng)停止后，換稀硝酸（可加熱），觀察現(xiàn)象。3.尾氣處理：反應(yīng)結(jié)束后，通空氣（或O?）使NO轉(zhuǎn)化為NO?，再用NaOH吸收，防止污染。5.注意事項(xiàng)硝酸具有強(qiáng)腐蝕性、揮發(fā)性，需在通風(fēng)櫥中操作，佩戴護(hù)目鏡、橡膠手套。NO?、NO有毒，尾氣處理裝置必須有效；實(shí)驗(yàn)后及時(shí)用NaOH中和廢液。6.設(shè)計(jì)意圖通過“同一種還原劑（Cu）與不同濃度氧化劑（HNO?）反應(yīng)”的對(duì)比，直觀呈現(xiàn)氧化性強(qiáng)弱與濃度的關(guān)系；通過化合價(jià)變化分析，強(qiáng)化“電子轉(zhuǎn)移”的本質(zhì)認(rèn)知，突破“氧化性還原性與濃度、產(chǎn)物價(jià)態(tài)的關(guān)聯(lián)”難點(diǎn)。（二）實(shí)驗(yàn)二：高錳酸鉀與草酸的滴定實(shí)驗(yàn)——氧化還原滴定的應(yīng)用1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆昭趸€原滴定的操作方法，理解滴定終點(diǎn)的判斷（自身指示劑），通過數(shù)據(jù)計(jì)算驗(yàn)證氧化還原反應(yīng)的定量關(guān)系。2.實(shí)驗(yàn)原理$\ce{2MnO^{-}_{4}+5H_{2}C_{2}O_{4}+6H^{+}=2Mn^{2+}+10CO_{2}↑+8H_{2}O}$（Mn從+7→+2，C從+3→+4）3.儀器與試劑儀器：酸式滴定管、錐形瓶、量筒、玻璃棒、燒杯。試劑：0.01mol/LKMnO?溶液、0.1mol/LH?C?O?溶液、稀硫酸（酸化用）。4.實(shí)驗(yàn)步驟1.滴定準(zhǔn)備：潤洗酸式滴定管（KMnO?有強(qiáng)氧化性，禁用橡膠管），裝入溶液，排氣泡，記錄初始體積。2.樣品處理：錐形瓶中加入20mLH?C?O?溶液，滴加幾滴稀硫酸酸化。3.滴定操作：左手控制滴定管活塞，右手搖動(dòng)錐形瓶，觀察溶液從無色→淺紫紅色（30s不褪色），記錄終點(diǎn)體積。4.重復(fù)實(shí)驗(yàn)：平行滴定2-3次，計(jì)算平均體積，驗(yàn)證計(jì)量比或計(jì)算草酸濃度。5.注意事項(xiàng)KMnO?溶液見光易分解，需用棕色滴定管或避光保存；滴定速度不宜過快，防止局部過量分解。終點(diǎn)判斷：利用MnO??的紫紅色作自身指示劑，避免額外加指示劑的干擾。6.設(shè)計(jì)意圖通過定量實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體會(huì)氧化還原反應(yīng)的“電子守恒”規(guī)律，掌握滴定分析的核心技能；理解“酸化”對(duì)反應(yīng)速率的影響（提供H?，增強(qiáng)MnO??氧化性），呼應(yīng)“反應(yīng)條件對(duì)氧化還原的影響”知識(shí)點(diǎn)。（三）實(shí)驗(yàn)三：鋅銅原電池實(shí)驗(yàn)——氧化還原與電能轉(zhuǎn)化1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^原電池裝置的搭建與現(xiàn)象觀察，理解氧化還原反應(yīng)中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本質(zhì)，認(rèn)識(shí)電極反應(yīng)與電子轉(zhuǎn)移的關(guān)系。2.實(shí)驗(yàn)原理負(fù)極（Zn）：$\ce{Zn-2e^{-}=Zn^{2+}}$（氧化反應(yīng)，Zn作還原劑）正極（Cu）：$\ce{Cu^{2+}+2e^{-}=Cu}$（還原反應(yīng)，Cu2+作氧化劑）總反應(yīng)：$\ce{Zn+CuSO_{4}=ZnSO_{4}+Cu}$（氧化還原反應(yīng)，電子通過導(dǎo)線轉(zhuǎn)移）3.儀器與試劑儀器：U型管、導(dǎo)線、電流表（或檢流計(jì)）、電極（鋅片、銅片）、燒杯、鹽橋（瓊脂-飽和KCl）。試劑：0.1mol/LZnSO?溶液、0.1mol/LCuSO?溶液、瓊脂、KCl固體。4.實(shí)驗(yàn)步驟1.鹽橋制備：燒杯中加熱瓊脂與飽和KCl溶液，趁熱倒入U(xiǎn)型管，冷卻凝固后備用（K?、Cl?自由移動(dòng)，平衡電荷）。2.裝置搭建：兩個(gè)燒杯分別裝ZnSO?（插鋅片）、CuSO?（插銅片），用鹽橋連接，導(dǎo)線連接電極與電流表。3.現(xiàn)象觀察：觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)（電子定向移動(dòng)）、鋅片溶解、銅片上析出紅色固體，記錄現(xiàn)象。4.對(duì)比實(shí)驗(yàn)：移除鹽橋，觀察電流表指針是否歸零；更換電極（如Fe、Cu），重復(fù)實(shí)驗(yàn)，分析電極反應(yīng)變化。5.注意事項(xiàng)鹽橋需充滿瓊脂，無氣泡，確保離子通路；電極表面需打磨，去除氧化膜。實(shí)驗(yàn)后清洗電極與儀器，鹽橋浸泡在KCl溶液中保存，防止干燥失效。6.設(shè)計(jì)意圖將氧化還原反應(yīng)的“電子轉(zhuǎn)移”具象化為“電流產(chǎn)生”，幫助學(xué)生理解化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化本質(zhì)；通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)（有無鹽橋、不同電極），培養(yǎng)變量控制與推理能力，為后續(xù)電化學(xué)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。三、教學(xué)過程安排（一）課前準(zhǔn)備1.學(xué)生任務(wù)：預(yù)習(xí)氧化還原反應(yīng)的概念，完成“常見物質(zhì)化合價(jià)標(biāo)注”練習(xí)；查閱資料，思考“生活中哪些現(xiàn)象與氧化還原有關(guān)”，形成問題清單（如“蘋果切開后變色是氧化嗎？”）。2.教師準(zhǔn)備：調(diào)試實(shí)驗(yàn)儀器，配制試劑（注意濃度準(zhǔn)確性、試劑新鮮度）；制作實(shí)驗(yàn)微課，演示關(guān)鍵操作（如滴定、鹽橋制備），供學(xué)生預(yù)習(xí)。（二）課堂實(shí)施（以“銅與硝酸反應(yīng)”為例，45分鐘）1.情境導(dǎo)入（5分鐘）：展示“酸雨腐蝕文物”“電池供電”的圖片，提問“這些現(xiàn)象的本質(zhì)是什么？”，回顧氧化還原的特征（化合價(jià)變化），引出“氧化性還原性與濃度、條件的關(guān)系”。2.實(shí)驗(yàn)探究（30分鐘）：分組實(shí)驗(yàn)：學(xué)生2人一組，按步驟完成銅與濃、稀硝酸的反應(yīng)，記錄現(xiàn)象（溶液顏色、氣體顏色、反應(yīng)速率、溫度變化）。小組討論：結(jié)合現(xiàn)象，分析N、Cu的化合價(jià)變化，用雙線橋法表示電子轉(zhuǎn)移；討論“為何濃硝酸還原產(chǎn)物是NO?，稀硝酸是NO？”“反應(yīng)速率差異的原因？”。教師引導(dǎo)：用動(dòng)畫演示電子轉(zhuǎn)移過程，解釋濃度對(duì)氧化性的影響（濃硝酸中N原子更易獲得電子，產(chǎn)物價(jià)態(tài)高；稀硝酸中H?濃度低，反應(yīng)速率慢，需加熱）；強(qiáng)調(diào)尾氣處理的重要性（環(huán)保意識(shí)）。3.總結(jié)提升（10分鐘）：學(xué)生匯報(bào)：各組分享實(shí)驗(yàn)結(jié)論，教師點(diǎn)評(píng)補(bǔ)充（如“氧化性強(qiáng)弱：濃HNO?>稀HNO?”“氧化還原本質(zhì)：電子轉(zhuǎn)移”）。拓展提問：“若用Fe與硝酸反應(yīng)，產(chǎn)物會(huì)有何不同？”（引出“變價(jià)金屬與強(qiáng)氧化性酸的反應(yīng)”，為后續(xù)學(xué)習(xí)鋪墊）。（三）課后拓展1.實(shí)驗(yàn)報(bào)告：要求學(xué)生繪制實(shí)驗(yàn)裝置圖，分析現(xiàn)象與結(jié)論，反思實(shí)驗(yàn)中的不足（如“如何減少NO的生成？”）。2.實(shí)踐任務(wù)：完成家庭小實(shí)驗(yàn)“蘋果抗氧化實(shí)驗(yàn)”（滴加維生素C溶液，觀察變色速率），結(jié)合氧化還原知識(shí)解釋現(xiàn)象；查閱“工業(yè)上硝酸的制備”，分析其中的氧化還原反應(yīng)。四、教學(xué)評(píng)價(jià)與反思（一）評(píng)價(jià)方式1.過程性評(píng)價(jià)：觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范性（如滴定管使用、尾氣處理）、小組討論參與度、問題解決能力（如“如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較Fe3+與Cu2+的氧化性？”）。2.終結(jié)性評(píng)價(jià)：實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完整性、數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性；單元測(cè)試中氧化還原實(shí)驗(yàn)相關(guān)題目（如實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、現(xiàn)象分析）的得分情況。（二）教學(xué)反思1.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：銅與硝酸反應(yīng)的有毒氣體是教學(xué)難點(diǎn)，可改進(jìn)裝置（如用注射器控制反應(yīng)，減少氣體泄漏）；高錳酸鉀滴定實(shí)驗(yàn)可引入數(shù)字化實(shí)驗(yàn)（如pH傳感器、電導(dǎo)率傳感器），直觀展示反應(yīng)過程中離子濃度變化。2.學(xué)生難點(diǎn)：部分學(xué)生對(duì)“雙線橋法的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目”理解困難，可設(shè)計(jì)“電子轉(zhuǎn)移卡片”（用不同顏色卡片代表電子，模擬轉(zhuǎn)移過程）輔助教學(xué)。3.趣味性提升：結(jié)合生活案例（如“84消毒液與潔廁靈混合的危險(xiǎn)”）設(shè)計(jì)微型實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生的安全意識(shí)與學(xué)習(xí)興趣。五、教學(xué)延伸1.生活應(yīng)用：組織學(xué)生調(diào)查“食品抗氧化劑（如維生素C、茶多酚）的作用原理”，撰寫小論文，體會(huì)氧化還原在食品保鮮中的應(yīng)用。2.工業(yè)聯(lián)系：介紹“氯堿工業(yè)”“金屬冶煉”中的氧化還原反應(yīng)，觀看工業(yè)生產(chǎn)視頻，理解化學(xué)原理