沈阳师范大学博学厚德尚美健行551SHENYANGNORMALUNIVERSITY课程教案C&CE分析化学课程名称：课程代码：0201110872总学时：专业必修课课程类别：大学二年级授课年级：周丽景授课教师：教学单位：化学化工学院2023年5月
课 程 教 案 课程名称： 分析化学 课 程 代 码 ： 02011108 总学时 ： 72 课程类别 ： 专业必修课 授 课 年 级 ： 大学二年级 授 课 教 师 ： 周丽景 教学单位 ： 化学化工学院 2023 年 5 月
授课内容第7章氧化还原滴定法7.1氧化还原平衡课时安排2课时【教学目标】★知识目标：1明确氧化还原反应的实质，能运用能斯特方程计算电极电势，并据此判断反应进行的方向和程度；掌握氧化还原反应平衡常数的计算。2.理解标准电势与条件电势的意义及区别，掌握影响条件电势的因素，会计算特定介质中的条件电势。3.了解影响氧化还原反应速率的各种因素。☆能力目标培养学生综合思考，比较归纳的能力。☆素养目标：1.“科学无国界，但科学家有祖国”，引导学生树立正确的价值观；2.提高学生健康素养，倡导健康生活理念。【教学重点难点】☆教学重点：1.氧化还原反应方向及程度的判断和平衡常数的计算：2.影响氧化还原反应速率的各种因素。☆教学难点：条件电势概念的理解及特定介质下条件电势的计算。【教学方法】本节课主要采用讲授法，并辅以情境导入、问题启发与讨论等多种教学方法组织教学。【教学手段】使用多媒体教学技术为主，超星学习通网络教学和板书式教学为辅等多种形式相结合的原则。-
—1— 授课内容 第 7 章 氧化还原滴定法 7.1 氧化还原平衡 课时安排 2 课时 【教学目标】 ☆ 知识目标： 1. 明确氧化还原反应的实质，能运用能斯特方程计算电极电势，并据此判断反应进行的 方向和程度；掌握氧化还原反应平衡常数的计算。 2. 理解标准电势与条件电势的意义及区别，掌握影响条件电势的因素，会计算特定介质 中的条件电势。 3. 了解影响氧化还原反应速率的各种因素。 ☆ 能力目标： 培养学生综合思考，比较归纳的能力。 ☆ 素养目标： 1. “科学无国界，但科学家有祖国”，引导学生树立正确的价值观； 2. 提高学生健康素养，倡导健康生活理念。 【教学重点难点】 ☆ 教学重点： 1. 氧化还原反应方向及程度的判断和平衡常数的计算； 2. 影响氧化还原反应速率的各种因素。 ☆ 教学难点： 条件电势概念的理解及特定介质下条件电势的计算。 【教学方法】 本节课主要采用讲授法，并辅以情境导入、问题启发与讨论等多种教学方法组织教学。 【教学手段】 使用多媒体教学技术为主，超星学习通网络教学和板书式教学为辅等多种形式相结合的 原则
【课堂教学过程】教学内容教学活动设计、新课导入（5min）【情境导入】利用PPT展示图片——爆炸发生、火箭发射、溶洞形成等，宏观世界中不同物质发生运动的速率有快有慢。对于一个化观赏图片，惊叹化学学反应来说，也有它自己的速率，不同的化学反应速率是不同的。的奥秘和科技的力量；引起将要学习知识的好奇和期待。是否所有的化学反应速率都越快越好？例如食物腐烂、金属生锈、塑料降解等。【总结】对生产生活有利的反应越快越好，不利的越慢越好。因此有必要研究影响化学反应速率的因素，从而达到控制反应速率的目的。今天我们来学习氧化还原反应发生的程度及氧化还原反应的速率。二、新课讲解（80min）（一）氧化还原反应概述1.氧化还原电对的分类1）对称电对和不对称电对V对称电对：Fe3+/Fe2+，MnO4/Mn2+。Fe3++e-=Fe2+Mn0+8H++5e-=Mn2++4H,0特点：电对半反应中，氧化态与还原态的系数相同。强调：这是两种不同V不对称电对：I/l，Cr20/2-/Cr3+。的分类方式，引导学I2 + 2e- = 21生观察不同电对的Cr,02-+14H++6e-=2Cr3++7H,0特点。特点：电对半反应中，氧化态与还原态的系数不同。2）可逆电对和不可逆电对可逆电对：在氧化还原反应的任意瞬间，能迅速地建立起氧化还原平衡，基本符合能斯特方程。-2-
—2— 【课堂教学过程】 教学内容 教学活动设计 一、新课导入（5 min） 【情境导入】利用 PPT 展示图片——爆炸发生、火箭发射、溶洞 形成等，宏观世界中不同物质发生运动的速率有快有慢。对于一个化 学反应来说，也有它自己的速率，不同的化学反应速率是不同的。 是否所有的化学反应速率都越快越好？例如食物腐烂、金属生锈、 塑料降解等。 【总结】对生产生活有利的反应越快越好，不利的越慢越好。因 此有必要研究影响化学反应速率的因素，从而达到控制反应速率的目 的。今天我们来学习氧化还原反应发生的程度及氧化还原反应的速率。 二、新课讲解（80 min） （一）氧化还原反应概述 1. 氧化还原电对的分类 1）对称电对和不对称电对 对称电对：Fe3+/Fe2+，MnO4 - /Mn2+。 𝐹𝐹𝐹𝐹3+ + 𝑒𝑒− = 𝐹𝐹𝐹𝐹2+ 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀4 − + 8𝐻𝐻+ + 5𝑒𝑒− = 𝑀𝑀𝑀𝑀2+ + 4𝐻𝐻2𝑂𝑂 特点：电对半反应中，氧化态与还原态的系数相同。 不对称电对：I2/I- ，Cr2O7 2- /Cr3+。 I2 + 2𝑒𝑒− = 2𝐼𝐼− Cr2O7 2− + 14H+ + 6e− = 2Cr3+ + 7H2O 特点：电对半反应中，氧化态与还原态的系数不同。 2）可逆电对和不可逆电对 可逆电对：在氧化还原反应的任意瞬间，能迅速地建立起氧 化还原平衡，基本符合能斯特方程。 观赏图片，惊叹化学 的奥秘和科技的力 量；引起将要学习知 识的好奇和期待。 强调：这是两种不同 的分类方式，引导学 生观察不同电对的 特点
如：Fe3+/Fe2+，Ce4+/Ce3+，Sn4+/Sn2+等。V不可逆电对：在氧化还原反应的任意瞬间并不能立即建立真正的平衡，涉及到较复杂的氧化还原过程，如：Cr20O-2-/Cr3+，MnO4/Mn2+等。2.氧化还原电对的电极电势一定条件下，某电对电极电势符合能斯特（Nernst）方程：0=g0+In2oOx+ ne-= RedInFaRed25℃时，=p+0.05%V1ggaoxnaRed标准电极电势β：当电对物质的活度均为1mol/L，气体分压为101.325KPa，以标准氢电极为参比的电极电位。通过能斯特方程介【知识拓展】瓦尔特赫尔曼·能斯特（WaltherHermannNernst，绍能斯特在学术科1864-1941）是德国著名物理学家、物理化学家和化学史家。他发现研领域的卓越贡献了能斯特方程，创造了能斯特灯，提出和完善了热力学第三定律，及其拒绝为纳粹服因热化学方面的工作获得了1920年诺贝尔化学奖。能斯特公开批务的正义精神，引导评希特勒暴政，拒绝为纳粹服务而受到纳粹迫害。学生树立正确的价3.氧化还原电对的条件电势值观。【回顾】第六章配位滴定中涉及条件稳定常数，表示有副反应时，配位反应实际进行的完全程度。在氧化还原反应中，如果考虑溶液中离子强度的影响，必须引入活度系数Yox及YRed：考虑有副反应发生，必须引入副反应系数aox及aRed。因此对于氧化还原一般反应Ox+ne-=Red，能斯特方程转变为0.059V0.059VYox : [Ox]aox0=0o=00+lg-L0nnYRed·[Red]aRed【举例】Fe3++e-=Fe2+（在HCI溶液中）YFe3+ · [Fe3+]are3++0.059VlgΦ=+0.059VlgYFe2+ ·[Fe2+]aFe2+Fe3+Fe2tOH//CIOH//crCFe3+I [Fe3+] =FeOH2+FeC+ FeOHFeclaFe(n)1CFe2+CFe3+ = [Fe3+] + [FeOH2+] + [FeC[2+].-[Fe2+]:生aFe(n)Cpe2+ = [Fe2+] + [FeOH+]+ [Fecl*] ..YFe3+ ·CFe3+ ·Fe(I)=p+0.059VlgYFe2+aFe()CFe2+Yra+apeani+0.059Vlgre3+=/p+0.059VlgYrez+pe(jCFe2+-3-
—3— 如：Fe3+/Fe2+，Ce4+/Ce3+，Sn4+/Sn2+等。 不可逆电对：在氧化还原反应的任意瞬间并不能立即建立 真正的平衡，涉及到较复杂的氧化还原过程。 如：Cr2O7 2- /Cr3+，MnO4 - /Mn2+等。 2. 氧化还原电对的电极电势 一定条件下，某电对电极电势符合能斯特（Nernst）方程： Ox + n𝑒𝑒− = 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 𝜑𝜑 = 𝜑𝜑𝜃𝜃 + 𝑅𝑅𝑅𝑅 𝑛𝑛𝑛𝑛 𝑙𝑙𝑙𝑙 𝑎𝑎𝑂𝑂x 𝑎𝑎𝑅𝑅ed 25o C 时，𝜑𝜑 = 𝜑𝜑𝜃𝜃 + 0.059𝑉𝑉 𝑛𝑛 lg 𝑎𝑎Ox 𝑎𝑎Red 标准电极电势𝜑𝜑𝜃𝜃：当电对物质的活度均为 1 mol/L，气体分压 为 101.325 KPa，以标准氢电极为参比的电极电位。 【知识拓展】瓦尔特·赫尔曼·能斯特（Walther Hermann Nernst， 1864-1941）是德国著名物理学家、物理化学家和化学史家。他发现 了能斯特方程，创造了能斯特灯，提出和完善了热力学第三定律， 因热化学方面的工作获得了 1920 年诺贝尔化学奖。能斯特公开批 评希特勒暴政，拒绝为纳粹服务而受到纳粹迫害。 3. 氧化还原电对的条件电势 【回顾】第六章配位滴定中涉及条件稳定常数，表示有副反应 时，配位反应实际进行的完全程度。 在氧化还原反应中，如果考虑溶液中离子强度的影响，必须引 入活度系数𝛾𝛾Ox及𝛾𝛾Red；考虑有副反应发生，必须引入副反应系数𝑎𝑎Ox 及𝑎𝑎Red。 因此对于氧化还原一般反应Ox + n𝑒𝑒− = Red，能斯特方程转变 为： 𝜑𝜑 = 𝜑𝜑𝜃𝜃 + 0.059𝑉𝑉 𝑛𝑛 𝑙𝑙𝑙𝑙 𝑎𝑎Ox 𝑎𝑎Red = 𝜑𝜑𝜃𝜃 + 0.059𝑉𝑉 𝑛𝑛 𝑙𝑙𝑙𝑙 𝛾𝛾Ox ∙ [Ox] 𝛾𝛾Red ∙ [Red] 【举例】𝐹𝐹𝐹𝐹3+ + 𝑒𝑒− = 𝐹𝐹𝐹𝐹2+（在 HCl 溶液中） 𝜑𝜑 = 𝜑𝜑𝜃𝜃 + 0.059𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 𝑎𝑎𝐹𝐹𝐹𝐹3+ 𝑎𝑎𝐹𝐹𝐹𝐹2+ = 𝜑𝜑𝜃𝜃 + 0.059𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 𝛾𝛾𝐹𝐹𝐹𝐹3+ ∙ [𝐹𝐹𝐹𝐹3+] 𝛾𝛾𝐹𝐹𝐹𝐹2+ ∙ [𝐹𝐹𝐹𝐹2+] 通过能斯特方程介 绍能斯特在学术科 研领域的卓越贡献 及其拒绝为纳粹服 务的正义精神，引导 学生树立正确的价 值观
YFe3+αFe() = (00?=+0.059VlgYFe2+ ·αFe(I)条件电势定义：CFe3+=CFe2+=1mol/L铁电对在HCI溶液中的实际电势。V条件电势校正了各种影响电对电势的因素（副反应、酸度、离子强度等），是条件定值。√处理氧化还原电势有关问题时，尽可能用条件电势。但每一电对的条件电势有无数个，因此，当没有相同条件的条件电势时，用相近条件的条件电势，p410附表16。V在处理氧化还原的电势计算时，尽量采用条件电势。对于没有相应条件电势的氧化还原电对，则采用标准电势。4.影响条件电势的因素1）酸效应对的%影响溶液的酸度（[H+)的浓度）影响氧化体系或还原体系的浓度值。主要针对OH、H+参与反应的电对：Mn0+8H++5e-=Mn2++4H200.059,_[Mn04][H+]80=-lg5[Mn2+]0.059[MnO]0.059=0+Ig[H+]8 +S5[Mn2+]条件电势：0=+1g[+2）沉淀效应对的影响YFe3+αFe()0"=p+0.059VlgYFe2+'Fe(II)在氧化还原反应中，当溶液中存在与电对的氧化型或还原型生成难溶沉淀的沉淀剂时，将会改变电对的副反应系数aox及aRed，影响条件电极电势。若氧化型生成难溶沉淀，"降低；若还原型生成难溶沉淀，升高。【课堂讨论】β*=0.545V15+2e-=31-Cu?++e- =Cu+=0.159V进行课堂讨论，了解由电极电势大小推测氧化还原反应的理论进行方向：2Cu++212一学生对该知识点的2Cu2++4掌握情况，最后进行为什么实际上：2Cu2++4/=2Cul1+212讲解，有利于查漏补课堂组织：随机抽一位同学谈谈自己的观点。缺，加深对知识的理【分析】I与Cu+生成了难溶解Cul沉淀，使得Cu电对电极电解。-4-
—4— 𝜑𝜑 = 𝜑𝜑𝜃𝜃 + 0.059𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 𝛾𝛾𝐹𝐹𝐹𝐹3+ ∙ 𝛼𝛼Fe(II) 𝛾𝛾𝐹𝐹𝐹𝐹2+ ∙ 𝛼𝛼Fe(III) = 𝜑𝜑𝜃𝜃′ 条件电势定义：𝑐𝑐𝐹𝐹𝐹𝐹3+ = 𝑐𝑐𝐹𝐹𝐹𝐹2+ = 1 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚/𝐿𝐿铁电对在 HCl 溶液中 的实际电势。 条件电势校正了各种影响电对电势的因素（副反应、酸度、 离子强度等），是条件定值。 处理氧化还原电势有关问题时，尽可能用条件电势。但每一 电对的条件电势有无数个，因此，当没有相同条件的条件电 势时，用相近条件的条件电势，p410 附表 16。 在处理氧化还原的电势计算时，尽量采用条件电势。对于没 有相应条件电势的氧化还原电对，则采用标准电势。 4. 影响条件电势的因素 1）酸效应对的𝜑𝜑𝜃𝜃′ 影响 溶液的酸度（[H+]的浓度）影响氧化体系或还原体系的浓度值。 主要针对 OH- 、H+参与反应的电对： 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀4 − + 8𝐻𝐻+ + 5𝑒𝑒− = 𝑀𝑀𝑀𝑀2+ + 4𝐻𝐻2𝑂𝑂 𝜑𝜑 = 𝜑𝜑𝜃𝜃 + 0.059 5 𝑙𝑙𝑙𝑙 [𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀4 −][𝐻𝐻+] 8 [𝑀𝑀𝑀𝑀2+] = 𝜑𝜑𝜃𝜃 + 0.059 5 𝑙𝑙𝑙𝑙[𝐻𝐻+] 8 + 0.059 5 𝑙𝑙𝑙𝑙 [𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀4 −] [𝑀𝑀𝑀𝑀2+] 条件电势：𝜑𝜑𝜃𝜃′ = 𝜑𝜑𝜃𝜃 + 0.059 5 𝑙𝑙𝑙𝑙[𝐻𝐻+] 8 2）沉淀效应对𝜑𝜑𝜃𝜃′ 的影响 𝜑𝜑𝜃𝜃′ = 𝜑𝜑𝜃𝜃 + 0.059𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 𝛾𝛾𝐹𝐹𝐹𝐹3+ ∙ 𝛼𝛼Fe(II) 𝛾𝛾𝐹𝐹𝐹𝐹2+ ∙ 𝛼𝛼Fe(III) 在氧化还原反应中，当溶液中存在与电对的氧化型或还原型生 成难溶沉淀的沉淀剂时，将会改变电对的副反应系数𝑎𝑎Ox及𝑎𝑎Red，影 响条件电极电势。 若氧化型生成难溶沉淀，𝜑𝜑𝜃𝜃′ 降低；若还原型生成难溶沉淀，𝜑𝜑𝜃𝜃′ 升高。 【课堂讨论】 I3 − + 2e− = 3I − φθ = 0.545 V 𝐶𝐶𝐶𝐶2+ + e− = 𝐶𝐶𝐶𝐶+ φθ = 0.159 V 由电极电势大小推测氧化还原反应的理论进行方向：2𝐶𝐶𝐶𝐶+ + 2𝐼𝐼2 ⇌ 2𝐶𝐶𝐶𝐶2+ + 4𝐼𝐼− 为什么实际上：2𝐶𝐶𝐶𝐶2+ + 4𝐼𝐼− ⇌ 2CuI ↓ +2𝐼𝐼2 课堂组织：随机抽一位同学谈谈自己的观点。 【分析】I - 与 Cu+生成了难溶解 CuI 沉淀，使得 Cu 电对电极电 进行课堂讨论，了解 学生对该知识点的 掌握情况，最后进行 讲解，有利于查漏补 缺，加深对知识的理 解