過程與方法同行 定性與定量并重

楊鐵初

摘要：學生書寫氧化還原反應方程式最大的障礙有兩個：一是物質的判斷（最主要是生成物是什么，有些也會涉及到反應物有哪些），二是方程式的配平。氧化還原反應方程式書寫的教學，既要過程與方法同行，又要定性與定量并重。

關鍵詞：過程與方法；定性與定量；氧化還原反應方程式；書寫；教學

一、問題的提出

“過程與方法”是指為了實現“知識與技能”、“情感態度與價值觀”方面的教學目標，在教師的指導下，學生所采用的學習過程與學習方法，它是新課程三維教學目標中最核心、最活躍的課程目標。

就目前高中氧化還原反應方程式書寫教學的現狀來看，學生最大的障礙有兩個：一是物質的判斷（最主要是生成物是什么，有些也會涉及到反應物有哪些），這是定性方面的問題；二是方程式的配平，這是定量方面的問題。究其原因，主要是教師在教學時，忽視了從微觀的角度將反應的過程展現在學生的面前，忽視了將反應物、生成物的分析推測過程與定性定量相結合的方法展示出來，而只是告訴學生象背誦英語單詞一樣去記憶反應的產物，沒有學生的主動思考、自主探究的過程，沒有學生的學科思維與學科方法的訓練。因此，氧化還原反應方程式書寫的教學，既要過程與方法同行，又要定性與定量并重。

二、教學案例

1.【例題】寫出次氯酸鈉溶液與硫酸亞鐵溶液反應的化學方程式

（1）【定性分析】

【教師引領】次氯酸鈉具有較強的氧化性，硫酸亞鐵具有較強的還原性，它們反應會得到什么產物？

【學生分析】硫酸亞鐵會被氧化為硫酸鐵；次氯酸鈉會被還原為氯化鈉。

【教師引領】次氯酸鈉變成氯化鈉后，剩下的氧離子會發生怎樣的變化？

【學生分析】在水溶液中，氧離子可能會與水分子結合形成氫氧根離子。

【教師引領】形成的氫氧根離子還會發生什么變化？

【學生分析】氫氧根離子會與硫酸鐵電離產生的鐵離子反應生成氫氧化鐵。

【教師引領】分析至此，你認為反應物有哪些？生成物是什么？

【學生分析】反應物有：次氯酸鈉、硫酸亞鐵、水。反應的產物一定有：氯化鈉、氫氧化鐵；如果鐵離子沒有被完全沉淀，還有硫酸鐵；如果鐵離子完全沉淀，還有硫酸鈉。最終的產物有兩種可能：氯化鈉、氫氧化鐵、硫酸鐵；氯化鈉、氫氧化鐵、硫酸鈉。

（2）【定量分析1】

【教師引領】要確立產物是哪種情況，必須進行定量分析。請同學們根據氧化還原反應中得失電子守恒的規律進行分析推斷。

【學生分析】次氯酸鈉作氧化劑時，每摩爾得到2摩爾電子，硫酸亞鐵作還原劑時，每摩爾失去1摩爾電子，因此反應中次氯酸鈉與硫酸亞鐵的物質的量之比應為1∶2。根據O2—+H2O=2OH—可知，氫氧根離子與鐵離子的物質的量之比應為1∶1，鐵離子不能被完全沉淀。反應的產物應該是：氯化鈉、氫氧化鐵、硫酸鐵。

NaClO+FeSO4+H2O——NaCl+Fe（OH）3↓+Fe2（SO4）3

（3）【定量分析2】

【教師引領】確定了反應物和生成物以后，就是配平的問題。怎樣確定各物質的化學計量數呢？

【學生分析】根據上述分析，若參加反應的次氯酸鈉為1摩爾，則生成的氫氧根離子為2摩爾，為了保證氫氧化鐵的化學計量數不出現分數，氫氧根離子的物質的量應為6摩爾；這樣一來，次氯酸鈉的化學計量數確定為3的話，氯化鈉的化學計量數也為3，硫酸亞鐵的化學計量數就為6，根據O2—+H2O=2OH—可知水的化學計量數也為3，氫氧化鐵的化學計量數為2，再根據鐵元素質量守恒或硫酸根質量守恒，確定硫酸鐵的化學計量數為2。

【答案】3NaClO+6FeSO4+3H2O 3NaCl+2Fe（OH）3↓+2Fe2（SO4）3

2.【變式例題】寫出次氯酸鈉溶液與用硫酸酸化的硫酸亞鐵溶液反應的化學方程式

（1）【定性分析】

【教師引領】變式例題與例題有什么不一樣的地方？

【學生分析】不同的地方是反應物溶液變成了酸性。

【教師引領】當溶液變成酸性后，次氯酸鈉變成氯化鈉后剩下的氧離子會有什么變化？反應物和產物會有什么不同？

【學生分析】氧離子不再與水分子結合形成氫氧根離子，而是與氫離子結合生成水。所以，反應物有：次氯酸鈉、硫酸亞鐵、硫酸；生成物是氯化鈉、硫酸鐵、水。

NaClO+FeSO4+H2SO4 —— NaCl+Fe2（SO4）3+H2O

（2）【定量分析】

【教師引領】請同學們根據例題的分析思路，確定各物質的化學計量數。

【學生分析】與例題的定量分析相似，反應中次氯酸鈉與硫酸亞鐵的物質的量之比應為1∶2。若次氯酸鈉的化學計量數確定為1，硫酸亞鐵的化學計量數就為2，根據O2—+2H+=H2O可知，硫酸的化學計量數為1，再根據質量守恒原則，可以確定氯化鈉的化學計量數為1，硫酸鐵的化學計量數為1，水的化學計量數為1。

【答案】NaClO+2FeSO4+H2SO4 NaCl+Fe2（SO4）3+H2O

三、總結與反思

1.準確把握“過程與方法”的內涵 “過程與方法”是學生的學習經歷、體驗和思維方式的變化、發展程度，是指獲得和怎樣獲得“知識與技能”的經歷，并形成從這些經歷中抽象或概括的更有統攝力的思維程序和思維方法。氧化還原反應方程式書寫的教學中，教師應讓學生體驗問題的整個分析、探究、推斷過程，感受整個探究過程的艱辛，分享整個探究過程的快樂，體會分析、探究、推斷的思維方法，實現由學生自主思考、自主判斷、自主建構的目標，體現“以學生為主體”的教學理念，讓學生學會“化學探究過程與探究方法”。從而突破氧化還原反應方程式書寫的“瓶頸”。

2.堅持“定性與定量并重”的教學原則 教學案例中，氧化還原反應產物以及反應物的判斷，是利用氧化還原反應的基本規律，從定性或定性與定量相結合的角度加以分析；氧化還原反應方程式的配平，是利用反應中的守恒規律（得失電子守恒、質量守恒），從定量的角度加以分析。使學生從定性與定量的角度認識化學反應的本質，化學的科學性被進一步彰顯。課后許多學生反映，通過這樣的分析、探究活動，使他們一方面從微觀的角度真正體驗了分析研究的過程、樂趣和快感，明白了氧化還原反應的實質，另一方面又真正學會了學科分析、探究的方法。

3.常見氧化（還原）劑的還原（氧化）產物 反應物的判斷主要是受溶液酸堿性的影響，是否有水或酸或堿參加反應。產物的判斷，一方面要熟悉氧化還原反應的一般規律，知道氧化（還原）劑被還原（氧化）后一般得到什么產物。另一方面，要知道含氧氧化劑（如O2、NaClO、Na2O2）被還原后，氧元素的去向。若溶液呈酸性的話，氧會與氫離子結合成水，若溶液是中性或堿性的話，氧會與水分子結合成氫氧根離子。有些氧化劑分子中的氫、氧原子個數比為1∶1（如HClO、H2O2等），發生還原反應后氫與氧結合成氫氧根離子，若溶液呈酸性的話，氫氧根離子與氫離子結合成水，若溶液是中性或堿性的話，產物就是氫氧根離子。有時也會涉及到還原劑（如SO2、Na2SO3）被氧化后，氧化產物中的氧比還原劑中多，這時就要會判斷氧的來源。若溶液呈中性或酸性的話，會由溶液中的水提供氧；若溶液呈堿性的話，則由氫氧根離子提供氧。現將相對較難判斷的常見氧化（還原）劑的還原（氧化）產物列于下表中。