高中化學(xué)氧化還原反應(yīng)的教學(xué)策略

周承軍

【摘 要】本文從電子轉(zhuǎn)移、氧化還原性強弱、反應(yīng)方程式的配平原則三個方面論述氧化還原反應(yīng)的機理、內(nèi)在邏輯，并提出相應(yīng)的教學(xué)策略。

【關(guān)鍵詞】氧化還原反應(yīng) 氧化物 還原物 氧化劑 還原劑

【中圖分類號】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）09B-0144-02

氧化還原反應(yīng)作為高中知識的重要組成部分，是高考中的熱點和難點，需要學(xué)生靈活掌握其內(nèi)在邏輯。但是，由于這部分內(nèi)容比較抽象，需要學(xué)生熟悉掌握電子轉(zhuǎn)移和化合價的變化情況才能理解其實質(zhì)。這就導(dǎo)致學(xué)生對其理解和掌握有難度，不能很好地掌握反應(yīng)的內(nèi)在機理，從而影響學(xué)習(xí)效率。為了讓學(xué)生更好地理解和掌握氧化還原反應(yīng)，需要從反應(yīng)過程中的電子轉(zhuǎn)移、氧化還原性強弱和化學(xué)方程式配平三個角度入手，講解氧化還原反應(yīng)的原理。

一、明確氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移

（一）掌握化學(xué)反應(yīng)的電子去向

氧化還原反應(yīng)作為學(xué)習(xí)其他化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)，是高中化學(xué)中必須掌握的內(nèi)容。在氧化還原反應(yīng)定義中，先是從電子轉(zhuǎn)移去向進(jìn)行劃分：氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)是電子的得失或者共用電子對的偏移。在講解電子去向知識時，要讓學(xué)生思考這樣的問題：“電子轉(zhuǎn)移或電子對的偏移會產(chǎn)生什么影響?！比缓笊钊胩接戨娮愚D(zhuǎn)移去向，讓學(xué)生知道在反應(yīng)中參加反應(yīng)的某個元素應(yīng)該得電子還是失電子。例如：

在此反應(yīng)方程式中，F(xiàn)e3+具有強氧化性，F(xiàn)e 具有強還原性。讓學(xué)生結(jié)合元素氧化還原性來理解得失電子。經(jīng)過引導(dǎo)、分析，學(xué)生理解到 Fe3+ 得到 2e- 電子變?yōu)?Fe2+，而 Fe 失去電子 2e- 變?yōu)?Fe2+，電子從 Fe 流轉(zhuǎn)到 Fe3+ 當(dāng)中。講解完氧化還原反應(yīng)之后，筆者對反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移進(jìn)行總結(jié)：“在氧化反應(yīng)過程中，元素達(dá)到最大化合價后，就會表現(xiàn)出較強的得電子性；元素達(dá)到最低化合價時表現(xiàn)出較強的失電子性，一失一得就會讓氧化還原反應(yīng)進(jìn)行下去?！?/p>

（二）掌握氧化還原反應(yīng)的電子守恒定律

在氧化還原反應(yīng)中雖然元素出現(xiàn)得失電子但總的電子是守恒的，遵循電子守恒定律。氧化還原反應(yīng)之所以能夠進(jìn)行，在于其得失電子是相等的，在反應(yīng)過程中電子守恒，因此，學(xué)生清晰地知道，在反應(yīng)中“得電子數(shù)=失電子數(shù)”，保證反應(yīng)后不帶電。若某個反應(yīng)“失電子數(shù)≠得電子數(shù)”，那么這個反應(yīng)是錯誤的，是違背電子守恒定律的。在教學(xué)中，筆者結(jié)合具體案例來使學(xué)生加深對電子守恒的認(rèn)識。例如，在加熱高錳酸鉀反應(yīng)中，具體的化學(xué)反應(yīng)方程式如下所示：

KMnO4 → K2MnO4+MnO2+O2

筆者要求學(xué)生運用元素守恒來配平方程。此時，學(xué)生通常會結(jié)合之前學(xué)到的配平方法去進(jìn)行配平，但不能快速準(zhǔn)確地把方程式配平完整，不知如何平衡氧化劑和還原劑之間的比例。這個時候，筆者會引導(dǎo)學(xué)生：配平化學(xué)方程式，最有效的方法是采用得失電子守恒方法，首先將得失電子總數(shù)進(jìn)行確定，之后再把氧化劑和還原劑系數(shù)進(jìn)行確定，然后按照元素守恒進(jìn)行配平。此時，學(xué)生將電子轉(zhuǎn)移方程畫出如下：

發(fā)現(xiàn) Mn 化合價從 +7 變?yōu)?+4 和 +6，而 O 元素從 -2 上升為 0 價，結(jié)合得失電子守恒來配平化學(xué)方程式。最后，筆者針對電子守恒定律給學(xué)生總結(jié)道：“在配平化學(xué)式時一定時刻記著要把電子守恒定律同物質(zhì)守恒定律結(jié)合在一起，這樣才能確?；瘜W(xué)方程式的正確性?！?/p>

明確氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移，需要學(xué)生從電子轉(zhuǎn)移去向和電子守恒定律這兩個角度入手，遵循氧化劑得電子數(shù)等于還原劑失電子數(shù)的規(guī)律，最終保證失電子總數(shù)和得電子總數(shù)相等。

二、清晰界定氧化還原性的強弱

在氧化還原反應(yīng)過程中，很多教學(xué)內(nèi)容都涉及對物質(zhì)氧化性和還原性的界定，讓學(xué)生明確某個反應(yīng)是否可以正常進(jìn)行。在氧化還原反應(yīng)中，需要讓學(xué)生牢記“反應(yīng)前物質(zhì)的氧化性、還原性>反應(yīng)后物質(zhì)的氧化性、還原性”，只有這樣才能保證反應(yīng)可以順利進(jìn)行。

在講解氧化還原性強弱問題上，筆者會結(jié)合界定氧化劑、還原劑的有關(guān)知識對學(xué)生進(jìn)行提問，讓學(xué)生明確什么樣的物質(zhì)屬于氧化劑或還原劑。此時，學(xué)生可以得出“還原劑需要失去電子，氧化劑需要得到電子”。接著，筆者會圍繞氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物怎么界定來進(jìn)行提問，讓學(xué)生理解氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的含義。這個時候，學(xué)生參考教材給出氧化還原反應(yīng)產(chǎn)物的定義：氧化劑→還原產(chǎn)物，還原劑→氧化產(chǎn)物。學(xué)生清晰掌握氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物之后，筆者讓學(xué)生比較反應(yīng)前后物質(zhì)氧化還原性的強弱，讓學(xué)生理解反應(yīng)順利得以進(jìn)行下去的內(nèi)因。這個時候，學(xué)生通過參照學(xué)習(xí)的內(nèi)容清晰界定出：氧化劑氧化性>氧化產(chǎn)物（氧化性），還原劑>還原產(chǎn)物（還原性）。在學(xué)生清晰掌握反應(yīng)前后物質(zhì)氧化還原性知識后，筆者結(jié)合具體案例來加深學(xué)生對氧化還原性的理解和掌握。例如：

H2O+Cl2→HCl+O2

讓學(xué)生去分析這個化學(xué)反應(yīng)能否正常進(jìn)行，同時將反應(yīng)的氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物列出。此時，學(xué)生從得失電子和生成物質(zhì)來看，認(rèn)為該反應(yīng)是可以正常進(jìn)行，并把反應(yīng)的氧化劑 Cl2，還原劑 H2O，氧化產(chǎn)物 O2，還原產(chǎn)物 HCl 列出。此時，筆者結(jié)合其他反應(yīng)來引導(dǎo)學(xué)生：“HCl 和水誰可以跟 Fe 反應(yīng)？”此時學(xué)生可以得出與 Fe 反應(yīng)的是 HCl。接著，筆者讓學(xué)生去界定 HCl 和 H2O 誰的還原性強？這時，學(xué)生可以得出“HCl還原性>H2O 還原性”的結(jié)論。之后，筆者讓學(xué)生回到該題目中，讓學(xué)生重新審視該反應(yīng)是否正確。此時，學(xué)生把題目中的氧化還原性強弱同已有知識進(jìn)行對比，得到兩者之間是沖突的，不遵循“還原劑>還原產(chǎn)物（還原性）”的規(guī)律。接著，筆者給出這個反應(yīng)的正常化學(xué)方程式，讓學(xué)生比較兩者的區(qū)別：

H2O+Cl2→HCl+HClO

最后，筆者給學(xué)生做關(guān)于氧化還原性的總結(jié)：“大家在判斷反應(yīng)是否可以進(jìn)行下去時，首先要判定該反應(yīng)是否遵循元素守恒和電子守恒。在滿足以上兩個條件之后，還要判定該反應(yīng)中是否符合氧化還原性的基本原理，這樣才能判定反應(yīng)是否能進(jìn)行，其反應(yīng)方程式是否正確?！?

氧化還原反應(yīng)針對物質(zhì)的氧化性和還原性考查較多，要求學(xué)生可以比較出各自氧化還原性的強弱程度，根據(jù)反應(yīng)的內(nèi)在原理來判斷該反應(yīng)是否正確。因此，針對氧化還原性的界定方法需要學(xué)生牢固掌握，做到看到反應(yīng)前與反應(yīng)后的物質(zhì)，就能迅速判定這個反應(yīng)是不是氧化還原反應(yīng)。

三、充分掌握化學(xué)反應(yīng)方程式的配平原則

一個氧化還原反應(yīng)確定之后，需要學(xué)生把反應(yīng)方程式進(jìn)行配平，以使遵循電子守恒定律和物質(zhì)守恒定律。但是，在氧化還原反應(yīng)配平過程中，會遇到與普通化學(xué)反應(yīng)不同的反應(yīng)方程式，在配平中會遇到較多問題。

筆者在講解化學(xué)方程式配平原則時，首先給學(xué)生拋出問題：“在氧化還原反應(yīng)過程中，氧化劑和還原劑是否可以為同一種物質(zhì)？如果可以，舉出相關(guān)例子進(jìn)行佐證。”此時，學(xué)生會列出：

H2O+Cl2→HCl+HClO

證明氧化劑和還原劑可以為同種物質(zhì)。接著，筆者會詢問學(xué)生：“氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物是否可以是同一種物質(zhì)呢？”這時學(xué)生參照之前講解的 Fe+FeCl3→FeCl2 反應(yīng)，證實氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物可以為同種物質(zhì)。在這時，筆者對學(xué)生總結(jié)道：“氧化劑和還原劑沒有個數(shù)限制，可以有多個氧化劑和多個還原劑，但是必須有氧化劑和還原劑，在反應(yīng)過程中必須遵循電子和物質(zhì)守恒定律?！敝?，筆者會結(jié)合具體案例來強化學(xué)生對化學(xué)式配平的掌握。例如，在硫、碳、硝酸鉀反應(yīng)式中：

S+KNO3+C→N2+CO2+K2S

如何把該反應(yīng)配平完整。此時，學(xué)生在配平過程中遇到配平某一種元素之后，另外一種元素則又不守恒的問題。筆者引導(dǎo)學(xué)生：“配平化學(xué)方程時，首先將反應(yīng)中氧化劑和還原劑找出來?！睂W(xué)生依據(jù)化學(xué)價的升高或者降低得出氧化劑為 KNO3 和S，還原劑為 C。接著，筆者要求學(xué)生把升高的化學(xué)價和降低的化合價列出，得到元素化合價變化趨勢。學(xué)生畫出電子圖：

發(fā)現(xiàn)得到電子的元素有 S 和 N，而失去電子的元素為 C。S 從 0 價變?yōu)?-2 價，C 從 0 價變?yōu)?+4 價，N 從 +5 變?yōu)?0 價。最后，筆者要求學(xué)生按照電子守恒去配平方程，然后根據(jù)質(zhì)量守恒把系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。在筆者引導(dǎo)下，學(xué)生可以得出正確的配平化學(xué)反應(yīng)方程式：

S+2KNO3+3C=N2+3CO2+K2S

在氧化還原反應(yīng)中，需要學(xué)生能夠獨立把化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行配平，使反應(yīng)遵循元素守恒定律和電子守恒定律。只有這樣才能為以后進(jìn)行化學(xué)計算做好鋪墊，更好地掌握化學(xué)知識。

氧化還原反應(yīng)是高中的難點和重點，需要學(xué)生掌握反應(yīng)的內(nèi)在邏輯，明確判定化學(xué)反應(yīng)的基本原則和方法。因此，為了更好地提高學(xué)生對氧化還原反應(yīng)知識的掌握，需要從反應(yīng)電子的轉(zhuǎn)移、氧化還原性強弱和化學(xué)方程式配平這三個方面入手，使學(xué)生充分理解相關(guān)知識，切實掌握氧化還原反應(yīng)。

（責(zé)編 盧建龍）