氧化還原反應(yīng)的教學(xué)策略

馮業(yè)強(qiáng)

【中圖分類號(hào)】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】2095-3089（2019）07-0235-01

氧化還原反應(yīng)在人教版高中化學(xué)教材中占有重要的地位，屬于基本概念和理論知識(shí)范疇，是高中化學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是歷年高考的熱點(diǎn)知識(shí)之一（選擇題、實(shí)驗(yàn)題、工藝流程題、電化學(xué)、離子反應(yīng)等題目中均可考查氧化還原反應(yīng)），因此，必須加強(qiáng)氧化還原反應(yīng)這部分內(nèi)容的教學(xué)、幫助學(xué)生理解并掌握氧化還原反應(yīng)的基本原理，這對(duì)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。而新課改的理念要求教師更加關(guān)注教學(xué)過(guò)程對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展的重要影響、重視學(xué)情，在此要求的指導(dǎo)下，教師如何合理有效的處理中學(xué)化學(xué)氧化還原反應(yīng)教學(xué)顯得尤為重要，下面我談?wù)勛约旱乃伎己透形颉?/p>

一、循序漸進(jìn)，遠(yuǎn)離“一步到位”

在初為人師的時(shí)候，不懂得教材的知識(shí)體系，憑借著自己的感覺(jué)，認(rèn)為氧化還原反應(yīng)知識(shí)很重要，在忽視學(xué)生的基礎(chǔ)和接受能力的前提下搞“一步到位”，結(jié)果累壞了自己、害苦了學(xué)生，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果也很一般，實(shí)踐證明“一步到位”的做法是不可取的。在新課程背景下，氧化還原反應(yīng)的教學(xué)貫穿于高中化學(xué)教材的始終，教師在進(jìn)行氧化還原反應(yīng)教學(xué)時(shí)，應(yīng)依據(jù)學(xué)情、尊重學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，把方法交給學(xué)生，從元素化合價(jià)的分析入手，循序漸進(jìn)，遠(yuǎn)離“一步到位”，讓學(xué)生的認(rèn)知水平螺旋式上升。

新課教學(xué)時(shí)，幫助學(xué)生建立氧化還原反應(yīng)、氧化劑、還原劑等概念，然后在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用雙線橋法對(duì)氧化還原反應(yīng)進(jìn)行分析，能夠判斷氧化劑、還原劑、會(huì)計(jì)算電子轉(zhuǎn)移數(shù)量即可，不宜過(guò)深挖掘。

二、抓住氧化還原反應(yīng)解題的“金鑰匙”

氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移，但電子轉(zhuǎn)移看不見(jiàn)、摸不著，使氧化還原反應(yīng)顯的神秘莫測(cè)，學(xué)生不易理解和掌握電子轉(zhuǎn)移的相關(guān)內(nèi)容。好在有電子轉(zhuǎn)移的過(guò)程會(huì)導(dǎo)致某些元素的化合價(jià)發(fā)生變化，且化合價(jià)是比較直觀的、具體的，相對(duì)于抽象的電子轉(zhuǎn)移而言，分析元素的化合價(jià)是比較易于被學(xué)生掌握的。所以，有老師稱化合價(jià)為氧化還原反應(yīng)解題的“金鑰匙”。在教學(xué)過(guò)程中，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到元素化合價(jià)在氧化還原反應(yīng)中的重要性并逐漸掌握元素化合價(jià)的判斷方法。初學(xué)氧化還原反應(yīng)時(shí)，學(xué)生判斷化合價(jià)可依據(jù)識(shí)記和經(jīng)驗(yàn)，待學(xué)生學(xué)習(xí)完元素周期表、元素周期律相關(guān)知識(shí)以后，教師可引導(dǎo)學(xué)生整理歸納出如下較系統(tǒng)的判斷元素化合價(jià)的方法，為學(xué)生判斷陌生化合物中各元素的化合價(jià)做好鋪墊。

1.常見(jiàn)元素的化合價(jià)。

（1）氧元素。

氧元素通常表現(xiàn)0價(jià)（如O2、O3中的氧）、-1價(jià)（如Na2O2、H2O2等微粒中的氧）和-2價(jià)（如KMnO4、H2C2O4、LiCoO2、S2O2-3等微粒中的氧）。氧元素一般不顯示正價(jià)，其中，-2價(jià)是氧元素最常見(jiàn)價(jià)態(tài)。有些化合物中氧元素的價(jià)態(tài)需要全面、仔細(xì)斟酌，如CaO2中氧元素的化合價(jià)需要通過(guò)先分析鈣元素為+2價(jià)，進(jìn)而得出氧元素為-1價(jià)。

（2）氫元素。

氫元素通常表現(xiàn)0價(jià)（如H2中的氫）、-1價(jià)（如NaH、CaH2等金屬氫化物中的氫）和+1價(jià)（如H2O、H2C2O4、PH3、CH4等微粒中的氫）。其中，+1價(jià)是氫元素最常見(jiàn)價(jià)態(tài)。有些化合物中氫元素的價(jià)態(tài)是學(xué)生出錯(cuò)幾率特別高的，如PH3和CH4中的氫元素的化合價(jià)，學(xué)生往往依據(jù)氫元素書(shū)寫(xiě)在化合物中靠后的位置，得出氫元素為-1價(jià)，其實(shí)只要觀察到P和C是非金屬元素，就可以得出PH3和CH4屬于非金屬氫化物，它們中的氫為+1價(jià)。

2.ⅠA～ⅢA族元素的化合價(jià)。

任何單質(zhì)中元素的價(jià)態(tài)均為0，ⅠA～ⅢA族元素的單質(zhì)也不例外。在化合物中，ⅠA族元素（除氫）的化合價(jià)均為+1，ⅡA族元素的化合價(jià)均為+2，ⅢA族Al的化合價(jià)為+3。

3.陌生化合物中各元素化合價(jià)的分析計(jì)算方法。

遇到不太熟悉的化合物時(shí)先判斷以上情況，其余元素的化合價(jià)用化合價(jià)的代數(shù)和等于零的原則來(lái)計(jì)算（離子則按離子中各元素化合價(jià)的代數(shù)和等于離子所帶電荷的原則計(jì)算）。

有了以上總結(jié)，學(xué)生判斷元素的化合價(jià)不必摸著石頭過(guò)河了，也不再害怕陌生化合物中各元素化合價(jià)的判斷了。于是，學(xué)生分析陌生的氧化還原反應(yīng)的大門(mén)情不自禁地敞開(kāi)了。

三、破解氧化還原反應(yīng)的分析方法

通過(guò)分析氧化還原反應(yīng)，可以判斷氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物，也可以把電子轉(zhuǎn)移情況理清楚。但筆者發(fā)現(xiàn)，讓學(xué)生準(zhǔn)確尋找氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物不是一件容易的事情，甚至很多學(xué)生好不容易分析得到的氧化劑和還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物卻是反的。在反應(yīng)過(guò)程中，氧化劑將還原劑氧化，氧化劑被還原劑還原、轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物；還原劑將氧化劑還原，還原劑被氧化劑氧化、轉(zhuǎn)化為氧化產(chǎn)物，這是高中化學(xué)典型的辯證的邏輯之美的體現(xiàn)。倘若學(xué)生不理解，終將混成一團(tuán)。把氧化還原反應(yīng)的雙線橋分析法講清楚可以幫助學(xué)生走出困擾。以H2還原CuO為例，從分析元素的化合價(jià)出發(fā)，H2中氫元素化合價(jià)升高，則氫元素失去電子、發(fā)生氧化反應(yīng)（被氧化），H2在反應(yīng)后轉(zhuǎn)化成氧化產(chǎn)物H2O，H2做還原劑（如圖1所示）；CuO中Cu元素化合價(jià)降低，Cu元素得到電子、發(fā)生還原反應(yīng)（被還原），CuO在反應(yīng)后轉(zhuǎn)化成還原產(chǎn)物Cu，CuO做氧化劑（如圖2所示）。這兩個(gè)過(guò)程可以簡(jiǎn)化為“升失氧氧還，降得還還氧”，在氧化還原反應(yīng)的雙線橋分析中，它們可以用一個(gè)順時(shí)針或逆時(shí)針的圈來(lái)生動(dòng)表達(dá)，只要學(xué)生理解了，分析起來(lái)輕松、準(zhǔn)確。

四、在應(yīng)用中加深對(duì)氧化還原反應(yīng)的理解

待學(xué)生學(xué)習(xí)完《化學(xué)反應(yīng)原理》后，再對(duì)氧化還原反應(yīng)進(jìn)行全面復(fù)習(xí)提升，如氧化還原反應(yīng)的電子守恒規(guī)律、先后反應(yīng)規(guī)律、配平方法與技巧、元素的價(jià)態(tài)表現(xiàn)性質(zhì)規(guī)律等，讓學(xué)生全面認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)，然后綜合運(yùn)用氧化還原反應(yīng)的知識(shí)。可以從以下3個(gè)角度對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，加速學(xué)生氧化還原反應(yīng)相關(guān)的核心素養(yǎng)的形成。

1.氧化還原反應(yīng)中指定物質(zhì)的物質(zhì)的量的計(jì)算。

例1：在一定條件下，與Cr3+反應(yīng)，產(chǎn)物是Cr2O2-7和Pb2+，則與1 mol Cr3+反應(yīng)

所需PbO2的物質(zhì)的量為

A.3.0 mol B.1.5 mol C.1.0 mol D.0.75 mol

解析：初學(xué)者總會(huì)想著先將題中涉及的氧化還原反應(yīng)方程式配平，然后再利用各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于它們物質(zhì)的量之比列比例式求解。這種方法較慢，且受化學(xué)方程式配平的熟練程度和技巧影響較大。一旦學(xué)生領(lǐng)悟了氧化劑（PbO2）所得到的電子數(shù)目與還原劑（Cr3+）所失去的電子數(shù)目相等，可以直接列一元一次方程求解，快速、便捷。設(shè)所需PbO2的物質(zhì)的量為n，則有2n = 1 mol ×3，解之得n = 1.5 mol。

2.氧化還原反應(yīng)知識(shí)的綜合運(yùn)用。

例2：某一反應(yīng)體系有反應(yīng)物和生成物共五種物質(zhì)：O2、H2CrO4、Cr（OH）3、H2O、H2O2。

已知該反應(yīng)中H2O2只發(fā)生如下過(guò)程： H2O2→O2

①該反應(yīng)中的還原劑是__________。

②該反應(yīng)中，發(fā)生還原反應(yīng)的過(guò)程是__________。

③寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式____________________。

解析：依據(jù)題意分析，H2O2只發(fā)生化合價(jià)升高的氧化過(guò)程，H2O2是還原劑；問(wèn)題②的解決，需要學(xué)生找到化合價(jià)降低的過(guò)程，剩余的3中物質(zhì)H2CrO4、Cr（OH）3、H2O中氫、氧元素的化合價(jià)均未發(fā)生變化，只有鉻元素價(jià)態(tài)發(fā)生變化，不難得到發(fā)生還原反應(yīng)的過(guò)程是H2CrO4→Cr（OH）3；綜合前述分析過(guò)程，這一反應(yīng)體系發(fā)生的反應(yīng)為：H2O2+H2CrO4→O2+Cr（OH）3，根據(jù)化合價(jià)升高與降低的總值相等和元素守恒的原則，得到配平后的化學(xué)方程式為：3H2O2+2H2CrO4=3O2↑+2Cr（OH）3+2H2O。

3.電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)。

電化學(xué)中電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)是一個(gè)難點(diǎn)，很多學(xué)生對(duì)此感到棘手。其實(shí)電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)也是氧化還原反應(yīng)知識(shí)的具體應(yīng)用，倘若讓學(xué)生看到電極反應(yīng)式與氧化還原反應(yīng)的淵源關(guān)系，電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)不再是一個(gè)“難”字。請(qǐng)看例3和例4。

例3：請(qǐng)分別寫(xiě)出鋅銅稀硫酸原電池正、負(fù)極電極反應(yīng)式。

解析：鋅銅稀硫酸原電池是一個(gè)最基本的原電池，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)以下4步學(xué)著書(shū)寫(xiě)原電池正、負(fù)極電極反應(yīng)式：

①電池總反應(yīng)方程式：Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑

②電池總反應(yīng)方程式的離子方程式：Zn+2H+ = Zn2++H2↑

③雙線橋分析：

④電池正極反應(yīng)式（還原反應(yīng)，得到電子，用“+”號(hào)）：2H+ +2e-= H2↑；

電池負(fù)極反應(yīng)式（氧化反應(yīng)，失去電子，用“-”號(hào)）：Zn-2e- = Zn2+。

例4：用金屬鉑片插入KOH溶液作電極，在兩極上分別通甲烷和氧氣構(gòu)成原電池。請(qǐng)分別寫(xiě)出該原電池正、負(fù)極的電極反應(yīng)式。

解析：這是一個(gè)新型燃料電池，“4步走”法可以快速書(shū)寫(xiě)出其電極反應(yīng)式來(lái)。

（1）負(fù)極電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)過(guò)程：

①反應(yīng)物→產(chǎn)物：CH4→CO2-3

②分析化合價(jià)、寫(xiě)出電子轉(zhuǎn)移數(shù)目：CH4-8e-→CO2-3

③電荷守恒（堿性環(huán)境，用OH-配平電荷）：CH4+10OH--8e-→CO2-3

④元素守恒（用H2O配平H、O元素）得負(fù)極反應(yīng)式：CH4+10OH--8e-= CO2-3+7H2O；

（2）正極電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)過(guò)程：

①反應(yīng)物→產(chǎn)物，結(jié)合電荷守恒：O2+4e-→4OH-（O2通常情況下只得電子）

②元素守恒（用H2O配平H、O元素）得正極反應(yīng)式：O2+2H2O+4e-= 4OH-。

經(jīng)過(guò)以上幾個(gè)階段，多數(shù)學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)的認(rèn)識(shí)基本成熟。在每一個(gè)階段，老師必須把知識(shí)講清楚，把方法交給學(xué)生，讓學(xué)生能夠聽(tīng)明白、記得住、會(huì)應(yīng)用。同時(shí)，需要老師認(rèn)知鉆研教材知識(shí)體系，有策略的、高效的培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，少走彎路。“只有更好，沒(méi)有最好”同樣適用于教師對(duì)教學(xué)的思索過(guò)程。