氧化還原反應(yīng)中學(xué)習(xí)能力核心素養(yǎng)探究

陳榮坤

(江蘇省沛縣第二中學(xué) 221600)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》指出“化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)學(xué)科…氧化還原反應(yīng)從宏觀物質(zhì)到微觀原子核外電子的轉(zhuǎn)移或偏移”.同時，學(xué)生還需要“識記核心概念，有能力對新反應(yīng)進(jìn)行依據(jù)氧化還原反應(yīng)原理進(jìn)行分析判別；在處理復(fù)雜問題時，能夠主動的依據(jù)氧化還原反應(yīng)的概念和規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)探究和創(chuàng)造性的應(yīng)用”.

一、氧化還原反應(yīng)學(xué)習(xí)主題學(xué)科能力構(gòu)成模型

從反應(yīng)物質(zhì)的重新組合看，化學(xué)反應(yīng)可分為四個基本反應(yīng)類型，即化合反應(yīng)、分解反應(yīng)、置換反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng).而從原子的外圍電子的偏移看，化學(xué)反應(yīng)不僅涉及原子的重組，化學(xué)鍵的重新組合，還要涉及分子內(nèi)部電子分布情形的改變.從這個角度，可以把化學(xué)反應(yīng)分為氧化還原反應(yīng)和非氧化還原反應(yīng)，而氧化還原反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)中最重要的一類.一般來說，涉及氧化還原的問題，多數(shù)屬于較難以掌握的內(nèi)容，在題目設(shè)置中也表現(xiàn)靈活多樣.氧化還原反應(yīng)學(xué)習(xí)主題學(xué)科能力構(gòu)成模型如圖所示.

二、氧化還原反應(yīng)知識特點

2018年江蘇省高考考試說明明確指出，要理解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)，了解氧化還原反應(yīng)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用.氧化還原反應(yīng)之所以重要，它能從本質(zhì)上認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律和接觸氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)，即通過得失電子使原子按結(jié)合成固定組成的化合物.

學(xué)習(xí)氧化還原反應(yīng)要求學(xué)生有明確的概念辨識能力，清晰的思考能力.氧化還原反應(yīng)不僅包含幾對對立統(tǒng)一的核心概念，還包含對核心概念的應(yīng)用和理解，是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的載體和能力基點.在氧化還原的教學(xué)中，存在著幾對對稱性的概念，第一組為氧化劑、氧化性、被還原、發(fā)生還原反應(yīng)、得到還原產(chǎn)物，另一組概念為還原劑、還原性、被氧化、發(fā)生氧化反應(yīng)、得到氧化產(chǎn)物.

教學(xué)中這兩組概念容易混淆，比如氧化劑是具有氧化性還是還原性.氧化劑具有氧化性還是還原性，而是要解析氧化劑、氧化性的內(nèi)涵.氧化劑的源頭與氧氣有關(guān)，氧氣在反應(yīng)中得到電子，容易作氧化劑，所以作氧化劑的物質(zhì)都會得到電子，而這種作氧化劑的性質(zhì)就叫做氧化性.從概念出發(fā)探究概念的源頭明顯優(yōu)于單純的記憶.

三、氧化還原反應(yīng)教學(xué)分析

氧化還原反應(yīng)的發(fā)展歷程從燃素說到拉瓦錫的氧化學(xué)說，到現(xiàn)代意義的電子轉(zhuǎn)移和偏移，使人們對氧化還原反應(yīng)的認(rèn)識越來越接近科學(xué)的本質(zhì).教學(xué)中，應(yīng)注重4個方面的問題.

1.核外電子8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

回憶初中的燃燒、鐵生銹等有氧氣參加的反應(yīng)進(jìn)行引入.這些反應(yīng)不僅有共同的反應(yīng)物氧氣，還有共同的特點，氧氣的化合價都發(fā)生了同樣的改變.而化合價發(fā)生改變的本質(zhì)是原子核外最外層電子數(shù)目發(fā)生了改變，這種改變的趨勢趨于穩(wěn)定，這個穩(wěn)定結(jié)構(gòu)就是8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu).通過分析也容易讓學(xué)生接受電子轉(zhuǎn)移或偏移的觀點.

2.電子轉(zhuǎn)移的表示方法

雙線橋和單線橋兩種表示電子轉(zhuǎn)移是了解氧化還原反應(yīng)本質(zhì)的途徑，通過分析電子轉(zhuǎn)移的方向、數(shù)目，學(xué)生可以更加直觀的理解變價元素的化合價變化，電子的轉(zhuǎn)移或偏移.而掌握電子轉(zhuǎn)移有兩點需要注意，其一，氧化還原反應(yīng)中包含變價元素和不變元素，如果缺乏對變價元素敏銳的認(rèn)識，就可能從反應(yīng)式第一個原子標(biāo)記，導(dǎo)致容易誤判.根本原因是對原子化合價認(rèn)識不清析，特別是原子核外8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)理解不透徹.其二，總化合價升降或總得失電子總數(shù)目無法分析.不能靈活分析變價元素的原子數(shù)目.解決此類問題，多讓學(xué)生梳理化合價基本概念，樹立守恒思想，提高轉(zhuǎn)移電子的判斷能力.

3.氧化性、還原性的比較

比較氧化性、還原性屬于氧化還原反應(yīng)基本概念的判斷，通過討論、自學(xué)、辨析，讓學(xué)生體會概念之間的緊密聯(lián)系 .另外，課本、課外習(xí)題，反復(fù)強(qiáng)調(diào)氧化性、還原性的重要性.隨著刻意練習(xí)增加，學(xué)生慢慢接受概念之間的邏輯關(guān)系.

4.電子守恒

利用電子守恒進(jìn)行計算，題目往往有難度，學(xué)生不容易解決.講解時，首先要了解電子守恒的基本含義：在任何氧化還原反應(yīng)中不僅要滿足基本的質(zhì)量守恒、原子守恒，還要滿足氧化劑得到的電子數(shù)與還原劑失去的電子數(shù)之間有恒等關(guān)系.當(dāng)反應(yīng)處于連續(xù)反應(yīng)或者氧化還原反應(yīng)方程式難以書寫時，利用電子守恒的思想很容易使問題得到簡化.而同時思維卻得到深化和提升.例如2018年高考題中，江蘇省高考試題第10題C項．3 mol H2與1 mol N2混合反應(yīng)生成NH3，轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目小于6×6.02×1023.20題第4問NH3與NO2生成N2的反應(yīng)中，當(dāng)生成1 mol N2時，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為____mol.2018年海南省第9題 B.1 mol 甲烷完全燃燒轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為8NA.

四、氧化還原反應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)品質(zhì)分析

在學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，注意三個方面：

第一，注意概念內(nèi)部之間的聯(lián)系：失去電子，電子帶負(fù)電荷，失去負(fù)電荷，化合價升高，作為還原劑.同時還原劑具有還原性，被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，得到氧化產(chǎn)物.

第二，把上面的知識點進(jìn)行濃縮，失生還(諧音，師生還，教師學(xué)生都人品高尚，喜歡無私奉獻(xiàn)，給出電子)，降得氧.諧音意義化教學(xué)方式是初學(xué)者迅速掌握的有效方法.

第三，也是各種版本課本共同的處理方案，在氧化還原反應(yīng)后續(xù)的教學(xué)中，不斷強(qiáng)化，不斷的用課本中重要的方程式鞏固氧化還原反應(yīng)的概念.比如人教版必修化學(xué)1第二章介紹完氧化還原反應(yīng)后，在元素化合物課后習(xí)題部分較高頻次的出現(xiàn)有關(guān)氧化還原的有關(guān)問題.其他習(xí)題沒有直接說出氧化還原問題，但必須用氧化還原的相關(guān)的知識才能解決.比如，氧化還原反應(yīng)方程式、反應(yīng)原理、實驗設(shè)計等等.這些知識和習(xí)題必需引起學(xué)生的重視.

對氧化還原反應(yīng)知識進(jìn)行有效性整合，形成有序的知識體系，建構(gòu)氧化還原反應(yīng)知識的認(rèn)知模型.照課堂推進(jìn)的流程，情景創(chuàng)設(shè).運(yùn)用最近發(fā)展區(qū)理論，使學(xué)生在已經(jīng)達(dá)到的能力水平和可能達(dá)到的能力之間的差異進(jìn)行突破.教師主動提供已有的知識經(jīng)驗或真實場景能夠使無序的思維轉(zhuǎn)變到對某一特定的問題進(jìn)行思考，從而觸發(fā)學(xué)生的思維升級.