淺析“氧化還原反應方程式書寫”
——發揮化學核心素養的引領作用

徐卓

（海南省屯昌縣屯昌中學，海南三亞 571600）

1 學生的困惑

最近我們復習完高中元素化合物知識，進行單元測試，其結果大大出乎我的意料，同學們失分部分都是不會正確書寫化學方程式，然后我限定時間后再考查化學反應方程式，成績仍然很不理想。為了掌握學生的思想動態，我做了題為“我心目中的化學反應方程式”的問卷調查，了解學生書寫化學方程式困難。我將歸類大致有如下：

（1）態度方面：1）初中化學基礎差，怎么努力都跟不上；2）懶，學化學不努力，不愿意去記；3）課前不預習、課后不復習；4）跟著感覺走，隨意編寫產物。

（2）情感方面：1）對化學沒有興趣，感覺枯燥無味；2）感覺老師沒講透，一知半解，也不求甚解；3）恐懼，方程式太多太雜；4）不細心，丟三落四；5）難配平，就放棄。

（3）方法方面：1）不擅長總結氧化還原反應規律，死記硬背，低效重復；2）不知道如何分析化合價，或不知道元素的化合價的本質，更談不上電子得失數目；3）沒掌握各種物質在不同情況下被氧化或被還原到什么程度；4）不根據實驗現象來分析反應原理。

2 教學反思

從學生列出13 條困難來看，學生和老師都需要努力，老師體現在如下幾個方面：

（1）不懂學生。教師不了解學生的基礎，憑自己感覺進行教學，過高估計學生。如鈉與水的反應時有學生錯誤寫成：2Na+HO ＝NaO+H↑或4Na+2HO ＝4NaH+O↑。

（2）學生沒有理解反應原理，學生死記硬背。鐵與水蒸氣在高溫時反應生成FeO和H，不少同學們錯寫成FeO、FeO、Fe(OH)、Fe(OH)等。

（3）學生沒有掌握元素化合價，隨意編寫生成物。氧化還原反應的本質是電子得失，特征是化合價升降，然后高三(5)班有1/5 的學生分不清楚分子或離子中元素的化合價。

（4）學生不會分類識記化學方程式。在練習中學生隨意就生成了H，原因就在于沒有對同類問題進行歸納類比記憶。

（5）學生把方程式視為死物，不知道靈活變化。如HO是一種強氧化劑，但它遇到酸性KMnO時表現出還原性，-1 價O 被氧化生成O。

為了盡快使學生突破化學反應方程式這一難關，在元素化合物復習時必須幫助學生建立知識網絡，建立思維模型，把元素化合物網絡化、系統化，逐步形成化學核心素養。

3 形成化學素養

3.1 素養1宏觀辨識與微觀探析，形成“結構決定性質”的觀念

活潑金屬能從酸或水中置換出氫生成氫氣。因為“活潑金屬元素表位于元素周期第IA、IIA 族，原子半徑在同周期元素中最大，容易失去電子，表現出較強的金屬性”，因而能被H氧化。Na 與冷水反應速率較快、K 與冷水反應可能會發生燃燒，Li 與冷水反應比較平穩?？茖W家把金屬Rb 和Cs 分別投入冷水中，發生劇烈爆炸。透過宏觀實驗現象，不難發現Li、Na、K、Rb、Cs 的原子最外層都只有一個電子，但從Li 到Cs 電子層增多，原子半徑增大，失電子能力增強，還原性增強，與水反應越來越劇烈。

Mg 是活潑金屬元素，是Mg 與冷水緩慢反應，高溫時鐵與水蒸氣反應生成FeO和H，實質是Fe 置換出水中的氫生成氫氣，同時生成鐵的氫氧化物，在高溫時分解得到較為穩定的FeO而不是其它形態鐵的氧化物。

在教學中要有意識培養學生透過現象看本質，抓住本質理解識記方程式。

3.2 素養2變化觀念與平衡思想，在氧化還原反應中有重要體現

氧化與還原是一個動態平衡，必須遵循得失電子守恒，化合價升降守恒。同主族元素最外層電子數相同，化學性質相似，如Cl能從溶液中能置換出來Br或I，Br能置換出來I，氧化性Cl>Br>I。學生生按上述規律推理，把F通入NaCl 溶液中，寫成F+2NaCl=2NaF+Cl。錯的原因在于沒有變化觀念，F 是非金屬最強的元素，電負性最大，能把水中O 氧化成O。

在學習元素周期律時要注意特殊性。第IA 族金屬鈉在空氣中點燃會生成NaO，學生就認為Li 在空氣中點燃生成物LiO，Li 與Mg 存在“對角線”相似性，只能生成LiO。

新情景下化學方程式的書寫能很好考查學生的綜合能力，是歷年高考的熱點，也是學生失分點。如：海南2013 年高考1（3）“堿性溶液中HO把CN氧化成碳酸鹽和氨，寫出這一反應的離子方程式。”

這類題目解題思路是：找出“兩劑”（氧化劑、還原劑）和“兩產物”（氧化產物、還原產物）→用化合價升降總數相等配平這四種粒子的系數→用電荷守恒或原子個數守恒補充所缺少的粒子（酸性溶液中補H和HO，堿性溶液中補OH和HO）→配平整個方程式。

得失電子守恒或化合價升降守恒、原子個數守恒是寫氧化還原方程式中重要思想。學生形成守恒思想就掌握書寫氧化還原方程式的方法。上例先寫出：CN+HO→CO+NH，然后逐步進行，最后寫出CN+HO+OH= CO+NH。

3.3 素養3證據推理和模型認知，幫助學生建立氧化還原反應模型

在學生眼里化學方程式就像春天里盛開的花朵，千姿百態，變化萬端，所以就非常雜而亂，只好死記硬背，結果效果不好?；瘜W方程式有章可循，在教學中老師要有意識幫助學生建立書寫氧化還原方程式模型，通過推理掌握化學方程式書寫方法。

（1）氧化還原反應遵循“強弱順序規則”，多種有氧化性的粒子在一起和同一種還原性粒子作用，氧化性強的優先得電子被還原。1）向含1molCl和Br的水溶液中滴入FeCl溶液，因氧化性Cl＞Br，先發生反應是Cl+2Fe=2Cl+2Fe。2）稀硝酸中有H和NO，氧化性NO＞H，NO-先得電子，不生成H。

同理，還原性強的粒子先失電子被氧化，如向含1molFeBr溶液中滴入氯水，因還原性Fe＞Br，故先被氧化的是Fe而不是Br。

（2）生成H的反應。

水中的H 或酸中+1 價H有氧化性，當沒有其它粒子能得電子時，H得電子，如：1）較活潑金屬與非氧化性的酸作用生成氫氣；2）K、Ca、Na 與水反應置換出氫氣；3）Fe 與水蒸氣反應生成氫氣；4）Al 與NaOH 溶液反應生成氫氣；5）Si 與NaOH 溶液反應生成氫氣；6）Na 與乙醇反應生成氫氣；7）炭和水蒸氣高溫下反應生成氫氣。另外，Na 與液氨反應生成氫氣、CaH+HO=Ca(OH)+2H↑時，水是氧化劑，CaH還原劑。

（3）生成O的反應。

O的O 是0 價，可由-1 價或-2 價O 氧化得到。

1）-2 價O 的氧化生成O。①電解水或電解熔融的AlO生成O；②加熱使KClO或KMnO分解生成O；③HO被酸性KMnO氧化生成O；④HgO加熱分解生成O；⑤F與水反應生成O；⑥電解陽極發生反應4OH—4e=2HO+O↑。

2）-1 價O 的氧化生成O。①NaO與水反應生成的O；②NaO與CO反應生成的O；③HO分解生成的O。

3）O生成O。①O分解生成O；②O+2KI+HO= O+I+2KOH。

（4）模型認知，氧化還原反應分類方法。

1）歧化反應，同種物質中同種元素相同化合價的原子間電子轉移，得到不同化合價的物質，如Cl+HO=HCl+HClO、2NaO+2HO=4NaOH ＋O↑。

2）歸中反應，同種元素不同化合價的原子間電子轉移，如2HS+SO=3S ↓+2HO、KClO+6HCl(濃)=KCl+3Cl↑+3HO（此反應中氧化劑與還原劑物質的量之比為1:5，易錯）。

3.4 素養4科學探究與創新意識

化學是以實驗為基礎的學科，實驗可以驗證前人的經驗，更能培養學生的動手能力、觀察問題能力、分析問題能力、解決問題能力，使學生把宏觀實現現象和理論有機結合起來，根據實驗現象具體掌握物質間的相互轉化，理解氧化還原反應的本質。

不同化學物質的物理性質不同，如顏色、氣味、狀態、溶解性都不同，以此作為證據，結合實驗現象推理出化學反應方程式。如：

（1）用氯水來檢驗NH管道破損處有白煙生成：8NH+3Cl=6NHCl+N。

（2）用濕潤的KI 淀粉試紙檢驗Cl，試紙變藍：Cl+2I= I+2Cl。

（3）向某未知溶液中滴入KSCN 溶液時，無明顯現象，再滴入氯水后，溶液變紅，證明原溶液中含有Fe:2Fe+Cl=2Fe+2Cl、Fe+3SCN=Fe(SCN)(紅色)。

（4）SO通入溴水中，溴水褪色：SO+Br+2HO=HSO+2HBr。

（5）HS 通入SO溶液中生成淺黃色沉淀：2HS+SO=3S ↓+2HO 。

（6）NH通入灼熱的CuO，固體由黑色變為紅色，且有水蒸氣生成：3CuO+2NH=3Cu+N+3HO。

（7）向FeSO溶液中滴入NaOH 溶液先生成白色絮狀沉淀，然后逐漸變為灰綠色，最后變為紅褐色：4Fe(OH)+2HO+O=4Fe(OH)。

（8）向NaSO溶液中滴入稀硫酸溶液變渾濁成且有氣泡產生；NaSO+HSO= NaSO+HO+S ↓+SO↑。

（9）將濃硫酸滴入蔗糖上產生“黑面包”，體現了濃硫酸的脫水性和強氧化性[C+2HSO（濃）CO↑+2SO↑+2HO]。

（10）鐵和足量的稀硝酸反應，溶液變為棕色（生成Fe和NO），向稀硝酸中不斷加入鐵粉，溶液先變為棕黃色，當鐵過量時溶液最后變為淺綠色（Fe被過量鐵還原成Fe）。

我們還可以開展課外興趣小組培養學生的創新意識，同時拓展學生的視野。

總之，按照化學核心素養有意識指導學生進行理性思維，將高中化學中氧化還原反應進行科學歸類，結合變化觀念和平衡思想，進行合理的宏觀辨識和微觀探析，形成科學的認知模型，書寫化學氧化還原方程式就會得心應手，在新情景下寫方程式，還要創新意識，不能拘泥于已學的知識，合理推理就會達到新的高度。