新課標背景下“氧化還原反應”的教學探究

摘 要：新課標要求我們以知識為媒，發展“價值引領、素養為導和能力并舉”的教學要求。高中化學的重要內容中的“氧化還原反應”知識，伴隨著高中化學學習的整個過程，也是高考的必考考點之一。了解高考中“氧化還原反應”的考查方式和所占的比例，從而在高中化學教學中，對“氧化還原反應”知識的教學方法的探究是極為重要的。

關鍵詞：氧化還原反應；高考考查方式；教學探究

“氧化還原反應”的知識比較抽象，在高考化學中的考查方式靈活多樣，如果學生對相關概念的內涵理解不深刻、對反應的本質認識不到位、題目設置的條件往往較為隱蔽、陌生信息的呈現、思維存在偏差等方面的問題均可能產生判斷和解題的失誤。為此，本文對“氧化還原反應”知識在高考中的考查方式進行歸納并對教學方法加以探究，與同行共同商榷，以啟迪學生的思維、糾正認識的偏差，不斷提高學生的分析和解題的能力，提升他們的核心素養。

一、“氧化還原反應”知識在高考中的考查方式分析

（一）聯系生活生產實際，考查反應的機理，彰顯化學學科的實用價值

科學來源于生活，服務于生活，化學學科為人類的幸福生活提供技術保障和創造新的物質，在推動社會的進步、人類的健康生活和科學技術的發展等方面發揮重要的作用。如：在新冠肺炎檢測試劑的生產、環境消毒和公共衛生的保持，以及疫苗的開發中的各個方面都離不開化學科學知識的支撐。2020年全國高考化學Ⅰ卷中第7題，其中的B選項設置讓學生判斷次氯酸鈉是通過什么原理滅活病毒的。次氯酸鈉是常見的氧化劑，次氯酸根離子具有強氧化性，因此是通過氧化反應的原理進行消滅病毒，此題主要是考查哪些物質能引起蛋白質的變性，包括強氧化劑。還有如第8題展示紫花前胡醇的結構，考查能使高錳酸鉀褪色的官能團有哪些，主要是考查高錳酸根的強氧化性，探討有機物中的哪些官能團具有還原性如羥基、碳碳雙鍵等。

（二）條件影響反應產物，考查反應產物的判斷，測試思維的靈活變通能力

在化學反應中，反應條件如溶液的濃度、酸堿性、溫度等的不同，發生反應的產物往往不同，要求學生在思考問題時，要尊重客觀事實，實事求是地分析和處理問題，不受思維定式的影響，培養思維的靈活變通能力。如：2013年高考新課標化學Ⅱ理綜27（1）“將硫酸亞鐵溶液調節pH約為5后，向其中加入適量高錳酸鉀溶液”，要求寫出發生反應的離子方程式。測試表明，對于本題很多學生認為亞鐵離子反應的產生為鐵離子，從而得出錯誤的離子反應方程式，這是由于忽視溶液pH對產物影響而導致的錯誤判斷。常溫下，pH=2.8時鐵離子就完全轉化為氫氧化鐵沉淀。

在高中的練習及檢測題中，經常會遇到條件影響產物的反應式，如鋅與硝酸溶液反應，不同濃度下可以生成一氧化氮、二氧化氮和硝酸銨等，平時解題時要避免定式思維，根據題給的信息靈活變通，避免錯解。

（三）熟悉常見的氧化劑和還原劑，考查價態的變化規律，檢測綜合分析能力

“認識有化合價變化的反應是氧化還原反應，了解氧化還原反應的本質是電子的轉移，知道常見的氧化劑和還原劑”[1]。在高考中往往會考查考生對常見氧化劑和還原劑的熟悉程度，知道它們氧化性和還原性的強弱，判斷物質間能否發生氧化還原反應。如：2020年的全國化學Ⅰ卷的第9題氣體的除雜，判斷哪一個選項中的除雜方法是不能實現的。A選項是二氧化硫氣體中含有硫化氫氣體雜質，判定能否通過酸性高錳酸鉀溶液的方法去除硫化氫氣體。首先是確定二氧化硫和硫化氫氣體之間能否共存，根據所學的知識，大量的二氧化硫和硫化氫氣體之間是不能大量共存的，但含少量硫化氫的二氧化硫氣體之間是可以共存的，不能因為課本作業中這個方程式沒標可逆號就認為兩者之間能完全反應，要辯證地分析和解決問題，不能機械套用，要動態地分析化學變化。同時，對于本選項，要知道二氧化硫、硫化氫均有強還原性，都能與強氧化性的酸性高錳酸鉀溶液反應，反應后硫元素的化合價均可升高，符合氧化還原反應中價態有升必有降的規律，因此，不能用以除去二氧化硫氣體中混有的硫化氫氣體。因此，在教學中要樹立新高考的理念，要求學生不能死記方程式，對反應方程式不能停留在使用等號或可逆號的表層認識上，教學中不要把問題絕對化，這樣才能給學生的大腦留下一片變異的空間，讓他們對問題有自己的思考和看法，培養他們創新思考分析問題的能力。

（四）定量研究問題，考查守恒原理的運用，簡約解題的處理過程

按照科學研究的性質和范式，可以劃分為定性探究和定量探究。定量探究必須以定性探究為基礎，但只有通過定量探究，在精確定量的數據下才能更好地進行定性探究。在研究化學問題時，往往為了得出更合理和科學的結論，需要開展定量研究。而守恒原理是自然界中的一個普遍規律，應用守恒思想可以解決許多的科學問題。有關氧化還原反應的計算，遵循反應前后物質守恒即各元素守恒，同時變化過程符合得電子總數和失電子的總數相等，抓住這一定量的關系可以簡化中間環節，便捷處理問題，達到事半功倍的效果。如：2020年全國化學Ⅰ卷的第12題中的B選項要判斷“放電時，1mol二氧化碳轉化為甲酸，轉移的電子數為2mol”是否正確，該選項可先根據化合物中化合價的代數和為零的原則求出甲酸中碳元素的化合價為+2價，而二氧化碳中碳元素為+4價，由此得出碳元素的化合價從+4價降到+2價，變化了六價，得出1mol二氧化碳轉化為甲酸時電子轉移的數目為2mol的說法是正確的。又如：2020年全國化學Ⅱ卷的第26（4）題生成二氧化氯的反應屬于歧化反應，每生成1mol二氧化氯消耗次氯酸鈉物質的量為多少”。可根據反應前后電子守恒及氯元素守恒簡便推得消耗次氯酸鈉為1.25mol。

（五）縱橫知識的聯系，考查化學用語的正確書寫，洞察學生的規范表達能力

正確書寫化學方程式是高考考查的一個重要知識點，尤其是涉及氧化還原反應的方程式或電極反應式是否規范正確地書寫，可以綜合考查一個學生對基礎知識掌握的熟練程度，對題目信息的吸收、理解和提取能力，思維的縝密性和靈活性等思維品質。如：2020年全國高考化學Ⅰ卷第12題，該題以科學家研究出的鋅-二氧化碳水介質電池為情境，兩極的電解質溶液以雙極膜隔開，考查放電時負極電極反應式和充電時電池的總反應式的書寫是否正確。這必須要求學生要熟悉原電池、電解池的工作原理，知道雙極膜的作用，能揭示圖示中的信息內容，然后進行綜合分析并做出正確的判斷。

此外，高考中有關氧化還原反應的考查還涉及混合溶液中離子反應的前后順序、濃度不同的反應物導致造成產物的種類不一樣等內容，與氧化還原反應知識點相關的命題角度多樣性、學科性強、提供的信息容易混淆學生的判斷力，有效考查學生思維分析實力、對信息的提取及應用等多種技能要素，需要學生不僅掌握扎實基礎知識，同時重視對學習能力的培養和邏輯思維能力的

提升。

二、緊扣新課標要求，有效開展這部分內容的教學

（一）復習初中“氧化還原反應”相關知識，滲透對立統一的辯證觀點

“氧化還原反應”是高中化學必修課程中概念原理類的內容，蘇教版新教材內安排在必修1專題3第一單元中介紹氯及其化合物的知識內容之后進行講授。在新授課前，先給學生復習初中相關的化學知識，從得氧、失氧的角度了解氧化反應、還原反應，得氧的反應為氧化反應，反之失氧的反應為還原反應。通過氫氣與氧化銅反應的具體實例，明確氧化反應和還原反應是共生共存的，對立統一，從而滲透對立統一的辯證觀點。

（二）注重真實情境的創設，培養探究問題的能力

“真實、具體的問題情境是學生化學核心素養形成和發展的重要平臺，為學生化學學科核心素養提供了真實的表現機會。[2]”問題情境教學的創設可以誘發學生主動去探究問題，這一過程中不僅讓學生層層揭開知識的神秘面紗，培養學生探究問題的意識和能力，優化他們的思維品質，更重要的是可以進一步培養學生證據推理與模型認知的科學素養。如：在教學中可以給學生展示海苔中的小包裝袋，問學生“除了海苔為何還有一包比海苔還重的包裝袋？里面裝有什么物質？有什么作用？”又如：聯系日常生活中的知識進行提問，創設問題情境：鐵容易生銹，食物容易腐爛，這是因為鐵與食物發生了什么反應？接著提供幾個反應方程式，如：①二氧化碳與水反應;②鈉與氯氣反應；③分解雙氧水；④高溫煅燒石灰石;⑤鐵與硫酸銅溶液反應；⑥碳與氧化鐵反應；⑦氫氧化鈉與硫酸銅反應，提出問題：這些反應屬于哪些基本反應類型？其中有哪些是氧化還原反應？它們還有哪些變化？

在這個基礎上讓學生歸納出：物質與氧氣的反應后，物質中的元素的化合價升高了，含氧的物質氧被奪去后，物質中元素化合價降低了。讓學生根據化合價的變化判斷氧化還原反應，比如碳與氧化鐵反應，碳變成二氧化碳，氧化鐵變成鐵。然后引導學生思考鈉與氯氣的反應，反問學生：那如果沒有氧元素的反應就不是氧化還原反應嗎？給學生充分的思考時間，培養學生思維的廣度。學生會從剛才的結論中推導出氧化還原反應不一定是要有氧的參加，得出了從化合價的變化可以判斷一個反應是不是氧化還原反應，使學生思維認識進階。

接著從化合價的標示原因來找出本質，比如鈉是單質，化合價為零，氯化鈉是化合物，鈉的化合價是正一價，為何？從這一方面我們得出化合價升高是由于鈉原子失去了電子，氯原子是得到電子，化合價降低，從而得出氧化還原反應的本質是電子的得失或者偏移，簡稱電子的轉移。這樣可以讓宏觀的價態變化進入了微觀的電子轉移，培養學生宏微結合素養。然后針對“還原劑失去電子，表現在化合價升高，發生氧化反應，生成氧化產物；氧化劑得到電子，表現在化合價降低，發生還原反應，生成還原產物”，我們可以歸納常見的還原劑是低價的物質比如金屬單質、某些非金屬單質碳和低價的化合物硫化氫等，常見的氧化劑如大多數的非金屬單質氧氣等和高價的化合物高錳酸鉀等，使學生建立了氧化還原反應的認知模型，培養學生證據推理能力。

（三）通過典型實例的練習反饋，發展學生的認知水平

在新授課中，教師要認真設計學生的“學習任務”，要重視和發揮學習任務的素養導向功能，設計的“學習任務”由易到難，逐步遞進，使學生的認識水平不斷深入。

練習是反饋教和學情況的有效手段，教師要精心選取典型的實例，練習的難度要有梯度，由表及里、由易到難。特別是初學時，有關氧化還原反應的幾組概念如氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物等是不易辨析的，極易混淆，這時通過一定量的練習，使學生加深對知識的理解，發展認知水平，同時也強化了對知識的識記效果，充分發揮練習對教和學的反饋和調控作用。

（四）發揮化學實驗的功能，培養學生的科學探究與創新意識的科學素養

高中化學必修課程中的元素化合物知識及選擇性必修1中的電化學等內容都涉及了氧化還原知識，要根據教學進度及內容安排，適時穿插并講授“氧化還原反應”的知識。要根據教學內容，充分通過實驗進行教學，用心設計實驗探究，發揮實驗對教學的重要促進作用，培養學生的實驗探究能力，培養學生的科學探究與創新意識的科學素養。如：在選擇性必修1的原電池教學時，可對學生分組實驗并設計以下的探究實驗銅片與鋅片跟硫酸溶液的反應，層層推進，設計成四個實驗。學生通過實驗及現象觀察，提出問題：這四個實驗各有什么現象？它們發生了什么反應？為何會有電流產生？從宏觀的物質變化推導微觀的電子轉移，培養學生宏觀辨識與微觀探析的科學素養。世界是變化的，但是同時也是守恒的，負極失去的電子和正極得到的電子一樣，讓學生體會到變化與平衡的關系。在這個專題里，原電池和電解池的電極反應式的書寫以及總的反應式的書寫是學生必須掌握的重要內容。經過學生的練習和教師的點評，教師與學生一起歸納總結書寫電板反應式的方法技巧及注意事項，使學生的認知水平不斷深入。

另外，在高三總復習中，當涉及“氧化還原反應”這部分知識內容的復習時，教師可以根據學生的實際知識水平，提出一些有挑戰性的問題讓學生思考，也可讓學生設計一些實驗來驗證猜想的正確與否，把理論知識運用到實踐中[3]。

結束語

“氧化還原反應”的概念了解起來很容易，但是融入問題解決中學生卻往往會出現很多錯誤，我們在教學時要幫助學生構建模型，讓他們在解決問題時有章可循，避免思維上的混亂，有助于在已有的認知水平上對知識進行深化重建，梳理知識之間的邏輯關系，提升學科核心素養。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[3]劉忠英.拆分法解決氧化還原問題[J].教學考試，2020（32）：53-55.