燃燒的秘密

本節教學是基于人教版化學必修第一冊教材第一章“物質及其變化”的第三節展開的。在“物質的分類及轉化”中，學生已經初步認識了物質的種類和性質，了解了元素、化合物、混合物等基本概念，但他們可能還不清楚物質是如何發生變化的。因此，本節課將通過探討氧化還原反應的基本概念，引導學生認識到物質不僅有靜態的存在形態，更有著豐富多樣的變化過程。

【教學目標】

1.理解氧化還原反應的基本概念與特征

（1）通過學習，學生能深入理解氧化還原反應的定義，掌握其中的關鍵概念，如氧化、還原以及氧化數的變化規律。

（2）通過講解和實驗操作，學生能建立對氧化還原反應的基本認知，能夠運用化學符號和方程式描述反應過程。

2.掌握氧化還原反應的常見實例及其應用

（1）學生將學習不同材料之間的氧化還原反應，包括金屬與非金屬氧化物的反應、非金屬氧化物與金屬的反應等。

（2）通過實例分析，學生能夠理解氧化還原反應在生活和工業中的應用，如腐蝕、電池工作原理等，培養將理論知識應用于實際問題的能力。

3.培養實驗操作能力和科學探究意識

（1）學生能通過參與實驗操作掌握化學實驗的基本技能，提高實驗數據記錄和觀察實驗現象的能力。

（2）教學過程中將注重培養學生的科學探究意識，引導他們提出問題、進行假設、設計實驗、分析數據，并得出結論，從而提高他們的科學研究和解決問題的能力。

【教學內容】

1.氧化還原反應的基本概念

（1）氧化還原反應的定義和特征。

（2）氧化與還原的基本概念解釋。

（3）氧化還原反應的氧化數變化。

2.氧化還原反應的實例與應用

（1）金屬與非金屬氧化物的反應。

（2）非金屬氧化物與金屬的反應。

（3）化學電池中的氧化還原反應。

（4）生活中常見的氧化還原反應

【教學資源】

1.實驗器材：試管、鋅片、鹽酸等。

2.教材資料：提供氧化還原反應的理論知識。

3.多媒體設備：用于展示實驗過程和應用案例。

【過程設計】

一、情景導入

師：早上好，同學們！很高興今天能夠和大家一起來探究化學領域中一個神秘而又重要的主題——氧化還原反應。氧化還原反應可謂無處不在，無論是生產過程還是我們的日常生活，都少不了這個化學變化的身影。

學生1：老師，氧化還原反應具體是怎樣的呢？我好像只聽過這個名詞，不太明白。

教師：非常好的問題！氧化還原反應簡單來說就是一種涉及電子轉移的化學反應。在這類反應中，某些物質失去電子（氧化），而另一些物質則獲得這些電子（還原）。這種電子的轉移過程是很多生活中常見的現象。

學生2：比如什么現象呢？

師：想想2008年北京奧運會時的焰火表演吧！焰火中的顏色、光芒，其實都是通過氧化還原反應產生的。那29個神奇大腳印和絢麗多彩的焰火正是通過一系列氧化還原反應構成的。這是不是讓你們對氧化還原反應有了一些直觀的認識呢？

學生3：哦，原來焰火也和化學反應有關啊！

師：是的，焰火表演就是通過精心設計的氧化還原反應，讓不同的元素在燃燒時產生不同顏色的光芒。而在我們學科中學到的許多反應，同樣屬于氧化還原反應。接下來，我們將一起深入學習氧化還原反應的原理和應用。

二、引入正題

教師：好的，現在我們要進入正題了。我將給出一些常見的化學反應，請同學們仔細觀察，并標注其中涉及的元素的化合價。這是我們今天要研究的氧化還原反應的一部分。請看屏幕上的第一個反應：

2H2+O2→2H2O

2H2+O2 [點燃]2H2O

2∶1∶2

從各物質的微粒個數比角度來看：每2個氫分子和1個氧分子點燃生成2個水分子。

請問這個反應中涉及哪些元素？

學生1：氫元素和氧元素。

教師：很好，那么請你們標注一下氫和氧的化合價。

學生2：氫元素的化合價是+1價，氧元素的化合價是-2價。

教師：沒錯！現在我們再看第二個反應：

2Na+Cl2 [點燃]2NaCl

2Na+Cl2→2NaCl這個反應涉及哪些元素？

學生3：鈉元素和氯元素。

教師：對，請標注一下它們的化合價。

學生4：鈉元素的化合價是+1價，氯元素的化合價是-1價。

教師：很好，大家都很認真。現在請將這兩個反應分成兩類，一類是發生了化合價變化的，另一類是沒有發生化合價變化的。你們有什么發現嗎？

學生5：第一個反應中，氫元素的化合價從0價變成了+1價，氧元素的化合價從0價變成了-2價。第二個反應中，鈉元素的化合價從0價變成了+1價，氯元素的化合價從0價變成-1價。

教師：很棒的總結！那么現在問題來了：是什么因素導致了氧化還原反應中元素化合價的變化呢？

學生6：是不是跟電子有關系？因為化合價的變化就好像是電子在元素之間傳遞一樣。

教師：非常聰明！確實，氧化還原反應的本質就涉及電子的轉移。為了更形象地理解這一點，我們來看一個例子：

2Na+Cl2→2NaCl。

通過圖片展示鈉原子和氯原子之間電子的轉移過程，幫助我們更直觀地理解。

（教師展示關于NaCl的形成示意圖。）

教師：大家看到了嗎？在這個反應中，鈉失去了1個電子，而氯獲得了這個電子。這個過程就是氧化還原反應中電子的轉移，也是化合價發生變化的原因。

學生7：哦，原來是電子的轉移導致了化合價的變化。

教師：沒錯！這就是氧化還原反應的核心。通過電子的轉移，元素的化合價發生變化，從而形成新的物質。這也是為什么我們經常說氧化還原反應是一種電子轉移的化學反應。接下來，我們將通過實例和實驗更深入地了解這些反應。大家準備好了嗎？

三、分組實驗和演示實驗

1.實驗項目：鐵釘與硫酸銅溶液反應。

2.實驗目的：通過鐵釘與硫酸銅溶液的反應，觀察并解釋其中的氧化還原過程，驗證理論分析的正確性，并通過演示實驗呈現電流的產生。

3.實驗材料：鐵釘、硫酸銅溶液、電流表、導線、瓶塞。

4.實驗步驟

（1）分組實驗

a.將學生分成若干小組，每組分配一些鐵釘和硫酸銅溶液。b.讓每組學生將鐵釘插入硫酸銅溶液中，觀察反應過程，并記錄下任何可能的變化。c.讓學生在實驗過程中注意觀察鐵釘的變化，特別是表面是否發生顏色、形狀的改變。d.讓學生根據實驗觀察，嘗試解釋這個反應可能涉及的氧化還原過程，并匯報實驗結果。

（2）演示實驗

準備一個較大的容器，這個容器中將裝入硫酸銅溶液。在這個實驗中，硫酸銅溶液將作為電解質，促使鐵釘與銅離子發生反應。

在容器中分別懸掛一根鐵釘和一塊銅片，分別代表反應中的還原劑和氧化劑。通過導線將鐵釘和銅片連接起來，形成一個閉合的電路。這樣，當電流通過電路時，鐵釘和銅片就會發生化學反應。

將導線接入電流表，觀察電流表的指針。電流表的指針偏轉說明電流在電路中流動，這也意味著鐵釘和銅片之間的化學反應已經開始。在觀察到電流表指針有偏轉的同時，學生可以聽到輕微的氣泡聲，這是鐵釘表面的氧化膜被電流擊穿，銅離子在鐵釘表面析出的聲音。

此時，教師可以向學生解釋這個演示實驗是在模擬鐵釘與硫酸銅溶液反應中的電子轉移過程。在實驗中，鐵釘失去了電子，被氧化成Fe2+離子，而銅片則接受了這些電子，被還原成銅金屬。這種電子轉移過程導致了電流的流動，從而使電流表指針發生偏轉。

5.理論解釋

在鐵釘和硫酸銅溶液反應中，鐵釘失去電子，轉移到硫酸銅溶液中的銅離子上，生成銅。

在演示實驗中，通過導線連接鐵釘和銅片，模擬了鐵釘失去電子的過程。電子通過導線流動，導致電流表的指針發生偏轉。

教師：好，現在我們進行實驗。請大家小心操作，觀察鐵釘與硫酸銅溶液的反應過程。請問，你們在實驗中觀察到了什么變化？

學生1：鐵釘的表面變成了紅褐色。

教師：很好，這是因為鐵釘失去了電子，發生了氧化反應。現在請你們根據實驗結果嘗試解釋這個反應可能涉及的氧化還原過程。

學生2：我們觀察到鐵釘表面的顏色發生了變化，可能是因為鐵釘失去了電子轉移到了溶液中的銅離子上。

教師：不錯，你們的解釋很合理。那么，接下來我們進行演示實驗。觀察電流表的指針，你們認為會發生什么？

學生3：如果電子真的在鐵釘和銅片之間轉移，電流表的指針應該會發生偏轉。

教師：沒錯，讓我們一起來看一看。

（進行演示實驗，觀察電流表指針的變化）

教師：大家看到了嗎？電流表的指針發生了偏轉，這表明在鐵釘和銅片之間確實發生了電子的轉移。這就是氧化還原反應的實質。

通過分組實驗和演示實驗，學生更直觀地感受到氧化還原反應的過程。這種實踐性的學習方式有助于加深學生對氧化還原反應的理解。

四、總結歸納

通過本節課的分組實驗和演示實驗，學生深刻理解了氧化還原反應的本質：電子的轉移。在分組實驗中，學生親自操作觀察了鐵釘與硫酸銅溶液的反應，從實驗中感受到了氧化還原過程中的化合價變化。而通過演示實驗，他們觀察到了電子的轉移在電流表上留下的痕跡。

這一過程使學生從抽象的理論知識走向實際的實驗操作，使氧化還原反應不再是一個遙遠的概念，而成為他們親身經歷的化學現象。實驗過程中，學生積極參與，提出問題，進行思考，在合作中學到了更多，培養了實驗操作能力和科學探究意識。

通過總結歸納環節，學生對氧化還原反應的學習不再停留于表面，而是深入了解了其背后的電子轉移機制，這為今后更深入地學習知識打下了堅實的基礎。通過實踐，學生培養了對化學現象的觀察力、分析力，提高了解決問題的能力，能夠更清晰地理解氧化還原反應的本質，并為后續的學科學習奠定了堅實的基礎。

（作者單位：甘肅省寧縣第四中學）

編輯：張俐麗

作者簡介：劉斌（1974—），男，漢族，甘肅寧縣人，本科，一級教師，研究方向：化學教育。