基于生產、生活視角的高三化學復習教學設計——“氧化還原反應方程式書寫”復習教學設計案例及其分析

陳方

（江蘇省溧水高級中學　江蘇南京　211200）

基于生產、生活視角的高三化學復習教學設計——“氧化還原反應方程式書寫”復習教學設計案例及其分析

陳方

（江蘇省溧水高級中學江蘇南京211200）

通過相互聯系的三個板塊，對“氧化還原反應方程式書寫”的復習教學進行設計與分析。選取與生產、生活實際相聯系的典型問題，通過相關教學過程，不斷強化學生對相關反應原理和思想方法的認識，引導學生運用所學化學知識解釋生產、生活中的化學現象，促使學生將有關理論知識與實際問題緊密聯系，進一步加強學生的應用意識，提升學生各方面能力及信息素養。

氧化還原反應；生產與生活；復習教學；守恒規律；信息

一、有關背景及相關理論

《普通高中化學課程標準》（實驗）在第三部分“內容標準”中提到“正確認識科學、技術與社會的相互關系，能運用所學知識解釋生產、生活中的化學現象，解決與化學有關的一些實際問題，初步樹立社會可持續發展的思想”。［1］《2015年江蘇省普通高中學業水平測試（選修科目）說明》在“考試內容及要求”中也提到“能綜合運用所學化學知識及化學科學方法，對生產、生活和科學研究中與化學相關的簡單問題進行分析解釋，作出合理的判斷或得出正確的結論”。在第一部分“必考內容”中又提出“理解氧化還原反應的本質，了解氧化還原反應在生產、生活中的應用”。［2］

“氧化還原反應”是中學化學教學中的核心理論之一，它幾乎貫穿在整個中學化學教學過程中，是中學化學教學中一條極其重要的線索。其中蘊含的守恒思想也是中學化學學習中須形成的重要學科思想之一；對相關問題中信息的分析、理解和應用是提升學生信息素養的極好素材。隨著高考命題思想由知識立意向能力立意特別是應用能力立意方向的轉變，高考中實際應用型試題所占比例也越來越大。這就要求學生在學習中要能更好地將化學知識與實際問題相聯系，站在理論的高度，來觀察、思考、分析并解決我們在生產、生活、科技等方面所遇到的一些實際問題。在上節課學生掌握了氧化還原反應的重要基本概念和基本規律的基礎上，本節課進一步運用它們討論、分析氧化還原反應中的一些實際問題，以重點強化和培養學生根據有關條件或信息，來書寫氧化還原反應方程式的的應用意識及相關能力，不斷提升學生的信息素養，培養他們熱愛化學的情感。教學設計中，盡量選取與生產、生活實際等密切聯系的問題或內容，以充分體現和踐行化學知識源于生產、生活實際，又應用和服務于科技生產、實際生活的基本理念。

二、教學主要內容及教學方法分析

本專題所涉及的內容較多。可選取高考經常涉及的“已知條件的氧化還原反應方程式”書寫、電化學中“電極反應及電池總反應式”的書寫、“工業流程圖中氧化還原反應方程式”的書寫等三個板塊內容進行重點突破，同時結合一些典型問題進行教學。教學中可將相關教學內容進行適當的整合，使它們既具有一定的獨立性，又存在內在的聯系。針對本專題內容綜合性較強的特點，通過恰當而有效的問題（或引導學生提出適當的問題），是使學生介入學習的有效方式和重要手段。同時，應重視學生的探究學習活動，精心組織學生進行探究性學習，使他們初步理解溶液的酸堿性是影響氧化還原反應發生的重要條件；學會通過圖示（電化學裝置圖、工業流程圖等）信息等去分析氧化還原反應中的反應物、生成物、反應條件等基本要素；掌握利用各種守恒原理書寫各類氧化還原反應方程式的方法；了解此類問題中各類信息呈現的方式和特點，并通過分析解決典型問題，逐步提升學生的信息素養和分析解決實際問題的能力，不斷提高學生的化學學科素養。由以上分析，確定該課題的三維教學目標如下：

三、教學目標

知識與技能：

（1）了解氧化還原反應在生產、生活中的重要應用。

（2）能書寫常見的電極反應和電池反應方程式，能根據工業流程圖及相關信息寫出有關氧化還原反應。

過程與方法：

（1）體驗以化學的視角觀察生產、生活、社會中的化學現象和化學問題，并啟發學生進一步運用氧化—還原反應的基本概念和規律來思考和解決相關問題。

（2）學會利用各種守恒原理進行氧化還原反應方程式的書寫方法。

（3）通過對一些材料、圖片的閱讀分析和調用，學習搜集、處理信息的方法。

情感態度與價值觀：

（1）辯證理解氧化還原反應在新能源開發及解決能源危機等中的重要作用。

（2）培養理論聯系實際的應用意識、解決實際問題的探究意識及創新思維能力。

四、主要教學過程及意圖

［板塊一］

［引入］回顧氧化還原反應的重要基本概念和基本規律（內容略）

1．已知條件的氧化還原反應方程式書寫

［點題］氧化還原反應非常重要，它與生產、生活實際及社會關系非常密切。本節課主要討論①用已學的氧化還原反應的基本概念及規律來分析、思考、解釋一些實際問題②學會書寫有關氧化還原反應方程式。

例1．試寫出下列反應的離子方程式：

（1）紡織工業上Na2S2O3可作為Cl2漂白布匹的“脫氯劑”，該反應產物之一為H2SO4

（2）在強堿性條件下向Fe（OH）3中通入Cl2，生成具有消毒殺菌及凈水作用的FeO42－

（3）向淀粉碘化鉀試紙上滴加H2O2溶液，試紙顯藍色

（4）向酸性高錳酸鉀溶液中加入H2O2溶液，產生Mn2＋

（5）向硫化鉀溶液中滴入次氯酸鈉溶液，溶液變渾濁

（6）將SO2通入FeCl3溶液中，溶液變為淺綠色

（7）用酸性KMnO4溶液滴定草酸溶液時，產生CO2氣體

（8）用電解法可由CuCl2溶液制備Cu2O。電解時陰極生成Cu2O的離子方程式

［說明］教師分析講解（1）～（4）題，學生板演（5）～（8）題。

［設計意圖］通過第（1）（2）小題，教師分析講解氧化還原反應方程式書寫和配平的原理，進而引導學生學會配平中利用電子守恒、原子（元素）守恒、電荷守恒的方法，并學習分析判斷反應中溶液酸堿性的方法。通過第（3）（4）小題，重點引導學生根據現象判斷反應中產物的方法，理解H2O2在不同反應中既能作氧化劑，又能作還原劑的特點。通過第（5）（6）小題，重點讓學生學會根據相關物質來判斷反應時溶液的酸堿性及依據相關現象分析反應產物的方法。通過第（7）小題，重點讓學生學會分析有機氧化還原反應中元素（特別是碳元素）化合價的變化。通過第（8）小題，引出電化學中的氧化還原反應。同時在學生板演過程中，及時發現書寫中出現的問題，并加以糾正。

［小結］（1）氧化還原離子方程式的書寫原理、方法和步驟；

（2）反應時溶液酸堿性的判斷方法。

［板塊二］

［引入］當今人類社會面臨能源危機的困境，而氧化還原反應在解決這一問題時將發揮重要作用。如各類電池的應用已與我們的日常生活密不可分。

2．電極反應式及電池總反應式的書寫

（1）原電池

例2．請寫出下列電池的相關反應式

［設計意圖］選擇常見的電池，讓學生充分認識到電池在日常生活中的重要作用，使學生對相關問題的學習產生親切感和濃厚的學習興趣。通過前兩種電池，教師要特別注意引導學生認識電極反應（即半反應）與總反應的關系，重點分析原電池中電極反應式的書寫方法（其中，尤其要關注溶液的酸堿性對產物所造成的影響）等。而對于后兩種電池，讓學生板演有關反應式，并及時訂正有關錯誤。

圖1

［練習1］據報道，以硼氫化合物NaBH4（B元素的化合價為＋3價）和H2O2作原料的燃料電池，負極材料采用Pt／C，正極材料采用MnO2，可用作空軍通信衛星電源，其工作原理如圖1所示。下列說法正確的是（）

A．電池放電時Na＋從b極區移向a極區

B．每消耗3 mol H2O2，轉移的電子為6 mol

C．電極a采用MnO2，MnO2既作電極材料又有催化作用

D．該電池的負極反應為BH4－＋8OH－－8e－=BO2－＋6H2O

［設計意圖］通過此題，主要讓學生學習如何從題目及裝置圖中獲取反應物、生成物及溶液酸堿性等相關反應信息，并利用前述書寫電池反應的方法，得出相關反應式，并由此進行分析判斷。

［練習2］Li－SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4－SOCl2。電池的總反應可表示為：4Li＋2SOCl2=4LiCl＋S＋SO2。請回答下列問題：

圖2

（1）電池的負極材料為________，發生的電極反應為________；

（2）電池正極發生的電極反應為________。

［設計意圖］通過此題，讓學生學習非水環境下電極反應式的書寫（特別要注意幫助學生分析題中反應式及電解液中所蘊含的反應物、生成物的重要信息）。

（2）電解池

例3．（1）碘被稱為“智力元素”，科學合理地補充碘可防止碘缺乏病。以碘為原料，通過電解制備碘酸鉀的實驗裝置如圖2所示。電解前，先將一定量的精制碘溶于過量氫氧化鉀溶液，溶解時發生反應：3I2＋6KOH=5KI＋KIO3＋3H2O，將該溶液加入陽極區。另將氫氧化鉀溶液加入陰極區，電解槽用水冷卻。電解時，陽極上發生反應的電極反應式為________；陰極上觀察到的實驗現象是________，電極反應式為________________。

［設計意圖］通過此題的分析講解，讓學生熟悉和掌握電解池中有關反應式的書寫。尤其要注意引導學生學習如何從題目及電解裝置圖中獲取有用信息（如從反應方程式中獲得電解液中離子種類及酸堿性的信息、從裝置圖中獲得電極材料的信息等），并將有關信息進行整合來回答相關問題。

［探索性思考題］全釩液流儲能電池是利用不同價態離子對的氧化還原反應來實現化學能和電能相互轉化的裝置，其原理如圖3所示。

圖3　交換膜（只允許H＋通過）

①當左槽溶液逐漸由黃變藍，其電極反應式為________，右槽電極反應式為________。

②充電過程中，右槽溶液顏色逐漸由________色變為________色，其電極反應式為________。

［設計意圖］這是本節課的核心探究和核心內容之一。此題中涉及諸多信息，而信息的呈現方式有文字、化學符號、裝置圖、數字、提示語信息等多種。本題通過一系列問題來引導學生學習搜集、處理信息的方法，旨在培養學生的信息素養，并在探究和解決問題的實踐中逐步提高學生相應的能力。要求學生能從顏色的變化來分析判斷離子的轉變，并聯系有關離子中釩元素的價態，來分析所發生的不同反應。同時本題也將原電池與電解池的原理融為一體，著力提高學生綜合處理和分析電化學問題的能力。

［小結］電極反應的書寫要點。

［板塊三］

［引入］氧化還原反應與工業生產也有緊密的聯系。

3．工業流程圖中氧化還原反應方程式的書寫

例4．工業生產無鐵硫酸鋁，以硫酸浸取鋁土礦得含鐵（Fe2＋和Fe3＋）的硫酸鋁溶液，加熱到一定溫度，攪拌，加入一定量高錳酸鉀溶液和硫酸錳溶液，在溶液中生成活性二氧化錳，調節溶液的pH，反應一段時間，Fe（OH）3和二氧化錳發生吸附共沉作用，最終得到無鐵硫酸鋁產品（流程如下）。

（1）KMnO4首先將Fe2＋氧化為Fe3＋，其本身被還原為MnO2，反應的離子方程式為________________________________。

（2）寫出高錳酸鉀溶液和硫酸錳溶液反應的化學方程式________________________。

［練習3］（2010江蘇高考題，節選）（2）廢舊鋰離子電池的正極材料試樣（主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等）可通過下列實驗方法回收鈷、鋰。

① 在上述溶解過程中，S2O32－，LiCoO2在溶解過程中反應的化學方程式為________________________。

［設計意圖］例4主要由老師分析講解，［練習3］主要引導學生分析探究和解答。通過此兩題，讓學生學習工業流程圖類試題中氧化還原反應方程式的書寫方法。引導學生深入思考和把握相關內容 （如流程中的操作、進出的物質、特別是所發生的反應等），關注流程圖前后之間的相互關聯。尤其要注意讓學生學習如何從題干及流程圖中獲取并分析相關反應的信息（如反應物、生成物是什么？溶液的酸堿性如何？等等），整合相關信息并運用［板塊一］中書寫氧化還原反應的相關原理和思想方法（守恒觀、元素觀）來寫出有關反應方程式。

《普通高中新課程方案導讀》中提到“（2）教師在以各種表征的方式呈現重要的內容時，應該盡量以強而有力的觀念為核心，將其組織成為相互關聯的資訊網絡，以便學生能以統整的方式來汲取這些內容；（3）教師在講解與詮釋內容時，應該以這些重要的觀念及其間的關聯為焦點；”［3］以上［板塊一］和［板塊二］是［板塊三］的基礎和鋪墊；［板塊三］內容是［板塊一］和［板塊二］內容的繼續、延伸和拓展。同時三個板塊是相互聯系和融合的有機整體。通過［板塊三］的設計，也使得學生在前兩板塊中學到的書寫氧化還原反應方程式的原理和思想方法等得到進一步的理解和運用。所有問題都非常貼近實際，教學中始終注意將有關理論知識與實際問題緊密聯系，促使學生對氧化還原反應的相關認識得到進一步升華。

五、反思

復習課旨在通過“溫故”，幫助學生強化已學過的知識，并達到知新、悟出新意、加深理解、融會貫通、系統地掌握所學知識的目的。［4］學生在學習了“氧化還原反應”后，往往不能將有關原理與實際生產及日常生活中的問題等聯系，不能熟練利用有關原理順利書寫氧化還原反應方程式（其中，特別是不能根據有關信息判斷反應物、生成物及不能正確分析反應溶液的酸堿性等）。本節課提供了豐富的材料，讓學生學習從材料中如何搜集、獲取并融合、加工、利用有關信息，來書寫有關氧化還原反應方程式，以提高學生的應用能力，同時也進一步促進了學生信息素養的提升。

當然，如何從紛繁復雜的題目信息中發現和尋找與書寫氧化還原反應方程式相關的物質及反應環境的信息，并順利完成有關反應方程式的書寫，絕不是一兩節課就能解決的問題。既然是學習的重點和難點，在后續教學過程中仍是值得我們關注的重要內容。

［1］中華人民共和國教育部．普通高中化學課程標準 （實驗）［S］．北京：人民教育出版社，2003：9

［2］江蘇省教育考試院．2015年江蘇省普通高中學業水平測試（選修科目）說明［M］．南京：江蘇教育出版社，2015：32－34

［3］劉家訪．上課的變革［M］．北京：教育科學出版社，2007：115

［4］鐘啟泉．普通高中新課程方案導讀［M］．上海：華東師范大學出版社，2003：137

1008-0546（2015）06-0053-04

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