氧化還原反應的教學策略

馮業強

【中圖分類號】G633.8 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2019）07-0235-01

氧化還原反應在人教版高中化學教材中占有重要的地位，屬于基本概念和理論知識范疇，是高中化學教學的重點和難點，也是歷年高考的熱點知識之一（選擇題、實驗題、工藝流程題、電化學、離子反應等題目中均可考查氧化還原反應），因此，必須加強氧化還原反應這部分內容的教學、幫助學生理解并掌握氧化還原反應的基本原理，這對學生化學核心素養的培養具有重要的現實意義。而新課改的理念要求教師更加關注教學過程對學生認識發展的重要影響、重視學情，在此要求的指導下，教師如何合理有效的處理中學化學氧化還原反應教學顯得尤為重要，下面我談談自己的思考和感悟。

一、循序漸進，遠離“一步到位”

在初為人師的時候，不懂得教材的知識體系，憑借著自己的感覺，認為氧化還原反應知識很重要，在忽視學生的基礎和接受能力的前提下搞“一步到位”，結果累壞了自己、害苦了學生，學生的學習效果也很一般，實踐證明“一步到位”的做法是不可取的。在新課程背景下，氧化還原反應的教學貫穿于高中化學教材的始終，教師在進行氧化還原反應教學時，應依據學情、尊重學生的認知發展規律，把方法交給學生，從元素化合價的分析入手，循序漸進，遠離“一步到位”，讓學生的認知水平螺旋式上升。

新課教學時，幫助學生建立氧化還原反應、氧化劑、還原劑等概念，然后在此基礎上，引導學生學會運用雙線橋法對氧化還原反應進行分析，能夠判斷氧化劑、還原劑、會計算電子轉移數量即可，不宜過深挖掘。

二、抓住氧化還原反應解題的“金鑰匙”

氧化還原反應的本質是電子轉移，但電子轉移看不見、摸不著，使氧化還原反應顯的神秘莫測，學生不易理解和掌握電子轉移的相關內容。好在有電子轉移的過程會導致某些元素的化合價發生變化，且化合價是比較直觀的、具體的，相對于抽象的電子轉移而言，分析元素的化合價是比較易于被學生掌握的。所以，有老師稱化合價為氧化還原反應解題的“金鑰匙”。在教學過程中，讓學生認識到元素化合價在氧化還原反應中的重要性并逐漸掌握元素化合價的判斷方法。初學氧化還原反應時，學生判斷化合價可依據識記和經驗，待學生學習完元素周期表、元素周期律相關知識以后，教師可引導學生整理歸納出如下較系統的判斷元素化合價的方法，為學生判斷陌生化合物中各元素的化合價做好鋪墊。

1.常見元素的化合價。

（1）氧元素。

氧元素通常表現0價（如O2、O3中的氧）、-1價（如Na2O2、H2O2等微粒中的氧）和-2價（如KMnO4、H2C2O4、LiCoO2、S2O2-3等微粒中的氧）。氧元素一般不顯示正價，其中，-2價是氧元素最常見價態。有些化合物中氧元素的價態需要全面、仔細斟酌，如CaO2中氧元素的化合價需要通過先分析鈣元素為+2價，進而得出氧元素為-1價。

（2）氫元素。

氫元素通常表現0價（如H2中的氫）、-1價（如NaH、CaH2等金屬氫化物中的氫）和+1價（如H2O、H2C2O4、PH3、CH4等微粒中的氫）。其中，+1價是氫元素最常見價態。有些化合物中氫元素的價態是學生出錯幾率特別高的，如PH3和CH4中的氫元素的化合價，學生往往依據氫元素書寫在化合物中靠后的位置，得出氫元素為-1價，其實只要觀察到P和C是非金屬元素，就可以得出PH3和CH4屬于非金屬氫化物，它們中的氫為+1價。

2.ⅠA～ⅢA族元素的化合價。

任何單質中元素的價態均為0，ⅠA～ⅢA族元素的單質也不例外。在化合物中，ⅠA族元素（除氫）的化合價均為+1，ⅡA族元素的化合價均為+2，ⅢA族Al的化合價為+3。

3.陌生化合物中各元素化合價的分析計算方法。

遇到不太熟悉的化合物時先判斷以上情況，其余元素的化合價用化合價的代數和等于零的原則來計算（離子則按離子中各元素化合價的代數和等于離子所帶電荷的原則計算）。

有了以上總結，學生判斷元素的化合價不必摸著石頭過河了，也不再害怕陌生化合物中各元素化合價的判斷了。于是，學生分析陌生的氧化還原反應的大門情不自禁地敞開了。

三、破解氧化還原反應的分析方法

通過分析氧化還原反應，可以判斷氧化劑、還原劑、氧化產物和還原產物，也可以把電子轉移情況理清楚。但筆者發現，讓學生準確尋找氧化劑、還原劑、氧化產物和還原產物不是一件容易的事情，甚至很多學生好不容易分析得到的氧化劑和還原劑、氧化產物和還原產物卻是反的。在反應過程中，氧化劑將還原劑氧化，氧化劑被還原劑還原、轉化為還原產物；還原劑將氧化劑還原，還原劑被氧化劑氧化、轉化為氧化產物，這是高中化學典型的辯證的邏輯之美的體現。倘若學生不理解，終將混成一團。把氧化還原反應的雙線橋分析法講清楚可以幫助學生走出困擾。以H2還原CuO為例，從分析元素的化合價出發，H2中氫元素化合價升高，則氫元素失去電子、發生氧化反應（被氧化），H2在反應后轉化成氧化產物H2O，H2做還原劑（如圖1所示）；CuO中Cu元素化合價降低，Cu元素得到電子、發生還原反應（被還原），CuO在反應后轉化成還原產物Cu，CuO做氧化劑（如圖2所示）。這兩個過程可以簡化為“升失氧氧還，降得還還氧”，在氧化還原反應的雙線橋分析中，它們可以用一個順時針或逆時針的圈來生動表達，只要學生理解了，分析起來輕松、準確。

四、在應用中加深對氧化還原反應的理解

待學生學習完《化學反應原理》后，再對氧化還原反應進行全面復習提升，如氧化還原反應的電子守恒規律、先后反應規律、配平方法與技巧、元素的價態表現性質規律等，讓學生全面認識氧化還原反應，然后綜合運用氧化還原反應的知識。可以從以下3個角度對學生進行引導，加速學生氧化還原反應相關的核心素養的形成。

1.氧化還原反應中指定物質的物質的量的計算。

例1：在一定條件下，與Cr3+反應，產物是Cr2O2-7和Pb2+，則與1 mol Cr3+反應

所需PbO2的物質的量為

A.3.0 mol B.1.5 mol C.1.0 mol D.0.75 mol

解析：初學者總會想著先將題中涉及的氧化還原反應方程式配平，然后再利用各物質的化學計量數之比等于它們物質的量之比列比例式求解。這種方法較慢，且受化學方程式配平的熟練程度和技巧影響較大。一旦學生領悟了氧化劑（PbO2）所得到的電子數目與還原劑（Cr3+）所失去的電子數目相等，可以直接列一元一次方程求解，快速、便捷。設所需PbO2的物質的量為n，則有2n = 1 mol ×3，解之得n = 1.5 mol。

2.氧化還原反應知識的綜合運用。

例2：某一反應體系有反應物和生成物共五種物質：O2、H2CrO4、Cr（OH）3、H2O、H2O2。

已知該反應中H2O2只發生如下過程： H2O2→O2

①該反應中的還原劑是__________。

②該反應中，發生還原反應的過程是__________。

③寫出該反應的化學反應方程式____________________。

解析：依據題意分析，H2O2只發生化合價升高的氧化過程，H2O2是還原劑；問題②的解決，需要學生找到化合價降低的過程，剩余的3中物質H2CrO4、Cr（OH）3、H2O中氫、氧元素的化合價均未發生變化，只有鉻元素價態發生變化，不難得到發生還原反應的過程是H2CrO4→Cr（OH）3；綜合前述分析過程，這一反應體系發生的反應為：H2O2+H2CrO4→O2+Cr（OH）3，根據化合價升高與降低的總值相等和元素守恒的原則，得到配平后的化學方程式為：3H2O2+2H2CrO4=3O2↑+2Cr（OH）3+2H2O。

3.電極反應式的書寫。

電化學中電極反應式的書寫是一個難點，很多學生對此感到棘手。其實電極反應式的書寫也是氧化還原反應知識的具體應用，倘若讓學生看到電極反應式與氧化還原反應的淵源關系，電極反應式的書寫不再是一個“難”字。請看例3和例4。

例3：請分別寫出鋅銅稀硫酸原電池正、負極電極反應式。

解析：鋅銅稀硫酸原電池是一個最基本的原電池，教師可以引導學生通過以下4步學著書寫原電池正、負極電極反應式：

①電池總反應方程式：Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑

②電池總反應方程式的離子方程式：Zn+2H+ = Zn2++H2↑

③雙線橋分析：

④電池正極反應式（還原反應，得到電子，用“+”號）：2H+ +2e-= H2↑；

電池負極反應式（氧化反應，失去電子，用“-”號）：Zn-2e- = Zn2+。

例4：用金屬鉑片插入KOH溶液作電極，在兩極上分別通甲烷和氧氣構成原電池。請分別寫出該原電池正、負極的電極反應式。

解析：這是一個新型燃料電池，“4步走”法可以快速書寫出其電極反應式來。

（1）負極電極反應式的書寫過程：

①反應物→產物：CH4→CO2-3

②分析化合價、寫出電子轉移數目：CH4-8e-→CO2-3

③電荷守恒（堿性環境，用OH-配平電荷）：CH4+10OH--8e-→CO2-3

④元素守恒（用H2O配平H、O元素）得負極反應式：CH4+10OH--8e-= CO2-3+7H2O；

（2）正極電極反應式的書寫過程：

①反應物→產物，結合電荷守恒：O2+4e-→4OH-（O2通常情況下只得電子）

②元素守恒（用H2O配平H、O元素）得正極反應式：O2+2H2O+4e-= 4OH-。

經過以上幾個階段，多數學生對氧化還原反應的認識基本成熟。在每一個階段，老師必須把知識講清楚，把方法交給學生，讓學生能夠聽明白、記得住、會應用。同時，需要老師認知鉆研教材知識體系，有策略的、高效的培養學生的核心素養，少走彎路。“只有更好，沒有最好”同樣適用于教師對教學的思索過程。