新課標(biāo)背景下“氧化還原反應(yīng)”的教學(xué)探究

摘 要：新課標(biāo)要求我們以知識(shí)為媒，發(fā)展“價(jià)值引領(lǐng)、素養(yǎng)為導(dǎo)和能力并舉”的教學(xué)要求。高中化學(xué)的重要內(nèi)容中的“氧化還原反應(yīng)”知識(shí)，伴隨著高中化學(xué)學(xué)習(xí)的整個(gè)過(guò)程，也是高考的必考考點(diǎn)之一。了解高考中“氧化還原反應(yīng)”的考查方式和所占的比例，從而在高中化學(xué)教學(xué)中，對(duì)“氧化還原反應(yīng)”知識(shí)的教學(xué)方法的探究是極為重要的。

關(guān)鍵詞：氧化還原反應(yīng)；高考考查方式；教學(xué)探究

“氧化還原反應(yīng)”的知識(shí)比較抽象，在高考化學(xué)中的考查方式靈活多樣，如果學(xué)生對(duì)相關(guān)概念的內(nèi)涵理解不深刻、對(duì)反應(yīng)的本質(zhì)認(rèn)識(shí)不到位、題目設(shè)置的條件往往較為隱蔽、陌生信息的呈現(xiàn)、思維存在偏差等方面的問(wèn)題均可能產(chǎn)生判斷和解題的失誤。為此，本文對(duì)“氧化還原反應(yīng)”知識(shí)在高考中的考查方式進(jìn)行歸納并對(duì)教學(xué)方法加以探究，與同行共同商榷，以啟迪學(xué)生的思維、糾正認(rèn)識(shí)的偏差，不斷提高學(xué)生的分析和解題的能力，提升他們的核心素養(yǎng)。

一、“氧化還原反應(yīng)”知識(shí)在高考中的考查方式分析

（一）聯(lián)系生活生產(chǎn)實(shí)際，考查反應(yīng)的機(jī)理，彰顯化學(xué)學(xué)科的實(shí)用價(jià)值

科學(xué)來(lái)源于生活，服務(wù)于生活，化學(xué)學(xué)科為人類的幸福生活提供技術(shù)保障和創(chuàng)造新的物質(zhì)，在推動(dòng)社會(huì)的進(jìn)步、人類的健康生活和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展等方面發(fā)揮重要的作用。如：在新冠肺炎檢測(cè)試劑的生產(chǎn)、環(huán)境消毒和公共衛(wèi)生的保持，以及疫苗的開(kāi)發(fā)中的各個(gè)方面都離不開(kāi)化學(xué)科學(xué)知識(shí)的支撐。2020年全國(guó)高考化學(xué)Ⅰ卷中第7題，其中的B選項(xiàng)設(shè)置讓學(xué)生判斷次氯酸鈉是通過(guò)什么原理滅活病毒的。次氯酸鈉是常見(jiàn)的氧化劑，次氯酸根離子具有強(qiáng)氧化性，因此是通過(guò)氧化反應(yīng)的原理進(jìn)行消滅病毒，此題主要是考查哪些物質(zhì)能引起蛋白質(zhì)的變性，包括強(qiáng)氧化劑。還有如第8題展示紫花前胡醇的結(jié)構(gòu)，考查能使高錳酸鉀褪色的官能團(tuán)有哪些，主要是考查高錳酸根的強(qiáng)氧化性，探討有機(jī)物中的哪些官能團(tuán)具有還原性如羥基、碳碳雙鍵等。

（二）條件影響反應(yīng)產(chǎn)物，考查反應(yīng)產(chǎn)物的判斷，測(cè)試思維的靈活變通能力

在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)條件如溶液的濃度、酸堿性、溫度等的不同，發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物往往不同，要求學(xué)生在思考問(wèn)題時(shí)，要尊重客觀事實(shí)，實(shí)事求是地分析和處理問(wèn)題，不受思維定式的影響，培養(yǎng)思維的靈活變通能力。如：2013年高考新課標(biāo)化學(xué)Ⅱ理綜27（1）“將硫酸亞鐵溶液調(diào)節(jié)pH約為5后，向其中加入適量高錳酸鉀溶液”，要求寫(xiě)出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式。測(cè)試表明，對(duì)于本題很多學(xué)生認(rèn)為亞鐵離子反應(yīng)的產(chǎn)生為鐵離子，從而得出錯(cuò)誤的離子反應(yīng)方程式，這是由于忽視溶液pH對(duì)產(chǎn)物影響而導(dǎo)致的錯(cuò)誤判斷。常溫下，pH=2.8時(shí)鐵離子就完全轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀。

在高中的練習(xí)及檢測(cè)題中，經(jīng)常會(huì)遇到條件影響產(chǎn)物的反應(yīng)式，如鋅與硝酸溶液反應(yīng)，不同濃度下可以生成一氧化氮、二氧化氮和硝酸銨等，平時(shí)解題時(shí)要避免定式思維，根據(jù)題給的信息靈活變通，避免錯(cuò)解。

（三）熟悉常見(jiàn)的氧化劑和還原劑，考查價(jià)態(tài)的變化規(guī)律，檢測(cè)綜合分析能力

“認(rèn)識(shí)有化合價(jià)變化的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，了解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移，知道常見(jiàn)的氧化劑和還原劑”[1]。在高考中往往會(huì)考查考生對(duì)常見(jiàn)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(qiáng)弱，判斷物質(zhì)間能否發(fā)生氧化還原反應(yīng)。如：2020年的全國(guó)化學(xué)Ⅰ卷的第9題氣體的除雜，判斷哪一個(gè)選項(xiàng)中的除雜方法是不能實(shí)現(xiàn)的。A選項(xiàng)是二氧化硫氣體中含有硫化氫氣體雜質(zhì)，判定能否通過(guò)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(jù)所學(xué)的知識(shí)，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?yàn)檎n本作業(yè)中這個(gè)方程式?jīng)]標(biāo)可逆號(hào)就認(rèn)為兩者之間能完全反應(yīng)，要辯證地分析和解決問(wèn)題，不能機(jī)械套用，要?jiǎng)討B(tài)地分析化學(xué)變化。同時(shí)，對(duì)于本選項(xiàng)，要知道二氧化硫、硫化氫均有強(qiáng)還原性，都能與強(qiáng)氧化性的酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)，反應(yīng)后硫元素的化合價(jià)均可升高，符合氧化還原反應(yīng)中價(jià)態(tài)有升必有降的規(guī)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(xué)中要樹(shù)立新高考的理念，要求學(xué)生不能死記方程式，對(duì)反應(yīng)方程式不能停留在使用等號(hào)或可逆號(hào)的表層認(rèn)識(shí)上，教學(xué)中不要把問(wèn)題絕對(duì)化，這樣才能給學(xué)生的大腦留下一片變異的空間，讓他們對(duì)問(wèn)題有自己的思考和看法，培養(yǎng)他們創(chuàng)新思考分析問(wèn)題的能力。

（四）定量研究問(wèn)題，考查守恒原理的運(yùn)用，簡(jiǎn)約解題的處理過(guò)程

按照科學(xué)研究的性質(zhì)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(chǔ)，但只有通過(guò)定量探究，在精確定量的數(shù)據(jù)下才能更好地進(jìn)行定性探究。在研究化學(xué)問(wèn)題時(shí)，往往為了得出更合理和科學(xué)的結(jié)論，需要開(kāi)展定量研究。而守恒原理是自然界中的一個(gè)普遍規(guī)律，應(yīng)用守恒思想可以解決許多的科學(xué)問(wèn)題。有關(guān)氧化還原反應(yīng)的計(jì)算，遵循反應(yīng)前后物質(zhì)守恒即各元素守恒，同時(shí)變化過(guò)程符合得電子總數(shù)和失電子的總數(shù)相等，抓住這一定量的關(guān)系可以簡(jiǎn)化中間環(huán)節(jié)，便捷處理問(wèn)題，達(dá)到事半功倍的效果。如：2020年全國(guó)化學(xué)Ⅰ卷的第12題中的B選項(xiàng)要判斷“放電時(shí)，1mol二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲酸，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2mol”是否正確，該選項(xiàng)可先根據(jù)化合物中化合價(jià)的代數(shù)和為零的原則求出甲酸中碳元素的化合價(jià)為+2價(jià)，而二氧化碳中碳元素為+4價(jià)，由此得出碳元素的化合價(jià)從+4價(jià)降到+2價(jià)，變化了六價(jià)，得出1mol二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲酸時(shí)電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目為2mol的說(shuō)法是正確的。又如：2020年全國(guó)化學(xué)Ⅱ卷的第26（4）題生成二氧化氯的反應(yīng)屬于歧化反應(yīng)，每生成1mol二氧化氯消耗次氯酸鈉物質(zhì)的量為多少”。可根據(jù)反應(yīng)前后電子守恒及氯元素守恒簡(jiǎn)便推得消耗次氯酸鈉為1.25mol。

（五）縱橫知識(shí)的聯(lián)系，考查化學(xué)用語(yǔ)的正確書(shū)寫(xiě)，洞察學(xué)生的規(guī)范表達(dá)能力

正確書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式是高考考查的一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)，尤其是涉及氧化還原反應(yīng)的方程式或電極反應(yīng)式是否規(guī)范正確地書(shū)寫(xiě)，可以綜合考查一個(gè)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)掌握的熟練程度，對(duì)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(zhì)。如：2020年全國(guó)高考化學(xué)Ⅰ卷第12題，該題以科學(xué)家研究出的鋅-二氧化碳水介質(zhì)電池為情境，兩極的電解質(zhì)溶液以雙極膜隔開(kāi)，考查放電時(shí)負(fù)極電極反應(yīng)式和充電時(shí)電池的總反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)是否正確。這必須要求學(xué)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(nèi)容，然后進(jìn)行綜合分析并做出正確的判斷。

此外，高考中有關(guān)氧化還原反應(yīng)的考查還涉及混合溶液中離子反應(yīng)的前后順序、濃度不同的反應(yīng)物導(dǎo)致造成產(chǎn)物的種類不一樣等內(nèi)容，與氧化還原反應(yīng)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的命題角度多樣性、學(xué)科性強(qiáng)、提供的信息容易混淆學(xué)生的判斷力，有效考查學(xué)生思維分析實(shí)力、對(duì)信息的提取及應(yīng)用等多種技能要素，需要學(xué)生不僅掌握扎實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)重視對(duì)學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)和邏輯思維能力的

提升。

二、緊扣新課標(biāo)要求，有效開(kāi)展這部分內(nèi)容的教學(xué)

（一）復(fù)習(xí)初中“氧化還原反應(yīng)”相關(guān)知識(shí)，滲透對(duì)立統(tǒng)一的辯證觀點(diǎn)

“氧化還原反應(yīng)”是高中化學(xué)必修課程中概念原理類的內(nèi)容，蘇教版新教材內(nèi)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(shí)內(nèi)容之后進(jìn)行講授。在新授課前，先給學(xué)生復(fù)習(xí)初中相關(guān)的化學(xué)知識(shí)，從得氧、失氧的角度了解氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)，得氧的反應(yīng)為氧化反應(yīng)，反之失氧的反應(yīng)為還原反應(yīng)。通過(guò)氫氣與氧化銅反應(yīng)的具體實(shí)例，明確氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)是共生共存的，對(duì)立統(tǒng)一，從而滲透對(duì)立統(tǒng)一的辯證觀點(diǎn)。

（二）注重真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)，培養(yǎng)探究問(wèn)題的能力

“真實(shí)、具體的問(wèn)題情境是學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺(tái)，為學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提供了真實(shí)的表現(xiàn)機(jī)會(huì)。[2]”問(wèn)題情境教學(xué)的創(chuàng)設(shè)可以誘發(fā)學(xué)生主動(dòng)去探究問(wèn)題，這一過(guò)程中不僅讓學(xué)生層層揭開(kāi)知識(shí)的神秘面紗，培養(yǎng)學(xué)生探究問(wèn)題的意識(shí)和能力，優(yōu)化他們的思維品質(zhì)，更重要的是可以進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知的科學(xué)素養(yǎng)。如：在教學(xué)中可以給學(xué)生展示海苔中的小包裝袋，問(wèn)學(xué)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(zhì)？有什么作用？”又如：聯(lián)系日常生活中的知識(shí)進(jìn)行提問(wèn)，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境：鐵容易生銹，食物容易腐爛，這是因?yàn)殍F與食物發(fā)生了什么反應(yīng)？接著提供幾個(gè)反應(yīng)方程式，如：①二氧化碳與水反應(yīng);②鈉與氯氣反應(yīng)；③分解雙氧水；④高溫煅燒石灰石;⑤鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)；⑥碳與氧化鐵反應(yīng)；⑦氫氧化鈉與硫酸銅反應(yīng)，提出問(wèn)題：這些反應(yīng)屬于哪些基本反應(yīng)類型？其中有哪些是氧化還原反應(yīng)？它們還有哪些變化？

在這個(gè)基礎(chǔ)上讓學(xué)生歸納出：物質(zhì)與氧氣的反應(yīng)后，物質(zhì)中的元素的化合價(jià)升高了，含氧的物質(zhì)氧被奪去后，物質(zhì)中元素化合價(jià)降低了。讓學(xué)生根據(jù)化合價(jià)的變化判斷氧化還原反應(yīng)，比如碳與氧化鐵反應(yīng)，碳變成二氧化碳，氧化鐵變成鐵。然后引導(dǎo)學(xué)生思考鈉與氯氣的反應(yīng)，反問(wèn)學(xué)生：那如果沒(méi)有氧元素的反應(yīng)就不是氧化還原反應(yīng)嗎？給學(xué)生充分的思考時(shí)間，培養(yǎng)學(xué)生思維的廣度。學(xué)生會(huì)從剛才的結(jié)論中推導(dǎo)出氧化還原反應(yīng)不一定是要有氧的參加，得出了從化合價(jià)的變化可以判斷一個(gè)反應(yīng)是不是氧化還原反應(yīng)，使學(xué)生思維認(rèn)識(shí)進(jìn)階。

接著從化合價(jià)的標(biāo)示原因來(lái)找出本質(zhì)，比如鈉是單質(zhì)，化合價(jià)為零，氯化鈉是化合物，鈉的化合價(jià)是正一價(jià)，為何？從這一方面我們得出化合價(jià)升高是由于鈉原子失去了電子，氯原子是得到電子，化合價(jià)降低，從而得出氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子的得失或者偏移，簡(jiǎn)稱電子的轉(zhuǎn)移。這樣可以讓宏觀的價(jià)態(tài)變化進(jìn)入了微觀的電子轉(zhuǎn)移，培養(yǎng)學(xué)生宏微結(jié)合素養(yǎng)。然后針對(duì)“還原劑失去電子，表現(xiàn)在化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氧化產(chǎn)物；氧化劑得到電子，表現(xiàn)在化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，生成還原產(chǎn)物”，我們可以歸納常見(jiàn)的還原劑是低價(jià)的物質(zhì)比如金屬單質(zhì)、某些非金屬單質(zhì)碳和低價(jià)的化合物硫化氫等，常見(jiàn)的氧化劑如大多數(shù)的非金屬單質(zhì)氧氣等和高價(jià)的化合物高錳酸鉀等，使學(xué)生建立了氧化還原反應(yīng)的認(rèn)知模型，培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理能力。

（三）通過(guò)典型實(shí)例的練習(xí)反饋，發(fā)展學(xué)生的認(rèn)知水平

在新授課中，教師要認(rèn)真設(shè)計(jì)學(xué)生的“學(xué)習(xí)任務(wù)”，要重視和發(fā)揮學(xué)習(xí)任務(wù)的素養(yǎng)導(dǎo)向功能，設(shè)計(jì)的“學(xué)習(xí)任務(wù)”由易到難，逐步遞進(jìn)，使學(xué)生的認(rèn)識(shí)水平不斷深入。

練習(xí)是反饋教和學(xué)情況的有效手段，教師要精心選取典型的實(shí)例，練習(xí)的難度要有梯度，由表及里、由易到難。特別是初學(xué)時(shí)，有關(guān)氧化還原反應(yīng)的幾組概念如氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物等是不易辨析的，極易混淆，這時(shí)通過(guò)一定量的練習(xí)，使學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解，發(fā)展認(rèn)知水平，同時(shí)也強(qiáng)化了對(duì)知識(shí)的識(shí)記效果，充分發(fā)揮練習(xí)對(duì)教和學(xué)的反饋和調(diào)控作用。

（四）發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)的功能，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的科學(xué)素養(yǎng)

高中化學(xué)必修課程中的元素化合物知識(shí)及選擇性必修1中的電化學(xué)等內(nèi)容都涉及了氧化還原知識(shí)，要根據(jù)教學(xué)進(jìn)度及內(nèi)容安排，適時(shí)穿插并講授“氧化還原反應(yīng)”的知識(shí)。要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，充分通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，用心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)對(duì)教學(xué)的重要促進(jìn)作用，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的科學(xué)素養(yǎng)。如：在選擇性必修1的原電池教學(xué)時(shí)，可對(duì)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)并設(shè)計(jì)以下的探究實(shí)驗(yàn)銅片與鋅片跟硫酸溶液的反應(yīng)，層層推進(jìn)，設(shè)計(jì)成四個(gè)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象觀察，提出問(wèn)題：這四個(gè)實(shí)驗(yàn)各有什么現(xiàn)象？它們發(fā)生了什么反應(yīng)？為何會(huì)有電流產(chǎn)生？從宏觀的物質(zhì)變化推導(dǎo)微觀的電子轉(zhuǎn)移，培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識(shí)與微觀探析的科學(xué)素養(yǎng)。世界是變化的，但是同時(shí)也是守恒的，負(fù)極失去的電子和正極得到的電子一樣，讓學(xué)生體會(huì)到變化與平衡的關(guān)系。在這個(gè)專題里，原電池和電解池的電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)以及總的反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)是學(xué)生必須掌握的重要內(nèi)容。經(jīng)過(guò)學(xué)生的練習(xí)和教師的點(diǎn)評(píng)，教師與學(xué)生一起歸納總結(jié)書(shū)寫(xiě)電板反應(yīng)式的方法技巧及注意事項(xiàng)，使學(xué)生的認(rèn)知水平不斷深入。

另外，在高三總復(fù)習(xí)中，當(dāng)涉及“氧化還原反應(yīng)”這部分知識(shí)內(nèi)容的復(fù)習(xí)時(shí)，教師可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際知識(shí)水平，提出一些有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題讓學(xué)生思考，也可讓學(xué)生設(shè)計(jì)一些實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證猜想的正確與否，把理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中[3]。

結(jié)束語(yǔ)

“氧化還原反應(yīng)”的概念了解起來(lái)很容易，但是融入問(wèn)題解決中學(xué)生卻往往會(huì)出現(xiàn)很多錯(cuò)誤，我們?cè)诮虒W(xué)時(shí)要幫助學(xué)生構(gòu)建模型，讓他們?cè)诮鉀Q問(wèn)題時(shí)有章可循，避免思維上的混亂，有助于在已有的認(rèn)知水平上對(duì)知識(shí)進(jìn)行深化重建，梳理知識(shí)之間的邏輯關(guān)系，提升學(xué)科核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（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(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（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(wèn)題[J].教學(xué)考試，2020（32）：53-55.