基于生产、生活视角的高三化学复习教学设计——“氧化还原反应方程式书写”复习教学设计案例及其分析

陈方

（江苏省溧水高级中学　江苏南京　211200）

基于生产、生活视角的高三化学复习教学设计——“氧化还原反应方程式书写”复习教学设计案例及其分析

陈方

（江苏省溧水高级中学江苏南京211200）

通过相互联系的三个板块，对“氧化还原反应方程式书写”的复习教学进行设计与分析。选取与生产、生活实际相联系的典型问题，通过相关教学过程，不断强化学生对相关反应原理和思想方法的认识，引导学生运用所学化学知识解释生产、生活中的化学现象，促使学生将有关理论知识与实际问题紧密联系，进一步加强学生的应用意识，提升学生各方面能力及信息素养。

氧化还原反应；生产与生活；复习教学；守恒规律；信息

一、有关背景及相关理论

《普通高中化学课程标准》（实验）在第三部分“内容标准”中提到“正确认识科学、技术与社会的相互关系，能运用所学知识解释生产、生活中的化学现象，解决与化学有关的一些实际问题，初步树立社会可持续发展的思想”。［1］《2015年江苏省普通高中学业水平测试（选修科目）说明》在“考试内容及要求”中也提到“能综合运用所学化学知识及化学科学方法，对生产、生活和科学研究中与化学相关的简单问题进行分析解释，作出合理的判断或得出正确的结论”。在第一部分“必考内容”中又提出“理解氧化还原反应的本质，了解氧化还原反应在生产、生活中的应用”。［2］

“氧化还原反应”是中学化学教学中的核心理论之一，它几乎贯穿在整个中学化学教学过程中，是中学化学教学中一条极其重要的线索。其中蕴含的守恒思想也是中学化学学习中须形成的重要学科思想之一；对相关问题中信息的分析、理解和应用是提升学生信息素养的极好素材。随着高考命题思想由知识立意向能力立意特别是应用能力立意方向的转变，高考中实际应用型试题所占比例也越来越大。这就要求学生在学习中要能更好地将化学知识与实际问题相联系，站在理论的高度，来观察、思考、分析并解决我们在生产、生活、科技等方面所遇到的一些实际问题。在上节课学生掌握了氧化还原反应的重要基本概念和基本规律的基础上，本节课进一步运用它们讨论、分析氧化还原反应中的一些实际问题，以重点强化和培养学生根据有关条件或信息，来书写氧化还原反应方程式的的应用意识及相关能力，不断提升学生的信息素养，培养他们热爱化学的情感。教学设计中，尽量选取与生产、生活实际等密切联系的问题或内容，以充分体现和践行化学知识源于生产、生活实际，又应用和服务于科技生产、实际生活的基本理念。

二、教学主要内容及教学方法分析

本专题所涉及的内容较多。可选取高考经常涉及的“已知条件的氧化还原反应方程式”书写、电化学中“电极反应及电池总反应式”的书写、“工业流程图中氧化还原反应方程式”的书写等三个板块内容进行重点突破，同时结合一些典型问题进行教学。教学中可将相关教学内容进行适当的整合，使它们既具有一定的独立性，又存在内在的联系。针对本专题内容综合性较强的特点，通过恰当而有效的问题（或引导学生提出适当的问题），是使学生介入学习的有效方式和重要手段。同时，应重视学生的探究学习活动，精心组织学生进行探究性学习，使他们初步理解溶液的酸碱性是影响氧化还原反应发生的重要条件；学会通过图示（电化学装置图、工业流程图等）信息等去分析氧化还原反应中的反应物、生成物、反应条件等基本要素；掌握利用各种守恒原理书写各类氧化还原反应方程式的方法；了解此类问题中各类信息呈现的方式和特点，并通过分析解决典型问题，逐步提升学生的信息素养和分析解决实际问题的能力，不断提高学生的化学学科素养。由以上分析，确定该课题的三维教学目标如下：

三、教学目标

知识与技能：

（1）了解氧化还原反应在生产、生活中的重要应用。

（2）能书写常见的电极反应和电池反应方程式，能根据工业流程图及相关信息写出有关氧化还原反应。

过程与方法：

（1）体验以化学的视角观察生产、生活、社会中的化学现象和化学问题，并启发学生进一步运用氧化—还原反应的基本概念和规律来思考和解决相关问题。

（2）学会利用各种守恒原理进行氧化还原反应方程式的书写方法。

（3）通过对一些材料、图片的阅读分析和调用，学习搜集、处理信息的方法。

情感态度与价值观：

（1）辩证理解氧化还原反应在新能源开发及解决能源危机等中的重要作用。

（2）培养理论联系实际的应用意识、解决实际问题的探究意识及创新思维能力。

四、主要教学过程及意图

［板块一］

［引入］回顾氧化还原反应的重要基本概念和基本规律（内容略）

1．已知条件的氧化还原反应方程式书写

［点题］氧化还原反应非常重要，它与生产、生活实际及社会关系非常密切。本节课主要讨论①用已学的氧化还原反应的基本概念及规律来分析、思考、解释一些实际问题②学会书写有关氧化还原反应方程式。

例1．试写出下列反应的离子方程式：

（1）纺织工业上Na2S2O3可作为Cl2漂白布匹的“脱氯剂”，该反应产物之一为H2SO4

（2）在强碱性条件下向Fe（OH）3中通入Cl2，生成具有消毒杀菌及净水作用的FeO42－

（3）向淀粉碘化钾试纸上滴加H2O2溶液，试纸显蓝色

（4）向酸性高锰酸钾溶液中加入H2O2溶液，产生Mn2＋

（5）向硫化钾溶液中滴入次氯酸钠溶液，溶液变浑浊

（6）将SO2通入FeCl3溶液中，溶液变为浅绿色

（7）用酸性KMnO4溶液滴定草酸溶液时，产生CO2气体

（8）用电解法可由CuCl2溶液制备Cu2O。电解时阴极生成Cu2O的离子方程式

［说明］教师分析讲解（1）～（4）题，学生板演（5）～（8）题。

［设计意图］通过第（1）（2）小题，教师分析讲解氧化还原反应方程式书写和配平的原理，进而引导学生学会配平中利用电子守恒、原子（元素）守恒、电荷守恒的方法，并学习分析判断反应中溶液酸碱性的方法。通过第（3）（4）小题，重点引导学生根据现象判断反应中产物的方法，理解H2O2在不同反应中既能作氧化剂，又能作还原剂的特点。通过第（5）（6）小题，重点让学生学会根据相关物质来判断反应时溶液的酸碱性及依据相关现象分析反应产物的方法。通过第（7）小题，重点让学生学会分析有机氧化还原反应中元素（特别是碳元素）化合价的变化。通过第（8）小题，引出电化学中的氧化还原反应。同时在学生板演过程中，及时发现书写中出现的问题，并加以纠正。

［小结］（1）氧化还原离子方程式的书写原理、方法和步骤；

（2）反应时溶液酸碱性的判断方法。

［板块二］

［引入］当今人类社会面临能源危机的困境，而氧化还原反应在解决这一问题时将发挥重要作用。如各类电池的应用已与我们的日常生活密不可分。

2．电极反应式及电池总反应式的书写

（1）原电池

例2．请写出下列电池的相关反应式

［设计意图］选择常见的电池，让学生充分认识到电池在日常生活中的重要作用，使学生对相关问题的学习产生亲切感和浓厚的学习兴趣。通过前两种电池，教师要特别注意引导学生认识电极反应（即半反应）与总反应的关系，重点分析原电池中电极反应式的书写方法（其中，尤其要关注溶液的酸碱性对产物所造成的影响）等。而对于后两种电池，让学生板演有关反应式，并及时订正有关错误。

图1

［练习1］据报道，以硼氢化合物NaBH4（B元素的化合价为＋3价）和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt／C，正极材料采用MnO2，可用作空军通信卫星电源，其工作原理如图1所示。下列说法正确的是（）

A．电池放电时Na＋从b极区移向a极区

B．每消耗3 mol H2O2，转移的电子为6 mol

C．电极a采用MnO2，MnO2既作电极材料又有催化作用

D．该电池的负极反应为BH4－＋8OH－－8e－=BO2－＋6H2O

［设计意图］通过此题，主要让学生学习如何从题目及装置图中获取反应物、生成物及溶液酸碱性等相关反应信息，并利用前述书写电池反应的方法，得出相关反应式，并由此进行分析判断。

［练习2］Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl2=4LiCl＋S＋SO2。请回答下列问题：

图2

（1）电池的负极材料为________，发生的电极反应为________；

（2）电池正极发生的电极反应为________。

［设计意图］通过此题，让学生学习非水环境下电极反应式的书写（特别要注意帮助学生分析题中反应式及电解液中所蕴含的反应物、生成物的重要信息）。

（2）电解池

例3．（1）碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装置如图2所示。电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：3I2＋6KOH=5KI＋KIO3＋3H2O，将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。电解时，阳极上发生反应的电极反应式为________；阴极上观察到的实验现象是________，电极反应式为________________。

［设计意图］通过此题的分析讲解，让学生熟悉和掌握电解池中有关反应式的书写。尤其要注意引导学生学习如何从题目及电解装置图中获取有用信息（如从反应方程式中获得电解液中离子种类及酸碱性的信息、从装置图中获得电极材料的信息等），并将有关信息进行整合来回答相关问题。

［探索性思考题］全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如图3所示。

图3　交换膜（只允许H＋通过）

①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为________，右槽电极反应式为________。

②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由________色变为________色，其电极反应式为________。

［设计意图］这是本节课的核心探究和核心内容之一。此题中涉及诸多信息，而信息的呈现方式有文字、化学符号、装置图、数字、提示语信息等多种。本题通过一系列问题来引导学生学习搜集、处理信息的方法，旨在培养学生的信息素养，并在探究和解决问题的实践中逐步提高学生相应的能力。要求学生能从颜色的变化来分析判断离子的转变，并联系有关离子中钒元素的价态，来分析所发生的不同反应。同时本题也将原电池与电解池的原理融为一体，着力提高学生综合处理和分析电化学问题的能力。

［小结］电极反应的书写要点。

［板块三］

［引入］氧化还原反应与工业生产也有紧密的联系。

3．工业流程图中氧化还原反应方程式的书写

例4．工业生产无铁硫酸铝，以硫酸浸取铝土矿得含铁（Fe2＋和Fe3＋）的硫酸铝溶液，加热到一定温度，搅拌，加入一定量高锰酸钾溶液和硫酸锰溶液，在溶液中生成活性二氧化锰，调节溶液的pH，反应一段时间，Fe（OH）3和二氧化锰发生吸附共沉作用，最终得到无铁硫酸铝产品（流程如下）。

（1）KMnO4首先将Fe2＋氧化为Fe3＋，其本身被还原为MnO2，反应的离子方程式为________________________________。

（2）写出高锰酸钾溶液和硫酸锰溶液反应的化学方程式________________________。

［练习3］（2010江苏高考题，节选）（2）废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂。

① 在上述溶解过程中，S2O32－，LiCoO2在溶解过程中反应的化学方程式为________________________。

［设计意图］例4主要由老师分析讲解，［练习3］主要引导学生分析探究和解答。通过此两题，让学生学习工业流程图类试题中氧化还原反应方程式的书写方法。引导学生深入思考和把握相关内容 （如流程中的操作、进出的物质、特别是所发生的反应等），关注流程图前后之间的相互关联。尤其要注意让学生学习如何从题干及流程图中获取并分析相关反应的信息（如反应物、生成物是什么？溶液的酸碱性如何？等等），整合相关信息并运用［板块一］中书写氧化还原反应的相关原理和思想方法（守恒观、元素观）来写出有关反应方程式。

《普通高中新课程方案导读》中提到“（2）教师在以各种表征的方式呈现重要的内容时，应该尽量以强而有力的观念为核心，将其组织成为相互关联的资讯网络，以便学生能以统整的方式来汲取这些内容；（3）教师在讲解与诠释内容时，应该以这些重要的观念及其间的关联为焦点；”［3］以上［板块一］和［板块二］是［板块三］的基础和铺垫；［板块三］内容是［板块一］和［板块二］内容的继续、延伸和拓展。同时三个板块是相互联系和融合的有机整体。通过［板块三］的设计，也使得学生在前两板块中学到的书写氧化还原反应方程式的原理和思想方法等得到进一步的理解和运用。所有问题都非常贴近实际，教学中始终注意将有关理论知识与实际问题紧密联系，促使学生对氧化还原反应的相关认识得到进一步升华。

五、反思

复习课旨在通过“温故”，帮助学生强化已学过的知识，并达到知新、悟出新意、加深理解、融会贯通、系统地掌握所学知识的目的。［4］学生在学习了“氧化还原反应”后，往往不能将有关原理与实际生产及日常生活中的问题等联系，不能熟练利用有关原理顺利书写氧化还原反应方程式（其中，特别是不能根据有关信息判断反应物、生成物及不能正确分析反应溶液的酸碱性等）。本节课提供了丰富的材料，让学生学习从材料中如何搜集、获取并融合、加工、利用有关信息，来书写有关氧化还原反应方程式，以提高学生的应用能力，同时也进一步促进了学生信息素养的提升。

当然，如何从纷繁复杂的题目信息中发现和寻找与书写氧化还原反应方程式相关的物质及反应环境的信息，并顺利完成有关反应方程式的书写，绝不是一两节课就能解决的问题。既然是学习的重点和难点，在后续教学过程中仍是值得我们关注的重要内容。

［1］中华人民共和国教育部．普通高中化学课程标准 （实验）［S］．北京：人民教育出版社，2003：9

［2］江苏省教育考试院．2015年江苏省普通高中学业水平测试（选修科目）说明［M］．南京：江苏教育出版社，2015：32－34

［3］刘家访．上课的变革［M］．北京：教育科学出版社，2007：115

［4］钟启泉．普通高中新课程方案导读［M］．上海：华东师范大学出版社，2003：137

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