浅析“氧化还原反应方程式书写”

2019-09-10徐卓

海外文摘·学术 2019年21期

徐卓

摘要：元素化合物是高中化学基础内容，新课程标准要求学生掌握物质的结构、物理性质和化学性质及用途。化学基本概念和理论都以元素化合物作支撑，物质化学性质的核心部分是化学反应，高中化学约90 条化学反应方程式，其中绝大多数是氧化还原反应，产物千差万别，学生学习起来十分困难，死记硬背低效劳动，本文结合学生问卷调查结果，总结氧化还原反应方程式书写的规律，充分发挥化学核心素养在复习中的主体作用。

关键词：化学核心素养;氧化还原反应方程式;困惑;教学反思

中图分类号：G634.8 文献标识码：A 文章编號：1003-2177（2019）21-0096-03

1学生的困惑

最近我们复习完高中元素化合物知识，进行单元测试，其结果大大出乎我的意料，同学们失分部分都是不会正确书写化学方程式，然后我限定时间后再考查化学反应方程式，成绩仍然很不理想。为了掌握学生的思想动态，我做了题为“我心目中的化学反应方程式”的问卷调查，了解学生书写化学方程式困难。我将归类大致有如下：

（1）态度方面：1）初中化学基础差，怎么努力都跟不上;2）懒，学化学不努力，不愿意去记;3）课前不预习、课后不复习;4）跟着感觉走，随意编写产物。

（2）情感方面：1）对化学没有兴趣，感觉枯燥无味;2）感觉老师没讲透，一知半解，也不求甚解;3）恐惧，方程式太多太杂;4）不细心，丢三落四;5）难配平，就放弃。

（3）方法方面：1）不擅长总结氧化还原反应规律，死记硬背，低效重复;2）不知道如何分析化合价，或不知道元素的化合价的本质，更谈不上电子得失数目;3）没掌握各种物质在不同情况下被氧化或被还原到什么程度;4）不根据实验现象来分析反应原理。

2教学反思

从学生列出13条困难来看，学生和老师都需要努力，老师体现在如下几个方面：

（1）不懂学生。教师不了解学生的基础，凭自己感觉进行教学，过高估计学生。如钠与水的反应时有学生错误写成：2Na+H2O=Na2O+H2↑或4Na+2H2O=4NaH+O2↑。

（2）学生没有理解反应原理，学生死记硬背。铁与水蒸气在高温时反应生成Fe3O4和H2，不少同学们错写成FeO、Fe2O3、Fe（OH）2、Fe（OH）3等。

（3）学生没有掌握元素化合价，随意编写生成物。氧化还原反应的本质是电子得失，特征是化合价升降，然后高三（5）班有1/5的学生分不清楚分子或离子中元素的化合价。

（4）学生不会分类识记化学方程式。在练习中学生随意就生成了H2，原因就在于没有对同类问题进行归纳类比记忆。

（5）学生把方程式视为死物，不知道灵活变化。如H2O2是一种强氧化剂，但它遇到酸性KMnO4时表现出还原性，-1价O被氧化生成O2。

为了尽快使学生突破化学反应方程式这一难关，在元素化合物复习时必须帮助学生建立知识网络，建立思维模型，把元素化合物网络化、系统化，逐步形成化学核心素养。

3形成化学素养

3.1 素养1宏观辨识与微观探析，形成“结构决定性质”的观念

活泼金属能从酸或水中置换出氢生成氢气。因为“活泼金属元素表位于元素周期第IA、IIA族，原子半径在同周期元素中最大，容易失去电子，表现出较强的金属性”，因而能被H+氧化。Na与冷水反应速率较快、K与冷水反应可能会发生燃烧，Li与冷水反应比较平稳。科学家把金属Rb和Cs分别投入冷水中，发生剧烈爆炸。透过宏观实验现象，不难发现Li、Na、K、Rb、Cs的原子最外层都只有一个电子，但从Li到Cs电子层增多，原子半径增大，失电子能力增强，还原性增强，与水反应越来越剧烈。

Mg是活泼金属元素，是Mg与冷水缓慢反应，高温时铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，实质是Fe置换出水中的氢生成氢气，同时生成铁的氢氧化物，在高温时分解得到较为稳定的Fe3O4而不是其它形态铁的氧化物。

在教学中要有意识培养学生透过现象看本质，抓住本质理解识记方程式。

3.2素养2变化观念与平衡思想，在氧化还原反应中有重要体现

氧化与还原是一个动态平衡，必须遵循得失电子守恒，化合价升降守恒。同主族元素最外层电子数相同，化学性质相似，如Cl2能从溶液中能置换出来Br2或I2，Br2能置换出来I2，氧化性Cl2>Br2>I2。学生生按上述规律推理，把F2通入NaCl溶液中，写成F2+2NaCl=2NaF+Cl2。错的原因在于没有变化观念，F是非金属最强的元素，电负性最大，能把水中O氧化成O2。

在学习元素周期律时要注意特殊性。第IA族金属钠在空气中点燃会生成Na2O2，学生就认为Li在空气中点燃生成物Li2O2，Li与Mg存在“对角线”相似性，只能生成Li2O。

新情景下化学方程式的书写能很好考查学生的综合能力，是历年高考的热点，也是学生失分点。如：海南2013年高考13（3）“碱性溶液中H2O2把CN-氧化成碳酸盐和氨，写出这一反应的离子方程式。”

这类题目解题思路是：找出“两剂”（氧化剂、还原剂）和“两产物”（氧化产物、还原产物）→用化合价升降总数相等配平这四种粒子的系数→用电荷守恒或原子个数守恒补充所缺少的粒子（酸性溶液中补H+和H2O，碱性溶液中补OH-和H2O）→配平整个方程式。

得失电子守恒或化合价升降守恒、原子个数守恒是写氧化还原方程式中重要思想。学生形成守恒思想就掌握书写氧化还原方程式的方法。上例先写出：CN-+H2O2→CO32-+NH3，然后逐步进行，最后写出CN-+H2O2+OH-= CO32-+NH3。

3.3 素养3证据推理和模型认知，帮助学生建立氧化还原反应模型

在学生眼里化学方程式就像春天里盛开的花朵，千姿百态，变化万端，所以就非常杂而乱，只好死记硬背，结果效果不好。化学方程式有章可循，在教学中老师要有意识帮助学生建立书写氧化还原方程式模型，通过推理掌握化学方程式书写方法。

（1）氧化还原反应遵循“强弱顺序规则”，多种有氧化性的粒子在一起和同一种还原性粒子作用，氧化性强的优先得电子被还原。1）向含1molCl2和Br2的水溶液中滴入FeCl2溶液，因氧化性Cl2>Br2，先发生反应是Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+。2）稀硝酸中有H+和NO3-，氧化性NO3->H+，NO3-先得电子，不生成H2。

同理，还原性强的粒子先失电子被氧化，如向含1molFeBr2溶液中滴入氯水，因还原性Fe2+>Br-，故先被氧化的是Fe2+而不是Br-。

（2）生成H2的反应。

水中的H或酸中+1价H+有氧化性，当没有其它粒子能得电子时，H+得电子，如：1）较活泼金属与非氧化性的酸作用生成氢气;2）K、Ca、Na与水反应置换出氢气;3）Fe与水蒸气反应生成氢气;4）Al与NaOH溶液反应生成氢气;5）Si与NaOH溶液反应生成氢气;6）Na与乙醇反应生成氢气;7）炭和水蒸气高温下反应生成氢气。另外，Na与液氨反应生成氢气、CaH2+H2O=Ca（OH）2+2H2↑时，水是氧化剂，CaH2还原剂。

（3）生成O2的反应。

O2的O是0价，可由-1价或-2价O氧化得到。

1）-2价O的氧化生成O2。①电解水或电解熔融的Al2O3生成O2;②加热使KClO3或KMnO4分解生成O2;③H2O2被酸性KMnO4氧化生成O2;④HgO加热分解生成O2;⑤F2与水反应生成O2;⑥电解阳极发生反应4OH-—4e-=2H2O+O2↑。

2）-1价O的氧化生成O2。①Na2O2与水反应生成的O2;②Na2O2与CO2反应生成的O2;③H2O2分解生成的O2。

3）O3生成O2。①O3分解生成O2;②O3+2KI+H2O= O2+I2+2KOH。

（4）模型认知，氧化还原反应分类方法。

1）歧化反应，同种物质中同种元素相同化合价的原子间电子转移，得到不同化合价的物质，如Cl2+H2O=HCl+HClO、2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑。

2）归中反应，同种元素不同化合价的原子间电子转移，如2H2S+SO2=3S↓+2H2O、KClO3+6HCl（浓）

=KCl+3Cl2↑+3H2O（此反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为1：5，易错）。

3.4素养4科学探究与创新意识

化学是以实验为基础的学科，实验可以验证前人的经验，更能培养学生的动手能力、观察问题能力、分析问题能力、解决问题能力，使学生把宏观实现现象和理论有机结合起来，根据实验现象具体掌握物质间的相互转化，理解氧化还原反应的本质。

不同化学物质的物理性质不同，如颜色、气味、状态、溶解性都不同，以此作为证据，结合实验现象推理出化学反应方程式。如：