高中化學(xué)氧化還原概念的教學(xué)探究

蘇潔慶

對(duì)于高中化學(xué)教材而言，貫穿于其中的一個(gè)最為重要的主線就是氧化還原反應(yīng)，可以說，有超過90%的化學(xué)知識(shí)均會(huì)涉及到氧化還原的有關(guān)知識(shí).同時(shí)，氧化還原的有關(guān)知識(shí)也是歷年高考的一個(gè)重要考點(diǎn).因此，在實(shí)際的高中化學(xué)教學(xué)過程之中，氧化還原這個(gè)知識(shí)點(diǎn)也是一個(gè)教學(xué)的難點(diǎn)與重點(diǎn).由此可知，這一章的教學(xué)質(zhì)量的好壞將直接影響到學(xué)生對(duì)化學(xué)其他知識(shí)點(diǎn)的理解.筆者認(rèn)為，對(duì)于這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)，應(yīng)該從基本概念出發(fā)，這主要是由于其中抽象的概念較多，對(duì)基本概念掌握了，那么就能夠促使學(xué)生對(duì)這個(gè)知識(shí)進(jìn)行深入地理解.本文主要從氧化還原的基本概念出發(fā)，以例題的形式對(duì)氧化還原的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行闡述，旨在為“氧化還原”的教學(xué)提供一定的參考.

1.“氧化還原”概念的教學(xué)現(xiàn)狀

我省普通高級(jí)中學(xué)所使用的蘇教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)化學(xué)教科書中，氧化還原這個(gè)概念首次在《化學(xué)1》專題一“化學(xué)家眼中的物質(zhì)世界”第一單元“豐富多彩的化學(xué)物質(zhì)”中出現(xiàn)，而“氧化還原”這個(gè)概念較為集中的出現(xiàn)于《化學(xué)1》專題二“從海水中獲得化學(xué)物質(zhì)”第一單元“氯、溴、碘及其化合物”這一節(jié)之中.根據(jù)筆者對(duì)這一部分內(nèi)容教學(xué)的實(shí)際調(diào)查可以得知，又約為50%的教師選擇了在專題二的教學(xué)中對(duì)“氧化還原”這個(gè)概念進(jìn)行比較系統(tǒng)的教學(xué).主要的教學(xué)內(nèi)容包括氧化還原反應(yīng)的判斷和分析、物質(zhì)氧化性和還原性強(qiáng)弱的比較、氧化還原方程式的配平等等，將教材后續(xù)有關(guān)氧化還原反應(yīng)知識(shí)移前和深化.很顯然，對(duì)于初次接觸“氧化還原”的高中一年級(jí)學(xué)生很難接受這種難度大、超前的教學(xué)安排.《化學(xué)1》氧化還原相關(guān)教學(xué)主要存在如下幾個(gè)方面的問題.

（1）某種程度上與主干知識(shí)發(fā)生偏離

對(duì)于高一學(xué)生而言，氧化還原這個(gè)概念是初次所見，內(nèi)容也較為抽象，不易理解.但是有的化學(xué)教師在對(duì)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解的時(shí)候，往往會(huì)出于增強(qiáng)化學(xué)課堂教學(xué)的“挑戰(zhàn)性”以及“創(chuàng)新性”，為了能夠“吸引”學(xué)生的注意力，一般會(huì)引入一些較為復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)的例子讓學(xué)生進(jìn)行當(dāng)堂分析，例如KClO3+6HCl（濃）△KCl+3Cl2+3H2O等反應(yīng)，甚至還有的教師用斜方硫（S8）與NaOH之間進(jìn)行反應(yīng)等.上述這些氧化還原反應(yīng)十分繁復(fù)，因此在課堂教學(xué)時(shí)，學(xué)生的注意力已經(jīng)游離于繁復(fù)的化學(xué)反應(yīng)之中，而不能將注意力集中于課堂的主題.筆者認(rèn)為，一個(gè)簡單的化學(xué)反應(yīng)，如“2H2+O22H2O”就能夠很好地說明氧化還原反應(yīng)的相關(guān)問題，這個(gè)反應(yīng)很簡單，也是同學(xué)們熟知的，因此學(xué)生能夠?qū)⒆⒁饬Χㄎ挥谥黝}，也能夠很容易理解氧化還原反應(yīng)的相關(guān)知識(shí).

（2）對(duì)于學(xué)生的要求過高

蘇教版高中《化學(xué)1》中，僅僅要求學(xué)生能夠準(zhǔn)確地判斷某個(gè)反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)以及從電子轉(zhuǎn)移的角度來對(duì)氧化還原反應(yīng)加以認(rèn)識(shí)，能夠基本運(yùn)用雙線橋法對(duì)氧化還原反應(yīng)進(jìn)行分析.而在實(shí)際的教學(xué)過程之中，課堂上往往會(huì)出現(xiàn)按照某一特定的氧化還原反應(yīng)來定量計(jì)算和推斷氧化產(chǎn)物（或者還原產(chǎn)物），物質(zhì)被氧化（或還原）次序的判斷以及反應(yīng)過程中的電子得失的有關(guān)計(jì)算等，這些要求完全超出了學(xué)生能力，這也不利于學(xué)生對(duì)氧化還原概念的掌握和理解.

2.加強(qiáng)高中化學(xué)氧化還原概念教學(xué)的具體對(duì)策

基于如上關(guān)于氧化還原教學(xué)過程中所存在的問題的分析可以得知，當(dāng)前時(shí)期下應(yīng)該注重氧化還原的基本概念的教學(xué)，以化繁為簡、化抽象為具體的原則來進(jìn)行本章內(nèi)容的教學(xué).具體對(duì)策，主要包括如下幾個(gè)方面.

（1）注重對(duì)基本概念的總結(jié)性教學(xué)

學(xué)習(xí)完氧化還原的有關(guān)知識(shí)之后，教師不應(yīng)該立即讓學(xué)生進(jìn)行大量的練習(xí)，而是應(yīng)該帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)本章基本概念進(jìn)行總結(jié)，這樣能夠很好地對(duì)學(xué)生所習(xí)得的知識(shí)進(jìn)行鞏固.具體可以包括如下幾個(gè)方面知識(shí)的總結(jié).

對(duì)于基本概念的總結(jié)性教學(xué)，教師應(yīng)該注意運(yùn)用框架式的教學(xué)模式，讓學(xué)生的頭腦中構(gòu)建一個(gè)框架式的知識(shí)體系圖，這有助于學(xué)生加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的記憶.下面是筆者按照“點(diǎn)列式”的總結(jié)方式進(jìn)行總結(jié)，并在PPT中進(jìn)行放映：

（1）特征（判斷依據(jù)）：反應(yīng)前后元素化合價(jià)有變化的反應(yīng)；

（2）實(shí)質(zhì)：電子轉(zhuǎn)移；

（3）概念體系：

（4）氧化還原反應(yīng)的表示方法：（a）雙線橋：表示同一元素得失電子變化情況.箭頭都是由反應(yīng)物指向生成物，在線橋上一定要注明“得”或“失”.（b）單線橋：表示氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目.而且箭頭方向一定是由還原劑指向氧化劑.

（5）氧化還原反應(yīng)的類型：（a）分子間氧化還原反應(yīng)；（b）分子內(nèi)氧化還原反應(yīng).注：氧化劑和還原劑為同一種反應(yīng)物，但被氧化、被還原的元素分別是不同的元素.（c）自身氧化還原反應(yīng)（或歧化反應(yīng)）；（d）有些物質(zhì)部分作為氧化劑（或還原劑）；（e）某種反應(yīng)物既不是氧化劑又不是還原劑.

對(duì)于上述知識(shí)點(diǎn)的總結(jié)，有助于學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的記憶，由認(rèn)知理論可以得知，只有學(xué)生首先對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行深刻地記憶之后，方能對(duì)知識(shí)進(jìn)行理解，由感性認(rèn)識(shí)上升為理性認(rèn)識(shí)，這對(duì)于解氧化還原的題目有很大的幫助.

除了對(duì)上述基本框架的總結(jié)之外，還應(yīng)該對(duì)氧化還原反應(yīng)的基本規(guī)律進(jìn)行總結(jié)：（1）價(jià)態(tài)規(guī)律：最低價(jià)， 只有還原性；最高價(jià)， 只有氧化性；中間價(jià)態(tài)，既有氧化性，又有還原性.（2）遵循守恒規(guī)律：原子守恒、電子守恒、電荷守恒.（3）反應(yīng)順序規(guī)律：同一氧化劑與多種還原劑反應(yīng)時(shí)，首先被氧化的是還原性較強(qiáng)的物質(zhì)；同一還原劑與多種氧化劑反應(yīng)時(shí)，首先被還原的是氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)；（4）“價(jià)態(tài)歸中”原則——同種元素的不同價(jià)態(tài)之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)——價(jià)態(tài)“只靠攏，不交叉”，如反應(yīng)：FeS+H2SO4（濃）Fe2（SO4）3+SO2↑+S↓+H2O；（5）鄰位不反應(yīng)：同種元素不同價(jià)態(tài)物質(zhì)間需有中間價(jià)態(tài)物質(zhì)存在，氧化還原反應(yīng)才能發(fā)生；（6）鄰位價(jià)態(tài)規(guī)律：氧化還原反應(yīng)發(fā)生時(shí)，其價(jià)態(tài)一般先變?yōu)猷徫粌r(jià)態(tài)；（7）歧化原則：中間價(jià)態(tài)→高價(jià)態(tài) + 低價(jià)態(tài).一般有：中間價(jià)態(tài)物質(zhì)可以在堿液中歧化，而歧化產(chǎn)物又可以在酸液中發(fā)生歸中反應(yīng)： 3S+6OH-2S2-+SO2-3+3H2O；2S2-+SO2-3+6H+3S↓+3H2O.endprint

（2）注重基本概念的具體運(yùn)用

將上述的基本概念進(jìn)行了總結(jié)性教學(xué)之后，然后就應(yīng)該讓學(xué)生能夠真正地理解和掌握這些基本知識(shí)，這就需要將上述基本概念進(jìn)行良好地運(yùn)用.其中，氧化還原反應(yīng)的一個(gè)重要的運(yùn)用就是氧化還原反應(yīng)的中參加反應(yīng)的物質(zhì)的氧化性、還原性相對(duì)強(qiáng)弱的判斷：

（1）判斷的決定因素：得失電子的難易，而非多少.

（2）原子結(jié)構(gòu)：（a）原子半徑大，最外層電子數(shù)少，其單質(zhì)易失電子，還原性強(qiáng).由此概括出金屬活動(dòng)性順序表（如表1）.（b）原子半徑小，最外層電子數(shù)多，其單質(zhì)易得電子，氧化性強(qiáng).由此概括出非金屬活動(dòng)性順序表（如表2）.金屬活動(dòng)性順序表.

表1 金屬活動(dòng)性順序表

表2 非金屬活動(dòng)性順序表

（3）元素在周期表中的位置：（a）同一周期：金屬性減弱（還原性減弱） ，非金屬性增強(qiáng)（氧化性增強(qiáng)）；（b）同一主族：金屬性增強(qiáng)（還原性增強(qiáng)） ，非金屬性減弱（氧化性減弱）.

（4）反應(yīng)方向判據(jù)：

氧化劑 + 還原劑 還原產(chǎn)物 + 氧化產(chǎn)物

（強(qiáng)氧化性） （強(qiáng)還原性） （弱還原性） （弱氧化性）

注意：氧化性：氧化劑>氧化產(chǎn)物；還原性：還原劑>還原產(chǎn)物

（5）根據(jù)反應(yīng)條件（反應(yīng)中是否加熱、溫度高低、又無催化劑等）：例如如下反應(yīng)：

2KMnO4+16HCl（濃）5Cl2↑+2KCl+2MnCl2+8H2O；

MnO2+4HCl（濃）△Cl2↑+MnCl2+2H2O；

O2+4HCl450℃2Cl2+2H2O.

由此可以得知，氧化性：KMnO4>MnO2>O2 .

（6）比較反應(yīng)的次序：同一還原劑（氧化劑）同時(shí)和不同的氧化劑（還原劑）反應(yīng)時(shí)，強(qiáng)還原劑與強(qiáng)氧化劑優(yōu)先反應(yīng)，再與弱的氧化劑（還原劑）反應(yīng).

例如在含等物質(zhì)的量濃度的Ag+、Fe3+、Cu2+、Al3+等陽離子的溶液中逐漸加入Zn粉，反應(yīng)如下.

2Ag++Zn2Ag+Zn2+、 2Fe3++Zn2Fe2++Zn2+

Cu2++ZnCu+Zn2+、

Fe2++ZnFe++Zn2+、 Al3++Zn不反應(yīng)

結(jié)論：氧化性強(qiáng)弱： Ag+>Fe3+>Cu2+>Fe2+>Al3+.

又如：在含等物質(zhì)的量濃度的S2-、I-、Fe2+、Br-等陰離子的溶液中逐滴滴入新制氯水，反應(yīng)如下.

S2-+Cl2S↓+2Cl- 2I-+Cl2I2+2Cl-

2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-

2Br-+Cl2Br2+2Cl-

結(jié)論：還原性強(qiáng)弱： S2->I->Fe2+>Br-.

3.結(jié)論

綜上所述可以得知，氧化還原是高中化學(xué)中的一個(gè)極為重要的內(nèi)容，在實(shí)際的教學(xué)過程之中，上好這一章節(jié)的內(nèi)容，有助于提高學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解.上文根據(jù)當(dāng)前時(shí)期下氧化還原教學(xué)過程中存在的問題，提出了應(yīng)該注重氧化還原反應(yīng)的概念教學(xué)，由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，這樣就能夠很好地對(duì)其基礎(chǔ)知識(shí)加以掌握，最終能夠更好地運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際的問題.endprint

（2）注重基本概念的具體運(yùn)用

將上述的基本概念進(jìn)行了總結(jié)性教學(xué)之后，然后就應(yīng)該讓學(xué)生能夠真正地理解和掌握這些基本知識(shí)，這就需要將上述基本概念進(jìn)行良好地運(yùn)用.其中，氧化還原反應(yīng)的一個(gè)重要的運(yùn)用就是氧化還原反應(yīng)的中參加反應(yīng)的物質(zhì)的氧化性、還原性相對(duì)強(qiáng)弱的判斷：

（1）判斷的決定因素：得失電子的難易，而非多少.

（2）原子結(jié)構(gòu)：（a）原子半徑大，最外層電子數(shù)少，其單質(zhì)易失電子，還原性強(qiáng).由此概括出金屬活動(dòng)性順序表（如表1）.（b）原子半徑小，最外層電子數(shù)多，其單質(zhì)易得電子，氧化性強(qiáng).由此概括出非金屬活動(dòng)性順序表（如表2）.金屬活動(dòng)性順序表.

表1 金屬活動(dòng)性順序表

表2 非金屬活動(dòng)性順序表

（3）元素在周期表中的位置：（a）同一周期：金屬性減弱（還原性減弱） ，非金屬性增強(qiáng)（氧化性增強(qiáng)）；（b）同一主族：金屬性增強(qiáng)（還原性增強(qiáng)） ，非金屬性減弱（氧化性減弱）.

（4）反應(yīng)方向判據(jù)：

氧化劑 + 還原劑 還原產(chǎn)物 + 氧化產(chǎn)物

（強(qiáng)氧化性） （強(qiáng)還原性） （弱還原性） （弱氧化性）

注意：氧化性：氧化劑>氧化產(chǎn)物；還原性：還原劑>還原產(chǎn)物

（5）根據(jù)反應(yīng)條件（反應(yīng)中是否加熱、溫度高低、又無催化劑等）：例如如下反應(yīng)：

2KMnO4+16HCl（濃）5Cl2↑+2KCl+2MnCl2+8H2O；

MnO2+4HCl（濃）△Cl2↑+MnCl2+2H2O；

O2+4HCl450℃2Cl2+2H2O.

由此可以得知，氧化性：KMnO4>MnO2>O2 .

（6）比較反應(yīng)的次序：同一還原劑（氧化劑）同時(shí)和不同的氧化劑（還原劑）反應(yīng)時(shí)，強(qiáng)還原劑與強(qiáng)氧化劑優(yōu)先反應(yīng)，再與弱的氧化劑（還原劑）反應(yīng).

例如在含等物質(zhì)的量濃度的Ag+、Fe3+、Cu2+、Al3+等陽離子的溶液中逐漸加入Zn粉，反應(yīng)如下.

2Ag++Zn2Ag+Zn2+、 2Fe3++Zn2Fe2++Zn2+

Cu2++ZnCu+Zn2+、

Fe2++ZnFe++Zn2+、 Al3++Zn不反應(yīng)

結(jié)論：氧化性強(qiáng)弱： Ag+>Fe3+>Cu2+>Fe2+>Al3+.

又如：在含等物質(zhì)的量濃度的S2-、I-、Fe2+、Br-等陰離子的溶液中逐滴滴入新制氯水，反應(yīng)如下.

S2-+Cl2S↓+2Cl- 2I-+Cl2I2+2Cl-

2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-

2Br-+Cl2Br2+2Cl-

結(jié)論：還原性強(qiáng)弱： S2->I->Fe2+>Br-.

3.結(jié)論

綜上所述可以得知，氧化還原是高中化學(xué)中的一個(gè)極為重要的內(nèi)容，在實(shí)際的教學(xué)過程之中，上好這一章節(jié)的內(nèi)容，有助于提高學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解.上文根據(jù)當(dāng)前時(shí)期下氧化還原教學(xué)過程中存在的問題，提出了應(yīng)該注重氧化還原反應(yīng)的概念教學(xué)，由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，這樣就能夠很好地對(duì)其基礎(chǔ)知識(shí)加以掌握，最終能夠更好地運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際的問題.endprint

（2）注重基本概念的具體運(yùn)用

將上述的基本概念進(jìn)行了總結(jié)性教學(xué)之后，然后就應(yīng)該讓學(xué)生能夠真正地理解和掌握這些基本知識(shí)，這就需要將上述基本概念進(jìn)行良好地運(yùn)用.其中，氧化還原反應(yīng)的一個(gè)重要的運(yùn)用就是氧化還原反應(yīng)的中參加反應(yīng)的物質(zhì)的氧化性、還原性相對(duì)強(qiáng)弱的判斷：

（1）判斷的決定因素：得失電子的難易，而非多少.

（2）原子結(jié)構(gòu)：（a）原子半徑大，最外層電子數(shù)少，其單質(zhì)易失電子，還原性強(qiáng).由此概括出金屬活動(dòng)性順序表（如表1）.（b）原子半徑小，最外層電子數(shù)多，其單質(zhì)易得電子，氧化性強(qiáng).由此概括出非金屬活動(dòng)性順序表（如表2）.金屬活動(dòng)性順序表.

表1 金屬活動(dòng)性順序表

表2 非金屬活動(dòng)性順序表

（3）元素在周期表中的位置：（a）同一周期：金屬性減弱（還原性減弱） ，非金屬性增強(qiáng)（氧化性增強(qiáng)）；（b）同一主族：金屬性增強(qiáng)（還原性增強(qiáng)） ，非金屬性減弱（氧化性減弱）.

（4）反應(yīng)方向判據(jù)：

氧化劑 + 還原劑 還原產(chǎn)物 + 氧化產(chǎn)物

（強(qiáng)氧化性） （強(qiáng)還原性） （弱還原性） （弱氧化性）

注意：氧化性：氧化劑>氧化產(chǎn)物；還原性：還原劑>還原產(chǎn)物

（5）根據(jù)反應(yīng)條件（反應(yīng)中是否加熱、溫度高低、又無催化劑等）：例如如下反應(yīng)：

2KMnO4+16HCl（濃）5Cl2↑+2KCl+2MnCl2+8H2O；

MnO2+4HCl（濃）△Cl2↑+MnCl2+2H2O；

O2+4HCl450℃2Cl2+2H2O.

由此可以得知，氧化性：KMnO4>MnO2>O2 .

（6）比較反應(yīng)的次序：同一還原劑（氧化劑）同時(shí)和不同的氧化劑（還原劑）反應(yīng)時(shí)，強(qiáng)還原劑與強(qiáng)氧化劑優(yōu)先反應(yīng)，再與弱的氧化劑（還原劑）反應(yīng).

例如在含等物質(zhì)的量濃度的Ag+、Fe3+、Cu2+、Al3+等陽離子的溶液中逐漸加入Zn粉，反應(yīng)如下.

2Ag++Zn2Ag+Zn2+、 2Fe3++Zn2Fe2++Zn2+

Cu2++ZnCu+Zn2+、

Fe2++ZnFe++Zn2+、 Al3++Zn不反應(yīng)

結(jié)論：氧化性強(qiáng)弱： Ag+>Fe3+>Cu2+>Fe2+>Al3+.

又如：在含等物質(zhì)的量濃度的S2-、I-、Fe2+、Br-等陰離子的溶液中逐滴滴入新制氯水，反應(yīng)如下.

S2-+Cl2S↓+2Cl- 2I-+Cl2I2+2Cl-

2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-

2Br-+Cl2Br2+2Cl-

結(jié)論：還原性強(qiáng)弱： S2->I->Fe2+>Br-.

3.結(jié)論

綜上所述可以得知，氧化還原是高中化學(xué)中的一個(gè)極為重要的內(nèi)容，在實(shí)際的教學(xué)過程之中，上好這一章節(jié)的內(nèi)容，有助于提高學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解.上文根據(jù)當(dāng)前時(shí)期下氧化還原教學(xué)過程中存在的問題，提出了應(yīng)該注重氧化還原反應(yīng)的概念教學(xué)，由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，這樣就能夠很好地對(duì)其基礎(chǔ)知識(shí)加以掌握，最終能夠更好地運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際的問題.endprint