過(guò)程與方法同行 定性與定量并重

楊鐵初

摘要：學(xué)生書寫氧化還原反應(yīng)方程式最大的障礙有兩個(gè)：一是物質(zhì)的判斷（最主要是生成物是什么，有些也會(huì)涉及到反應(yīng)物有哪些），二是方程式的配平。氧化還原反應(yīng)方程式書寫的教學(xué)，既要過(guò)程與方法同行，又要定性與定量并重。

關(guān)鍵詞：過(guò)程與方法；定性與定量；氧化還原反應(yīng)方程式；書寫；教學(xué)

一、問(wèn)題的提出

“過(guò)程與方法”是指為了實(shí)現(xiàn)“知識(shí)與技能”、“情感態(tài)度與價(jià)值觀”方面的教學(xué)目標(biāo)，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生所采用的學(xué)習(xí)過(guò)程與學(xué)習(xí)方法，它是新課程三維教學(xué)目標(biāo)中最核心、最活躍的課程目標(biāo)。

就目前高中氧化還原反應(yīng)方程式書寫教學(xué)的現(xiàn)狀來(lái)看，學(xué)生最大的障礙有兩個(gè)：一是物質(zhì)的判斷（最主要是生成物是什么，有些也會(huì)涉及到反應(yīng)物有哪些），這是定性方面的問(wèn)題；二是方程式的配平，這是定量方面的問(wèn)題。究其原因，主要是教師在教學(xué)時(shí)，忽視了從微觀的角度將反應(yīng)的過(guò)程展現(xiàn)在學(xué)生的面前，忽視了將反應(yīng)物、生成物的分析推測(cè)過(guò)程與定性定量相結(jié)合的方法展示出來(lái)，而只是告訴學(xué)生象背誦英語(yǔ)單詞一樣去記憶反應(yīng)的產(chǎn)物，沒(méi)有學(xué)生的主動(dòng)思考、自主探究的過(guò)程，沒(méi)有學(xué)生的學(xué)科思維與學(xué)科方法的訓(xùn)練。因此，氧化還原反應(yīng)方程式書寫的教學(xué)，既要過(guò)程與方法同行，又要定性與定量并重。

二、教學(xué)案例

1.【例題】寫出次氯酸鈉溶液與硫酸亞鐵溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式

（1）【定性分析】

【教師引領(lǐng)】次氯酸鈉具有較強(qiáng)的氧化性，硫酸亞鐵具有較強(qiáng)的還原性，它們反應(yīng)會(huì)得到什么產(chǎn)物？

【學(xué)生分析】硫酸亞鐵會(huì)被氧化為硫酸鐵；次氯酸鈉會(huì)被還原為氯化鈉。

【教師引領(lǐng)】次氯酸鈉變成氯化鈉后，剩下的氧離子會(huì)發(fā)生怎樣的變化？

【學(xué)生分析】在水溶液中，氧離子可能會(huì)與水分子結(jié)合形成氫氧根離子。

【教師引領(lǐng)】形成的氫氧根離子還會(huì)發(fā)生什么變化？

【學(xué)生分析】氫氧根離子會(huì)與硫酸鐵電離產(chǎn)生的鐵離子反應(yīng)生成氫氧化鐵。

【教師引領(lǐng)】分析至此，你認(rèn)為反應(yīng)物有哪些？生成物是什么？

【學(xué)生分析】反應(yīng)物有：次氯酸鈉、硫酸亞鐵、水。反應(yīng)的產(chǎn)物一定有：氯化鈉、氫氧化鐵；如果鐵離子沒(méi)有被完全沉淀，還有硫酸鐵；如果鐵離子完全沉淀，還有硫酸鈉。最終的產(chǎn)物有兩種可能：氯化鈉、氫氧化鐵、硫酸鐵；氯化鈉、氫氧化鐵、硫酸鈉。

（2）【定量分析1】

【教師引領(lǐng)】要確立產(chǎn)物是哪種情況，必須進(jìn)行定量分析。請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒的規(guī)律進(jìn)行分析推斷。

【學(xué)生分析】次氯酸鈉作氧化劑時(shí)，每摩爾得到2摩爾電子，硫酸亞鐵作還原劑時(shí)，每摩爾失去1摩爾電子，因此反應(yīng)中次氯酸鈉與硫酸亞鐵的物質(zhì)的量之比應(yīng)為1∶2。根據(jù)O2—+H2O=2OH—可知，氫氧根離子與鐵離子的物質(zhì)的量之比應(yīng)為1∶1，鐵離子不能被完全沉淀。反應(yīng)的產(chǎn)物應(yīng)該是：氯化鈉、氫氧化鐵、硫酸鐵。

NaClO+FeSO4+H2O——NaCl+Fe（OH）3↓+Fe2（SO4）3

（3）【定量分析2】

【教師引領(lǐng)】確定了反應(yīng)物和生成物以后，就是配平的問(wèn)題。怎樣確定各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)呢？

【學(xué)生分析】根據(jù)上述分析，若參加反應(yīng)的次氯酸鈉為1摩爾，則生成的氫氧根離子為2摩爾，為了保證氫氧化鐵的化學(xué)計(jì)量數(shù)不出現(xiàn)分?jǐn)?shù)，氫氧根離子的物質(zhì)的量應(yīng)為6摩爾；這樣一來(lái)，次氯酸鈉的化學(xué)計(jì)量數(shù)確定為3的話，氯化鈉的化學(xué)計(jì)量數(shù)也為3，硫酸亞鐵的化學(xué)計(jì)量數(shù)就為6，根據(jù)O2—+H2O=2OH—可知水的化學(xué)計(jì)量數(shù)也為3，氫氧化鐵的化學(xué)計(jì)量數(shù)為2，再根據(jù)鐵元素質(zhì)量守恒或硫酸根質(zhì)量守恒，確定硫酸鐵的化學(xué)計(jì)量數(shù)為2。

【答案】3NaClO+6FeSO4+3H2O 3NaCl+2Fe（OH）3↓+2Fe2（SO4）3

2.【變式例題】寫出次氯酸鈉溶液與用硫酸酸化的硫酸亞鐵溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式

（1）【定性分析】

【教師引領(lǐng)】變式例題與例題有什么不一樣的地方？

【學(xué)生分析】不同的地方是反應(yīng)物溶液變成了酸性。

【教師引領(lǐng)】當(dāng)溶液變成酸性后，次氯酸鈉變成氯化鈉后剩下的氧離子會(huì)有什么變化？反應(yīng)物和產(chǎn)物會(huì)有什么不同？

【學(xué)生分析】氧離子不再與水分子結(jié)合形成氫氧根離子，而是與氫離子結(jié)合生成水。所以，反應(yīng)物有：次氯酸鈉、硫酸亞鐵、硫酸；生成物是氯化鈉、硫酸鐵、水。

NaClO+FeSO4+H2SO4 —— NaCl+Fe2（SO4）3+H2O

（2）【定量分析】

【教師引領(lǐng)】請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)例題的分析思路，確定各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。

【學(xué)生分析】與例題的定量分析相似，反應(yīng)中次氯酸鈉與硫酸亞鐵的物質(zhì)的量之比應(yīng)為1∶2。若次氯酸鈉的化學(xué)計(jì)量數(shù)確定為1，硫酸亞鐵的化學(xué)計(jì)量數(shù)就為2，根據(jù)O2—+2H+=H2O可知，硫酸的化學(xué)計(jì)量數(shù)為1，再根據(jù)質(zhì)量守恒原則，可以確定氯化鈉的化學(xué)計(jì)量數(shù)為1，硫酸鐵的化學(xué)計(jì)量數(shù)為1，水的化學(xué)計(jì)量數(shù)為1。

【答案】NaClO+2FeSO4+H2SO4 NaCl+Fe2（SO4）3+H2O

三、總結(jié)與反思

1.準(zhǔn)確把握“過(guò)程與方法”的內(nèi)涵 “過(guò)程與方法”是學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)歷、體驗(yàn)和思維方式的變化、發(fā)展程度，是指獲得和怎樣獲得“知識(shí)與技能”的經(jīng)歷，并形成從這些經(jīng)歷中抽象或概括的更有統(tǒng)攝力的思維程序和思維方法。氧化還原反應(yīng)方程式書寫的教學(xué)中，教師應(yīng)讓學(xué)生體驗(yàn)問(wèn)題的整個(gè)分析、探究、推斷過(guò)程，感受整個(gè)探究過(guò)程的艱辛，分享整個(gè)探究過(guò)程的快樂(lè)，體會(huì)分析、探究、推斷的思維方法，實(shí)現(xiàn)由學(xué)生自主思考、自主判斷、自主建構(gòu)的目標(biāo)，體現(xiàn)“以學(xué)生為主體”的教學(xué)理念，讓學(xué)生學(xué)會(huì)“化學(xué)探究過(guò)程與探究方法”。從而突破氧化還原反應(yīng)方程式書寫的“瓶頸”。

2.堅(jiān)持“定性與定量并重”的教學(xué)原則 教學(xué)案例中，氧化還原反應(yīng)產(chǎn)物以及反應(yīng)物的判斷，是利用氧化還原反應(yīng)的基本規(guī)律，從定性或定性與定量相結(jié)合的角度加以分析；氧化還原反應(yīng)方程式的配平，是利用反應(yīng)中的守恒規(guī)律（得失電子守恒、質(zhì)量守恒），從定量的角度加以分析。使學(xué)生從定性與定量的角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，化學(xué)的科學(xué)性被進(jìn)一步彰顯。課后許多學(xué)生反映，通過(guò)這樣的分析、探究活動(dòng)，使他們一方面從微觀的角度真正體驗(yàn)了分析研究的過(guò)程、樂(lè)趣和快感，明白了氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，另一方面又真正學(xué)會(huì)了學(xué)科分析、探究的方法。

3.常見(jiàn)氧化（還原）劑的還原（氧化）產(chǎn)物 反應(yīng)物的判斷主要是受溶液酸堿性的影響，是否有水或酸或堿參加反應(yīng)。產(chǎn)物的判斷，一方面要熟悉氧化還原反應(yīng)的一般規(guī)律，知道氧化（還原）劑被還原（氧化）后一般得到什么產(chǎn)物。另一方面，要知道含氧氧化劑（如O2、NaClO、Na2O2）被還原后，氧元素的去向。若溶液呈酸性的話，氧會(huì)與氫離子結(jié)合成水，若溶液是中性或堿性的話，氧會(huì)與水分子結(jié)合成氫氧根離子。有些氧化劑分子中的氫、氧原子個(gè)數(shù)比為1∶1（如HClO、H2O2等），發(fā)生還原反應(yīng)后氫與氧結(jié)合成氫氧根離子，若溶液呈酸性的話，氫氧根離子與氫離子結(jié)合成水，若溶液是中性或堿性的話，產(chǎn)物就是氫氧根離子。有時(shí)也會(huì)涉及到還原劑（如SO2、Na2SO3）被氧化后，氧化產(chǎn)物中的氧比還原劑中多，這時(shí)就要會(huì)判斷氧的來(lái)源。若溶液呈中性或酸性的話，會(huì)由溶液中的水提供氧；若溶液呈堿性的話，則由氫氧根離子提供氧。現(xiàn)將相對(duì)較難判斷的常見(jiàn)氧化（還原）劑的還原（氧化）產(chǎn)物列于下表中。