淺談教學(xué)過程中關(guān)于氧化還原反應(yīng)方程式的書寫

摘 要：氧化還原反應(yīng)在高考中有著重要的位置，其中化學(xué)方程式的書寫不可忽視。將電子守恒、電荷守恒、原子守恒應(yīng)用其中可以快速地找到方法規(guī)律，以便準(zhǔn)確到位的完成氧化還原反應(yīng)方程式的書寫。

關(guān)鍵詞：氧化還原反應(yīng)方程式；電子守恒；電荷守恒；原子守恒

在高考化學(xué)考試科目中氧化還原反應(yīng)占據(jù)了重要的位置。李曉峰在就高考中氧化還原反應(yīng)常見題型研討中，他認(rèn)為在中學(xué)化學(xué)教與學(xué)中使用頻率最多、高考中出現(xiàn)頻率最高的主要有六類：確定反應(yīng)能否進(jìn)行、確定氧化性或還原性大小關(guān)系、確定反應(yīng)物或生產(chǎn)物中某元素的化合價(jià)、確定氧化劑與還原劑的比值、確定產(chǎn)物成分（或產(chǎn)物比值）、確定反應(yīng)方程式計(jì)量數(shù)。而氧化還原反應(yīng)方程式與以上所談到的六類問題解答都有密切聯(lián)系。因此，如何寫好氧化還原反應(yīng)方程式，成了高中階段學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，也是教師教學(xué)研究的重心。

一、 認(rèn)清自我，準(zhǔn)確定位

以魯科版教材為例，氧化還原反應(yīng)的學(xué)習(xí)在必修一第二章第三節(jié)，它是高中重要的理論基礎(chǔ)之一，貫穿整個(gè)元素及其化合物的知識(shí)體系，也是選修《化學(xué)反應(yīng)原理》中原電池和電解池的工作原理。大多數(shù)學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)方程式的理解還停留在初中階段，只是靠單純的死記硬背，面對(duì)簡單的方程式則信心滿滿，而面對(duì)復(fù)雜的方程式則束手無策，選擇放棄。學(xué)好化學(xué)方程式可以幫助學(xué)生理解化學(xué)反應(yīng)原理，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，更好地掌握物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，提高學(xué)生應(yīng)用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。要讓學(xué)生抽身出來，站在新的角度去看待高中化學(xué)的學(xué)習(xí)，增大難度并不影響他們?cè)诨瘜W(xué)方程式書寫道路前行，清楚自己的能力，用時(shí)間和方法克服學(xué)習(xí)過程的阻力。教師在這個(gè)過程中要根據(jù)學(xué)生的具體情況，分析原因，找到適合當(dāng)下學(xué)情的教學(xué)方法，發(fā)揮教師在教學(xué)過程的主導(dǎo)性，體現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程的主體性。

結(jié)合我校我班的實(shí)際情況，學(xué)生素質(zhì)中等，對(duì)一些重難點(diǎn)知識(shí)把握不到位，對(duì)知識(shí)點(diǎn)遺忘速度快，需要較長時(shí)間打磨練習(xí)。因而在氧化還原反應(yīng)方程式的書寫過程中要更有耐心地去引導(dǎo)，幫助他們建立信心。

二、 累積錯(cuò)誤，找尋問題

比如實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的化學(xué)方程式學(xué)生經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)幾種情況：

這些錯(cuò)誤情況的出現(xiàn)，大多是因?yàn)閷W(xué)生粗心不認(rèn)真。這要求學(xué)生學(xué)會(huì)找尋問題，發(fā)現(xiàn)問題，通過分析總結(jié)，找到化學(xué)方程式學(xué)習(xí)的規(guī)律，解決問題。通常一個(gè)氧化還原反應(yīng)方程式的考核，除了涉及氧化還原反應(yīng)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，還會(huì)涉及離子反應(yīng)方程式、元素及其化合物知識(shí)、物質(zhì)狀態(tài)、反應(yīng)條件等。部分學(xué)生無法把這些知識(shí)網(wǎng)絡(luò)融合在一起，出現(xiàn)丟三落四的情況。準(zhǔn)確完成氧化還原反應(yīng)方程式是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，需要老師適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和幫助。

三、 針對(duì)問題，調(diào)整方法

學(xué)生對(duì)自己發(fā)現(xiàn)的問題印象一般較深刻，通過知識(shí)梳理對(duì)比，自我總結(jié)或?qū)で髱椭?，思考適合氧化還原反應(yīng)的學(xué)習(xí)方法，并試著總結(jié)學(xué)習(xí)規(guī)律，將所學(xué)內(nèi)容融會(huì)貫通。通過常見方程式的整理總結(jié)，找到氧化還原反應(yīng)方程式書寫的規(guī)律：

1. 夯實(shí)基礎(chǔ)，建立點(diǎn)—線—面

首先要扎實(shí)課本知識(shí)點(diǎn)，明確氧化還原反應(yīng)方程式書寫過程中可能涉及的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，熟悉它們各自的概念，建立點(diǎn)的坐標(biāo)。讓學(xué)生逐漸摒棄在初中學(xué)習(xí)的物質(zhì)得氧的反應(yīng)叫氧化反應(yīng)，物質(zhì)失氧的反應(yīng)叫做還原反應(yīng)，從本質(zhì)上去認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)。在反應(yīng)過程中有元素化合價(jià)變化的化學(xué)反應(yīng)叫做氧化還原反應(yīng)，電子的轉(zhuǎn)移是氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，它可以通過元素化合價(jià)的變化體現(xiàn)，從根本上解決學(xué)習(xí)過程中遇到的相關(guān)問題。

氧化還原反應(yīng)理論還要依托于元素及其化合物的知識(shí)體系，任何的化學(xué)方程式都必修遵循客觀事實(shí)，從而要求學(xué)生熟悉常見的元素及其化合物不同價(jià)態(tài)物質(zhì)的化學(xué)式，在化合價(jià)上建立起線的關(guān)系。例如：

由以上的關(guān)系，就可以預(yù)測(cè)元素原子在得失電子后的產(chǎn)物，找到主要的反應(yīng)物和生成物，建立起元素及其化合物與氧化還原反應(yīng)之間面的關(guān)系，熟練掌握常見氧化劑所對(duì)應(yīng)的還原產(chǎn)物和常見還原劑所對(duì)應(yīng)的氧化產(chǎn)物。只有當(dāng)學(xué)生氧化還原反應(yīng)理論達(dá)到理解和應(yīng)用水平時(shí)，才能促進(jìn)其對(duì)復(fù)雜化學(xué)方程式的學(xué)習(xí)。

2. 各個(gè)擊破，聯(lián)立三大守恒

任何的化學(xué)方程式都必須遵循質(zhì)量守恒定律，即原子守恒，學(xué)生大部分根據(jù)觀察法完成配平。而面對(duì)根據(jù)觀察法無法配平的，我們要牢牢抓住氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)——電子轉(zhuǎn)移。得到的電子總數(shù)等于失去的電子總數(shù)，即反應(yīng)前后電子守恒。例如實(shí)驗(yàn)室制取氯氣。

第一步，先找到主要的反應(yīng)物和生成物。

MnO2+HCl（濃）→MnCl2+Cl2↑

第二步，標(biāo)出變價(jià)元素的化合價(jià)，找到氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。

這個(gè)過程中畫出雙線橋，在橋上標(biāo)出每一個(gè)變價(jià)元素原子得失的電子數(shù)目。

第三步，完成雙線橋，確定電子守恒。

成功地完成雙線橋是實(shí)現(xiàn)氧化還原反應(yīng)配平至關(guān)重要的一步，其中關(guān)鍵在于得失電子總數(shù)相等，尋找得失電子的最小公倍數(shù)，實(shí)現(xiàn)電子守恒。

第四步，補(bǔ)充不影響電子守恒的缺失原子，確定原子守恒。

MnO2+4HCl（濃）△MnCl2+Cl2↑+2H2O

其中HCl中Cl原子分為兩部分，電子守恒確定2個(gè)Cl原子體現(xiàn)還原性，通過MnCl2確定2個(gè)Cl原子體現(xiàn)酸性，因而HCl系數(shù)為4，再根據(jù)原子守恒通過H、O個(gè)數(shù)，確定H2O的系數(shù)為2。

最后一步，檢查，確認(rèn)電子守恒、原子守恒，補(bǔ)充反應(yīng)條件及物質(zhì)狀態(tài)。

在書寫氧化還原反應(yīng)時(shí)比非氧化還原反應(yīng)多了電子守恒，只要有正確的雙線橋，這一步也不是很難。但是我們發(fā)現(xiàn)在習(xí)題中或者高考考題中經(jīng)常出現(xiàn)的是氧化還原反應(yīng)離子方程式。對(duì)于離子方程式，學(xué)生要知道遵循電荷守恒。例如，利用酸性高錳酸鉀鑒別二氧化硫或是除去二氧化硫是化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用的一種方法，用離子方程式來表示該反應(yīng)的反應(yīng)原理成了一大難題。endprint

第一步，先找到主要的反應(yīng)物和生成物，寫出參加反應(yīng)的主要離子。

MnO-4+SO2→Mn2++SO2-4

第二步，標(biāo)出變價(jià)元素化合價(jià)，找到氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。

第三步，完成雙線橋，確定電子守恒。

第四步，找到電解質(zhì)溶液的酸堿性，確定電荷守恒。

2MnO-4+5SO2→2Mn2++5SO2-4+4H+

根據(jù)酸性高錳酸鉀溶液，判斷溶液中含有H+，電荷未配平時(shí)，反應(yīng)物中總共2個(gè)單位負(fù)電荷，生成物中總共6個(gè)單位負(fù)電荷，當(dāng)我們?cè)谏晌镏信渖?H+，反應(yīng)前后總電荷都為2個(gè)單位負(fù)電荷，達(dá)到電荷守恒，這是離子方程式中至關(guān)重要的一步，所補(bǔ)充的離子不能影響電子守恒。

第五步，補(bǔ)充不影響電子守恒和電荷守恒的缺失原子，確定原子守恒。

2H2O+2MnO-4+5SO22Mn2++5SO2-4+4H+

通過觀察發(fā)現(xiàn)反應(yīng)前后H、O數(shù)目不守恒，在反應(yīng)物中配上2H2O，這一步相對(duì)難度不大，學(xué)生可以較好完成。

最后一步，檢查、確認(rèn)電子守恒、電荷守恒、原子守恒，補(bǔ)充反應(yīng)條件及物質(zhì)狀態(tài)。

因此在寫任意的化學(xué)方程式時(shí)，只要我們堅(jiān)持電子守恒、電荷守恒、原子守恒三步走，就能夠快速準(zhǔn)確的完成化學(xué)方程式。

3. 知識(shí)支持，遷移應(yīng)用

應(yīng)用于氧化還原反應(yīng)方程式書寫的三大守恒，我們可以拓展延伸到與氧化還原反應(yīng)相關(guān)的方程式書寫，比如電極方程式。在電化學(xué)的模塊學(xué)習(xí)中，原電池和電解池的基本原理是利用氧化還原反應(yīng)，其中的?？键c(diǎn)是電極方程式。以氫氧燃料電池為例，如何利用三大守恒寫出在酸性介質(zhì)和堿性介質(zhì)中的正負(fù)極電極反應(yīng)？

根據(jù)反應(yīng)原理2H2+O22H2O，利用電子守恒判斷得出O2+4e-→□，2H2-4e-→□

酸性介質(zhì)中堿性介質(zhì)中

電荷守恒的利用，補(bǔ)充H+電荷守恒的利用，補(bǔ)充OH-

正極：4H++O2+4e-→□正極：O2+4e-→4OH-

負(fù)極：2H2-4e-→4H+負(fù)極：4OH-+2H2-4e-→□

原子守恒的利用，補(bǔ)充水原子守恒的利用，補(bǔ)充水

正極：4H++O2+4e-→2H2O正極：O2+2H2O+4e-→4OH-

負(fù)極：2H2-4e-→4H+負(fù)極：4OH-+2H2-4e-→4H2O

從對(duì)比中，我們不難發(fā)現(xiàn)，要寫出準(zhǔn)確的電極方程式，除了確定該電極的產(chǎn)物外，判斷介質(zhì)溶液的性質(zhì)也是成功的關(guān)鍵。

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作者簡介：

馮瑩，福建省寧德市高級(jí)中學(xué)。endprint