氧化還原反應中學習能力核心素養(yǎng)探究

陳榮坤

(江蘇省沛縣第二中學 221600)

《普通高中化學課程標準(2017年版)》指出“化學是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應用的一門基礎(chǔ)學科…氧化還原反應從宏觀物質(zhì)到微觀原子核外電子的轉(zhuǎn)移或偏移”.同時，學生還需要“識記核心概念，有能力對新反應進行依據(jù)氧化還原反應原理進行分析判別；在處理復雜問題時，能夠主動的依據(jù)氧化還原反應的概念和規(guī)律進行系統(tǒng)探究和創(chuàng)造性的應用”.

一、氧化還原反應學習主題學科能力構(gòu)成模型

從反應物質(zhì)的重新組合看，化學反應可分為四個基本反應類型，即化合反應、分解反應、置換反應和復分解反應.而從原子的外圍電子的偏移看，化學反應不僅涉及原子的重組，化學鍵的重新組合，還要涉及分子內(nèi)部電子分布情形的改變.從這個角度，可以把化學反應分為氧化還原反應和非氧化還原反應，而氧化還原反應是化學反應中最重要的一類.一般來說，涉及氧化還原的問題，多數(shù)屬于較難以掌握的內(nèi)容，在題目設(shè)置中也表現(xiàn)靈活多樣.氧化還原反應學習主題學科能力構(gòu)成模型如圖所示.

二、氧化還原反應知識特點

2018年江蘇省高考考試說明明確指出，要理解氧化還原反應的本質(zhì)，了解氧化還原反應在生產(chǎn)、生活中的應用.氧化還原反應之所以重要，它能從本質(zhì)上認識化學反應的規(guī)律和接觸氧化還原反應的本質(zhì)，即通過得失電子使原子按結(jié)合成固定組成的化合物.

學習氧化還原反應要求學生有明確的概念辨識能力，清晰的思考能力.氧化還原反應不僅包含幾對對立統(tǒng)一的核心概念，還包含對核心概念的應用和理解，是學生發(fā)展核心素養(yǎng)的載體和能力基點.在氧化還原的教學中，存在著幾對對稱性的概念，第一組為氧化劑、氧化性、被還原、發(fā)生還原反應、得到還原產(chǎn)物，另一組概念為還原劑、還原性、被氧化、發(fā)生氧化反應、得到氧化產(chǎn)物.

教學中這兩組概念容易混淆，比如氧化劑是具有氧化性還是還原性.氧化劑具有氧化性還是還原性，而是要解析氧化劑、氧化性的內(nèi)涵.氧化劑的源頭與氧氣有關(guān)，氧氣在反應中得到電子，容易作氧化劑，所以作氧化劑的物質(zhì)都會得到電子，而這種作氧化劑的性質(zhì)就叫做氧化性.從概念出發(fā)探究概念的源頭明顯優(yōu)于單純的記憶.

三、氧化還原反應教學分析

氧化還原反應的發(fā)展歷程從燃素說到拉瓦錫的氧化學說，到現(xiàn)代意義的電子轉(zhuǎn)移和偏移，使人們對氧化還原反應的認識越來越接近科學的本質(zhì).教學中，應注重4個方面的問題.

1.核外電子8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

回憶初中的燃燒、鐵生銹等有氧氣參加的反應進行引入.這些反應不僅有共同的反應物氧氣，還有共同的特點，氧氣的化合價都發(fā)生了同樣的改變.而化合價發(fā)生改變的本質(zhì)是原子核外最外層電子數(shù)目發(fā)生了改變，這種改變的趨勢趨于穩(wěn)定，這個穩(wěn)定結(jié)構(gòu)就是8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu).通過分析也容易讓學生接受電子轉(zhuǎn)移或偏移的觀點.

2.電子轉(zhuǎn)移的表示方法

雙線橋和單線橋兩種表示電子轉(zhuǎn)移是了解氧化還原反應本質(zhì)的途徑，通過分析電子轉(zhuǎn)移的方向、數(shù)目，學生可以更加直觀的理解變價元素的化合價變化，電子的轉(zhuǎn)移或偏移.而掌握電子轉(zhuǎn)移有兩點需要注意，其一，氧化還原反應中包含變價元素和不變元素，如果缺乏對變價元素敏銳的認識，就可能從反應式第一個原子標記，導致容易誤判.根本原因是對原子化合價認識不清析，特別是原子核外8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)理解不透徹.其二，總化合價升降或總得失電子總數(shù)目無法分析.不能靈活分析變價元素的原子數(shù)目.解決此類問題，多讓學生梳理化合價基本概念，樹立守恒思想，提高轉(zhuǎn)移電子的判斷能力.

3.氧化性、還原性的比較

比較氧化性、還原性屬于氧化還原反應基本概念的判斷，通過討論、自學、辨析，讓學生體會概念之間的緊密聯(lián)系 .另外，課本、課外習題，反復強調(diào)氧化性、還原性的重要性.隨著刻意練習增加，學生慢慢接受概念之間的邏輯關(guān)系.

4.電子守恒

利用電子守恒進行計算，題目往往有難度，學生不容易解決.講解時，首先要了解電子守恒的基本含義：在任何氧化還原反應中不僅要滿足基本的質(zhì)量守恒、原子守恒，還要滿足氧化劑得到的電子數(shù)與還原劑失去的電子數(shù)之間有恒等關(guān)系.當反應處于連續(xù)反應或者氧化還原反應方程式難以書寫時，利用電子守恒的思想很容易使問題得到簡化.而同時思維卻得到深化和提升.例如2018年高考題中，江蘇省高考試題第10題C項．3 mol H2與1 mol N2混合反應生成NH3，轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目小于6×6.02×1023.20題第4問NH3與NO2生成N2的反應中，當生成1 mol N2時，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為____mol.2018年海南省第9題 B.1 mol 甲烷完全燃燒轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為8NA.

四、氧化還原反應學生學習品質(zhì)分析

在學生在學習過程中，注意三個方面：

第一，注意概念內(nèi)部之間的聯(lián)系：失去電子，電子帶負電荷，失去負電荷，化合價升高，作為還原劑.同時還原劑具有還原性，被氧化，發(fā)生氧化反應，得到氧化產(chǎn)物.

第二，把上面的知識點進行濃縮，失生還(諧音，師生還，教師學生都人品高尚，喜歡無私奉獻，給出電子)，降得氧.諧音意義化教學方式是初學者迅速掌握的有效方法.

第三，也是各種版本課本共同的處理方案，在氧化還原反應后續(xù)的教學中，不斷強化，不斷的用課本中重要的方程式鞏固氧化還原反應的概念.比如人教版必修化學1第二章介紹完氧化還原反應后，在元素化合物課后習題部分較高頻次的出現(xiàn)有關(guān)氧化還原的有關(guān)問題.其他習題沒有直接說出氧化還原問題，但必須用氧化還原的相關(guān)的知識才能解決.比如，氧化還原反應方程式、反應原理、實驗設(shè)計等等.這些知識和習題必需引起學生的重視.

對氧化還原反應知識進行有效性整合，形成有序的知識體系，建構(gòu)氧化還原反應知識的認知模型.照課堂推進的流程，情景創(chuàng)設(shè).運用最近發(fā)展區(qū)理論，使學生在已經(jīng)達到的能力水平和可能達到的能力之間的差異進行突破.教師主動提供已有的知識經(jīng)驗或真實場景能夠使無序的思維轉(zhuǎn)變到對某一特定的問題進行思考，從而觸發(fā)學生的思維升級.