淺析“氧化還原反應(yīng)方程式書寫”
——發(fā)揮化學(xué)核心素養(yǎng)的引領(lǐng)作用

徐卓

（海南省屯昌縣屯昌中學(xué)，海南三亞 571600）

1 學(xué)生的困惑

最近我們復(fù)習(xí)完高中元素化合物知識(shí)，進(jìn)行單元測(cè)試，其結(jié)果大大出乎我的意料，同學(xué)們失分部分都是不會(huì)正確書寫化學(xué)方程式，然后我限定時(shí)間后再考查化學(xué)反應(yīng)方程式，成績?nèi)匀缓懿焕硐?。為了掌握學(xué)生的思想動(dòng)態(tài)，我做了題為“我心目中的化學(xué)反應(yīng)方程式”的問卷調(diào)查，了解學(xué)生書寫化學(xué)方程式困難。我將歸類大致有如下：

（1）態(tài)度方面：1）初中化學(xué)基礎(chǔ)差，怎么努力都跟不上；2）懶，學(xué)化學(xué)不努力，不愿意去記；3）課前不預(yù)習(xí)、課后不復(fù)習(xí)；4）跟著感覺走，隨意編寫產(chǎn)物。

（2）情感方面：1）對(duì)化學(xué)沒有興趣，感覺枯燥無味；2）感覺老師沒講透，一知半解，也不求甚解；3）恐懼，方程式太多太雜；4）不細(xì)心，丟三落四；5）難配平，就放棄。

（3）方法方面：1）不擅長總結(jié)氧化還原反應(yīng)規(guī)律，死記硬背，低效重復(fù)；2）不知道如何分析化合價(jià)，或不知道元素的化合價(jià)的本質(zhì)，更談不上電子得失數(shù)目；3）沒掌握各種物質(zhì)在不同情況下被氧化或被還原到什么程度；4）不根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來分析反應(yīng)原理。

2 教學(xué)反思

從學(xué)生列出13 條困難來看，學(xué)生和老師都需要努力，老師體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）不懂學(xué)生。教師不了解學(xué)生的基礎(chǔ)，憑自己感覺進(jìn)行教學(xué)，過高估計(jì)學(xué)生。如鈉與水的反應(yīng)時(shí)有學(xué)生錯(cuò)誤寫成：2Na+HO ＝NaO+H↑或4Na+2HO ＝4NaH+O↑。

（2）學(xué)生沒有理解反應(yīng)原理，學(xué)生死記硬背。鐵與水蒸氣在高溫時(shí)反應(yīng)生成FeO和H，不少同學(xué)們錯(cuò)寫成FeO、FeO、Fe(OH)、Fe(OH)等。

（3）學(xué)生沒有掌握元素化合價(jià)，隨意編寫生成物。氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子得失，特征是化合價(jià)升降，然后高三(5)班有1/5 的學(xué)生分不清楚分子或離子中元素的化合價(jià)。

（4）學(xué)生不會(huì)分類識(shí)記化學(xué)方程式。在練習(xí)中學(xué)生隨意就生成了H，原因就在于沒有對(duì)同類問題進(jìn)行歸納類比記憶。

（5）學(xué)生把方程式視為死物，不知道靈活變化。如HO是一種強(qiáng)氧化劑，但它遇到酸性KMnO時(shí)表現(xiàn)出還原性，-1 價(jià)O 被氧化生成O。

為了盡快使學(xué)生突破化學(xué)反應(yīng)方程式這一難關(guān)，在元素化合物復(fù)習(xí)時(shí)必須幫助學(xué)生建立知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，建立思維模型，把元素化合物網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化，逐步形成化學(xué)核心素養(yǎng)。

3 形成化學(xué)素養(yǎng)

3.1 素養(yǎng)1宏觀辨識(shí)與微觀探析，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念

活潑金屬能從酸或水中置換出氫生成氫氣。因?yàn)椤盎顫娊饘僭乇砦挥谠刂芷诘贗A、IIA 族，原子半徑在同周期元素中最大，容易失去電子，表現(xiàn)出較強(qiáng)的金屬性”，因而能被H氧化。Na 與冷水反應(yīng)速率較快、K 與冷水反應(yīng)可能會(huì)發(fā)生燃燒，Li 與冷水反應(yīng)比較平穩(wěn)?？茖W(xué)家把金屬Rb 和Cs 分別投入冷水中，發(fā)生劇烈爆炸。透過宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不難發(fā)現(xiàn)Li、Na、K、Rb、Cs 的原子最外層都只有一個(gè)電子，但從Li 到Cs 電子層增多，原子半徑增大，失電子能力增強(qiáng)，還原性增強(qiáng)，與水反應(yīng)越來越劇烈。

Mg 是活潑金屬元素，是Mg 與冷水緩慢反應(yīng)，高溫時(shí)鐵與水蒸氣反應(yīng)生成FeO和H，實(shí)質(zhì)是Fe 置換出水中的氫生成氫氣，同時(shí)生成鐵的氫氧化物，在高溫時(shí)分解得到較為穩(wěn)定的FeO而不是其它形態(tài)鐵的氧化物。

在教學(xué)中要有意識(shí)培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，抓住本質(zhì)理解識(shí)記方程式。

3.2 素養(yǎng)2變化觀念與平衡思想，在氧化還原反應(yīng)中有重要體現(xiàn)

氧化與還原是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，必須遵循得失電子守恒，化合價(jià)升降守恒。同主族元素最外層電子數(shù)相同，化學(xué)性質(zhì)相似，如Cl能從溶液中能置換出來Br或I，Br能置換出來I，氧化性Cl>Br>I。學(xué)生生按上述規(guī)律推理，把F通入NaCl 溶液中，寫成F+2NaCl=2NaF+Cl。錯(cuò)的原因在于沒有變化觀念，F(xiàn) 是非金屬最強(qiáng)的元素，電負(fù)性最大，能把水中O 氧化成O。

在學(xué)習(xí)元素周期律時(shí)要注意特殊性。第IA 族金屬鈉在空氣中點(diǎn)燃會(huì)生成NaO，學(xué)生就認(rèn)為Li 在空氣中點(diǎn)燃生成物L(fēng)iO，Li 與Mg 存在“對(duì)角線”相似性，只能生成LiO。

新情景下化學(xué)方程式的書寫能很好考查學(xué)生的綜合能力，是歷年高考的熱點(diǎn)，也是學(xué)生失分點(diǎn)。如：海南2013 年高考1（3）“堿性溶液中HO把CN氧化成碳酸鹽和氨，寫出這一反應(yīng)的離子方程式?！?/p>

這類題目解題思路是：找出“兩劑”（氧化劑、還原劑）和“兩產(chǎn)物”（氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物）→用化合價(jià)升降總數(shù)相等配平這四種粒子的系數(shù)→用電荷守恒或原子個(gè)數(shù)守恒補(bǔ)充所缺少的粒子（酸性溶液中補(bǔ)H和HO，堿性溶液中補(bǔ)OH和HO）→配平整個(gè)方程式。

得失電子守恒或化合價(jià)升降守恒、原子個(gè)數(shù)守恒是寫氧化還原方程式中重要思想。學(xué)生形成守恒思想就掌握書寫氧化還原方程式的方法。上例先寫出：CN+HO→CO+NH，然后逐步進(jìn)行，最后寫出CN+HO+OH= CO+NH。

3.3 素養(yǎng)3證據(jù)推理和模型認(rèn)知，幫助學(xué)生建立氧化還原反應(yīng)模型

在學(xué)生眼里化學(xué)方程式就像春天里盛開的花朵，千姿百態(tài)，變化萬端，所以就非常雜而亂，只好死記硬背，結(jié)果效果不好?；瘜W(xué)方程式有章可循，在教學(xué)中老師要有意識(shí)幫助學(xué)生建立書寫氧化還原方程式模型，通過推理掌握化學(xué)方程式書寫方法。

（1）氧化還原反應(yīng)遵循“強(qiáng)弱順序規(guī)則”，多種有氧化性的粒子在一起和同一種還原性粒子作用，氧化性強(qiáng)的優(yōu)先得電子被還原。1）向含1molCl和Br的水溶液中滴入FeCl溶液，因氧化性Cl＞Br，先發(fā)生反應(yīng)是Cl+2Fe=2Cl+2Fe。2）稀硝酸中有H和NO，氧化性NO＞H，NO-先得電子，不生成H。

同理，還原性強(qiáng)的粒子先失電子被氧化，如向含1molFeBr溶液中滴入氯水，因還原性Fe＞Br，故先被氧化的是Fe而不是Br。

（2）生成H的反應(yīng)。

水中的H 或酸中+1 價(jià)H有氧化性，當(dāng)沒有其它粒子能得電子時(shí)，H得電子，如：1）較活潑金屬與非氧化性的酸作用生成氫氣；2）K、Ca、Na 與水反應(yīng)置換出氫氣；3）Fe 與水蒸氣反應(yīng)生成氫氣；4）Al 與NaOH 溶液反應(yīng)生成氫氣；5）Si 與NaOH 溶液反應(yīng)生成氫氣；6）Na 與乙醇反應(yīng)生成氫氣；7）炭和水蒸氣高溫下反應(yīng)生成氫氣。另外，Na 與液氨反應(yīng)生成氫氣、CaH+HO=Ca(OH)+2H↑時(shí)，水是氧化劑，CaH還原劑。

（3）生成O的反應(yīng)。

O的O 是0 價(jià)，可由-1 價(jià)或-2 價(jià)O 氧化得到。

1）-2 價(jià)O 的氧化生成O。①電解水或電解熔融的AlO生成O；②加熱使KClO或KMnO分解生成O；③HO被酸性KMnO氧化生成O；④HgO加熱分解生成O；⑤F與水反應(yīng)生成O；⑥電解陽極發(fā)生反應(yīng)4OH—4e=2HO+O↑。

2）-1 價(jià)O 的氧化生成O。①NaO與水反應(yīng)生成的O；②NaO與CO反應(yīng)生成的O；③HO分解生成的O。

3）O生成O。①O分解生成O；②O+2KI+HO= O+I+2KOH。

（4）模型認(rèn)知，氧化還原反應(yīng)分類方法。

1）歧化反應(yīng)，同種物質(zhì)中同種元素相同化合價(jià)的原子間電子轉(zhuǎn)移，得到不同化合價(jià)的物質(zhì)，如Cl+HO=HCl+HClO、2NaO+2HO=4NaOH ＋O↑。

2）歸中反應(yīng)，同種元素不同化合價(jià)的原子間電子轉(zhuǎn)移，如2HS+SO=3S ↓+2HO、KClO+6HCl(濃)=KCl+3Cl↑+3HO（此反應(yīng)中氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為1:5，易錯(cuò)）。

3.4 素養(yǎng)4科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)

化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證前人的經(jīng)驗(yàn)，更能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察問題能力、分析問題能力、解決問題能力，使學(xué)生把宏觀實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象和理論有機(jī)結(jié)合起來，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象具體掌握物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化，理解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。

不同化學(xué)物質(zhì)的物理性質(zhì)不同，如顏色、氣味、狀態(tài)、溶解性都不同，以此作為證據(jù)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推理出化學(xué)反應(yīng)方程式。如：

（1）用氯水來檢驗(yàn)NH管道破損處有白煙生成：8NH+3Cl=6NHCl+N。

（2）用濕潤的KI 淀粉試紙檢驗(yàn)Cl，試紙變藍(lán)：Cl+2I= I+2Cl。

（3）向某未知溶液中滴入KSCN 溶液時(shí)，無明顯現(xiàn)象，再滴入氯水后，溶液變紅，證明原溶液中含有Fe:2Fe+Cl=2Fe+2Cl、Fe+3SCN=Fe(SCN)(紅色)。

（4）SO通入溴水中，溴水褪色：SO+Br+2HO=HSO+2HBr。

（5）HS 通入SO溶液中生成淺黃色沉淀：2HS+SO=3S ↓+2HO 。

（6）NH通入灼熱的CuO，固體由黑色變?yōu)榧t色，且有水蒸氣生成：3CuO+2NH=3Cu+N+3HO。

（7）向FeSO溶液中滴入NaOH 溶液先生成白色絮狀沉淀，然后逐漸變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色：4Fe(OH)+2HO+O=4Fe(OH)。

（8）向NaSO溶液中滴入稀硫酸溶液變渾濁成且有氣泡產(chǎn)生；NaSO+HSO= NaSO+HO+S ↓+SO↑。

（9）將濃硫酸滴入蔗糖上產(chǎn)生“黑面包”，體現(xiàn)了濃硫酸的脫水性和強(qiáng)氧化性[C+2HSO（濃）CO↑+2SO↑+2HO]。

（10）鐵和足量的稀硝酸反應(yīng)，溶液變?yōu)樽厣ㄉ蒄e和NO），向稀硝酸中不斷加入鐵粉，溶液先變?yōu)樽攸S色，當(dāng)鐵過量時(shí)溶液最后變?yōu)闇\綠色（Fe被過量鐵還原成Fe）。

我們還可以開展課外興趣小組培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，同時(shí)拓展學(xué)生的視野。

總之，按照化學(xué)核心素養(yǎng)有意識(shí)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理性思維，將高中化學(xué)中氧化還原反應(yīng)進(jìn)行科學(xué)歸類，結(jié)合變化觀念和平衡思想，進(jìn)行合理的宏觀辨識(shí)和微觀探析，形成科學(xué)的認(rèn)知模型，書寫化學(xué)氧化還原方程式就會(huì)得心應(yīng)手，在新情景下寫方程式，還要?jiǎng)?chuàng)新意識(shí)，不能拘泥于已學(xué)的知識(shí)，合理推理就會(huì)達(dá)到新的高度。