高中化學氧化還原反應的教學策略

周承軍

【摘 要】本文從電子轉移、氧化還原性強弱、反應方程式的配平原則三個方面論述氧化還原反應的機理、內在邏輯，并提出相應的教學策略。

【關鍵詞】氧化還原反應 氧化物 還原物 氧化劑 還原劑

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）09B-0144-02

氧化還原反應作為高中知識的重要組成部分，是高考中的熱點和難點，需要學生靈活掌握其內在邏輯。但是，由于這部分內容比較抽象，需要學生熟悉掌握電子轉移和化合價的變化情況才能理解其實質。這就導致學生對其理解和掌握有難度，不能很好地掌握反應的內在機理，從而影響學習效率。為了讓學生更好地理解和掌握氧化還原反應，需要從反應過程中的電子轉移、氧化還原性強弱和化學方程式配平三個角度入手，講解氧化還原反應的原理。

一、明確氧化還原反應中的電子轉移

（一）掌握化學反應的電子去向

氧化還原反應作為學習其他化學反應的基礎，是高中化學中必須掌握的內容。在氧化還原反應定義中，先是從電子轉移去向進行劃分：氧化還原反應的實質是電子的得失或者共用電子對的偏移。在講解電子去向知識時，要讓學生思考這樣的問題：“電子轉移或電子對的偏移會產生什么影響。”然后深入探討電子轉移去向，讓學生知道在反應中參加反應的某個元素應該得電子還是失電子。例如：

在此反應方程式中，F(xiàn)e3+具有強氧化性，F(xiàn)e 具有強還原性。讓學生結合元素氧化還原性來理解得失電子。經過引導、分析，學生理解到 Fe3+ 得到 2e- 電子變?yōu)?Fe2+，而 Fe 失去電子 2e- 變?yōu)?Fe2+，電子從 Fe 流轉到 Fe3+ 當中。講解完氧化還原反應之后，筆者對反應中電子轉移進行總結：“在氧化反應過程中，元素達到最大化合價后，就會表現(xiàn)出較強的得電子性；元素達到最低化合價時表現(xiàn)出較強的失電子性，一失一得就會讓氧化還原反應進行下去?！?/p>

（二）掌握氧化還原反應的電子守恒定律

在氧化還原反應中雖然元素出現(xiàn)得失電子但總的電子是守恒的，遵循電子守恒定律。氧化還原反應之所以能夠進行，在于其得失電子是相等的，在反應過程中電子守恒，因此，學生清晰地知道，在反應中“得電子數(shù)=失電子數(shù)”，保證反應后不帶電。若某個反應“失電子數(shù)≠得電子數(shù)”，那么這個反應是錯誤的，是違背電子守恒定律的。在教學中，筆者結合具體案例來使學生加深對電子守恒的認識。例如，在加熱高錳酸鉀反應中，具體的化學反應方程式如下所示：

KMnO4 → K2MnO4+MnO2+O2

筆者要求學生運用元素守恒來配平方程。此時，學生通常會結合之前學到的配平方法去進行配平，但不能快速準確地把方程式配平完整，不知如何平衡氧化劑和還原劑之間的比例。這個時候，筆者會引導學生：配平化學方程式，最有效的方法是采用得失電子守恒方法，首先將得失電子總數(shù)進行確定，之后再把氧化劑和還原劑系數(shù)進行確定，然后按照元素守恒進行配平。此時，學生將電子轉移方程畫出如下：

發(fā)現(xiàn) Mn 化合價從 +7 變?yōu)?+4 和 +6，而 O 元素從 -2 上升為 0 價，結合得失電子守恒來配平化學方程式。最后，筆者針對電子守恒定律給學生總結道：“在配平化學式時一定時刻記著要把電子守恒定律同物質守恒定律結合在一起，這樣才能確保化學方程式的正確性。”

明確氧化還原反應的電子轉移，需要學生從電子轉移去向和電子守恒定律這兩個角度入手，遵循氧化劑得電子數(shù)等于還原劑失電子數(shù)的規(guī)律，最終保證失電子總數(shù)和得電子總數(shù)相等。

二、清晰界定氧化還原性的強弱

在氧化還原反應過程中，很多教學內容都涉及對物質氧化性和還原性的界定，讓學生明確某個反應是否可以正常進行。在氧化還原反應中，需要讓學生牢記“反應前物質的氧化性、還原性>反應后物質的氧化性、還原性”，只有這樣才能保證反應可以順利進行。

在講解氧化還原性強弱問題上，筆者會結合界定氧化劑、還原劑的有關知識對學生進行提問，讓學生明確什么樣的物質屬于氧化劑或還原劑。此時，學生可以得出“還原劑需要失去電子，氧化劑需要得到電子”。接著，筆者會圍繞氧化產物和還原產物怎么界定來進行提問，讓學生理解氧化產物、還原產物的含義。這個時候，學生參考教材給出氧化還原反應產物的定義：氧化劑→還原產物，還原劑→氧化產物。學生清晰掌握氧化劑、還原劑、氧化產物和還原產物之后，筆者讓學生比較反應前后物質氧化還原性的強弱，讓學生理解反應順利得以進行下去的內因。這個時候，學生通過參照學習的內容清晰界定出：氧化劑氧化性>氧化產物（氧化性），還原劑>還原產物（還原性）。在學生清晰掌握反應前后物質氧化還原性知識后，筆者結合具體案例來加深學生對氧化還原性的理解和掌握。例如：

H2O+Cl2→HCl+O2

讓學生去分析這個化學反應能否正常進行，同時將反應的氧化劑、還原劑、氧化產物和還原產物列出。此時，學生從得失電子和生成物質來看，認為該反應是可以正常進行，并把反應的氧化劑 Cl2，還原劑 H2O，氧化產物 O2，還原產物 HCl 列出。此時，筆者結合其他反應來引導學生：“HCl 和水誰可以跟 Fe 反應？”此時學生可以得出與 Fe 反應的是 HCl。接著，筆者讓學生去界定 HCl 和 H2O 誰的還原性強？這時，學生可以得出“HCl還原性>H2O 還原性”的結論。之后，筆者讓學生回到該題目中，讓學生重新審視該反應是否正確。此時，學生把題目中的氧化還原性強弱同已有知識進行對比，得到兩者之間是沖突的，不遵循“還原劑>還原產物（還原性）”的規(guī)律。接著，筆者給出這個反應的正?；瘜W方程式，讓學生比較兩者的區(qū)別：

H2O+Cl2→HCl+HClO

最后，筆者給學生做關于氧化還原性的總結：“大家在判斷反應是否可以進行下去時，首先要判定該反應是否遵循元素守恒和電子守恒。在滿足以上兩個條件之后，還要判定該反應中是否符合氧化還原性的基本原理，這樣才能判定反應是否能進行，其反應方程式是否正確?！?

氧化還原反應針對物質的氧化性和還原性考查較多，要求學生可以比較出各自氧化還原性的強弱程度，根據(jù)反應的內在原理來判斷該反應是否正確。因此，針對氧化還原性的界定方法需要學生牢固掌握，做到看到反應前與反應后的物質，就能迅速判定這個反應是不是氧化還原反應。

三、充分掌握化學反應方程式的配平原則

一個氧化還原反應確定之后，需要學生把反應方程式進行配平，以使遵循電子守恒定律和物質守恒定律。但是，在氧化還原反應配平過程中，會遇到與普通化學反應不同的反應方程式，在配平中會遇到較多問題。

筆者在講解化學方程式配平原則時，首先給學生拋出問題：“在氧化還原反應過程中，氧化劑和還原劑是否可以為同一種物質？如果可以，舉出相關例子進行佐證。”此時，學生會列出：

H2O+Cl2→HCl+HClO

證明氧化劑和還原劑可以為同種物質。接著，筆者會詢問學生：“氧化產物和還原產物是否可以是同一種物質呢？”這時學生參照之前講解的 Fe+FeCl3→FeCl2 反應，證實氧化產物和還原產物可以為同種物質。在這時，筆者對學生總結道：“氧化劑和還原劑沒有個數(shù)限制，可以有多個氧化劑和多個還原劑，但是必須有氧化劑和還原劑，在反應過程中必須遵循電子和物質守恒定律?！敝螅P者會結合具體案例來強化學生對化學式配平的掌握。例如，在硫、碳、硝酸鉀反應式中：

S+KNO3+C→N2+CO2+K2S

如何把該反應配平完整。此時，學生在配平過程中遇到配平某一種元素之后，另外一種元素則又不守恒的問題。筆者引導學生：“配平化學方程時，首先將反應中氧化劑和還原劑找出來?！睂W生依據(jù)化學價的升高或者降低得出氧化劑為 KNO3 和S，還原劑為 C。接著，筆者要求學生把升高的化學價和降低的化合價列出，得到元素化合價變化趨勢。學生畫出電子圖：

發(fā)現(xiàn)得到電子的元素有 S 和 N，而失去電子的元素為 C。S 從 0 價變?yōu)?-2 價，C 從 0 價變?yōu)?+4 價，N 從 +5 變?yōu)?0 價。最后，筆者要求學生按照電子守恒去配平方程，然后根據(jù)質量守恒把系數(shù)進行調整。在筆者引導下，學生可以得出正確的配平化學反應方程式：

S+2KNO3+3C=N2+3CO2+K2S

在氧化還原反應中，需要學生能夠獨立把化學反應方程式進行配平，使反應遵循元素守恒定律和電子守恒定律。只有這樣才能為以后進行化學計算做好鋪墊，更好地掌握化學知識。

氧化還原反應是高中的難點和重點，需要學生掌握反應的內在邏輯，明確判定化學反應的基本原則和方法。因此，為了更好地提高學生對氧化還原反應知識的掌握，需要從反應電子的轉移、氧化還原性強弱和化學方程式配平這三個方面入手，使學生充分理解相關知識，切實掌握氧化還原反應。

（責編 盧建龍）