氧化还原反应方程式书写的“软肋”及重难点突破

广东

杨铁初

经过长期的教学实践，发现学生在氧化还原反应方程式的书写上存在两个软肋：一是物质的判断(包括生成物和反应物)，二是方程式的配平。要真正解决这两个问题，在氧化还原反应方程式的书写教学中，教师必须密切关注反应介质对反应物、生成物的影响，并始终坚持定性分析与定量判断相结合的原则。

一、问题的提出

氧化还原反应方程式的书写既是高中化学教学的重点，也是高考化学命题的热点，同时又是不少学生高考的失分点。当我们把现行的《普通高中课程标准实验教科书化学1(必修)》与高考题进行对比分析后就会发现，高考氧化还原反应方程式书写相关知识、能力的要求远高于《化学1》(必修)所学内容，但由于必修课时的限制及此时文理没分科等诸多因素，高一在进行“氧化还原反应”教学时，一般都按照教材的要求进行，因而高中初期的教学与高考要求不能无缝对接，导致学生在氧化还原反应方程式的书写上存在两个软肋：一是物质的判断(最主要是生成物是什么，有些也会涉及反应物有哪些)，这是定性方面的问题；二是方程式的配平，这是定量方面的问题。

究其原因，一方面是高中教科书中没有提及氧化还原反应中的介质(即氧化剂、还原剂相互反应时的环境，通常为酸性、碱性或中性)概念，教师在平时的教学过程中也没有很好地贯彻“氧化还原反应的介质不同，产物也不同”的理念，导致学生在判断物质和配平时出现错误。另一方面是教师在教学时，忽视了从微观的角度将反应的过程展现在学生的面前，忽视了将反应物、生成物的分析推测过程与定性定量相结合的方法展示出来，而只是告诉学生像背诵英语单词一样去记忆反应的产物，没有学生的主动思考、自主探究的过程，没有学生的学科思维与学科方法的训练。

根据上述分析不难看出，氧化还原反应方程式书写教学的重难点是：

1.反应介质对反应物、生成物的影响。

2.定性分析与定量判断相结合配平方程式。

二、重难点突破

1.典型例题分析

【例1】写出次氯酸钠溶液与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式。

(1)【定性分析】

【教师引领】次氯酸钠具有较强的氧化性，硫酸亚铁具有较强的还原性，它们反应会得到什么产物？

【学生分析】根据氧化还原反应规律，硫酸亚铁会被氧化为硫酸铁；次氯酸钠会被还原为氯化钠。

【教师引领】次氯酸钠变成氯化钠后，剩下的氧离子会发生怎样的变化？

【学生分析】在水溶液中，氧离子可能会与水分子结合形成氢氧根离子。

【教师引领】形成的氢氧根离子还会发生什么变化？

【学生分析】氢氧根离子会与硫酸铁电离产生的铁离子反应生成氢氧化铁。

【教师引领】分析至此，你认为反应物有哪些？生成物是什么？

【学生分析】反应物有：次氯酸钠、硫酸亚铁、水。反应的产物一定有：氯化钠、氢氧化铁；如果铁离子没有被完全沉淀，还有硫酸铁；如果铁离子完全沉淀，还有硫酸钠。最终的产物有两种可能：氯化钠、氢氧化铁、硫酸铁；氯化钠、氢氧化铁、硫酸钠。

(2)【定量分析1】

【教师引领】要确立产物是哪种情况，必须进行定量分析。请同学们根据氧化还原反应中得失电子守恒的规律进行分析推断。

(3)【定量分析2】

【教师引领】确定了反应物和生成物以后，就是配平的问题。怎样确定各物质的化学计量数呢？

【例2】写出次氯酸钠溶液与用硫酸酸化的硫酸亚铁溶液反应的化学方程式。

(1)【定性分析】

【教师引领】变式例题与例题有什么不一样的地方？

【学生分析】不同的是反应物溶液为酸性。

【教师引领】当溶液为酸性后，次氯酸钠变成氯化钠后剩下的氧离子会有什么变化？反应物和产物会有什么不同？

【学生分析】氧离子不再与水分子结合形成氢氧根离子，而是与氢离子结合生成水。所以，反应物有：次氯酸钠、硫酸亚铁、硫酸；生成物有：氯化钠、硫酸铁、水。

NaClO+FeSO4+H2SO4——NaCl+Fe2(SO4)3+H2O

(2)【定量分析】

【教师引领】请同学们根据例题的分析思路，确定各物质的化学计量数。

【例3】写出过氧化氢溶液与碘化钾溶液反应的化学方程式。

(1)【定性分析】

【教师引领】过氧化氢具有氧化性，碘化钾具有还原性，它们反应会得到什么产物？

【学生分析】根据氧化还原反应规律，过氧化氢中-1价氧会被还原为-2价氧；碘化钾中-1价碘会被氧化为0价碘，即产物中会有碘单质。

【教师引领】氧离子不可能在溶液中存在，过氧化氢中被还原得到的-2价氧离子会发生什么变化？分析时请注意过氧化氢分子中氢、氧原子的个数比。

【学生分析】过氧化氢分子中氢、氧原子的个数比为1∶1，因此氧离子与过氧化氢还原后与剩下的氢结合形成氢氧根离子。

【教师引领】分析至此，你认为反应的生成物是什么？

【学生分析】反应物就是过氧化氢和碘化钾；生成物是碘单质和氢氧化钾。

H2O2+KI——I2+KOH

(2)【定量分析】

【教师引领】请同学们根据氧化还原反应中得失电子守恒的规律配平方程式。

【学生分析】过氧化氢作氧化剂时，每摩尔H2O2得到2摩尔电子，碘化钾作还原剂时，每摩尔KI失去1摩尔电子，因此反应中过氧化氢与碘化钾的物质的量之比应为1∶2。若参加反应的过氧化氢为1摩尔，则参加反应的碘化钾为2摩尔；生成的氢氧根离子为2摩尔，即氢氧化钾为2摩尔，碘单质为1摩尔。

【例4】写出高锰酸钾溶液与二氧化硫反应的化学方程式。

(1)【定性分析】

【教师引领】高锰酸钾具有较强的氧化性，二氧化硫具有较强的还原性，它们反应会得到什么产物？

【学生分析】根据氧化还原反应规律，高锰酸钾中+7价锰往往被还原为+2价锰；二氧化硫中+4价硫会被氧化为+6价硫。

【教师引领】+6价硫在溶液中会以什么形式存在？高锰酸钾中+7价锰被还原为+2价锰后剩下的-2价氧离子会发生什么变化？

【学生分析】+6价硫在溶液中往往以硫酸根离子形式存在，高锰酸钾中+7价锰被还原为+2价锰后剩下的-2价氧离子与二氧化硫结合形成硫酸根离子。

(2)【定量分析1】

【教师引领】接下来的问题就是：二氧化硫能否将高锰酸钾中+7价锰被还原为+2价锰后剩下的-2价氧离子全部结合？这有三种可能，一是能刚好全部结合；二是不能全部结合，还有-2价氧离子剩余；三是高锰酸钾中+7价锰被还原为+2价锰后剩下的-2价氧离子不能满足二氧化硫转化为硫酸根离子的需要。到底是哪种情况，必须进行定量分析。请同学们根据氧化还原反应中得失电子守恒的规律进行分析判断。

【教师引领】分析至此，同学们知道反应物和产物分别有哪些了吗？

【学生分析】很明显，反应物有高锰酸钾、二氧化硫和水。水提供氧离子后剩余氢离子，因此产物有硫酸锰、硫酸钾以及硫酸。

KMnO4+SO2+H2O——MnSO4+K2SO4+H2SO4

(3)【定量分析2】

【教师引领】确定了反应物和生成物以后，就是配平的问题。怎样确定各物质的化学计量数呢？

【学生分析】根据上述分析，若参加反应的高锰酸钾为2摩尔，则参加反应的二氧化硫为5摩尔，参加反应的水为2摩尔；根据质量守恒定律，生成的硫酸锰、硫酸的物质的量分别为2摩尔，硫酸钾的物质的量为1摩尔。

2.方法总结与思维框架构建

(1)密切关注反应介质对反应物、生成物的影响

实际上，氧化还原反应的介质不同，产物也往往不同。教师必须引导学生清醒地认识到这一点。如氧气、过氧化物、高锰酸钾、次氯酸及其盐等含氧氧化剂反应后都会有-2价的氧离子生成，而-2价的氧离子在水溶液中不可能存在，它到底以什么产物存在，就与介质有关：当介质为酸性溶液时，-2价的氧离子与氢离子结合生成水；当介质为中性或碱性时，-2价的氧离子与溶液中的水结合生成氢氧根离子。值得注意的是，当氧化剂中的氢、氧原子个数比为1∶1时(如过氧化氢、次氯酸)，则氧化剂自身的氢和氧结合成氢氧根离子；当介质为酸性时，氢氧根与氢离子反应生成水；如，二氧化硫、亚硫酸及其盐等还原剂反应后会有硫酸根离子生成，从二氧化硫、亚硫酸及其盐变成硫酸根离子，显然需要从氧化剂中夺取氧，若氧化剂中无氧或氧不足，那就只能从介质中夺取氧。当介质为中性或酸性时，则由水提供氧，同时还生成氢离子；当介质为碱性时，则由氢氧根离子提供氧，同时还生成水(氢氧根可以认为是水合氧离子)。

现将相对较难判断的常见氧化(还原)剂在不同介质中的还原(氧化)产物列于下表中。

常见氧化(还原)剂在不同介质中的还原(氧化)产物

(2)始终坚持定性分析与定量判断相结合

氧化还原反应产物以及反应物的判断，要利用氧化还原反应的基本规律，从定性或定性与定量相结合的角度加以分析；氧化还原反应方程式的配平，要利用反应中的守恒规律(得失电子守恒、质量守恒)，从定量的角度加以分析。使学生从定性与定量的角度认识化学反应的本质。

三、结语