浅析“氧化还原反应方程式书写”——发挥化学核心素养的引领作用

徐卓

（海南省屯昌县屯昌中学，海南三亚 571600）

1 学生的困惑

最近我们复习完高中元素化合物知识，进行单元测试，其结果大大出乎我的意料，同学们失分部分都是不会正确书写化学方程式，然后我限定时间后再考查化学反应方程式，成绩仍然很不理想。为了掌握学生的思想动态，我做了题为“我心目中的化学反应方程式”的问卷调查，了解学生书写化学方程式困难。我将归类大致有如下：

（1）态度方面：1）初中化学基础差，怎么努力都跟不上；2）懒，学化学不努力，不愿意去记；3）课前不预习、课后不复习；4）跟着感觉走，随意编写产物。

（2）情感方面：1）对化学没有兴趣，感觉枯燥无味；2）感觉老师没讲透，一知半解，也不求甚解；3）恐惧，方程式太多太杂；4）不细心，丢三落四；5）难配平，就放弃。

（3）方法方面：1）不擅长总结氧化还原反应规律，死记硬背，低效重复；2）不知道如何分析化合价，或不知道元素的化合价的本质，更谈不上电子得失数目；3）没掌握各种物质在不同情况下被氧化或被还原到什么程度；4）不根据实验现象来分析反应原理。

2 教学反思

从学生列出13 条困难来看，学生和老师都需要努力，老师体现在如下几个方面：

（1）不懂学生。教师不了解学生的基础，凭自己感觉进行教学，过高估计学生。如钠与水的反应时有学生错误写成：2Na+HO ＝NaO+H↑或4Na+2HO ＝4NaH+O↑。

（2）学生没有理解反应原理，学生死记硬背。铁与水蒸气在高温时反应生成FeO和H，不少同学们错写成FeO、FeO、Fe(OH)、Fe(OH)等。

（3）学生没有掌握元素化合价，随意编写生成物。氧化还原反应的本质是电子得失，特征是化合价升降，然后高三(5)班有1/5 的学生分不清楚分子或离子中元素的化合价。

（4）学生不会分类识记化学方程式。在练习中学生随意就生成了H，原因就在于没有对同类问题进行归纳类比记忆。

（5）学生把方程式视为死物，不知道灵活变化。如HO是一种强氧化剂，但它遇到酸性KMnO时表现出还原性，-1 价O 被氧化生成O。

为了尽快使学生突破化学反应方程式这一难关，在元素化合物复习时必须帮助学生建立知识网络，建立思维模型，把元素化合物网络化、系统化，逐步形成化学核心素养。

3 形成化学素养

3.1 素养1宏观辨识与微观探析，形成“结构决定性质”的观念

活泼金属能从酸或水中置换出氢生成氢气。因为“活泼金属元素表位于元素周期第IA、IIA 族，原子半径在同周期元素中最大，容易失去电子，表现出较强的金属性”，因而能被H氧化。Na 与冷水反应速率较快、K 与冷水反应可能会发生燃烧，Li 与冷水反应比较平稳。科学家把金属Rb 和Cs 分别投入冷水中，发生剧烈爆炸。透过宏观实验现象，不难发现Li、Na、K、Rb、Cs 的原子最外层都只有一个电子，但从Li 到Cs 电子层增多，原子半径增大，失电子能力增强，还原性增强，与水反应越来越剧烈。

Mg 是活泼金属元素，是Mg 与冷水缓慢反应，高温时铁与水蒸气反应生成FeO和H，实质是Fe 置换出水中的氢生成氢气，同时生成铁的氢氧化物，在高温时分解得到较为稳定的FeO而不是其它形态铁的氧化物。

在教学中要有意识培养学生透过现象看本质，抓住本质理解识记方程式。

3.2 素养2变化观念与平衡思想，在氧化还原反应中有重要体现

氧化与还原是一个动态平衡，必须遵循得失电子守恒，化合价升降守恒。同主族元素最外层电子数相同，化学性质相似，如Cl能从溶液中能置换出来Br或I，Br能置换出来I，氧化性Cl>Br>I。学生生按上述规律推理，把F通入NaCl 溶液中，写成F+2NaCl=2NaF+Cl。错的原因在于没有变化观念，F 是非金属最强的元素，电负性最大，能把水中O 氧化成O。

在学习元素周期律时要注意特殊性。第IA 族金属钠在空气中点燃会生成NaO，学生就认为Li 在空气中点燃生成物LiO，Li 与Mg 存在“对角线”相似性，只能生成LiO。

新情景下化学方程式的书写能很好考查学生的综合能力，是历年高考的热点，也是学生失分点。如：海南2013 年高考1（3）“碱性溶液中HO把CN氧化成碳酸盐和氨，写出这一反应的离子方程式。”

这类题目解题思路是：找出“两剂”（氧化剂、还原剂）和“两产物”（氧化产物、还原产物）→用化合价升降总数相等配平这四种粒子的系数→用电荷守恒或原子个数守恒补充所缺少的粒子（酸性溶液中补H和HO，碱性溶液中补OH和HO）→配平整个方程式。

得失电子守恒或化合价升降守恒、原子个数守恒是写氧化还原方程式中重要思想。学生形成守恒思想就掌握书写氧化还原方程式的方法。上例先写出：CN+HO→CO+NH，然后逐步进行，最后写出CN+HO+OH= CO+NH。

3.3 素养3证据推理和模型认知，帮助学生建立氧化还原反应模型

在学生眼里化学方程式就像春天里盛开的花朵，千姿百态，变化万端，所以就非常杂而乱，只好死记硬背，结果效果不好。化学方程式有章可循，在教学中老师要有意识帮助学生建立书写氧化还原方程式模型，通过推理掌握化学方程式书写方法。

（1）氧化还原反应遵循“强弱顺序规则”，多种有氧化性的粒子在一起和同一种还原性粒子作用，氧化性强的优先得电子被还原。1）向含1molCl和Br的水溶液中滴入FeCl溶液，因氧化性Cl＞Br，先发生反应是Cl+2Fe=2Cl+2Fe。2）稀硝酸中有H和NO，氧化性NO＞H，NO-先得电子，不生成H。

同理，还原性强的粒子先失电子被氧化，如向含1molFeBr溶液中滴入氯水，因还原性Fe＞Br，故先被氧化的是Fe而不是Br。

（2）生成H的反应。

水中的H 或酸中+1 价H有氧化性，当没有其它粒子能得电子时，H得电子，如：1）较活泼金属与非氧化性的酸作用生成氢气；2）K、Ca、Na 与水反应置换出氢气；3）Fe 与水蒸气反应生成氢气；4）Al 与NaOH 溶液反应生成氢气；5）Si 与NaOH 溶液反应生成氢气；6）Na 与乙醇反应生成氢气；7）炭和水蒸气高温下反应生成氢气。另外，Na 与液氨反应生成氢气、CaH+HO=Ca(OH)+2H↑时，水是氧化剂，CaH还原剂。

（3）生成O的反应。

O的O 是0 价，可由-1 价或-2 价O 氧化得到。

1）-2 价O 的氧化生成O。①电解水或电解熔融的AlO生成O；②加热使KClO或KMnO分解生成O；③HO被酸性KMnO氧化生成O；④HgO加热分解生成O；⑤F与水反应生成O；⑥电解阳极发生反应4OH—4e=2HO+O↑。

2）-1 价O 的氧化生成O。①NaO与水反应生成的O；②NaO与CO反应生成的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）模型认知，氧化还原反应分类方法。

1）歧化反应，同种物质中同种元素相同化合价的原子间电子转移，得到不同化合价的物质，如Cl+HO=HCl+HClO、2NaO+2HO=4NaOH ＋O↑。

2）归中反应，同种元素不同化合价的原子间电子转移，如2HS+SO=3S ↓+2HO、KClO+6HCl(浓)=KCl+3Cl↑+3HO（此反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为1:5，易错）。

3.4 素养4科学探究与创新意识

化学是以实验为基础的学科，实验可以验证前人的经验，更能培养学生的动手能力、观察问题能力、分析问题能力、解决问题能力，使学生把宏观实现现象和理论有机结合起来，根据实验现象具体掌握物质间的相互转化，理解氧化还原反应的本质。

不同化学物质的物理性质不同，如颜色、气味、状态、溶解性都不同，以此作为证据，结合实验现象推理出化学反应方程式。如：

（1）用氯水来检验NH管道破损处有白烟生成：8NH+3Cl=6NHCl+N。

（2）用湿润的KI 淀粉试纸检验Cl，试纸变蓝：Cl+2I= I+2Cl。

（3）向某未知溶液中滴入KSCN 溶液时，无明显现象，再滴入氯水后，溶液变红，证明原溶液中含有Fe:2Fe+Cl=2Fe+2Cl、Fe+3SCN=Fe(SCN)(红色)。

（4）SO通入溴水中，溴水褪色：SO+Br+2HO=HSO+2HBr。

（5）HS 通入SO溶液中生成浅黄色沉淀：2HS+SO=3S ↓+2HO 。

（6）NH通入灼热的CuO，固体由黑色变为红色，且有水蒸气生成：3CuO+2NH=3Cu+N+3HO。

（7）向FeSO溶液中滴入NaOH 溶液先生成白色絮状沉淀，然后逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色：4Fe(OH)+2HO+O=4Fe(OH)。

（8）向NaSO溶液中滴入稀硫酸溶液变浑浊成且有气泡产生；NaSO+HSO= NaSO+HO+S ↓+SO↑。

（9）将浓硫酸滴入蔗糖上产生“黑面包”，体现了浓硫酸的脱水性和强氧化性[C+2HSO（浓）CO↑+2SO↑+2HO]。

（10）铁和足量的稀硝酸反应，溶液变为棕色（生成Fe和NO），向稀硝酸中不断加入铁粉，溶液先变为棕黄色，当铁过量时溶液最后变为浅绿色（Fe被过量铁还原成Fe）。

我们还可以开展课外兴趣小组培养学生的创新意识，同时拓展学生的视野。

总之，按照化学核心素养有意识指导学生进行理性思维，将高中化学中氧化还原反应进行科学归类，结合变化观念和平衡思想，进行合理的宏观辨识和微观探析，形成科学的认知模型，书写化学氧化还原方程式就会得心应手，在新情景下写方程式，还要创新意识，不能拘泥于已学的知识，合理推理就会达到新的高度。