高中化學(xué)“氧化—還原反應(yīng)”教學(xué)探究

黃秀琴

“氧化—還原反應(yīng)”既是高中化學(xué)的重點(diǎn)又是難點(diǎn)。因?yàn)樵谥袑W(xué)化學(xué)中的基本概念、基礎(chǔ)理論知識(shí)中，“氧化—還原反應(yīng)”占有極其重要的地位，它貫穿于中學(xué)化學(xué)教材的始終。在中學(xué)化學(xué)中學(xué)生要學(xué)習(xí)到許多重要元素及其化合物的知識(shí)，學(xué)生只有真正掌握“氧化—還原反應(yīng)”的基本概念，才能準(zhǔn)確理解其反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。這將直接影響著學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)效果。

一、“氧化—還原反應(yīng)”教與學(xué)存在的問(wèn)題

1.教師教學(xué)方法的問(wèn)題

在“氧化—還原反應(yīng)”的教學(xué)中，教師們認(rèn)為“氧化—還原反應(yīng)”是高中化學(xué)知識(shí)重中之重，這是毋庸置疑的，但是在課堂教學(xué)中，所采用的教學(xué)方法單一，以講授法為主，一味地向?qū)W生灌輸相關(guān)知識(shí)。即從初中學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，得氧失氧講到化合價(jià)升降的表面現(xiàn)象，缺乏對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)，學(xué)生只是追著老師講課埋頭寫(xiě)筆記，所學(xué)的知識(shí)只靠教師傳授，課堂上沒(méi)有給學(xué)生充足的時(shí)間和活動(dòng)的空間，學(xué)生在課堂上只是一個(gè)被動(dòng)接收者。因此，教師在教學(xué)中要充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，通過(guò)對(duì)學(xué)生引導(dǎo)、啟發(fā)、鼓勵(lì)，讓學(xué)生自己認(rèn)真分析總結(jié)得出結(jié)論。并通過(guò)有針對(duì)性的練習(xí)，使學(xué)生掌握并鞏固所學(xué)知識(shí)。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題

高中“氧化—還原反應(yīng)”是從微觀角度闡述的，學(xué)生學(xué)習(xí)有一定難度，學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)只是對(duì)初中“氧化—還原反應(yīng)”認(rèn)識(shí)，很難從電子轉(zhuǎn)移的微觀層面對(duì)“氧化—還原反應(yīng)”本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，只能從化合價(jià)的角度來(lái)認(rèn)識(shí)“氧化—還原反應(yīng)”，因此對(duì)所學(xué)知識(shí)存在模糊認(rèn)識(shí)。學(xué)生對(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)雖說(shuō)有一定難度，但通過(guò)對(duì)初中化學(xué)的學(xué)習(xí)，有了一定的基礎(chǔ)，學(xué)生具備了一定的分析問(wèn)題的能力，所以，教師在教學(xué)中對(duì)知識(shí)的傳授要注意前后銜接，以舊引新，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，掌握正確的學(xué)習(xí)方法。

二、“氧化—還原反應(yīng)”的本質(zhì)特征及相關(guān)概念的辯證關(guān)系

1.“氧化—還原反應(yīng)”的本質(zhì)特征。

學(xué)生在初中學(xué)習(xí)“氧化—還原反應(yīng)”，僅是以得氧、失氧的觀點(diǎn)，初步認(rèn)識(shí)了“氧化—還原反應(yīng)”。到了高中以后，學(xué)生接觸到的許多化學(xué)反應(yīng)就不能用得氧、失氧的觀點(diǎn)來(lái)解釋，學(xué)生自然就感到疑惑。例如，鈉在氯氣中燃燒（2Na+Cl■■2NaCl），表面看上去沒(méi)有得氧、失氧，用得氧、失氧的觀點(diǎn)無(wú)法解釋；又如，碳在氧氣中燃燒生成二氧化碳（C+O■■CO■），看上去似乎只有碳得到氧，發(fā)生了氧化反應(yīng)，那么什么物質(zhì)失去了氧呢？誰(shuí)又被還原了呢？用得氧、失氧的觀點(diǎn)不能自言其說(shuō)；再如，氫氣還原氧化銅生成銅和水的反應(yīng)（H■+CuO■Cu+H■O），其中氧元素的化合價(jià)在反應(yīng)前后沒(méi)有變化（-2價(jià)），而銅和氫的化合價(jià)發(fā)生了變化（銅由+2價(jià)變?yōu)?價(jià)，氫由0價(jià)變?yōu)檎?價(jià)）。因此，用得氧、失氧的觀點(diǎn)解釋高中化學(xué)的“氧化—還原反應(yīng)”是不全面、不確切的。在“氧化—還原反應(yīng)”中元素化合價(jià)的升高與降低，是相輔相成的。在化學(xué)反應(yīng)前后，只要有元素價(jià)態(tài)變化的反應(yīng)，就屬于“氧化—還原反應(yīng)”。這是判斷“氧化—還原反應(yīng)”的依據(jù)。由于“氧化—還原反應(yīng)”中元素化合價(jià)數(shù)值與正負(fù)與該元素的一個(gè)原子得失電子數(shù)目或形成共用電子對(duì)數(shù)目及電子對(duì)偏移狀況有關(guān)，因此“氧化—還原反應(yīng)”的本質(zhì)就是電子轉(zhuǎn)移。

2.“氧化—還原反應(yīng)”的相關(guān)概念的辯證關(guān)系。

氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)；氧化劑、還原劑；氧化性、還原性；氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物，是氧化還原反應(yīng)中的4對(duì)重要的基本概念，學(xué)生正確理解它們之間的聯(lián)系與區(qū)別，是學(xué)好“氧化—還原反應(yīng)”知識(shí)的基礎(chǔ)。因此，教師在教學(xué)中要積極引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)的全過(guò)程過(guò)程，學(xué)生積極開(kāi)動(dòng)腦筋，把握“氧化—還原反應(yīng)”的各概念之間的辯證關(guān)系，從而自主構(gòu)建以電子得失、化合價(jià)升降為判斷依據(jù)的氧化還原反應(yīng)的知識(shí)體系。

（1）氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)。在化學(xué)反應(yīng)中，物質(zhì)失去電子（相應(yīng)元素化合價(jià)升高）的反應(yīng)就是氧化反應(yīng)（或稱“被氧化”）；物質(zhì)得到電子（相應(yīng)元素化合價(jià)降低）的反應(yīng)就是還原反應(yīng)（或稱“被還原”）。在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中有物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，必定有物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)，這是相輔相成的。

（2）氧化劑、還原劑。在一化學(xué)反應(yīng)中得到電子的物質(zhì)（元素化合價(jià)降低的物質(zhì)）稱為氧化劑；失去電子的物質(zhì)（元素化合價(jià)升高的物質(zhì)）稱為還原劑。在“氧化—還原反應(yīng)”中電子是從還原劑轉(zhuǎn)移到氧化劑。要特殊強(qiáng)調(diào)的是在“氧化—還原反應(yīng)”中，氧化劑、還原劑指的是反應(yīng)物，二者必定同時(shí)存在，氧化劑、還原劑既可以存在不同種反應(yīng)物中，又可以存在同一物質(zhì)中。兩者既是對(duì)立的又是統(tǒng)一的。

（3）氧化性、還原性。在一化學(xué)反應(yīng)中，氧化劑奪得電子的性質(zhì)稱為氧化性；還原劑失電子的性質(zhì)稱為還原性。所謂氧化劑的強(qiáng)弱，就是指它的氧化性強(qiáng)弱；所謂還原劑的強(qiáng)弱，就是指它的還原性的強(qiáng)弱。

（4）氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。這是針對(duì)生成物而言的。還原劑失去電子被氧化后的生成物稱為氧化產(chǎn)物；氧化劑得到電子被還原后的生成物稱為還原產(chǎn)物。

三、“氧化—還原反應(yīng)”教學(xué)思路

1.通過(guò)復(fù)習(xí)初中“氧化—還原反應(yīng)”的相關(guān)知識(shí)，滲透對(duì)立統(tǒng)一的辯證唯物主義基本觀點(diǎn)。

學(xué)生學(xué)習(xí)初中化學(xué)時(shí)，從得氧、失氧的角度了解了“氧化反應(yīng)”、“還原反應(yīng)”，即物質(zhì)得到氧就是氧化反應(yīng)，物質(zhì)失去氧就是還原反應(yīng)。通過(guò)分析典型的“氧化—還原反應(yīng)”H■+CuO■Cu+H■O，引導(dǎo)學(xué)生分析：CuO失去氧變成Cu單質(zhì)，發(fā)生了還原反應(yīng)；與此同時(shí)，H■結(jié)合了O生成H■O，發(fā)生了氧化反應(yīng)，也就是說(shuō)CuO變成Cu的同時(shí)，H■變成H■O，所以“氧化反應(yīng)”和“還原反應(yīng)”是對(duì)立統(tǒng)一不可分開(kāi)的，因此，就把這種類型的反應(yīng)稱為“氧化—還原反應(yīng)”。通過(guò)引導(dǎo)使學(xué)生明白“氧化反應(yīng)”和“還原反應(yīng)”是同一化學(xué)反應(yīng)的兩個(gè)方面，相互依存既對(duì)立又統(tǒng)一。由此，在教學(xué)中滲透辯證唯物主義思想教育。

2.運(yùn)用初中已有的相關(guān)知識(shí)，采用類比的方法，得出新的“氧化—還原反應(yīng)”的概念。

學(xué)生在初三已經(jīng)學(xué)過(guò)元素化合價(jià)的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)反應(yīng)中元素化合價(jià)升降及發(fā)生的反應(yīng)和反應(yīng)物的作用及其性質(zhì)、生成的產(chǎn)物等進(jìn)行分析。例如，以下三個(gè)反應(yīng)：①2Mg+O■■2MgO；②Mg+Cl■■MgCl■；③Mg+H■SO■（?。?MgSO■+H■。利用元素化合價(jià)的知識(shí)，從電子得失的角度進(jìn)行分析，在三個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，Mg發(fā)生了同樣的變化，即Mg失去2個(gè)電子成為Mg■。在①中既然Mg與氧結(jié)合叫做氧化，那么在②中Mg與氯結(jié)合、在③中Mg與硫酸根結(jié)合也叫氧化，是合理的、符合規(guī)律的。反之，不同化合物中的Mg■轉(zhuǎn)變成Mg，也就稱為還原。這樣從已有的知識(shí)出發(fā)，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生自己通過(guò)討論、分析、類比，概括出新的“氧化—還原反應(yīng)”的概念，即：在反應(yīng)過(guò)程中有元素化合價(jià)變化的化學(xué)反應(yīng)叫做“氧化—還原反應(yīng)”。

3.借助多媒體，突出“氧化—還原反應(yīng)”教學(xué)重、難點(diǎn)。

“氧化—還原反應(yīng)”的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移，這是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，如何引導(dǎo)學(xué)生掌握重點(diǎn)突破難點(diǎn)，是教學(xué)的關(guān)鍵。因此，利用多媒體教學(xué)手段，使抽象的微觀知識(shí)，通過(guò)多媒體動(dòng)畫(huà)或圖片直觀展現(xiàn)出來(lái)。例如：金屬鈉與氯氣反應(yīng)（2Na+Cl■■2NaCl）。首先引導(dǎo)學(xué)生分析鈉原子和氯原子的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，鈉原子的最外電子層上只有1個(gè)電子，氯原子的最外電子層上有7個(gè)電子。由于電子有達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)，鈉原子容易失去最外層的一個(gè)電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，同樣，氯原子容易得到一個(gè)電子也達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，兩個(gè)離子由于靜電作用相互結(jié)合發(fā)生反應(yīng)，就生成了氯化鈉。在這個(gè)反應(yīng)中，鈉原子失去了一個(gè)電子，鈉元素化合價(jià)由0價(jià)升高到+1價(jià)，被氧化，即發(fā)生了氧化反應(yīng)。氯原子得到了一個(gè)電子，氯元素的化合價(jià)由0價(jià)降低到-1價(jià)，被還原，即發(fā)生了還原反應(yīng)。在反應(yīng)中反應(yīng)前后元素的化合價(jià)發(fā)生變化的本質(zhì)就是電子的得失。