陳方

（江蘇省溧水高級(jí)中學(xué)　江蘇南京　211200）

基于生產(chǎn)、生活視角的高三化學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)——“氧化還原反應(yīng)方程式書寫”復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)案例及其分析

陳方

（江蘇省溧水高級(jí)中學(xué)江蘇南京211200）

通過(guò)相互聯(lián)系的三個(gè)板塊，對(duì)“氧化還原反應(yīng)方程式書寫”的復(fù)習(xí)教學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析。選取與生產(chǎn)、生活實(shí)際相聯(lián)系的典型問(wèn)題，通過(guò)相關(guān)教學(xué)過(guò)程，不斷強(qiáng)化學(xué)生對(duì)相關(guān)反應(yīng)原理和思想方法的認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)化學(xué)知識(shí)解釋生產(chǎn)、生活中的化學(xué)現(xiàn)象，促使學(xué)生將有關(guān)理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題緊密聯(lián)系，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的應(yīng)用意識(shí)，提升學(xué)生各方面能力及信息素養(yǎng)。

氧化還原反應(yīng)；生產(chǎn)與生活；復(fù)習(xí)教學(xué)；守恒規(guī)律；信息

一、有關(guān)背景及相關(guān)理論

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（實(shí)驗(yàn)）在第三部分“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”中提到“正確認(rèn)識(shí)科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的相互關(guān)系，能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋生產(chǎn)、生活中的化學(xué)現(xiàn)象，解決與化學(xué)有關(guān)的一些實(shí)際問(wèn)題，初步樹(shù)立社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的思想”。［1］《2015年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測(cè)試（選修科目）說(shuō)明》在“考試內(nèi)容及要求”中也提到“能綜合運(yùn)用所學(xué)化學(xué)知識(shí)及化學(xué)科學(xué)方法，對(duì)生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中與化學(xué)相關(guān)的簡(jiǎn)單問(wèn)題進(jìn)行分析解釋，作出合理的判斷或得出正確的結(jié)論”。在第一部分“必考內(nèi)容”中又提出“理解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)，了解氧化還原反應(yīng)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用”。［2］

“氧化還原反應(yīng)”是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的核心理論之一，它幾乎貫穿在整個(gè)中學(xué)化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中一條極其重要的線索。其中蘊(yùn)含的守恒思想也是中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)中須形成的重要學(xué)科思想之一；對(duì)相關(guān)問(wèn)題中信息的分析、理解和應(yīng)用是提升學(xué)生信息素養(yǎng)的極好素材。隨著高考命題思想由知識(shí)立意向能力立意特別是應(yīng)用能力立意方向的轉(zhuǎn)變，高考中實(shí)際應(yīng)用型試題所占比例也越來(lái)越大。這就要求學(xué)生在學(xué)習(xí)中要能更好地將化學(xué)知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題相聯(lián)系，站在理論的高度，來(lái)觀察、思考、分析并解決我們?cè)谏a(chǎn)、生活、科技等方面所遇到的一些實(shí)際問(wèn)題。在上節(jié)課學(xué)生掌握了氧化還原反應(yīng)的重要基本概念和基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，本節(jié)課進(jìn)一步運(yùn)用它們討論、分析氧化還原反應(yīng)中的一些實(shí)際問(wèn)題，以重點(diǎn)強(qiáng)化和培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)有關(guān)條件或信息，來(lái)書寫氧化還原反應(yīng)方程式的的應(yīng)用意識(shí)及相關(guān)能力，不斷提升學(xué)生的信息素養(yǎng)，培養(yǎng)他們熱愛(ài)化學(xué)的情感。教學(xué)設(shè)計(jì)中，盡量選取與生產(chǎn)、生活實(shí)際等密切聯(lián)系的問(wèn)題或內(nèi)容，以充分體現(xiàn)和踐行化學(xué)知識(shí)源于生產(chǎn)、生活實(shí)際，又應(yīng)用和服務(wù)于科技生產(chǎn)、實(shí)際生活的基本理念。

二、教學(xué)主要內(nèi)容及教學(xué)方法分析

本專題所涉及的內(nèi)容較多?？蛇x取高考經(jīng)常涉及的“已知條件的氧化還原反應(yīng)方程式”書寫、電化學(xué)中“電極反應(yīng)及電池總反應(yīng)式”的書寫、“工業(yè)流程圖中氧化還原反應(yīng)方程式”的書寫等三個(gè)板塊內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)突破，同時(shí)結(jié)合一些典型問(wèn)題進(jìn)行教學(xué)。教學(xué)中可將相關(guān)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼?，使它們既具有一定的?dú)立性，又存在內(nèi)在的聯(lián)系。針對(duì)本專題內(nèi)容綜合性較強(qiáng)的特點(diǎn)，通過(guò)恰當(dāng)而有效的問(wèn)題（或引導(dǎo)學(xué)生提出適當(dāng)?shù)膯?wèn)題），是使學(xué)生介入學(xué)習(xí)的有效方式和重要手段。同時(shí)，應(yīng)重視學(xué)生的探究學(xué)習(xí)活動(dòng)，精心組織學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，使他們初步理解溶液的酸堿性是影響氧化還原反應(yīng)發(fā)生的重要條件；學(xué)會(huì)通過(guò)圖示（電化學(xué)裝置圖、工業(yè)流程圖等）信息等去分析氧化還原反應(yīng)中的反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件等基本要素；掌握利用各種守恒原理書寫各類氧化還原反應(yīng)方程式的方法；了解此類問(wèn)題中各類信息呈現(xiàn)的方式和特點(diǎn)，并通過(guò)分析解決典型問(wèn)題，逐步提升學(xué)生的信息素養(yǎng)和分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，不斷提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。由以上分析，確定該課題的三維教學(xué)目標(biāo)如下：

三、教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能：

（1）了解氧化還原反應(yīng)在生產(chǎn)、生活中的重要應(yīng)用。

（2）能書寫常見(jiàn)的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式，能根據(jù)工業(yè)流程圖及相關(guān)信息寫出有關(guān)氧化還原反應(yīng)。

過(guò)程與方法：

（1）體驗(yàn)以化學(xué)的視角觀察生產(chǎn)、生活、社會(huì)中的化學(xué)現(xiàn)象和化學(xué)問(wèn)題，并啟發(fā)學(xué)生進(jìn)一步運(yùn)用氧化—還原反應(yīng)的基本概念和規(guī)律來(lái)思考和解決相關(guān)問(wèn)題。

（2）學(xué)會(huì)利用各種守恒原理進(jìn)行氧化還原反應(yīng)方程式的書寫方法。

（3）通過(guò)對(duì)一些材料、圖片的閱讀分析和調(diào)用，學(xué)習(xí)搜集、處理信息的方法。

情感態(tài)度與價(jià)值觀：

（1）辯證理解氧化還原反應(yīng)在新能源開(kāi)發(fā)及解決能源危機(jī)等中的重要作用。

（2）培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的應(yīng)用意識(shí)、解決實(shí)際問(wèn)題的探究意識(shí)及創(chuàng)新思維能力。

四、主要教學(xué)過(guò)程及意圖

［板塊一］

［引入］回顧氧化還原反應(yīng)的重要基本概念和基本規(guī)律（內(nèi)容略）

1．已知條件的氧化還原反應(yīng)方程式書寫

［點(diǎn)題］氧化還原反應(yīng)非常重要，它與生產(chǎn)、生活實(shí)際及社會(huì)關(guān)系非常密切。本節(jié)課主要討論①用已學(xué)的氧化還原反應(yīng)的基本概念及規(guī)律來(lái)分析、思考、解釋一些實(shí)際問(wèn)題②學(xué)會(huì)書寫有關(guān)氧化還原反應(yīng)方程式。

例1．試寫出下列反應(yīng)的離子方程式：

（1）紡織工業(yè)上Na2S2O3可作為Cl2漂白布匹的“脫氯劑”，該反應(yīng)產(chǎn)物之一為H2SO4

（2）在強(qiáng)堿性條件下向Fe（OH）3中通入Cl2，生成具有消毒殺菌及凈水作用的FeO42－

（3）向淀粉碘化鉀試紙上滴加H2O2溶液，試紙顯藍(lán)色

（4）向酸性高錳酸鉀溶液中加入H2O2溶液，產(chǎn)生Mn2＋

（5）向硫化鉀溶液中滴入次氯酸鈉溶液，溶液變渾濁

（6）將SO2通入FeCl3溶液中，溶液變?yōu)闇\綠色

（7）用酸性KMnO4溶液滴定草酸溶液時(shí)，產(chǎn)生CO2氣體

（8）用電解法可由CuCl2溶液制備Cu2O。電解時(shí)陰極生成Cu2O的離子方程式

［說(shuō)明］教師分析講解（1）～（4）題，學(xué)生板演（5）～（8）題。

［設(shè)計(jì)意圖］通過(guò)第（1）（2）小題，教師分析講解氧化還原反應(yīng)方程式書寫和配平的原理，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)配平中利用電子守恒、原子（元素）守恒、電荷守恒的方法，并學(xué)習(xí)分析判斷反應(yīng)中溶液酸堿性的方法。通過(guò)第（3）（4）小題，重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)現(xiàn)象判斷反應(yīng)中產(chǎn)物的方法，理解H2O2在不同反應(yīng)中既能作氧化劑，又能作還原劑的特點(diǎn)。通過(guò)第（5）（6）小題，重點(diǎn)讓學(xué)生學(xué)會(huì)根據(jù)相關(guān)物質(zhì)來(lái)判斷反應(yīng)時(shí)溶液的酸堿性及依據(jù)相關(guān)現(xiàn)象分析反應(yīng)產(chǎn)物的方法。通過(guò)第（7）小題，重點(diǎn)讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析有機(jī)氧化還原反應(yīng)中元素（特別是碳元素）化合價(jià)的變化。通過(guò)第（8）小題，引出電化學(xué)中的氧化還原反應(yīng)。同時(shí)在學(xué)生板演過(guò)程中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)書寫中出現(xiàn)的問(wèn)題，并加以糾正。

［小結(jié)］（1）氧化還原離子方程式的書寫原理、方法和步驟；

（2）反應(yīng)時(shí)溶液酸堿性的判斷方法。

［板塊二］

［引入］當(dāng)今人類社會(huì)面臨能源危機(jī)的困境，而氧化還原反應(yīng)在解決這一問(wèn)題時(shí)將發(fā)揮重要作用。如各類電池的應(yīng)用已與我們的日常生活密不可分。

2．電極反應(yīng)式及電池總反應(yīng)式的書寫

（1）原電池

例2．請(qǐng)寫出下列電池的相關(guān)反應(yīng)式

［設(shè)計(jì)意圖］選擇常見(jiàn)的電池，讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到電池在日常生活中的重要作用，使學(xué)生對(duì)相關(guān)問(wèn)題的學(xué)習(xí)產(chǎn)生親切感和濃厚的學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)前兩種電池，教師要特別注意引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)電極反應(yīng)（即半反應(yīng)）與總反應(yīng)的關(guān)系，重點(diǎn)分析原電池中電極反應(yīng)式的書寫方法（其中，尤其要關(guān)注溶液的酸堿性對(duì)產(chǎn)物所造成的影響）等。而對(duì)于后兩種電池，讓學(xué)生板演有關(guān)反應(yīng)式，并及時(shí)訂正有關(guān)錯(cuò)誤。

圖1

［練習(xí)1］據(jù)報(bào)道，以硼氫化合物NaBH4（B元素的化合價(jià)為＋3價(jià)）和H2O2作原料的燃料電池，負(fù)極材料采用Pt／C，正極材料采用MnO2，可用作空軍通信衛(wèi)星電源，其工作原理如圖1所示。下列說(shuō)法正確的是（）

A．電池放電時(shí)Na＋從b極區(qū)移向a極區(qū)

B．每消耗3 mol H2O2，轉(zhuǎn)移的電子為6 mol

C．電極a采用MnO2，MnO2既作電極材料又有催化作用

D．該電池的負(fù)極反應(yīng)為BH4－＋8OH－－8e－=BO2－＋6H2O

［設(shè)計(jì)意圖］通過(guò)此題，主要讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何從題目及裝置圖中獲取反應(yīng)物、生成物及溶液酸堿性等相關(guān)反應(yīng)信息，并利用前述書寫電池反應(yīng)的方法，得出相關(guān)反應(yīng)式，并由此進(jìn)行分析判斷。

［練習(xí)2］Li－SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4－SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為：4Li＋2SOCl2=4LiCl＋S＋SO2。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

圖2

（1）電池的負(fù)極材料為_(kāi)_______，發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)_______；

（2）電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)_______。

［設(shè)計(jì)意圖］通過(guò)此題，讓學(xué)生學(xué)習(xí)非水環(huán)境下電極反應(yīng)式的書寫（特別要注意幫助學(xué)生分析題中反應(yīng)式及電解液中所蘊(yùn)含的反應(yīng)物、生成物的重要信息）。

（2）電解池

例3．（1）碘被稱為“智力元素”，科學(xué)合理地補(bǔ)充碘可防止碘缺乏病。以碘為原料，通過(guò)電解制備碘酸鉀的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。電解前，先將一定量的精制碘溶于過(guò)量氫氧化鉀溶液，溶解時(shí)發(fā)生反應(yīng)：3I2＋6KOH=5KI＋KIO3＋3H2O，將該溶液加入陽(yáng)極區(qū)。另將氫氧化鉀溶液加入陰極區(qū)，電解槽用水冷卻。電解時(shí)，陽(yáng)極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______；陰極上觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是________，電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________。

［設(shè)計(jì)意圖］通過(guò)此題的分析講解，讓學(xué)生熟悉和掌握電解池中有關(guān)反應(yīng)式的書寫。尤其要注意引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)如何從題目及電解裝置圖中獲取有用信息（如從反應(yīng)方程式中獲得電解液中離子種類及酸堿性的信息、從裝置圖中獲得電極材料的信息等），并將有關(guān)信息進(jìn)行整合來(lái)回答相關(guān)問(wèn)題。

［探索性思考題］全釩液流儲(chǔ)能電池是利用不同價(jià)態(tài)離子對(duì)的氧化還原反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化的裝置，其原理如圖3所示。

圖3　交換膜（只允許H＋通過(guò)）

①當(dāng)左槽溶液逐漸由黃變藍(lán)，其電極反應(yīng)式為_(kāi)_______，右槽電極反應(yīng)式為_(kāi)_______。

②充電過(guò)程中，右槽溶液顏色逐漸由________色變?yōu)開(kāi)_______色，其電極反應(yīng)式為_(kāi)_______。

［設(shè)計(jì)意圖］這是本節(jié)課的核心探究和核心內(nèi)容之一。此題中涉及諸多信息，而信息的呈現(xiàn)方式有文字、化學(xué)符號(hào)、裝置圖、數(shù)字、提示語(yǔ)信息等多種。本題通過(guò)一系列問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)搜集、處理信息的方法，旨在培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，并在探究和解決問(wèn)題的實(shí)踐中逐步提高學(xué)生相應(yīng)的能力。要求學(xué)生能從顏色的變化來(lái)分析判斷離子的轉(zhuǎn)變，并聯(lián)系有關(guān)離子中釩元素的價(jià)態(tài)，來(lái)分析所發(fā)生的不同反應(yīng)。同時(shí)本題也將原電池與電解池的原理融為一體，著力提高學(xué)生綜合處理和分析電化學(xué)問(wèn)題的能力。

［小結(jié)］電極反應(yīng)的書寫要點(diǎn)。

［板塊三］

［引入］氧化還原反應(yīng)與工業(yè)生產(chǎn)也有緊密的聯(lián)系。

3．工業(yè)流程圖中氧化還原反應(yīng)方程式的書寫

例4．工業(yè)生產(chǎn)無(wú)鐵硫酸鋁，以硫酸浸取鋁土礦得含鐵（Fe2＋和Fe3＋）的硫酸鋁溶液，加熱到一定溫度，攪拌，加入一定量高錳酸鉀溶液和硫酸錳溶液，在溶液中生成活性二氧化錳，調(diào)節(jié)溶液的pH，反應(yīng)一段時(shí)間，F(xiàn)e（OH）3和二氧化錳發(fā)生吸附共沉作用，最終得到無(wú)鐵硫酸鋁產(chǎn)品（流程如下）。

（1）KMnO4首先將Fe2＋氧化為Fe3＋，其本身被還原為MnO2，反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________。

（2）寫出高錳酸鉀溶液和硫酸錳溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________。

［練習(xí)3］（2010江蘇高考題，節(jié)選）（2）廢舊鋰離子電池的正極材料試樣（主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等）可通過(guò)下列實(shí)驗(yàn)方法回收鈷、鋰。

① 在上述溶解過(guò)程中，S2O32－，LiCoO2在溶解過(guò)程中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________。

［設(shè)計(jì)意圖］例4主要由老師分析講解，［練習(xí)3］主要引導(dǎo)學(xué)生分析探究和解答。通過(guò)此兩題，讓學(xué)生學(xué)習(xí)工業(yè)流程圖類試題中氧化還原反應(yīng)方程式的書寫方法。引導(dǎo)學(xué)生深入思考和把握相關(guān)內(nèi)容 （如流程中的操作、進(jìn)出的物質(zhì)、特別是所發(fā)生的反應(yīng)等），關(guān)注流程圖前后之間的相互關(guān)聯(lián)。尤其要注意讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何從題干及流程圖中獲取并分析相關(guān)反應(yīng)的信息（如反應(yīng)物、生成物是什么？溶液的酸堿性如何？等等），整合相關(guān)信息并運(yùn)用［板塊一］中書寫氧化還原反應(yīng)的相關(guān)原理和思想方法（守恒觀、元素觀）來(lái)寫出有關(guān)反應(yīng)方程式。

《普通高中新課程方案導(dǎo)讀》中提到“（2）教師在以各種表征的方式呈現(xiàn)重要的內(nèi)容時(shí)，應(yīng)該盡量以強(qiáng)而有力的觀念為核心，將其組織成為相互關(guān)聯(lián)的資訊網(wǎng)絡(luò)，以便學(xué)生能以統(tǒng)整的方式來(lái)汲取這些內(nèi)容；（3）教師在講解與詮釋內(nèi)容時(shí)，應(yīng)該以這些重要的觀念及其間的關(guān)聯(lián)為焦點(diǎn)；”［3］以上［板塊一］和［板塊二］是［板塊三］的基礎(chǔ)和鋪墊；［板塊三］內(nèi)容是［板塊一］和［板塊二］內(nèi)容的繼續(xù)、延伸和拓展。同時(shí)三個(gè)板塊是相互聯(lián)系和融合的有機(jī)整體。通過(guò)［板塊三］的設(shè)計(jì)，也使得學(xué)生在前兩板塊中學(xué)到的書寫氧化還原反應(yīng)方程式的原理和思想方法等得到進(jìn)一步的理解和運(yùn)用。所有問(wèn)題都非常貼近實(shí)際，教學(xué)中始終注意將有關(guān)理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題緊密聯(lián)系，促使學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)的相關(guān)認(rèn)識(shí)得到進(jìn)一步升華。

五、反思

復(fù)習(xí)課旨在通過(guò)“溫故”，幫助學(xué)生強(qiáng)化已學(xué)過(guò)的知識(shí)，并達(dá)到知新、悟出新意、加深理解、融會(huì)貫通、系統(tǒng)地掌握所學(xué)知識(shí)的目的。［4］學(xué)生在學(xué)習(xí)了“氧化還原反應(yīng)”后，往往不能將有關(guān)原理與實(shí)際生產(chǎn)及日常生活中的問(wèn)題等聯(lián)系，不能熟練利用有關(guān)原理順利書寫氧化還原反應(yīng)方程式（其中，特別是不能根據(jù)有關(guān)信息判斷反應(yīng)物、生成物及不能正確分析反應(yīng)溶液的酸堿性等）。本節(jié)課提供了豐富的材料，讓學(xué)生學(xué)習(xí)從材料中如何搜集、獲取并融合、加工、利用有關(guān)信息，來(lái)書寫有關(guān)氧化還原反應(yīng)方程式，以提高學(xué)生的應(yīng)用能力，同時(shí)也進(jìn)一步促進(jìn)了學(xué)生信息素養(yǎng)的提升。

當(dāng)然，如何從紛繁復(fù)雜的題目信息中發(fā)現(xiàn)和尋找與書寫氧化還原反應(yīng)方程式相關(guān)的物質(zhì)及反應(yīng)環(huán)境的信息，并順利完成有關(guān)反應(yīng)方程式的書寫，絕不是一兩節(jié)課就能解決的問(wèn)題。既然是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在后續(xù)教學(xué)過(guò)程中仍是值得我們關(guān)注的重要內(nèi)容。

［1］中華人民共和國(guó)教育部．普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn) （實(shí)驗(yàn)）［S］．北京：人民教育出版社，2003：9

［2］江蘇省教育考試院．2015年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測(cè)試（選修科目）說(shuō)明［M］．南京：江蘇教育出版社，2015：32－34

［3］劉家訪．上課的變革［M］．北京：教育科學(xué)出版社，2007：115

［4］鐘啟泉．普通高中新課程方案導(dǎo)讀［M］．上海：華東師范大學(xué)出版社，2003：137

1008-0546（2015）06-0053-04

G633．8

B

10.3969／j．issn．1008－0546．2015．06．021