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        太極圖在氧化還原反應(yīng)教學(xué)中的應(yīng)用

        2017-09-27 13:50:24高升國
        關(guān)鍵詞:太極圖氧化還原反應(yīng)教學(xué)

        高升國

        摘要:據(jù)新課程教育教學(xué)理念,針對氧化還原反應(yīng)教學(xué)中遇到的問題,太極圖的陰陽思想來解釋氧化還原反應(yīng)概念對及相互關(guān)系,應(yīng)用太極圖指導(dǎo)氧化還原反應(yīng)教學(xué)。

        關(guān)鍵詞:太極圖 氧化還原反應(yīng) 教學(xué)

        【分類號】G633.8

        一、氧化還原反應(yīng)對于中學(xué)化學(xué)的意義

        它是中學(xué)化學(xué)重要知識,也是重點(diǎn)和難點(diǎn)知識之一,貫穿于高中化學(xué)教學(xué),將物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備、定性定量分析以及能量轉(zhuǎn)化等知識串聯(lián)起來,是歷年高考中的高頻率考點(diǎn)。

        二、氧化還原反應(yīng)教學(xué)中的幾點(diǎn)發(fā)現(xiàn)

        1.學(xué)生對氧化還原反應(yīng)本質(zhì)認(rèn)識不到位。2.大部分學(xué)生僅對“升失氧,降得還”機(jī)械記憶,分析問題時只用這六個字推導(dǎo),應(yīng)用時經(jīng)常思考很久,卻常出錯。3.氧化還原反應(yīng)中概念對多又不具體,學(xué)生在使用時易混淆。學(xué)習(xí)時應(yīng)理解好七大概念對。

        三、太極圖與氧化還原反應(yīng)教學(xué)

        如何正確理解氧化還原反應(yīng)中的七大概念對并加強(qiáng)對概念對的理解與應(yīng)用,筆者在化學(xué)教學(xué)中嘗試用太極圖形象地去分析和解釋氧化還原反應(yīng),以利于學(xué)生理解與應(yīng)用。 如圖1示

        3.1太極圖是我國古代哲學(xué)家智慧的結(jié)晶,表述陰陽思想,能解釋氧化還原反應(yīng)。

        (1)太極生兩儀即陰陽,陰(黑)為地(下),表示物質(zhì)有還原性,陰魚的小尾(弱),表示還原性弱,陰魚的大頭(強(qiáng)),即為太陰(陰至極)表示還原性強(qiáng),即還原性:A(還原劑)>D(還原產(chǎn)物)。陽(白)為天(上),表示物質(zhì)有氧化性,陽魚的小尾(弱),表示氧化性弱,陽魚的大頭(強(qiáng)),即為太陽(陽至極),表示氧化性強(qiáng),即氧化性:B(氧化劑)>C(氧化產(chǎn)物)。

        (2)太極圖從左往右為陽小尾到陽大頭以及陰的大頭到陰小尾的遞變。表示在元素周期表中同一周期從左往右,原子電子層數(shù)相同,最外層電子數(shù)逐漸增多,非金屬性(即氧化性):弱→強(qiáng),金屬性(即還原性):強(qiáng)→弱。也表示非金屬的氧化性與陰離子放電順序、金屬活動順序與陽離子放電順序的遞變。

        (3)太極圖按順時針方向旋轉(zhuǎn),則陰極陽生,在圖1中是A轉(zhuǎn)化成C,表示為A↑C,向上的箭號既表示從下到上的位置的升高,表示化合價的升高,即還原劑(陰極)失電子,化合價升高,發(fā)生氧化反應(yīng),生成氧化產(chǎn)物(陽生),失電子可理解為失陰,即陽生。陽極陰生,在圖1中是B轉(zhuǎn)化成D,表示為B↓D,向下的箭號既表示從上到下的位置降低,表示化合價的降低,即氧化劑(陽極)得電子,化合價降低,發(fā)生還原反應(yīng),生成還原產(chǎn)物(陰生),得電子可理解為得陰,即陰生。

        (4)太極圖中陽魚和陰魚的大頭處均有對方的屬性的魚眼,表示含中間價態(tài)元素的物質(zhì)(如:S、SO2、Fe2+等)有氧化性和還原性,也表示為氧化性強(qiáng)到極致時也是弱還原性的開始。如在元素周期表中,以第17.18.19號元素為例,Cl的氧化性強(qiáng)到極致,原子最外層電子數(shù)變化,由Cl的7個經(jīng)Ar的8個過渡到K的1個,而K只有還原性。

        (5)太極圖的對稱性,黑白即陰陽兩部分以“S”線相隔,并且在同一個圓中,體現(xiàn)出氧化還原反應(yīng)中氧化劑和還原劑,氧化反應(yīng)和還原反應(yīng),氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物。它們不能單獨(dú)存在而是相互依存。

        3.2應(yīng)用太極圖解氧化還原反應(yīng)試題的方法

        圖1中A填含化合價升高的元素的物質(zhì),C填含化合價升高后的元素的物質(zhì),B填含化合價降低的元素的物質(zhì),D填含化合降低后的元素的物質(zhì),標(biāo)明化合價,再填E、F、G、H。準(zhǔn)確填好圖1中8個空,氧化還原反應(yīng)中的七大概念對就一目了然。進(jìn)行配平以及相關(guān)計算時結(jié)合三大守恒關(guān)系,條理清晰,事半功倍。引導(dǎo)學(xué)生制作圖1的卡片,使用時用鉛筆填寫A→H這8個空,用畢擦除,即可重復(fù)使用,在不斷使用中熟能生巧,在訓(xùn)練中理解氧化還原反應(yīng)的七大概念對及其本質(zhì)。

        3.3太極圖在氧化還原反應(yīng)解題中的應(yīng)用

        [例]二氧化氯(ClO2)是高效、低毒的消毒劑。(1)工業(yè)上可用KC1O3與Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2,該反應(yīng)氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為 。(2)實(shí)驗(yàn)室用NH4Cl、鹽酸、NaClO2(亞氯酸鈉)為原料,通過以下過程制備ClO2:

        [分析]:(1)KC1O3中Cl為+5價, Na2SO3中S為+4價,ClO2中Cl為+4價,依據(jù)電子守恒,則反應(yīng)后生成物中S應(yīng)為+6價,即有Na2SO4,依據(jù)化合價升降填寫圖1中的A→H這8個空, A為Na2SO3,B為KC1O3,C為Na2SO4,D為ClO2,E為2,F(xiàn)為1,G為2,H為1,依據(jù)電子守恒,則F和H均改為1×2,B改為2KC1O3,D改為2ClO2,所以該反應(yīng)氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為2:1;(2)①反應(yīng)物為NH4Cl(N為-3價,H為+1價,Cl為-1價)和HCl(H為+1價,Cl為-1價),生成物為H2(H為0價)和NCl3(N為-3價,Cl為+1價),依據(jù)化合價升降填寫圖1中的A→H這8個空,A為3HCl,B為2HCl,C為NCl3,D為H2,E為6,F(xiàn)為2,G為6,H為2,依據(jù)電子守恒,則B改為6HCl,D改為3H2,F(xiàn)改為2×3,H改為2×3,依據(jù)質(zhì)量守恒,化學(xué)方程式可寫為NH4Cl+9HCl=NCl3+3H2+7HCl,消去7HCl,即為NH4Cl+2HCl=NCl3+3H2(條件為通電)。②由圖1所填情況直接可得出1molNCl3對應(yīng)轉(zhuǎn)移6mol電子。

        對復(fù)雜氧化還原反應(yīng)(如多種化合價升或降)的配平或相關(guān)計算,只要根據(jù)實(shí)際情況,在A→C或B→D一側(cè)再增加一變化情況即可用相同的方式進(jìn)行解題。

        [參考文獻(xiàn)]:

        1.嚴(yán)立興. 田字格模型-氧化還原反應(yīng)的有效教學(xué)分析模型.《化學(xué)教育》 2011.8

        2.2015年高考化學(xué)試卷(全國2卷)endprint

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