摘 要：以“氧化還原反應”高三復習課為例，探討在教學中如何發(fā)展學生的化學核心素養(yǎng)。具體教學時，選擇凈水劑為復習素材，讓學生在尋找更安全、更高效的凈水劑的任務情境中逐步學會如何判斷氧化還原反應的產(chǎn)物，從而能正確寫出真實情境中氧化還原反應的方程式。由此生發(fā)感悟：化學教學應該以“一境復習法”貫穿始終，清晰邏輯主線；以“真實背景素材”為載體，強化學科表征能力；遵循在實證中辯證、在辯證中實證的螺旋設計，培養(yǎng)批判性思維。

關鍵詞：化學核心素養(yǎng) 氧化還原反應 凈水劑 教學設計

化學核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”“科學探究與創(chuàng)新意識”“科學態(tài)度與社會責任”。下面以“氧化還原反應”高三復習課為例，探討在教學中如何發(fā)展學生的化學核心素養(yǎng)。

一、教前思考

高三的學生已經(jīng)具備了基本的氧化還原反應的知識，但是對這些知識之間的辯證關系領悟還不夠，無法很好地將它們相互聯(lián)系并融為一個整體，用于解決實際問題，即對氧化還原反應知識和其他各模塊知識融匯整合的能力不足，運用氧化還原反應原理分析和解決問題的能力需要加強，而這些正是發(fā)展學生化學核心素養(yǎng)的關鍵。

凈水劑與生活息息相關，其發(fā)展越來越體現(xiàn)高效和綠色兩大特點；而且，在凈水劑的制備和應用過程中涉及很多氧化還原反應?；诖?，筆者選擇凈水劑為復習素材，讓學生在尋找更安全、更高效的凈水劑的任務情境中逐步學會如何判斷氧化還原反應的產(chǎn)物，從而能正確寫出真實情境中氧化還原反應的方程式。

二、教學設計與實施

（一）實驗探究、證據(jù)推理

（播放里約奧運會泳池池水變綠的新聞報道視頻。）

師 池水為什么會變綠？發(fā)生了什么反應？預測一下NaClO（84消毒液）和H2O2（醫(yī)用雙氧水）這兩種強氧化劑在一起反應，誰更勝一籌，即誰做氧化劑，誰做還原劑。怎么證明？

生 視頻中里約奧組委解釋說，是因為誤加入的消毒劑雙氧水使前一天加入的含氯消毒劑失效，導致藻類滋生，所以池水變綠。

生 我覺得氧化劑是NaClO，生成NaCl、O2和H2O。

生 我覺得氧化劑是H2O2，生成NaClO3和H2O。

師 那我們只要用帶火星的木條檢驗產(chǎn)物中有無O2，就可以知道誰是氧化劑了。

（演示實驗：取3 mL 84消毒液于試管中，滴加同體積的醫(yī)用雙氧水，產(chǎn)生大量氣泡；用帶火星的木條檢驗氣體，木條復燃。）

師 實驗現(xiàn)象告訴我們，氧化劑是NaClO。合理猜想之后就是實驗驗證，這就是科學探究的方法。下面，請一位同學上臺來給大家板演NaClO與H2O2反應的單線橋化學方程式，注意標出氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。

（指名學生上臺板書，如圖1所示。）

師 兩種常見的強氧化劑相遇PK，物質(zhì)本身的性質(zhì)決定了NaClO更勝一籌，和它反應時H2O2只能做還原劑；從生成的產(chǎn)物來看，的確失去了殺菌消毒的效果，其中的O2更為藻類生長提供了適宜的條件。

[設計意圖：通過新聞報道的真實情境引發(fā)探究欲望，用氧化還原反應原理來進行推理，以實驗探究出的事實結論為證據(jù)來分析解釋，讓學生了解物質(zhì)本身的性質(zhì)決定氧化還原反應的產(chǎn)物。通過練習書寫反應方程式，幫學生喚醒氧化還原反應的相關概念。]

（二）平衡觀念、科學精神

師 像次氯酸鹽這類含氯消毒劑是存在安全隱患的，其與水體中的有機物結合反應會生成有“三致效應”（致突變、致癌和致畸）的氯代物，因此正在逐步被淘汰。那有沒有更安全的凈水劑呢？

[出示資料：使用ClO2對生活用水進行消毒，對人畜不會產(chǎn)生“三致”危害，這種安全高效的消毒劑逐漸取代了Cl2和次氯酸鹽，成為水體消毒的主角?，F(xiàn)在水廠普遍使用ClO2凈水，也有更便攜的片劑方便我們在家庭使用。但用ClO2處理過的飲用水（pH為5.5～6.5）常含有一定量對人體不利的ClO2-。我國衛(wèi)生部規(guī)定，飲用水中ClO2-的含量應不超過0.2 mg/L。]

師 一旦飲用水中ClO2-超標，我們可以用什么方法解決？

生 可以選用還原劑將ClO2-還原成無毒的Cl-。

師 你會選用什么樣的還原劑呢？

（學生說出幾種答案，教師提示選用要點：安全。）

生 還原劑Fe2+比較安全可靠。

師 那Fe2+被氧化成什么產(chǎn)物呢？寫出離子方程式。

（指名學生書寫離子方程式：4Fe2++ClO-2+4H+4Fe3++Cl-+2H2O。）

師 真的是Fe3+嗎？飲用水的pH為5.5～6.5，三價鐵在這個pH范圍內(nèi)將以什么形式存在呢？

生 以Fe（OH）3沉淀的形式存在。

（學生更正離子方程式：4Fe2++ClO-2+10H2O4Fe（OH）3↓+Cl-+8H+。）

師 改正后的離子方程式是合理的嗎？我們還是要用事實來說話。

（演示實驗：①將1顆約為0.1 g的ClO2消毒片劑放入盛有400 mL蒸餾水的燒杯中，配制成黃綠色的ClO2消毒液。② 取100 mL消毒液加入盛有500 mL自來水的大燒杯中，進行消毒。③取5 mL飽和FeSO4溶液加入消毒后的水中。）

師 然而我們并沒有看到紅褐色沉淀。為什么？如何驗證？

生 因為產(chǎn)物是Fe（OH）3膠體，用丁達爾效應驗證。

（演示實驗：用激光筆照射大燒杯中的液體，出現(xiàn)光亮的通路。學生更正離子方程式：4Fe2++ClO-2+10H2O4Fe（OH）3（膠體）+Cl-+8H+。繼續(xù)實驗：取適量消毒后的溶液于試管中，滴加6 mol·L-1的NaOH溶液。）

師 我們看見了紅褐色沉淀，請同學們用方程式來表述這一實驗現(xiàn)象。

（指名學生書寫離子方程式：4Fe2++ClO-2+8OH-+2H2O4Fe（OH）3↓+Cl-。）

師 思考導致三種不同形式產(chǎn)物出現(xiàn)的原因。

生 由于Fe3++3H2OFe（OH）3+3H+ ，酸性環(huán)境下，平衡逆向移動，產(chǎn)物是Fe3+；堿性環(huán)境下，平衡正向移動，產(chǎn)物是Fe（OH）3沉淀。

師 在探究處理飲用水中殘留的ClO-2的過程中，我們發(fā)現(xiàn)了氧化還原反應的產(chǎn)物受環(huán)境的酸堿性因素的影響。

[設計意圖：從實驗事實出發(fā)，通過一個個緊湊的問題設置，引導學生逐步深入思考，激發(fā)學生的學習興趣和探索精神。內(nèi)容上融合了膠體性質(zhì)和化學平衡原理，回顧平衡觀念。]

（三）綠色化學、社會責任

師 ClO2在使用過程中會有ClO-2殘留的問題，而且功能也比較單一，那么我們能否找到更安全多效的凈水劑呢？

（出示資料：多功能綠色凈水劑高鐵酸鉀在0℃～5℃的強堿性溶液中較穩(wěn)定。凈水原理：4K2FeO4+10H2O=4Fe（OH）3+3O2↑+8KOH 。實驗室制備操作流程：①制備KClO溶液，如圖2所示；②制備K2FeO4。將Fe（NO3）3飽和溶液邊攪拌邊緩慢加入KClO飽和溶液中反應。）

師 為什么說高鐵酸鉀是多功能綠色凈水劑？

生 鐵元素對人體無害，且凈水過程中不產(chǎn)生任何危害人體的物質(zhì)。

生 K2FeO4中的鐵元素為鐵的最高價態(tài)+6價，具有超強的氧化性，與產(chǎn)物中的O2結合，可加強殺菌消毒的效果；K2FeO4與水反應生成的Fe（OH）3膠體有絮凝效果，可吸附水中的懸浮物質(zhì)，起到凈水作用。

師 制備時為何用冰水?。?/p>

生 因為較高溫度下會發(fā)生副反應，生成KClO3。

師 為什么是將Fe（NO3）3溶液緩慢加入KClO溶液中？

生 因為Fe（NO3）3飽和溶液水解呈酸性，KClO飽和溶液水解呈堿性，而K2FeO4在強堿性溶液中比較穩(wěn)定。這種加液方式是要維持反應在堿性環(huán)境下進行。

（學生上臺書寫制備K2FeO4的離子方程式：2Fe3++10OH-+3ClO-2FeO2-4+3Cl-+5H2O。）

師 如果沒有保持K2FeO4穩(wěn)定存在的環(huán)境要求，是否還可寫出另外的離子方程式？

（學生上臺書寫離子方程式：2Fe3++3ClO-+5H2O2FeO2-4+3Cl-+10H+。）

師 很顯然，在真實情境中該方程式是不成立的。在這個實例中，同學們可以體會到溫度、酸堿性等因素對氧化還原反應產(chǎn)物的影響。影響氧化還原反應產(chǎn)物的因素還有很多，比如物質(zhì)濃度，我們學過金屬銅與濃硝酸反應的還原產(chǎn)物是二氧化氮，與稀硝酸反應的還原產(chǎn)物是一氧化氮。但這些都是外界因素，真正決定氧化還原產(chǎn)物的因素還是物質(zhì)本身性質(zhì)。今天這節(jié)課我們在探討有關凈水劑的那些事兒的過程中，學會了如何正確判斷氧化還原反應的產(chǎn)物，提高了書寫情境方程式的能力。希望同學們經(jīng)過這節(jié)課的復習，能形成綠色化學的觀念，把安全環(huán)保作為永恒的主題來進行科學探究和實踐，用所學的化學知識服務于社會。

[設計意圖：通過綠色多功能凈水劑高鐵酸鉀的制備工藝，讓學生體會溫度、酸堿性等因素對氧化還原反應產(chǎn)物的影響，練習陌生情境下氧化還原方程式的書寫，了解如何控制外界因素來獲得需要的產(chǎn)品。通過分析高鐵酸鉀綠色多功能的具體體現(xiàn)和小節(jié)，幫助學生建立綠色化學觀念，形成用所學化學知識服務社會的責任感。]

三、教學反思

（一）以“一境復習法”貫穿始終，清晰邏輯主線

以一個核心情境作為載體，不斷追問，既避免情境使用的一次性，也能使教學的邏輯線路更加清晰。本節(jié)課以里約奧運會熱點新聞“泳池池水一夜變綠”為切入點，發(fā)掘其中的氧化還原反應原理，充分激發(fā)學生探索和思考的興趣。

（二）以“真實背景素材”為載體，強化學科表征能力

本節(jié)課以探索生活、生產(chǎn)實例中的氧化還原反應知識為中心，以幾種凈水劑的制備和應用為任務線索，以氧化還原反應核心原理為知識線索，不斷實驗和思辨，得出影響氧化還原反應產(chǎn)物的因素，并落實“宏微符”三重表征。

（三）遵循在實證中辯證、在辯證中實證的螺旋設計，培養(yǎng)批判性思維

教師不應提供現(xiàn)成的知識和結論，而應設置有意義的真實情境，通過問題引導，讓學生根據(jù)已有的知識和提供的信息來尋求答案，學習隱于問題背后的科學知識，不斷強化對實際生產(chǎn)生活中問題的識別能力、證實（偽）能力和辯證思考能力，從而養(yǎng)成有價值的思考、有質(zhì)量的質(zhì)疑習慣和利用已學知識探究未知問題的能力，提升化學核心素養(yǎng)。

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