太极图在氧化还原反应教学中的应用

高升国

摘要：据新课程教育教学理念，针对氧化还原反应教学中遇到的问题，太极图的阴阳思想来解释氧化还原反应概念对及相互关系，应用太极图指导氧化还原反应教学。

关键词：太极图 氧化还原反应 教学

【分类号】G633.8

一、氧化还原反应对于中学化学的意义

它是中学化学重要知识，也是重点和难点知识之一，贯穿于高中化学教学，将物质组成、结构、性质、制备、定性定量分析以及能量转化等知识串联起来，是历年高考中的高频率考点。

二、氧化还原反应教学中的几点发现

1.学生对氧化还原反应本质认识不到位。2.大部分学生仅对“升失氧，降得还”机械记忆，分析问题时只用这六个字推导，应用时经常思考很久，却常出错。3.氧化还原反应中概念对多又不具体，学生在使用时易混淆。学习时应理解好七大概念对。

三、太极图与氧化还原反应教学

如何正确理解氧化还原反应中的七大概念对并加强对概念对的理解与应用，笔者在化学教学中尝试用太极图形象地去分析和解释氧化还原反应，以利于学生理解与应用。 如图1示

3.1太极图是我国古代哲学家智慧的结晶，表述阴阳思想，能解释氧化还原反应。

（1）太极生两仪即阴阳，阴（黑）为地（下），表示物质有还原性，阴鱼的小尾（弱），表示还原性弱，阴鱼的大头（强），即为太阴（阴至极）表示还原性强，即还原性：A（还原剂）>D（还原产物）。阳（白）为天（上），表示物质有氧化性，阳鱼的小尾（弱），表示氧化性弱，阳鱼的大头（强），即为太阳（阳至极），表示氧化性强，即氧化性：B（氧化剂）>C（氧化产物）。

（2）太极图从左往右为阳小尾到阳大头以及阴的大头到阴小尾的递变。表示在元素周期表中同一周期从左往右，原子电子层数相同，最外层电子数逐渐增多，非金属性（即氧化性）：弱→强，金属性（即还原性）：强→弱。也表示非金属的氧化性与阴离子放电顺序、金属活动顺序与阳离子放电顺序的递变。

（3）太极图按顺时针方向旋转，则阴极阳生，在图1中是A转化成C，表示为A↑C，向上的箭号既表示从下到上的位置的升高，表示化合价的升高，即还原剂（阴极）失电子，化合价升高，发生氧化反应，生成氧化产物（阳生），失电子可理解为失阴，即阳生。阳极阴生，在图1中是B转化成D，表示为B↓D，向下的箭号既表示从上到下的位置降低，表示化合价的降低，即氧化剂（阳极）得电子，化合价降低，发生还原反应，生成还原产物（阴生），得电子可理解为得阴，即阴生。

（4）太极图中阳鱼和阴鱼的大头处均有对方的属性的鱼眼，表示含中间价态元素的物质（如：S、SO2、Fe2+等）有氧化性和还原性，也表示为氧化性强到极致时也是弱还原性的开始。如在元素周期表中，以第17.18.19号元素为例，Cl的氧化性强到极致，原子最外层电子数变化，由Cl的7个经Ar的8个过渡到K的1个，而K只有还原性。

（5）太极图的对称性，黑白即阴阳两部分以“S”线相隔，并且在同一个圆中，体现出氧化还原反应中氧化剂和还原剂，氧化反应和还原反应，氧化产物和还原产物。它们不能单独存在而是相互依存。

3.2应用太极图解氧化还原反应试题的方法

图1中A填含化合价升高的元素的物质，C填含化合价升高后的元素的物质，B填含化合价降低的元素的物质，D填含化合降低后的元素的物質，标明化合价，再填E、F、G、H。准确填好图1中8个空，氧化还原反应中的七大概念对就一目了然。进行配平以及相关计算时结合三大守恒关系，条理清晰，事半功倍。引导学生制作图1的卡片，使用时用铅笔填写A→H这8个空，用毕擦除，即可重复使用，在不断使用中熟能生巧，在训练中理解氧化还原反应的七大概念对及其本质。

3.3太极图在氧化还原反应解题中的应用

[例]二氧化氯（ClO2）是高效、低毒的消毒剂。（1）工业上可用KC1O3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为 。（2）实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2（亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备ClO2：

[分析]：（1）KC1O3中Cl为+5价， Na2SO3中S为+4价，ClO2中Cl为+4价，依据电子守恒，则反应后生成物中S应为+6价，即有Na2SO4，依据化合价升降填写图1中的A→H这8个空， A为Na2SO3，B为KC1O3，C为Na2SO4，D为ClO2，E为2，F为1，G为2，H为1，依据电子守恒，则F和H均改为1×2，B改为2KC1O3，D改为2ClO2，所以该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为2：1；（2）①反应物为NH4Cl（N为-3价，H为+1价，Cl为-1价）和HCl（H为+1价，Cl为-1价），生成物为H2（H为0价）和NCl3（N为-3价，Cl为+1价），依据化合价升降填写图1中的A→H这8个空，A为3HCl，B为2HCl，C为NCl3，D为H2，E为6，F为2，G为6，H为2，依据电子守恒，则B改为6HCl，D改为3H2，F改为2×3，H改为2×3，依据质量守恒，化学方程式可写为NH4Cl+9HCl=NCl3+3H2+7HCl，消去7HCl，即为NH4Cl+2HCl=NCl3+3H2（条件为通电）。②由图1所填情况直接可得出1molNCl3对应转移6mol电子。

对复杂氧化还原反应（如多种化合价升或降）的配平或相关计算，只要根据实际情况，在A→C或B→D一侧再增加一变化情况即可用相同的方式进行解题。

[参考文献]：

1.严立兴. 田字格模型-氧化还原反应的有效教学分析模型.《化学教育》 2011.8

2.2015年高考化学试卷（全国2卷）endprint