肖中榮

宏觀看現(xiàn)象，微觀想結(jié)構(gòu)，用符號(hào)表征，這是化學(xué)學(xué)習(xí)的基本方式。化學(xué)方程式是重要的化學(xué)符號(hào)，他是聯(lián)系宏觀與微觀的橋梁，準(zhǔn)確書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的主要任務(wù)之一，他也是高考考查的熱點(diǎn)，現(xiàn)將教學(xué)中一些復(fù)雜、新穎方程式的書(shū)寫(xiě)歸類(lèi)說(shuō)明。

分析 先考慮SO2和Ba（ClO）2發(fā)生氧化還原反應(yīng)①SO2+H2O+ClO-SO2-4+2H++Cl-；再考慮沉淀反應(yīng)②Ba2++SO2-4BaSO4↓；若ClO-過(guò)量，還要考慮強(qiáng)酸制弱酸反應(yīng)③ClO-+H+HClO，我們可以認(rèn)為①②反應(yīng)一定發(fā)生，③反應(yīng)是后續(xù)反應(yīng)，受ClO-量多少的影響。A顯然錯(cuò)，BaSO3與HClO要發(fā)生氧化還原反應(yīng)；B是1 mol Ba（ClO）2和1 mol SO2反應(yīng)，發(fā)生了①②③，正確；D是1.5 mol Ba（ClO）2和1 mol SO2反應(yīng)，發(fā)生了①②③，正確；C是過(guò)量的SO2和1 mol Ba（ClO）2反應(yīng)，只發(fā)生反應(yīng)①②，綜上述，本題答案選A。

點(diǎn)評(píng) 某一體系若發(fā)生多個(gè)反應(yīng)，應(yīng)考慮優(yōu)先發(fā)生的反應(yīng)，再根據(jù)過(guò)量反應(yīng)續(xù)寫(xiě)后步反應(yīng)，最后加和得到總方程式，這是一種常用化難為易的技巧，很多學(xué)生對(duì)此掌握不好。常見(jiàn)具有先后順序的反應(yīng)：一種氧化劑和多種還原劑的反應(yīng)（如Cl2和Fe2+、Br-、I-混合體系反應(yīng)）、一種還原劑和多種氧化劑的反應(yīng)（如Fe和Fe3+、Cl2、Cu2+混合體系反應(yīng)）、一種強(qiáng)酸和多種弱酸根反應(yīng)（如H+和OH-、CO2-3、AlO-2混合體系反應(yīng)）、一種強(qiáng)堿和多種陽(yáng)離子反應(yīng)（如OH-和NH+4、H+、Al3+混合體系反應(yīng)），它們遵循“強(qiáng)者優(yōu)先反應(yīng)”的規(guī)律。

二、因果反應(yīng)類(lèi)型

例2 有下列實(shí)驗(yàn)：

①將少量Cu粉加入2mL 10% H2O2溶液，無(wú)現(xiàn)象；

②將2滴CuSO4加入2 mL 10% H2O2溶液，迅速產(chǎn)生大量氣泡；

③將少量Cu粉、稀硫酸加入2mL 10% H2O2溶液，迅速產(chǎn)生大量氣泡，溶液慢慢由無(wú)色變成藍(lán)色，寫(xiě)出③中發(fā)生的反應(yīng)方程式。

分析 ①實(shí)驗(yàn)說(shuō)明H2O2與Cu不發(fā)生氧化還原反應(yīng)，②說(shuō)明Cu2+是H2O2分解的催化劑，③說(shuō)明H2O2在酸性環(huán)境中氧化Cu生成了Cu2+，溶液顯藍(lán)色、Cu2+催化H2O2分解生成O2。本實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生氣泡現(xiàn)象很劇烈，而溶液變藍(lán)很緩慢，這極易讓人產(chǎn)生Cu氧化H2O2的假象，在①②實(shí)驗(yàn)的對(duì)比下我們得出結(jié)論：H2O2先氧化Cu生成Cu2+，接著發(fā)生Cu2+催化H2O2分解反應(yīng)，二者具有因果關(guān)系，反應(yīng)方程式分別為：

H2O2+2H++CuCu2++2H2O

2H2O2Cu2+2H2O+O2

點(diǎn)評(píng) 影響物質(zhì)的性質(zhì)（氧化性、還原性）因素有濃度、溫度和溶液的酸堿性：如濃硝酸的氧化性比稀硝酸的氧化性強(qiáng)、MnO-4在酸性中氧化性最強(qiáng)、濃硫酸在加熱時(shí)可以氧化銅等，本題中加入的稀硫酸提高了H2O2的氧化性，從而氧化了Cu，產(chǎn)物Cu2+是過(guò)氧化氫分解的高效催化劑，這些因果關(guān)聯(lián)的作用導(dǎo)致上述現(xiàn)象的發(fā)生。學(xué)生容易形成定勢(shì)思維，總認(rèn)為一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象僅僅對(duì)應(yīng)一個(gè)方程式，其實(shí)一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后往往發(fā)生多個(gè)反應(yīng)，我們一般只寫(xiě)出了主要的反應(yīng)方程式。

三、競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)類(lèi)型

例3 將FeSO4溶液與稍過(guò)量的NH4HCO3溶液混合，有白色沉淀生成，寫(xiě)出離子反應(yīng)方程式。

分析 若白色沉淀是Fe（OH）2，它在空氣中不能穩(wěn)定存在，將被氧化成Fe（OH）3，顏色由白色迅速變成灰綠色、最終變成紅褐色，故白色沉淀只能是FeCO3，離子方程式為Fe2++2HCO-3FeCO3↓+CO2↑+H2O”（配平技術(shù)：根據(jù)電荷守恒，HCO-3的系數(shù)是2，根據(jù)元素守恒判斷還生成了H2CO3）。

點(diǎn)評(píng) 本題是2009年北京高考題26節(jié)選，很多學(xué)生認(rèn)為，F(xiàn)e3+（Al3+）與HCO-3（CO2-3）發(fā)生雙水解，生成氫氧化物沉淀和二氧化碳?xì)怏w，F(xiàn)e2+與HCO-3也應(yīng)該發(fā)生雙水解反應(yīng)，生成氫氧化亞鐵沉淀和二氧化碳?xì)怏w，怎么會(huì)生成FeCO3沉淀？教師演示實(shí)驗(yàn)：向分別盛有1 mL的0.5mol/L、1 mol/L的碳酸氫鈉溶液各加入1滴、1mol/L FeSO4、Fe2（SO4）3溶液，前者馬上出現(xiàn)白色沉淀，沒(méi)有出現(xiàn)灰綠色→紅褐色的顏色變化，說(shuō)明沉淀是FeCO3而非Fe（OH）2，后者生成紅褐色沉淀和氣體，說(shuō)明產(chǎn)物是Fe（0H）3和CO2。教師給出Fe2++2HCO-3FeCO3+H2O+CO2的K1為7.8×107、Fe2++2HCO-3Fe（OH）2+2CO2的K2為7.8×103，前者K1K2，所以Fe2+與HCO-3反應(yīng)主要生成FeCO3。教師給出反應(yīng)Fe3++3HCO-3Fe（OH）3+3CO2， K3為6.6×1019，K值大（Fe3+的極化能力強(qiáng)，溶液中不存在Fe2（CO3）3），故Fe3+與HCO-3主要生成氫氧化物沉淀和二氧化碳?xì)怏w。常見(jiàn)金屬陽(yáng)離子和碳酸氫根（碳酸根）可能發(fā)生雙水解生成氫氧化物的沉淀（如Al3+、Fe3+）、碳酸鹽沉淀（如Ca2+、Fe2+）、堿式碳酸鹽沉淀（如Mg2+、Cu2+），實(shí)質(zhì)是水解反應(yīng)和沉淀反應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)，K大反應(yīng)的趨勢(shì)更大，產(chǎn)物應(yīng)根據(jù)題目信息進(jìn)行判斷。

四、可逆反應(yīng)類(lèi)型

例4 一定條件下，氣體甲（CO2）與固體（CaO、FeO）中的某種成分可能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，寫(xiě)出一個(gè)可能的化學(xué)反應(yīng)方程式

________________________________________，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證該反應(yīng)的產(chǎn)物。

分析 CO2中碳顯+4價(jià)，有氧化性，F(xiàn)eO中鐵顯+2價(jià)，有還原性，二者可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)：+4價(jià)的碳可以被還原成CO、C，+2價(jià)的鐵可以被氧化成Fe2O3、Fe3O4，如2FeO+CO2△Fe2O3+CO，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案只要檢驗(yàn)相應(yīng)的產(chǎn)物即可：取樣品于試管中，加鹽酸溶解，再加KSCN溶液，若顯紅色，則證明產(chǎn)物中有Fe2O3；將生成的氣體點(diǎn)燃后通入澄清石灰水，若變渾濁，證明有CO。

點(diǎn)評(píng) 本題是2014年浙江高考題26節(jié)選，很多學(xué)生受煉鐵反應(yīng)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2干擾，認(rèn)為FeO與CO2不能反應(yīng)，顯然學(xué)生對(duì)于可逆反應(yīng)的認(rèn)識(shí)不深刻。其實(shí)任何反應(yīng)都是可視為可逆反應(yīng)，對(duì)某一具體反應(yīng)僅僅是正向、逆向反應(yīng)的程度不同。大學(xué)教材有這樣規(guī)定：298K，K≥104的反應(yīng)進(jìn)行徹底，稱(chēng)為“完全反應(yīng)”，方程式用等號(hào)連接；K≤10-4的反應(yīng)限度小，認(rèn)為“不能反應(yīng)”；10-4≤K≤104的反應(yīng)稱(chēng)為“可逆反應(yīng)”，方程式用可逆符號(hào)連接。這是某大學(xué)教材介紹煉鐵反應(yīng)中存在的多個(gè)可逆反應(yīng)（高價(jià)態(tài)元素呈現(xiàn)逐次降價(jià)還原）：

Fe2O3+CO△2FeO+CO2

FeO+CO△Fe+CO2

五、多物質(zhì)放電類(lèi)型

例5 用FeCl3酸性溶液脫除H2S后的廢液，通過(guò)控制電壓電解得以再生。某同學(xué)使用石墨電極，在不同電壓（x）下電解pH=1的0.1 mol/L FeCl2溶液，研究廢液再生機(jī)理。記錄如下（a、b、c代表電壓值：）

（2）Ⅰ中，F(xiàn)e2+產(chǎn)生的原因可能是Cl-在陽(yáng)極放電，生成的Cl2將Fe2+氧化。寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的方程式________________________________。

點(diǎn)評(píng) 高中教材幾乎都這樣強(qiáng)調(diào)：活性電極或陰離子在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)失去電子；陽(yáng)離子在陰極發(fā)生還原反應(yīng)得到電子。如何理解陰陽(yáng)極的放電反應(yīng)？物理化學(xué)告訴我們，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)失去電子、陰極發(fā)生還原反應(yīng)得到電子，以維持回路的電子遷移。在特定反應(yīng)條件下，陰極附近離子的析出電勢(shì)高，越容易先獲得電子被還原；任何放出電子的氧化反應(yīng)都能在陽(yáng)極進(jìn)行，離子的析出電勢(shì)越低，越容易在陽(yáng)極放出電子被氧化。物質(zhì)的析出電勢(shì)不僅要考慮離子的平衡電極電勢(shì)（與金屬活動(dòng)性有關(guān)），還要考慮一定電流密度下的超電勢(shì)。我們要向?qū)W生說(shuō)明：活潑電極、陰離子、陽(yáng)離子，甚至氣體分子都可以在陽(yáng)極失去電子，陽(yáng)離子、陰離子和中性氣體分子也可在陰極得到電子，有時(shí)甚至出現(xiàn)多種物質(zhì)同時(shí)放電的情況，應(yīng)打破定勢(shì)，要接受離子放電發(fā)生變化的事實(shí)。

（收稿日期：2015-01-15）