雷范軍++吳惠華
信息型氧化還原反應方程式的書寫是2016年全國各地高考化學的必考題型之一,其側(cè)重考查學生對氧化還原反應、離子反應、電化學、質(zhì)量守恒定律等基本概念和基本理論的應用能力,以及學生的信息素養(yǎng)、自主學習能力、化學語言運用能力。此類題型要求學生提煉新的知識或發(fā)現(xiàn)新知識的某些特征,并結合已有知識,合理應用新信息進行推理,以解決新的復雜的化學問題,難度較大。有關信息不僅包括最新的科研成果以及生產(chǎn)工藝,而且包括最新的研究方法、新的工業(yè)生產(chǎn)過程以及新的應用。下面以2016年高考化學試題中有關信息型氧化還原反應方程式的書寫試題為例,對該類題型的解題方法及技巧進行總結。
一、書寫氧化還原反應方程式的基本思維模型
有關氧化還原反應的化學方程式、離子方程式、電極反應式是具有明顯學科特征的化學用語。它們既抽象又簡單明了,卻表征了多個維度、多個層面的信息,從宏觀表征上看,可以代表反應物和生成物的宏觀性質(zhì)(氣體體積縮小或增大、固體質(zhì)量減少或增大多少克等)、實驗宏觀現(xiàn)象、消耗反應物或生成生成物多少摩爾等定性和定量兩大方面的諸多關系;從微觀表征上看,可以代表其中蘊含的物質(zhì)組成與結構、分子、原子、離子、轉(zhuǎn)移電子、質(zhì)量守恒定律(原子守恒、電子守恒、電荷守恒)、電解質(zhì)的溶解與電離程度、鹽類水解等多種信息(詳見下圖)。分析此類試題的關鍵是打通任何一個信息型氧化還原反應方程式的三重表征之間的相互轉(zhuǎn)換關系。書寫信息型氧化還原反應方程式時,基本思維模型如下:提取實質(zhì)→推敲原理→配平書寫→復核驗證。[宏觀表征
簡單計算][微觀表征 符號表征]
信息型氧化還原反應三重表征與計算的關系
1.從題給信息中準確提取實質(zhì)
根據(jù)題給信息書寫一個陌生的氧化還原反應方程式,首先要從題給信息中準確提取出氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物,知道反應物和生成物的化學式(或反應物和生成物在溶液中電離出的離子符號)、反應條件、反應是否可逆、是否需要標“↑”和“↓”等基本要素。確定反應物和生成物時,特別要注意元素的化合價及其升降變化,溶液的酸堿性,鹽類水解,相關物質(zhì)的氧化性、還原性,要注意區(qū)分最初反應物和中間反應物、最終產(chǎn)物和中間產(chǎn)物,要重視“過量”“少量”“反應物比例”等決定生成物化學式的關鍵條件。如果從試題提供的新信息中無法準確地提取實質(zhì)性內(nèi)容,就難以書寫正確的氧化還原反應方程式。
2.推敲有關規(guī)則和原理
書寫信息型氧化還原反應方程式的常見錯誤形式較多,主要有寫錯反應物或生成物的化學式、違反質(zhì)量守恒定律、違反客觀反應事實等。解答過程中一定要認真推敲在酸性或堿性介質(zhì)中各種反應物和生成物的存在形式、元素化合價升降總數(shù)是否相等、兩邊粒子的電荷總數(shù)是否守恒、兩邊各原子個數(shù)是否都相等。首先,要根據(jù)題給信息判斷反應物和生成物是氣體、液體還是固體,如果是水溶液中進行的氧化還原反應,還要考慮是否生成沉淀、是否完全電離、是否存在酸式酸根離子等;其次,要熟悉常見元素的化合價,能夠根據(jù)化學式中各元素的化合價代數(shù)和為零的原則,判斷變價元素的化合價,或者根據(jù)多核離子中各元素的化合價代數(shù)和等于所帶電荷數(shù)的規(guī)則,判斷變價元素的化合價,運用氧化還原反應規(guī)律,分析判斷氧化劑和還原劑中變價元素的價態(tài)特征(最高價、中間價、最低價),以及氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物中變價元素的價態(tài)(尤其是常見變價元素的穩(wěn)定價態(tài))等;最后,要根據(jù)物質(zhì)的分類、電離、水解、化學反應等分析反應所在的酸堿性環(huán)境,因為溶液的酸堿性或pH大小決定了元素的存在形式。
3.正向配平氧化還原反應方程式的基本原則和步驟
氧化還原反應的微觀本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移,氧化劑得電子總數(shù)(或元素化合價降低總數(shù))等于還原劑失電子總數(shù)(或元素化合價升高總數(shù)),電子得失守恒原理是氧化還原反應方程式的配平原則。常用配平方法是元素化合價升降的最小公倍數(shù)法,基本步驟如下:一標,標明反應前后化合價有變化的元素的化合價;二等,通過求最小公倍數(shù)使化合價升降總數(shù)相等;三定,確定氧化劑與還原劑的化學計量系數(shù);四平,用觀察法配平其他物質(zhì)的化學計量系數(shù);五查,檢查質(zhì)量、電荷、電子轉(zhuǎn)移是否分別守恒。
4.復核驗證
復核驗證是提高答題準確率的重要保證,通常從如下幾個方面進行:該氧化還原反應方程式是否只有已經(jīng)得出的這種情況?是否與試題中所要求的吻合?所寫反應物、生成物是否正確?所得出的各種生成物在給定酸性或堿性條件下能否大量共存?是否遺漏了反應條件、“[]”“↑”和“↓”?該條件下所寫的生成物能否與過量的反應物繼續(xù)反應?
例1.(2016·全國卷Ⅲ,改編)煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NOx,形成酸雨,污染大氣,采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時對煙氣進行脫硫、脫硝。在鼓泡反應器中通入含有SO2和NO的煙氣,反應溫度為323 K,NaClO2溶液濃度為5×10-3 mol·L-1 。反應一段時間后溶液中離子濃度的分析結果如下表:
[離子\&[SO2-4]\&[SO2-3]\&[NO-3]\&[NO-2]\&Cl-\&c/mol·L-1\&8.35×10-4\&6.87×10-6\&1.5×10-4\&1.2×10-5\&3.4×10-3\&]
(1)NaClO2的化學名稱為 。
(2)寫出NaClO2溶液脫硫、脫硝過程中主要反應的離子方程式: , 。
解析:(1)NaClO2中氯元素的化合價為0-[(+1)+2×(-2)]=+3,高氯酸鈉、氯酸鈉、次氯酸鈉的化學式分別為NaClO4、NaClO3、NaClO,它們所含氯元素的化合價分別+7、+5、+1,+7 >+5 >+3 >+1,由此推斷,NaClO2的化學名稱為亞氯酸鈉。(2)①亞氯酸不是強酸,其酸性介于氯酸和次氯酸之間,因此NaClO2屬于強堿弱酸鹽,其溶液呈堿性,由于H+在弱堿性溶液中不能大量共存,因而脫硝過程中的主要反應方程式中不能出現(xiàn)H+,只能用OH-平衡兩邊的電荷。由表中硫、氮、氯元素的化合價推斷,SO2和NO均在脫硝過程中作還原劑,NaClO2作氧化劑,氯元素由+3價降低到-1價,得到4個電子,硫元素由+4價升高為+6價,失去2個電子,氮元素由+2價升高到+5價,失去3個電子,濃度較大的[SO2-4]和[NO-3] 是主要的氧化產(chǎn)物,Cl-是還原產(chǎn)物,結合最小公倍數(shù)法、電荷守恒、原子守恒配平可得:[ClO-2]+2SO2+4OH- [2SO2-4] +Cl-+2H2O,4NO+[3ClO-2]+4OH- [4NO-3] +2H2O+3Cl-。前者是脫硫過程中主要反應的離子方程式,后者是脫硝過程中主要反應的離子方程式。
答案:(1)亞氯酸鈉
(2)[ClO-2]+2SO2+4OH- [2SO2-4]+Cl-+2H2O 4NO+[3ClO-2]+4OH- [4NO-3]+2H2O+3Cl-
點評:本題需要提取的實質(zhì)內(nèi)容是NaClO2溶液脫硫、脫硝過程中主要反應的離子方程式,需要分析該鹽溶液的酸堿性。如果根據(jù)反應一段時間后溶液中離子濃度及電荷守恒原理判斷酸堿性,結果恰好相反,導致失分。
二、逆向配平信息型氧化還原反應方程式的技巧
書寫只有一種元素的化合價既升高又降低或分解反應型的氧化還原反應方程式時,由于氧化劑和還原劑是同一種反應物,氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物是不同的生成物,通常不適合使用正向配平法,宜反其道而行之,采用逆向配平法更方便、更準確。例如,書寫硫黃溶于熱的濃KOH溶液生成K2S、K2SO3的反應方程式的過程如下。
1.寫、標、列、定
寫出有關反應物和生成物的化學式,標出變價元素的化合價,列出化合價升高和降低數(shù)值(見下圖),確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物。該反應中變價元素只有硫,因此S既是氧化劑又是還原劑,K2SO3是氧化產(chǎn)物,K2S是還原產(chǎn)物。[S+KOH(濃) [ ]K2S+K2SO3+H2O][0 -2 +4] [化合價升高4][化合價降低2]
2.運用電子得失總數(shù)相等、質(zhì)量守恒定律配平
根據(jù)最小公倍數(shù)法確定化合價升降總數(shù),進而確定氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的化學計量系數(shù),最后分別根據(jù)觀察法確定既是氧化劑又是還原劑的反應物的系數(shù)以及其他反應物和生成物的系數(shù)。如該反應中S的化合價既升高又降低,根據(jù)化合價升降總數(shù)相等知,K2S的化學計量數(shù)為2,K2SO3的化學計量數(shù)為1,因此S的化學計量數(shù)為3。由反應前后鉀原子個數(shù)相等可知,KOH的系數(shù)為6。由反應前后氫原子個數(shù)相等可知,H2O的系數(shù)為3。即3S+ 6KOH(濃) [ ]2K2S+K2SO3+3H2O。
例2.(2016·全國卷Ⅰ)高錳酸鉀(KMnO4)是一種常用氧化劑,主要用于化工、防腐及制藥工業(yè)等。以軟錳礦(主要成分為MnO2)為原料生產(chǎn)高錳酸鉀的工藝路線如下: [烘炒鍋][CO2歧化法][電解法][KMnO4][K2MnO4][沉降
析晶][水浸][平爐][回堿][加熱][富氧空氣][氫氧化鉀][軟錳礦][預熱]
回答下列問題:
(1)“平爐”中發(fā)生的化學方程式為 。
(2)將K2MnO4轉(zhuǎn)化為KMnO4的生產(chǎn)有兩種工藝。
①“CO2歧化法”是傳統(tǒng)工藝,即在K2MnO4溶液中通入CO2氣體,使體系呈中性或弱堿性,K2MnO4發(fā)生歧化反應。反應中生成KMnO4、MnO2和 (填化學式)。
②“電解法”為現(xiàn)代工藝,即電解K2MnO4水溶液,電解槽中陽極發(fā)生的電極反應為 ,陰極逸出的氣體是 。
③“電解法”和“CO2歧化法”中,K2MnO4的理論利用率之比為 。
解析:(1)由題意可知,平爐內(nèi)發(fā)生氧化還原反應,MnO2是還原劑,其中所含錳元素由+4價升高到+6價,失去2個電子,發(fā)生氧化反應,生成的K2MnO4 是氧化產(chǎn)物。富氧空氣中的O2是氧化劑,其中所含氧元素由0價降低到-2價,得到(2×2)個電子,發(fā)生還原反應,由最小公倍數(shù)法正向配平可得,MnO2、O2的系數(shù)分別為2、1。由反應前后錳原子個數(shù)相等可知,K2MnO4的系數(shù)為2。由反應前后鉀原子個數(shù)相等可知,KOH的系數(shù)為4。由反應前后氫原子個數(shù)相等可知,水的系數(shù)為2。即2MnO2+4KOH+O2 [ ]2K2MnO4+2H2O。(2)①由題意可知,K2MnO4既是氧化劑又是還原劑,其中所含錳元素由+6價升高到+7價,失去1個電子,KMnO4是氧化產(chǎn)物,同時錳元素又由+6價降低到+4價,得到2個電子,MnO2是還原產(chǎn)物。由最小公倍數(shù)法逆向配平可得,KMnO4、MnO2的系數(shù)分別為2、1,由反應前后錳原子個數(shù)相等可知,K2MnO4的系數(shù)為3。由反應前后鉀原子個數(shù)相等可得,K2CO3的系數(shù)為2。由反應前后碳原子個數(shù)相等可知,CO2的系數(shù)為2。即3K2MnO4+2CO2 2KMnO4+MnO2+2K2CO3。所得正鹽還能在溶液中與過量的CO2反應,生成酸式鹽,即K2CO3+CO2+H2O 2KHCO3。上述兩步反應的總反應式為3K2MnO4+4CO2+2H2O 2KMnO4+MnO2+4KHCO3。②電解槽中陽極發(fā)生氧化反應,錳元素由+6價升高到+7價,失去 1個電子,即[MnO2-4] -e- [MnO-4]。陰極發(fā)生還原反應,氫元素由+1價降低到0價,得到1個電子,即2H++2e- H2↑或2H2O+2e- H2↑+2OH-。③“電解法”的總反應式為2K2MnO4+2H2O 2KMnO4+H2↑+2KOH,K2MnO4的理論利用率為100%;“CO2歧化法”的總反應式為3K2MnO4+4CO2+2H2O 2KMnO4+MnO2+4KHCO3,K2MnO4的理論利用率為[23]×100%。則二者之比為100%∶[23]×100%=3∶2。
答案:(1)2MnO2+4KOH+O2 [ ]2K2MnO4+2H2O
(2)①KHCO3 ②[MnO2-4] -e- [MnO-4]
H2 ③ 3∶2
點評:本題第(1)問宜用正向配平法,而第(2)問的第③小問宜用逆向配平法,因為前者生成的K2MnO4既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物,后者消耗的K2MnO4既是氧化劑又是還原劑。無論是哪一種方法,配平原則相同,僅僅是氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物、其余反應物和生成物的系數(shù)先后確定的順序不同。在分析推斷上述問題的過程中,要防止出現(xiàn)如下錯誤:忽視反應條件、反應的可逆性;漏寫生成物與過量的反應物繼續(xù)發(fā)生的化學反應,如 例2中,由同溫同濃度下,K2CO3的水解程度大于KHCO3可知,K2MnO4溶液中通入CO2氣體使體系呈中性或弱堿性時,應該生成碳酸氫鉀,而非碳酸鉀,但不少學生忽視了上述實質(zhì)性內(nèi)容,漏掉了反應K2CO3+CO2+H2O 2KHCO3。
三、定性分析
陌生型氧化還原反應方程式的書寫與物質(zhì)的分類、組成和性質(zhì)密切相關,書寫時要依據(jù)物質(zhì)的電離、離子方程式的書寫規(guī)則、電荷守恒定律等。
例3.(1)(2016·全國卷Ⅰ)+6價鉻的化合物毒性較大,常用NaHSO3將廢液中的[Cr2O2-7] 還原成Cr3+,該反應的離子方程式為
。
(2)(2016·全國卷Ⅱ)雙氧水是一種重要的氧化劑、漂白劑和消毒劑。雙氧水濃度可在酸性條件下用KMnO4溶液測定,該反應的離子方程式為 。
解析:(1)由題意可知,NaHSO3是還原劑,其電離出的[HSO-3]中硫元素由+4價升高到+6價,被氧化為[SO2-4],[Cr2O2-7]是氧化劑,其中鉻元素由+6價降低到+3價,正向配平可得:[Cr2O2-7] +[3HSO-3] +5H+ 2Cr3++[3SO2-4] +4H2O。(2)雙氧水可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化為氧氣,正向配平可得:[2MnO-4] +6H++5H2O2 2Mn2++8H2O+5O2↑。
答案:(1)[Cr2O2-7]+[3HSO-3]+5H+ 2Cr3++[3SO2-4] +4H2O
(2)[2MnO-4]+6H++5H2O2 2Mn2++8H2O+5O2↑
點評:書寫信息型氧化還原反應方程式時,有些問題只需要用氧化還原反應的有關概念和規(guī)律分析就能進行判斷,有些問題則需要用電解質(zhì)的電離、溶液的酸堿性、粒子的存在形式以及變價元素的常見穩(wěn)定價態(tài)和存在形式等進行綜合分析。例如,本題第(1)問中弱酸的酸式酸根離子不能拆寫成酸根離子和氫離子的形式,且硫元素只能由+4價升高到相鄰的+6價,一定變成硫酸根離子。
四、定量判斷
前面幾道例題,基本只需要進行定性分析就能寫出氧化還原反應方程式,但是還有一些試題往往與氧化還原反應的相關計算綜合在一起考查。當試題中既含有定性角度的信息又含有定量角度的信息時,需要根據(jù)配平的氧化還原反應方程式或關系式計算氧化劑與還原劑(或氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物等)的物質(zhì)的量之比、氧化能力(或還原能力)之比、原料的利用率等。
例4.(2016·江蘇卷)過氧化鈣 (CaO2·8H2O)是一種在水產(chǎn)養(yǎng)殖中廣泛使用的供氧劑。Ca(OH)2懸濁液與H2O2溶液反應可制備CaO2·8H2O,反應式為Ca(OH)2+H2O2+6H2O CaO2·8H2O。
水中溶解氧的測定方法如下:向一定量水樣中加入適量MnSO4和堿性KI溶液,生成MnO(OH)2沉淀,密封靜置;加入適量稀H2SO4,待MnO(OH)2與I-完全反應生成Mn2+和I2后,以淀粉作指示劑,用Na2S2O3標準溶液滴定至終點,測定過程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關系如下:[O2 MnO(OH)2 I2 [S4O2-6]] [Mn2+ I- [S2O2-3]]
(1)寫出O2將Mn2+氧化成MnO(OH)2的離子方程式: 。
(2)取加過一定量CaO2·8H2O的池塘水樣100.00 mL,按上述方法測定水中溶解氧量,消耗0.010 00 mol·L-1 Na2S2O3標準溶液13.50 mL。計算該水樣中的溶解氧量(用mg·L-1表示),寫出計算過程:
。
解析:(1)由題意可知,氧化步驟中錳元素由+2價升高到+4價,失去2個電子,則Mn2+是還原劑,每個Mn2+失去2個電子,而氧元素由0價降低到-2價,得到2個電子,則O2是氧化劑,每個O2得到4個電子,由電子得失守恒、電荷守恒、原子守恒配平可知,O2將Mn2+氧化成MnO(OH)2沉淀的離子方程式是O2+2Mn2++4OH- 2MnO(OH)2↓ ,而非O2+2Mn2++4H2O 2MnO(OH)2↓+4H+。(2)同理,酸性條件下MnO(OH)2氧化I-、Na2S2O3還原I2的離子方程式分別為MnO(OH)2+2I-+4H+ Mn2++I2+3H2O,I2+[2S2O2-3] 2I-+[S4O2-6]。計算該水樣中的溶解氧量時,首先,計算標準溶液中Na2S2O3或[S2O2-3]的物質(zhì)的量,根據(jù)I2+[2S2O2-3] 2I-+[S4O2-6]及其中兩反應物的物質(zhì)的量之比等于系數(shù)之比,計算被Na2S2O3還原的I2的物質(zhì)的量。然后,根據(jù)MnO(OH)2+2I-+4H+ Mn2+ + I2+3H2O及其中MnO(OH)2與I2的物質(zhì)的量之比等于系數(shù)之比,計算被I-還原的MnO(OH)2的物質(zhì)的量,根據(jù)O2+2Mn2++2H2O 2MnO(OH)2↓+4H+及其中O2和 MnO(OH)2的物質(zhì)的量之比等于系數(shù)之比,計算被Mn2+還原的溶解O2的物質(zhì)的量。最后,根據(jù)m=n·M計算該水樣中的溶解氧量(用mg·L-1表示)。
答案:(1)[2Mn2+]+O2+4OH- 2MnO(OH)2↓
(2)在100.00 mL水樣中:
I2+[2S2O2-3] 2I-+[S4O2-6]
n(I2) =[c(Na2S2O3)?V(Na2S2O3)2]
=[0.010 00 mol?L-1×13.50×10-3 L2]
= 6.750×10-5 mol
n[MnO(OH)2]=n(I2)=6.750×10-5 mol
n(O2)=[12]n[MnO(OH)2]=[12]×6.750×10-5 mol=3.375×10-5 mol
水中溶解氧量為:[3.375×10-5 mol×32 g?mol-1×1000 mg?g-1 100.00×10-3 L]=10.80 mg·L-1
點評:《考試說明》中還要求學生:“能夠?qū)⒎治鼋鉀Q問題的過程和成果,用正確的化學術語及文字、圖表、模型、圖形等表達并作出解釋的能力?!边@種能力實際就是指化學語言的運用能力,這種能力對培養(yǎng)學生的基本科學素養(yǎng)具有重要作用,是推動學生創(chuàng)新意識和實踐能力發(fā)展的重要基礎。為了體現(xiàn)這一考查目標,近年來高考化學試題中有關信息型氧化還原反應方程式的書寫及計算問題的回答具有較大的開放性,均需準確運用化學專業(yè)語言和文字語言進行分析和表述。不少學生在思維過程和方法上可能問題不大,但是他們的語言表達得不夠準確,每年因此失分的情況并不鮮見。
五、定性和定量相結合,進行綜合探究
信息型氧化還原反應方程式屬于符號表征,信息型氧化還原反應方程式的書寫與宏觀表征具有密切的聯(lián)系,二者之間的轉(zhuǎn)換也是近年來高考探究實驗、工藝流程、反應原理的相關試題中的常見設問方式。信息型氧化還原反應方程式試題不僅僅涉及元素化合價及其升降變化、氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物、最小公倍數(shù)法、正向配平、逆向配平、質(zhì)量守恒定律、離子共存、物質(zhì)在酸性或堿性溶液中的存在形式、生成物與過量反應物繼續(xù)反應等問題,還涉及氣體的壓強變化、固體的質(zhì)量變化、溶液中反應生成什么顏色的沉淀或放出什么顏色或氣味的氣體、是否發(fā)生倒吸等宏觀實驗現(xiàn)象問題。解答此類問題時,需要從書寫、配平、物質(zhì)的性質(zhì)及變化等定性、定量相互結合的角度去分析和推理。
例5.(2016·全國卷Ⅰ)氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一,工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2。某同學在實驗室中對NH3與NO2反應進行了探究。將收集到的NH3充入注射器X中,硬質(zhì)玻璃管Y中加入少量催化劑,充入NO2(兩端用夾子K1、K2夾好)。在一定溫度下按下圖所示裝置進行實驗。
[操作步驟\&實驗現(xiàn)象\&解釋原因\&打開K1,推動注射器活塞,使X中的氣體緩慢通入Y管中\&①Y管中
\&②反應的化學方程式
\&將注射器活塞退回原處并固定,待裝置恢復到室溫\&Y管中有少量水珠\&生成的氣態(tài)水 凝聚\&打開K2\&③ \&④ \&]
解析:①NH3、NO2分別是無色氣體、紅棕色氣體,前者具有還原性,后者具有氧化性,二者相遇時能發(fā)生歸中反應,生成無色無污染的N2和H2O,則Y管中紅棕色氣體慢慢變淺。 ②由于N2既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物,因此宜用正向配平法,1個NH3分子失去3個電子,氮元素由-3價升高到0價,1個NO2分子得到4個電子,氮元素由+4價降低到0價,由最小公倍數(shù)法配平可得,還原劑和氧化劑的系數(shù)分別為4、3。由反應前后氮原子個數(shù)相等可知,氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物(氮氣)的系數(shù)為[72]。由反應前后氫原子或氧原子個數(shù)相等可知,H2O的系數(shù)為6。即4NH3+3NO2[催化劑 ][72]N2+6H2O。由于化學方程式中系數(shù)不能是分數(shù)或小數(shù),因此需要將系數(shù)加倍去掉分母:8NH3+6NO2[催化劑 ]7N2+12H2O。④由反應物和生成物的性質(zhì)可知其狀態(tài),則常溫常壓下Y管中發(fā)生的反應為8NH3(g)+6NO2(g)[催化劑 ]7N2(g)+12H2O(l)。由于氣體反應物的化學計量系數(shù)之和大于氣體生成物的化學計量系數(shù)(8+6=14 > 7),因此該反應是氣體體積或物質(zhì)的量減小一半的反應。在恒溫恒容下,由阿伏加德羅定律的推論(壓強之比等于氣體的物質(zhì)的量之比)可知,Y管中氣體的壓強減小一半。③當打開夾子K2時,因為外界大氣壓約是Y中氣體壓強的2倍,外界大氣壓能夠?qū)中所盛 NaOH溶液壓入Y中,產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象。
答案:①紅棕色氣體慢慢變淺 ②8NH3+6NO2[催化劑 ]7N2+12H2O ③Z中NaOH溶液產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象 ④反應后氣體分子數(shù)減少,Y管中壓強小于外壓
點評:信息型氧化還原反應的書寫及其應用的實質(zhì)是有關物質(zhì)及其變化的宏觀表征、微觀表征、符號表征三者之間的兩兩轉(zhuǎn)換問題,也是化學教學需要重點突破的問題。只有打通了三重表征之間的聯(lián)系之門,學生對信息型氧化還原反應方程式的認知才能達到較高的
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程度,才能構建自己的思維導圖,使自己的備考更加高效。
綜上所述,今年高考化學試題繼續(xù)秉承“源于教材、高于教材”的命題理念,密切聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際,突出對氧化還原反應方程式的書寫及相關計算等應用能力的考查,要求學生利用化學基本概念、基本理論和元素化合物等知識分析和解決實際問題。其在設問角度、呈現(xiàn)方式等方面進行創(chuàng)新,進一步凸顯對學生的信息素養(yǎng)以及語言表達能力的考查,加強對學生實驗探究能力的考查,有利于區(qū)分不同水平的學生,對中學化學課程改革和教學起到積極的引領作用。正因為如此,學生在備戰(zhàn)高考時要重視培養(yǎng)運用化學語言及文字表達或交流的能力,僅僅培養(yǎng)答題技巧是不夠的。