陳水金
陌生氧化還原反應(yīng)的離子方程式的書(shū)寫(xiě)在近幾年的高考試題中頻繁出現(xiàn),而且主要以框圖題或填空題的形式出現(xiàn)在綜合實(shí)驗(yàn)試題、工業(yè)流程試題和電化學(xué)試題中。利用陌生情境書(shū)寫(xiě)氧化還原反應(yīng)的離子方程式時(shí),要求考生能夠在較短時(shí)間內(nèi)獲取題中提供的新信息,利用已掌握的相關(guān)知識(shí)與技能,并根據(jù)一定的書(shū)寫(xiě)程序或方法,方能以不變應(yīng)萬(wàn)變。如何突破新情境下氧化還原反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)?下面筆者結(jié)合近年高考題中涉及的這類問(wèn)題進(jìn)行剖析、歸納、總結(jié)。
一、常見(jiàn)氧化劑、還原劑及對(duì)應(yīng)產(chǎn)物的確定
氧化還原反應(yīng)方程式的正確書(shū)寫(xiě)必須綜合應(yīng)用氧化還原反應(yīng)規(guī)律。當(dāng)已知氧化產(chǎn)物或還原產(chǎn)物時(shí),可直接寫(xiě)出氧化還原反應(yīng)離子方程式(直寫(xiě)法);當(dāng)不知道氧化產(chǎn)物或還原產(chǎn)物時(shí),可以根據(jù)氧化劑合理推測(cè)還原產(chǎn)物,根據(jù)還原劑合理推測(cè)氧化產(chǎn)物,然后再寫(xiě)出氧化還原反應(yīng)離子方程式(推理法)。
1.常見(jiàn)氧化劑及對(duì)應(yīng)產(chǎn)物
Fe3+ → Fe2+、MnO4-(H+)→Mn2+、Br2 →Br-、Cl2(HClO)→Cl-、I2 →I-、HNO3(濃)→NO2、HNO3(?。鶱O、 H2SO4(濃)→SO2、 H2O2 →H2O(OH-)
2.常見(jiàn)還原劑及對(duì)應(yīng)產(chǎn)物
SO2(H2SO3、SO32-、HSO3-)→ SO42-、I-→I2、Br- →Br2、 Cl- →Cl2、H2S(S2-、HS-)→ S、 Fe2+ → Fe3+、 H2O2 →O2
3.根據(jù)題目提供信息確定(計(jì)算)氧化(還原)程度
對(duì)于有多種價(jià)態(tài)的元素,其化合價(jià)升高(降低)的程度要根據(jù)題目的信息進(jìn)行確定或計(jì)算。
例1.(2012福建理綜24節(jié)選)(3)③在步驟(iii)發(fā)生的反應(yīng)中,1molMnO2 轉(zhuǎn)移2mol電子,該反應(yīng)的離子方程式為 。
分析:1molMnO2 轉(zhuǎn)移2mol電子,說(shuō)明錳降低2價(jià),即還原產(chǎn)物為Mn2+
4.根據(jù)框圖箭號(hào)判斷
例2.(2016全國(guó)課標(biāo)Ⅰ 26節(jié)選)NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑,也常用來(lái)漂白織物等,其一種生產(chǎn)工藝如下:
(4)“尾氣吸收”是吸收“電解”過(guò)程排出的少量ClO2。此吸收反應(yīng),氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_(kāi)_______,該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是_________。
分析:要寫(xiě)出反應(yīng)(2)的產(chǎn)物可由圖中箭號(hào)判斷SO2對(duì)應(yīng)NaHSO4,NaClO3對(duì)應(yīng)ClO2。問(wèn)題(4)ClO2對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物為產(chǎn)品NaClO2 。
5.根據(jù)題目中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析推斷
例3.(2008江蘇卷16改編)根據(jù)下列框圖回答問(wèn)題:
(2)某同學(xué)取X的溶液,酸化后加入KI淀粉溶液,變?yōu)樗{(lán)色。寫(xiě)出與上述變化過(guò)程相關(guān)的離子方程式: 、 。
分析:⑵X溶液酸化后加入KI淀粉溶液,變?yōu)樗{(lán)色,知必有I2生成,說(shuō)明X溶液酸化后Fe2+已被空氣中O2氧化成Fe3+,有關(guān)反應(yīng)離子方程式為:4Fe2++O2+4H+==4Fe3++2H2O ; 2Fe3++2I-==I2+2Fe2+。
二、書(shū)寫(xiě)陌生類氧化還原反應(yīng)離子方程式的程序分為三步驟
計(jì)算機(jī)應(yīng)用要程序化、各種管理要程序化、各種交易要程序化、各種學(xué)習(xí)要程序化、化工生產(chǎn)也要流程化,我們解決化學(xué)問(wèn)題更需要且可以程序化。從心理學(xué)的角度上來(lái)講程序化思想解決問(wèn)題就是定勢(shì)思維的積極作用,就是用經(jīng)驗(yàn)的程序類似導(dǎo)航一樣按照常規(guī)不費(fèi)力地解決問(wèn)題,這種有序思維會(huì)教你一步一步地正確地往下走,最終完成任務(wù)。這不僅有利于節(jié)約心理資源,而且可以降低解決問(wèn)題時(shí)的心理負(fù)擔(dān),達(dá)到快速準(zhǔn)確解決問(wèn)題的目的。
1.根據(jù)信息寫(xiě)出氧化劑、還原劑及還原產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物
根據(jù)題目信息寫(xiě)出參與氧化與還原反應(yīng)的微粒(即氧化劑與還原劑),根據(jù)上述氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的推斷方法合理地推測(cè)氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物(以例4分析書(shū)寫(xiě)步驟)。
CoO2-+H2O2→Co2++O2↑
2.對(duì)氧化劑、還原劑及氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物配平2CoO2-+H2O2→2Co2++O2↑
3.根據(jù)電荷及原子守恒確定添加介質(zhì)
方程式左邊帶負(fù)電荷、右邊帶正電荷結(jié)合介質(zhì)為強(qiáng)酸性條件,應(yīng)在左邊添加H+:2CoO2-+H2O2+6 H+→2Co2++O2↑,再根據(jù)原子守恒右邊添加水:2CoO2-+H2O2+6H+= 2Co2++O2↑+ H2O
原則:(1)酸性介質(zhì)不能出現(xiàn)OH-,堿性介質(zhì)不能出現(xiàn)H+(2)反應(yīng)物沒(méi)有加入酸或堿作介質(zhì),反應(yīng)物不能出現(xiàn)H+及 OH- (3)介質(zhì)一般為H2O、 H+、 OH-
上述書(shū)寫(xiě)程序適用于所有的氧化還原反應(yīng)的離子方程式書(shū)寫(xiě),也適用于各種電極方程式的書(shū)寫(xiě)(因?yàn)樗茄趸€原反應(yīng)的半反應(yīng)),還適用于其它方程式的書(shū)寫(xiě)。如果要求寫(xiě)氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式,只要省略程序中“根據(jù)電荷守恒添加介質(zhì)”即可。陌生與熟悉總是相對(duì)的,沒(méi)有陌生也就不會(huì)存在熟悉。陌生與熟悉是可以相互轉(zhuǎn)換的,熟悉的東西會(huì)變?yōu)槟吧吧臇|西也會(huì)變?yōu)槭煜?。陌生的方程式并不可怕,不能讓學(xué)生有心理負(fù)擔(dān),只要掌握了正確的思維方法,陌生就會(huì)變?yōu)槭煜ぁ=虒W(xué)中利用熟悉的反應(yīng)規(guī)律,盡可能應(yīng)用正確的思維方法幫助學(xué)生突破難點(diǎn)達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。