河南省鄢陵縣第一高級(jí)中學(xué) 高小艷
縱觀近幾年高考化學(xué)試題,不難發(fā)現(xiàn)命題者更加注重對(duì)化學(xué)用語(yǔ)的考查,特別是陌生方程式(或信息型方程式)書寫的考查,出題形式是根據(jù)化學(xué)原理,將教材中沒有學(xué)過或教材習(xí)題中沒有涉及的新知識(shí)、新概念結(jié)合給定的條件書寫化學(xué)方程式。該類題型的特點(diǎn)可以概括為信息新穎、新舊相承、知識(shí)引路、設(shè)問奇特、培養(yǎng)能力,它能較好地考查學(xué)生接受、提取、處理新信息的能力。它要求應(yīng)試者將題目信息與教材知識(shí)有機(jī)地結(jié)合起來,達(dá)到以舊帶新、觸類旁通的作用,進(jìn)而產(chǎn)生新思路,發(fā)現(xiàn)新規(guī)律,創(chuàng)造性地解決問題。陌生方程式類型的題考查形式靈活,常以實(shí)驗(yàn)、工藝流程等為載體,考查內(nèi)容涉及反應(yīng)現(xiàn)象、物質(zhì)性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)等知識(shí)。常見的考查題型如下。
信息中完全給出反應(yīng)物和生成物,將反應(yīng)物和生成物組裝成一個(gè)方程式,然后根據(jù)原子、電子、電荷守恒進(jìn)行配平。這類試題難度不大,只要認(rèn)真閱讀,即可準(zhǔn)確書寫解答。
例1 焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛,回答下列問題:
(1)生產(chǎn)Na2S2O5,通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過程的化學(xué)方程式:___。定反應(yīng)的離子方程式為_____。
圖1
解析:(1)亞硫酸氫鈉過飽和溶液脫水生成焦亞硫酸鈉,根據(jù)原子守恒可知反應(yīng)的方程式為2NaHSO ===3Na2S2O5+H2O
(2)陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),陽(yáng)極區(qū)溶質(zhì)是稀硫酸,故OH-放電,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-===4H++O2↑。陽(yáng)極區(qū)H+增大,通過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入a室與亞硫酸鈉結(jié)合生成亞硫酸氫鈉。陰極是H+放電,OH-濃度增大,與亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉,所以電解后a室中亞硫酸氫鈉的濃度增大。
(2 ) 制 備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù),裝置如圖1所示,其中SO2堿吸收液中含 有 Na2SO3和NaHSO3。陽(yáng) 極 的反應(yīng)式為____。電解后____室的NaHSO3溶液濃度增加。
(3)Na2S2O5可用作食品抗氧化劑。在測(cè)定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時(shí),取50mL 葡萄酒樣品,用0.01000 mol·L-1的碘標(biāo)準(zhǔn)液滴定到終點(diǎn),消耗10.00mL。滴
(3)焦亞硫酸鈉與單質(zhì)碘發(fā)生氧化還原反應(yīng),焦亞硫酸鈉被J2氧化成硫酸鈉,離子方程式為+2J2+3H2===O 2SO2-4+4J-+6H+。
答案:(1)2NaHSO ===3Na2S2O5+H2O
(2)2H2O-4e ===-4H++O2↑ a
(3)S2O2-5+2J2+3H2===O 2SO2-4+4J-+6H+
易錯(cuò)點(diǎn)撥:解答本題時(shí),一些同學(xué)對(duì)(1)中反應(yīng)環(huán)境不理解,題中要求結(jié)晶脫水,誤寫成離子方程式而不得分。解答(2)時(shí)不能將電解相關(guān)知識(shí)與新情景進(jìn)行有效結(jié)合,導(dǎo)致無法寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)方程式。解答(3)時(shí)不能熟練掌握S和J等變價(jià)元素發(fā)生氧化還原反應(yīng)對(duì)應(yīng)的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物,無法完成該反應(yīng)方程式的補(bǔ)充。
例2 NOx(主要指NO 和NO2)是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環(huán)境保護(hù)的重要課題。
(1)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液,電解該混合溶液可獲得較濃的硝酸。寫出電解時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式:___。
(2)用 酸 性(NH2)2CO 水 溶 液 吸 收NOx,吸收過程中存在HNO2與(NH2)2CO生成N2和CO2的反應(yīng)。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:___。
解析:(1)根據(jù)電解原理,陽(yáng)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),陽(yáng)極反應(yīng)為HNO2失去電子生成HNO3,1molHNO2反應(yīng)失去2mol電子,結(jié)合原子守恒和溶液呈酸性,電解時(shí)陽(yáng)極電極反應(yīng)式為HNO2-2e-+H2===O NO-3+3H+。
(2)HNO2與(NH2)2CO 反 應(yīng) 生 成N2和CO2,N 元素的化合價(jià)由HNO2中+3價(jià)降至0 價(jià),N 元素的化合價(jià)由(NH2)2CO 中-3價(jià)升至0 價(jià),根據(jù)得失電子守恒和原子守恒,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2HNO2+(NH2)2C O ===2N2↑+CO2↑+3H2O。
答案:(1)HNO2-2e-+H2===O 3H++NO-3(2)2HNO2+(NH2)2===CO 2N2↑+CO2↑+3H2O
易錯(cuò)點(diǎn)撥:部分考生解答(1)時(shí)不能將電解相關(guān)知識(shí)與新情景進(jìn)行有效結(jié)合,不清楚電解原理,導(dǎo)致無法寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)方程式。
解題策略:通過有效自學(xué),敏捷地接受試題給出的新信息,并將題目所給信息與教材知識(shí)有機(jī)地結(jié)合起來,靈活運(yùn)用守恒關(guān)系(元素守恒、得失電子守恒、電荷守恒),創(chuàng)造性地解決問題。
模板:信息提取→寫出反應(yīng)物與生成物
題型二:殘缺型
此類試題一般給出部分反應(yīng)物和部分生成物,通常是“缺胳膊斷腿”,需要補(bǔ)充完整并配平,是考查頻率較高的一類試題。這對(duì)考生的能力要求更高,需要考生在問題及題目提供的信息之間進(jìn)行搜索,結(jié)合已有知識(shí)和題目所給的信息進(jìn)行加工、類比、聯(lián)想、討論等,多種科學(xué)思維方式聯(lián)用,最終得出正確答案。
例3 立德粉ZnS·BaSO4(也稱鋅鋇白),是一種常用白色顏料。以重晶石(BaSO4)為原料,可按如下工藝生產(chǎn)立德粉:
回答下列問題:
在回轉(zhuǎn)爐中重晶石被過量焦炭還原為可溶性硫化鋇,該過程的化學(xué)方程式為_____。回轉(zhuǎn)爐尾氣中含有有毒氣體,生產(chǎn)上可通過水蒸氣變換反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為CO2和一種清潔能源氣體,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。
解析:重晶石與焦炭在回轉(zhuǎn)爐中發(fā)生反應(yīng)BaSO4+4C ===BaS+4CO↑,生成還原產(chǎn)物BaS,硫化鋇溶液與硫酸鋅發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)S2-+Ba2++Zn2++===BaSO4·ZnS↓,得到立德粉。焦炭過量,生成CO,反應(yīng)物為硫酸鋇與焦炭,產(chǎn)物為BaS 與CO,CO 與水蒸氣反應(yīng)生成CO2與H2,方程式為CO+H2O ===CO2+H2。
答 案:BaSO4+4C ===BaS+4CO↑ CO+H2O ===CO2+H2
易錯(cuò)點(diǎn)撥:(1)產(chǎn)物的判斷;(2)題給信息的準(zhǔn)確提取,如焦炭過量生成CO,反應(yīng)物為硫酸鋇與焦炭,產(chǎn)物為BaS與CO;再如回轉(zhuǎn)爐尾氣中含有有毒氣體,生產(chǎn)上可通過水蒸氣變換反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為CO2和一種清潔能源氣體。
解題策略:可依據(jù)題目給出的信息找出已知的反應(yīng)物和產(chǎn)物,再根據(jù)原子守恒或物質(zhì)的特征或元素價(jià)態(tài)變化特點(diǎn)及微粒存在形式,填寫出未知產(chǎn)物后配平。
模板:信息提?。ù_定反應(yīng)類型)→聯(lián)想推理(判斷反應(yīng)物、生成物)→配平
注意點(diǎn):反應(yīng)條件、符號(hào)等細(xì)節(jié)。
題型三:挖掘型
此類試題一般不會(huì)直接給出反應(yīng)物和生成物,需要從題目信息中閱讀提取有用信息,從而確定反應(yīng)物和生成物。這對(duì)考生的能力要求很高,常出現(xiàn)在流程類題目中。2011年以來在全國(guó)卷及各地高考試卷中頻頻出現(xiàn)化學(xué)工藝流程題,此類題目思維容量大,涉及知識(shí)點(diǎn)多,部分試題與方程式的書寫有關(guān),且反應(yīng)物與生成物均需從題目中的轉(zhuǎn)化關(guān)系中進(jìn)行挖掘,考生往往失分較多。2017年的考試大綱刪去了此前考試大綱規(guī)定的“化學(xué)與技術(shù)”模塊,該模塊的試題通常以工業(yè)流程圖的形式的試題在全國(guó)各地試卷中出現(xiàn)。
例4 KJO3是一種重要的無機(jī)化合物,可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑。回答下列問題:
(1)KJO3的化學(xué)名稱是_____。
(2)利用“KClO3氧化法”制備KJO3工藝流程如下所示。
“酸化反應(yīng)”所得產(chǎn)物有KH(JO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是____。“濾液”中的溶質(zhì)主要是____。“調(diào)pH”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____。
(3)KJO3也 可 采用“電解法”制備,裝置如圖2所示。
寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式:___。
圖2
解 析:(1)根 據(jù)KClO3名稱為氯酸鉀知KJO3名稱為碘酸鉀。
(2)因氣體的溶解度隨溶液溫度升高而減少,將溶液加熱是“逐Cl2”時(shí)可采用的方法;根據(jù)圖示,碘酸鉀在最后得到,所以過濾時(shí)KH(JO3)2在 濾 渣 中,KCl 在 濾 液 中?!罢{(diào)pH”的主要目的是將KH(JO3)2轉(zhuǎn)化為KJO3,易知方程式為KH(JO3)2===+KOH 2KJO3+H2O。
(3)由圖示知:KOH+J2→KJO3過程中,碘元素化合價(jià)升高,發(fā)生氧化反應(yīng),為陽(yáng)極反應(yīng),所以陰極反應(yīng)為:2H2O+2e ===-2OH-+ H2↑。
答案:(1)碘酸鉀 (2)加熱 KCl
解題策略:正確判斷合理的產(chǎn)物,靈活運(yùn)用守恒關(guān)系(元素守恒、得失電子守恒),提高準(zhǔn)確率??炊谔囟ㄒ螅ǚ磻?yīng)酸堿性環(huán)境、條件等)時(shí),溶液中粒子的存在形式。
模板:反應(yīng)物(原料+加入的物質(zhì)+溶液酸堿環(huán)境)→生成物(目標(biāo)產(chǎn)物+雜質(zhì))→配平
借題發(fā)揮:產(chǎn)物預(yù)測(cè)時(shí)一定要注意首先滿足氧化還原反應(yīng)規(guī)律,還要注意環(huán)境介質(zhì),因?yàn)槲镔|(zhì)的具體存在形式滿足氧化還原,還得看環(huán)境的酸堿性。書寫反應(yīng)式要注意巧用水的小技巧,具體如表1。
表1
上表中可說明:在酸性介質(zhì)中,生成物不可能是OH-;堿性介質(zhì)中,生成物不可能是H+;中性介質(zhì)中,生成物可能是H+、OH-、H2O。
題型四:計(jì)算型
這類題型,考生通常不能直接判斷出生成物的化學(xué)式,往往需要通過計(jì)算來確定生成物的化學(xué)式。這類與計(jì)算相結(jié)合的方程式的書寫難度最大,部分考生會(huì)望而生畏,甚至直接放棄,高考命題人考慮得分情況,一般會(huì)出題較少,作為有區(qū)分度的考點(diǎn)使用,建議考生對(duì)這類試題做一定量的訓(xùn)練。
生成物(1-x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中x 值的大小影響堿式硫酸鋁溶液的脫硫效率。
通過測(cè)定堿式硫酸鋁溶液中相關(guān)離子的濃度確定x 的值,測(cè)定方法如下:
①取堿式硫酸鋁溶液25.00mL,加入鹽酸酸化的過量BaCl2溶液充分反應(yīng),靜置后過濾、洗滌,干燥至恒重,得固體2.3300g。
②取堿式硫酸鋁溶液2.50 mL,稀釋至25mL,加入0.1000 mol·L-1EDTA 標(biāo)準(zhǔn)溶液25.00 mL,調(diào)節(jié)溶液pH 約為4.2,煮沸,冷卻后用0.08000 mol·L-1CuSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過量的EDTA 至終點(diǎn),消耗CuSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL(已知Al3+、Cu2+與EDTA 反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量比均為1:1)。
計(jì)算(1-x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中的x 值(寫出計(jì)算過程)。
2.5mL溶液中:n(Al3+)=n(EDTA)-n(Cu2+)=0.1000 mol·L-1×25.00 mL×10-3L· mL-1-0.080 00 mol·L-1×20.00mL×10-3L·mL-1=9.000×10-4mol。
25 mL 溶 液 中:n(Al3+)=9.000×10-3mol。
1mol(1-x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中n(Al3+)=(2-x)mol,n()=3(1-x)mol。解得x=0.41。
答案:x=0.41。
例6 0.80gCuSO4·5H2O 樣品受熱脫水過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖3所示。
請(qǐng)回答下列問題:
(1)試 確 定200 ℃時(shí)固體物質(zhì) 的 化 學(xué) 式:____(要求寫出推斷過程)。
圖3
(2)取270 ℃所得樣品,于570 ℃灼燒得到的主要產(chǎn)物是黑色粉末和一種氧化性氣體,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。把該黑色粉末溶解于稀硫酸中,經(jīng)濃縮、冷卻,有晶體析出,該晶體的化學(xué)式為____,其存在的最高溫度是____。
(3)上述氧化性氣體與水反應(yīng)生成一種化合物,該化合物的濃溶液與Cu在加熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。
解析:本題主要考查結(jié)晶水合物的化學(xué)式、分解方程式等知識(shí),意在考查考生讀圖能力、分析能力、運(yùn)用已有知識(shí)解決未知問題的能力。
(1)0.8 g CuSO4· 5H2O 是0.0032mol,加熱到200 ℃時(shí),固體還剩0.57g,設(shè)固體里面含有x 個(gè)結(jié)晶水,則列式:0.0032×(160+18x)=0.57,得x=1,可得200 ℃固體物質(zhì)的化學(xué)式為CuSO4·H2O。
答案:(1)CuSO4·H2O
解題策略:
陌生反應(yīng)方程式的書寫步驟:
①尋找題干中已知的反應(yīng)物和生成物。
②合理判斷反應(yīng)類型(是否為氧化還原反應(yīng)),進(jìn)一步完善反應(yīng)物和生成物。
③根據(jù)三大守恒和反應(yīng)介質(zhì)判斷反應(yīng)物和生成物中是否應(yīng)該添加水、氫離子或氫氧根離子。
④書寫完整的化學(xué)方程式,配平,注意反應(yīng)條件、物質(zhì)狀態(tài)和氣體、沉淀符號(hào)等細(xì)節(jié)。
⑤認(rèn)真審題,合理作答,看清要求是寫化學(xué)方程式還是離子方程式。
陌生方程式類型的題對(duì)探究新情境下化學(xué)方程式的書寫策略,加深對(duì)元素化合物性質(zhì)的理解,培養(yǎng)敏銳獲取信息、遷移信息的能力,激活思維,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究和創(chuàng)新意識(shí),全面提升化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)有重要意義。因此,陌生方程式書寫這種考查形式也將持續(xù),書寫時(shí)要注意審題,提煉出題目信息與所書寫化學(xué)方程式的關(guān)聯(lián)性,另外,“思路會(huì),寫不對(duì)”是制約得高分的一個(gè)重要因素,考生要多加強(qiáng)這方面題型的訓(xùn)練。