◇ 石鳳吉

信息型氧化還原方程式的書寫是高考重點(diǎn)題型，也是“信息量比較大”的一類題型．它將元素化合物知識、氧化還原反應(yīng)、元素周期表結(jié)構(gòu)、離子反應(yīng)、反應(yīng)類型等知識融會貫通，依托化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)知識、基本能力、基本素養(yǎng)，以科技信息、材料為背景，考查學(xué)生獲取信息、加工信息、整合信息、分析推理和遷移運(yùn)用知識的綜合能力．試題綜合性強(qiáng)，對能力要求高，若要順利解答此類題目，必須在學(xué)習(xí)中善于歸納總結(jié)，逐步形成行之有效的解題策略．

1 構(gòu)建元素的價類二維圖

信息型氧化還原方程式題型的特點(diǎn)是題干中常以反應(yīng)現(xiàn)象、物質(zhì)性質(zhì)、元素價態(tài)變化、新情境等信息呈現(xiàn)，要求以此判斷產(chǎn)物，正確書寫化學(xué)方程式．而化合價變化是氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)特征，也是正確解答此類問題的總抓手．以元素為核心，圍繞化合價變化，結(jié)合物質(zhì)分類，繪制成元素的“價類二維圖”，如圖1和圖2所示，實(shí)現(xiàn)對元素化合物知識的網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化，從類別和價態(tài)兩個角度認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì)和轉(zhuǎn)化，引導(dǎo)學(xué)生分析物質(zhì)的氧化性和還原性，進(jìn)而分析物質(zhì)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，明確信息型氧化還原方程式書寫的方向和思路，為順利解決此類問題奠定知識基礎(chǔ)．

圖1

圖2

例1(2017年全國卷Ⅰ，節(jié)選)寫出圖3流程中“高溫煅燒②”由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式

圖3

根據(jù)流程初步判斷原料和產(chǎn)物:

鐵由＋3價轉(zhuǎn)化為＋2價，化合價降低，H2C2O4中碳元素化合價升高為＋4價，再根據(jù)得失電子守恒得:

根據(jù)元素守恒，補(bǔ)H2O可得:

2 歸納方程式書寫的解題模型

研究表明，學(xué)生在解決化學(xué)問題時使用頻率最高的解題策略是模型匹配，即學(xué)生通過有限的思維過程找到與當(dāng)前問題相匹配的模型而解決問題的．因此，對于陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫，首先要根據(jù)題目情境和元素化合價升降，有效解讀題給信息或根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物，初步建立反應(yīng)框架；其次根據(jù)得失電子守恒規(guī)律配平上述4種物質(zhì)；再次根據(jù)所給信息，明確體系環(huán)境，依據(jù)電荷守恒原則補(bǔ)充離子(一般情況下，酸性溶液補(bǔ)充H＋，堿性溶液補(bǔ)充OH－)；最后通過在反應(yīng)方程式兩端添加H2O(或其他小分子)使方程式兩端的原子守恒，得到最終的方程式．

圖4

例2KMnO4能與熱的經(jīng)硫酸酸化的Na2C2O4反應(yīng)，生成Mn2＋和CO2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是

第1步:依題意錳元素的化合價降低，故KMnO4是氧化劑，Mn2＋是還原產(chǎn)物；碳元素的化合價升高，故Na2C2O4(碳元素化合價為＋3價)是還原劑，CO2是氧化產(chǎn)物．

第2步:按“氧化劑＋還原劑→還原產(chǎn)物＋氧化產(chǎn)物”把離子方程式初步寫成MnO－4＋C2O2－4→Mn2＋＋CO2↑．由錳元素降了5價，1 molMnO－4得到5mole－；碳元素升了1價，1 molC2O2－4共失去2mole－，故在C2O2－4前配5，在氧化產(chǎn)物CO2前配10；在MnO－4前配2，在還原產(chǎn)物Mn2＋前配2，即2MnO－4＋5C2O2－4→2Mn2＋＋10CO2↑．

第3步:反應(yīng)在硫酸中進(jìn)行，依據(jù)電荷守恒，故在左邊補(bǔ)充16H＋，在右邊補(bǔ)充H2O，即2MnO－4＋5C2O2－4＋16H＋→2Mn2＋＋10CO2↑＋□H2O．

第4步:依據(jù)H、O元素質(zhì)量守恒配平:2MnO－4＋5C2O2－4＋16H＋△══2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O．

3 遵循三大守恒規(guī)律

配平化學(xué)反應(yīng)方程式的方法和技巧很多，但歸根到底，始終都是圍繞三大守恒規(guī)律進(jìn)行．

例3(2018年全國卷Ⅰ)Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑．在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時，取50．00mL葡萄酒樣品，用0．01000 mol·L－1的碘標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，消耗10．00 mL．滴定反應(yīng)的離子方程式為

首先由得失電子守恒(化合價升降相等)配平氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)其次依據(jù)電荷守恒和反應(yīng)環(huán)境(如酸堿介質(zhì))確定添加H＋:最后借助質(zhì)量守恒(元素守恒)加H2O完成配平:

信息型氧化還原方程式書寫已成為當(dāng)下高考命題的熱點(diǎn)，它體現(xiàn)了“證據(jù)推理”這一核心素養(yǎng)的運(yùn)用和落實(shí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生基于信息，對物質(zhì)的變化作出合理推斷的思維能力，建立觀點(diǎn)、論據(jù)和結(jié)論之間的邏輯關(guān)系．因此，在高考備考復(fù)習(xí)中，教師應(yīng)適時引導(dǎo)學(xué)生加深對元素化合物知識的認(rèn)識，突出模型構(gòu)建和證據(jù)推理等核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生在特定的任務(wù)或情境中解決問題的關(guān)鍵能力或品質(zhì)．