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注重基础 培养能力

2014-05-28薛小兰

中学课程辅导·教师通讯 2014年4期
关键词:化合价还原剂方程式

薛小兰

分析近三年的江苏高考化学试题,发现涉及无机部分的“情境方程式书写”的内容较多。

从上表可以看到,“情境方程式的书写”是近些年高考的热点。这部分内容对于考生来讲又是难点,考生往往在这部分题中失分较多。笔者经过研究,总结出了一套具有一定科学性和可操作性的教学方法,它不但适合教师教,也适合学生自学。

“情境方程式的书写”包括氧化还原反应和非氧化还原反应;可以要求写化学方程式,也可以写离子反应方程式;无机反应部分有,有机题部分也有。经过分析,无机部分大多数涉及的是氧化还原反应,其中氧化还原反应又可以来自三种情况:(1)普通的氧化还原反应;(2)原电池反应;(3)电解池反应。笔者主要就无机题部分的“情境下氧化还原反应方程式”的书写方法作了一些研究。

在书写“情境方程式”之前,首先要重视涉及到的基础:(1)常见元素的常见化合价,变价元素及元素化合价的具体变化;(2)常见的氧化剂及化合价具体降低情况,常见还原剂及化合价具体升高情况,然后再应用电子守恒、电荷守恒、质量守恒完成所要求的方程式的书写,此时也就是体现学生能力的时候了。

一、“情境方程式的书写”步骤及方法

1.认真阅读题干,尤其注意所给信息,找出“主要”的反应物和生成物。此处所说“主要”是指题中明确提到的化合价有变化的物质以及变成了何物(一般是未学过的)即氧化剂、氧化产物、还原剂、还原产物,或者是课本上学过的属常见的氧化剂或还原剂,它们的化合价升降情况学生应该已掌握了且能推理的。有些物质的化合价变化题中未说明或课本中又未学过的,此时考虑时就要想成“简单”的物质。此处所说“简单”一般指化合价不变化的物质。

2.运用电子守恒先配氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物前面的化学计量数;然后用电荷守恒补上参加反应或生成的离子(若是离子反应);最后再用质量守恒补上化合价未变化的分子(可以是反应物也可以是生成物)。这三个“守恒”在使用时顺序并非一成不变、不可调换。通常在电荷守恒时补上的离子一般为H+或OH-(原则是H+、OH-不可同时出现,酸不可生成碱,碱不可生成酸),而补上的分子通常是H2O。

二、“情境方程式的书写”举列分析

例1.【2013年江苏卷16题第(2)问第(4)问第3空】

16.(12分)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:

(2)加入H2O2氧化时,发生反应的化学方程式为_____。

(4)③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应,产物中元素最高价态为+4,写出该反应的离子方程式:_____。

解析:读题知第(2)问是FeSO4 被H2O2氧化(书本上学过:+2价Fe具有较强还原性),FeSO4中Fe元素化合价由+2价升高为+3价,H2O2中O元素由-1价降为-2价,在只有“稀硫酸”的信息下,结合所学知识得氧化产物Fe2(SO4)3为还原产物为H2O,由电子守恒得:FeSO4和Fe2(SO4)3 的化学计量数分别为2、1,H2O2和H2O的化学计量数分别为2、1,再由质量守恒得:反应物中有H2SO4参加,且化学计量数为1,第(2)问的化学方程式为:2FeSO4+H2O2+H2SO4 =Fe2(SO4)3+2H2O读题知第(4)问A中得到的淡黄色固体为单质S,“热的NaOH溶液”不是常见的氧化剂和还原剂,所以该反应是S发生自身氧化还原反应,S元素的化合价升高为+4价(题中给信息),而+4价的硫在“热的NaOH溶液”应以SO32-形式存在(课本上学过),而比0价低的硫元素在“热的NaOH溶液”应以S2-形式存在(课本上学过),此时“主要”的物质都已推出,接着由电子守恒得:0价升高为+4价,0价降低为-2价,要使得失电子相等必须S2-前配2,SO32-前配1,则S前配3,再由电荷守恒得:离子方程式左边必须配上6OH-(因为是“热的NaOH溶液”所以不可以在右边配H+)最后由于要保证质量守恒,在右边加上3H2O,第(4)问的离子方程式为:

3S+6OH-=====2S2-+SO32-+3H2O

例2.【2012年江苏卷20题第(3)问】

(3)铝电池性能优越,Al-AgO 电池可用作水下动力电源,其原理如下图所示。该电池反应的化学方程式为_____。

解析:读题知此为原电池的氧化还原方程式的书写,Al作负极, AgO作正极,电解质溶液是NaOH溶液,Al在此环境下化合价升高变为AlO2(课本中学过)。而AgO化合价降低变成Ag(题中给出的),找出了主要的反应物和生成物,还原剂Al,氧化剂AgO,氧化产物NaAlO2 ,还原产物Ag,由电子守恒知:Al元素的化合价由0价升高为+3价,Ag元素的化合价由+2降为0价,得失总数要相等必须在Al前配上2,AgO前配为3,相应的NaAlO2和Ag前分别配上2和3。由质量守恒得:因为有NaAlO2 生成,所以有NaOH参加,因为有H,所以生成物中要有H2O生成(此题目要求写化学方程式,所以不需要电荷守恒)。因此该电池反应的化学方程式为:

2Al+3AgO+2NaOH=2NaAlO2+3Ag+H2O

例3.【2011年江苏卷20题第(4)问】

(4)电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见下图(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。电解时,阳极的电极反应式为_____。

解析:读题知此题为电解池的氧化还原反应,要求写出阳极的电极反应式,也就是氧化还原反应的半反应:氧化反应。而阳极的上产生了N2,反应物是CO(NH2)2,主要反应物是CO(NH2)2中的N由-3价升高为0价的N2(题中告知),依据电子守恒分析:1CO(NH2)2生成1N2失6e-,而此时左边将变成了带6正电荷,右边是中性的N2分子,电荷要守恒,再依据题意——在KOH溶液中CO(NH2)2中“C”应转变为CO32-(书本上学过),因此阳极电极反应式的左边应有8OH-参加,最后由质量守恒(“H”要守恒)得:右边应有6H2O,因此电解时阳极的电极反应式为:CO(NH2)2-6e-+8OH-=N2+Co32 +6H2O

只有注重基础,才能提高能力,能力总是离不开基础。笔者在教“情境方程式书写”之前总是先将基础打好,该背的一定要背好,让学生记牢相应知识点,然后再去做题,学生才容易掌握并使用,也即所谓提高能力,同时也极大地提高了学生学习化学的兴趣,增加他们的自信。

(作者单位:江苏省如皋市薛窑中学)

分析近三年的江苏高考化学试题,发现涉及无机部分的“情境方程式书写”的内容较多。

从上表可以看到,“情境方程式的书写”是近些年高考的热点。这部分内容对于考生来讲又是难点,考生往往在这部分题中失分较多。笔者经过研究,总结出了一套具有一定科学性和可操作性的教学方法,它不但适合教师教,也适合学生自学。

“情境方程式的书写”包括氧化还原反应和非氧化还原反应;可以要求写化学方程式,也可以写离子反应方程式;无机反应部分有,有机题部分也有。经过分析,无机部分大多数涉及的是氧化还原反应,其中氧化还原反应又可以来自三种情况:(1)普通的氧化还原反应;(2)原电池反应;(3)电解池反应。笔者主要就无机题部分的“情境下氧化还原反应方程式”的书写方法作了一些研究。

在书写“情境方程式”之前,首先要重视涉及到的基础:(1)常见元素的常见化合价,变价元素及元素化合价的具体变化;(2)常见的氧化剂及化合价具体降低情况,常见还原剂及化合价具体升高情况,然后再应用电子守恒、电荷守恒、质量守恒完成所要求的方程式的书写,此时也就是体现学生能力的时候了。

一、“情境方程式的书写”步骤及方法

1.认真阅读题干,尤其注意所给信息,找出“主要”的反应物和生成物。此处所说“主要”是指题中明确提到的化合价有变化的物质以及变成了何物(一般是未学过的)即氧化剂、氧化产物、还原剂、还原产物,或者是课本上学过的属常见的氧化剂或还原剂,它们的化合价升降情况学生应该已掌握了且能推理的。有些物质的化合价变化题中未说明或课本中又未学过的,此时考虑时就要想成“简单”的物质。此处所说“简单”一般指化合价不变化的物质。

2.运用电子守恒先配氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物前面的化学计量数;然后用电荷守恒补上参加反应或生成的离子(若是离子反应);最后再用质量守恒补上化合价未变化的分子(可以是反应物也可以是生成物)。这三个“守恒”在使用时顺序并非一成不变、不可调换。通常在电荷守恒时补上的离子一般为H+或OH-(原则是H+、OH-不可同时出现,酸不可生成碱,碱不可生成酸),而补上的分子通常是H2O。

二、“情境方程式的书写”举列分析

例1.【2013年江苏卷16题第(2)问第(4)问第3空】

16.(12分)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:

(2)加入H2O2氧化时,发生反应的化学方程式为_____。

(4)③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应,产物中元素最高价态为+4,写出该反应的离子方程式:_____。

解析:读题知第(2)问是FeSO4 被H2O2氧化(书本上学过:+2价Fe具有较强还原性),FeSO4中Fe元素化合价由+2价升高为+3价,H2O2中O元素由-1价降为-2价,在只有“稀硫酸”的信息下,结合所学知识得氧化产物Fe2(SO4)3为还原产物为H2O,由电子守恒得:FeSO4和Fe2(SO4)3 的化学计量数分别为2、1,H2O2和H2O的化学计量数分别为2、1,再由质量守恒得:反应物中有H2SO4参加,且化学计量数为1,第(2)问的化学方程式为:2FeSO4+H2O2+H2SO4 =Fe2(SO4)3+2H2O读题知第(4)问A中得到的淡黄色固体为单质S,“热的NaOH溶液”不是常见的氧化剂和还原剂,所以该反应是S发生自身氧化还原反应,S元素的化合价升高为+4价(题中给信息),而+4价的硫在“热的NaOH溶液”应以SO32-形式存在(课本上学过),而比0价低的硫元素在“热的NaOH溶液”应以S2-形式存在(课本上学过),此时“主要”的物质都已推出,接着由电子守恒得:0价升高为+4价,0价降低为-2价,要使得失电子相等必须S2-前配2,SO32-前配1,则S前配3,再由电荷守恒得:离子方程式左边必须配上6OH-(因为是“热的NaOH溶液”所以不可以在右边配H+)最后由于要保证质量守恒,在右边加上3H2O,第(4)问的离子方程式为:

3S+6OH-=====2S2-+SO32-+3H2O

例2.【2012年江苏卷20题第(3)问】

(3)铝电池性能优越,Al-AgO 电池可用作水下动力电源,其原理如下图所示。该电池反应的化学方程式为_____。

解析:读题知此为原电池的氧化还原方程式的书写,Al作负极, AgO作正极,电解质溶液是NaOH溶液,Al在此环境下化合价升高变为AlO2(课本中学过)。而AgO化合价降低变成Ag(题中给出的),找出了主要的反应物和生成物,还原剂Al,氧化剂AgO,氧化产物NaAlO2 ,还原产物Ag,由电子守恒知:Al元素的化合价由0价升高为+3价,Ag元素的化合价由+2降为0价,得失总数要相等必须在Al前配上2,AgO前配为3,相应的NaAlO2和Ag前分别配上2和3。由质量守恒得:因为有NaAlO2 生成,所以有NaOH参加,因为有H,所以生成物中要有H2O生成(此题目要求写化学方程式,所以不需要电荷守恒)。因此该电池反应的化学方程式为:

2Al+3AgO+2NaOH=2NaAlO2+3Ag+H2O

例3.【2011年江苏卷20题第(4)问】

(4)电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见下图(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。电解时,阳极的电极反应式为_____。

解析:读题知此题为电解池的氧化还原反应,要求写出阳极的电极反应式,也就是氧化还原反应的半反应:氧化反应。而阳极的上产生了N2,反应物是CO(NH2)2,主要反应物是CO(NH2)2中的N由-3价升高为0价的N2(题中告知),依据电子守恒分析:1CO(NH2)2生成1N2失6e-,而此时左边将变成了带6正电荷,右边是中性的N2分子,电荷要守恒,再依据题意——在KOH溶液中CO(NH2)2中“C”应转变为CO32-(书本上学过),因此阳极电极反应式的左边应有8OH-参加,最后由质量守恒(“H”要守恒)得:右边应有6H2O,因此电解时阳极的电极反应式为:CO(NH2)2-6e-+8OH-=N2+Co32 +6H2O

只有注重基础,才能提高能力,能力总是离不开基础。笔者在教“情境方程式书写”之前总是先将基础打好,该背的一定要背好,让学生记牢相应知识点,然后再去做题,学生才容易掌握并使用,也即所谓提高能力,同时也极大地提高了学生学习化学的兴趣,增加他们的自信。

(作者单位:江苏省如皋市薛窑中学)

分析近三年的江苏高考化学试题,发现涉及无机部分的“情境方程式书写”的内容较多。

从上表可以看到,“情境方程式的书写”是近些年高考的热点。这部分内容对于考生来讲又是难点,考生往往在这部分题中失分较多。笔者经过研究,总结出了一套具有一定科学性和可操作性的教学方法,它不但适合教师教,也适合学生自学。

“情境方程式的书写”包括氧化还原反应和非氧化还原反应;可以要求写化学方程式,也可以写离子反应方程式;无机反应部分有,有机题部分也有。经过分析,无机部分大多数涉及的是氧化还原反应,其中氧化还原反应又可以来自三种情况:(1)普通的氧化还原反应;(2)原电池反应;(3)电解池反应。笔者主要就无机题部分的“情境下氧化还原反应方程式”的书写方法作了一些研究。

在书写“情境方程式”之前,首先要重视涉及到的基础:(1)常见元素的常见化合价,变价元素及元素化合价的具体变化;(2)常见的氧化剂及化合价具体降低情况,常见还原剂及化合价具体升高情况,然后再应用电子守恒、电荷守恒、质量守恒完成所要求的方程式的书写,此时也就是体现学生能力的时候了。

一、“情境方程式的书写”步骤及方法

1.认真阅读题干,尤其注意所给信息,找出“主要”的反应物和生成物。此处所说“主要”是指题中明确提到的化合价有变化的物质以及变成了何物(一般是未学过的)即氧化剂、氧化产物、还原剂、还原产物,或者是课本上学过的属常见的氧化剂或还原剂,它们的化合价升降情况学生应该已掌握了且能推理的。有些物质的化合价变化题中未说明或课本中又未学过的,此时考虑时就要想成“简单”的物质。此处所说“简单”一般指化合价不变化的物质。

2.运用电子守恒先配氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物前面的化学计量数;然后用电荷守恒补上参加反应或生成的离子(若是离子反应);最后再用质量守恒补上化合价未变化的分子(可以是反应物也可以是生成物)。这三个“守恒”在使用时顺序并非一成不变、不可调换。通常在电荷守恒时补上的离子一般为H+或OH-(原则是H+、OH-不可同时出现,酸不可生成碱,碱不可生成酸),而补上的分子通常是H2O。

二、“情境方程式的书写”举列分析

例1.【2013年江苏卷16题第(2)问第(4)问第3空】

16.(12分)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:

(2)加入H2O2氧化时,发生反应的化学方程式为_____。

(4)③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应,产物中元素最高价态为+4,写出该反应的离子方程式:_____。

解析:读题知第(2)问是FeSO4 被H2O2氧化(书本上学过:+2价Fe具有较强还原性),FeSO4中Fe元素化合价由+2价升高为+3价,H2O2中O元素由-1价降为-2价,在只有“稀硫酸”的信息下,结合所学知识得氧化产物Fe2(SO4)3为还原产物为H2O,由电子守恒得:FeSO4和Fe2(SO4)3 的化学计量数分别为2、1,H2O2和H2O的化学计量数分别为2、1,再由质量守恒得:反应物中有H2SO4参加,且化学计量数为1,第(2)问的化学方程式为:2FeSO4+H2O2+H2SO4 =Fe2(SO4)3+2H2O读题知第(4)问A中得到的淡黄色固体为单质S,“热的NaOH溶液”不是常见的氧化剂和还原剂,所以该反应是S发生自身氧化还原反应,S元素的化合价升高为+4价(题中给信息),而+4价的硫在“热的NaOH溶液”应以SO32-形式存在(课本上学过),而比0价低的硫元素在“热的NaOH溶液”应以S2-形式存在(课本上学过),此时“主要”的物质都已推出,接着由电子守恒得:0价升高为+4价,0价降低为-2价,要使得失电子相等必须S2-前配2,SO32-前配1,则S前配3,再由电荷守恒得:离子方程式左边必须配上6OH-(因为是“热的NaOH溶液”所以不可以在右边配H+)最后由于要保证质量守恒,在右边加上3H2O,第(4)问的离子方程式为:

3S+6OH-=====2S2-+SO32-+3H2O

例2.【2012年江苏卷20题第(3)问】

(3)铝电池性能优越,Al-AgO 电池可用作水下动力电源,其原理如下图所示。该电池反应的化学方程式为_____。

解析:读题知此为原电池的氧化还原方程式的书写,Al作负极, AgO作正极,电解质溶液是NaOH溶液,Al在此环境下化合价升高变为AlO2(课本中学过)。而AgO化合价降低变成Ag(题中给出的),找出了主要的反应物和生成物,还原剂Al,氧化剂AgO,氧化产物NaAlO2 ,还原产物Ag,由电子守恒知:Al元素的化合价由0价升高为+3价,Ag元素的化合价由+2降为0价,得失总数要相等必须在Al前配上2,AgO前配为3,相应的NaAlO2和Ag前分别配上2和3。由质量守恒得:因为有NaAlO2 生成,所以有NaOH参加,因为有H,所以生成物中要有H2O生成(此题目要求写化学方程式,所以不需要电荷守恒)。因此该电池反应的化学方程式为:

2Al+3AgO+2NaOH=2NaAlO2+3Ag+H2O

例3.【2011年江苏卷20题第(4)问】

(4)电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见下图(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。电解时,阳极的电极反应式为_____。

解析:读题知此题为电解池的氧化还原反应,要求写出阳极的电极反应式,也就是氧化还原反应的半反应:氧化反应。而阳极的上产生了N2,反应物是CO(NH2)2,主要反应物是CO(NH2)2中的N由-3价升高为0价的N2(题中告知),依据电子守恒分析:1CO(NH2)2生成1N2失6e-,而此时左边将变成了带6正电荷,右边是中性的N2分子,电荷要守恒,再依据题意——在KOH溶液中CO(NH2)2中“C”应转变为CO32-(书本上学过),因此阳极电极反应式的左边应有8OH-参加,最后由质量守恒(“H”要守恒)得:右边应有6H2O,因此电解时阳极的电极反应式为:CO(NH2)2-6e-+8OH-=N2+Co32 +6H2O

只有注重基础,才能提高能力,能力总是离不开基础。笔者在教“情境方程式书写”之前总是先将基础打好,该背的一定要背好,让学生记牢相应知识点,然后再去做题,学生才容易掌握并使用,也即所谓提高能力,同时也极大地提高了学生学习化学的兴趣,增加他们的自信。

(作者单位:江苏省如皋市薛窑中学)

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