有关一种离子方程式书写形式的商榷
2017-01-06冯凯唤
冯凯唤
离子方程式的书写是高中教学的一个内容,也是各省份每年都要考察的内容。往往难度不大,但在解题的过程中也存在疑惑。笔者就下面的问题(2016年全国新课标卷Ⅲ题27节选)展开探讨。
试题 煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝,回答下列问题:
(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度为323 K,NaClO2溶液浓度为5×10-3mol·L-1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果见表1。
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式。
本反应的离子方程式应该怎样书写,参考答案为
4NO+3ClO2-+4OH- 4NO-3+3Cl-+2H2O
如果只考虑得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒,这样书写:
4NO+3ClO-2+2H2O4NO-3+3Cl-+4H+
是否正确。根据本试题分析,对反应介质的酸碱性没有限制性的约定,本溶液如果考虑NaClO2的水溶液显碱性,在反应物中写OH- 的思路,那么在授课的过程中有些问题是值得深究的。例如在讲述氯气的知识时,有这样一个化学反应:
Na2SO3+Cl2+H2ONa2SO4+2HCl
Na2SO3溶液也是一种碱性溶液,但此反应仍然是生成了酸,这是一种常规的写法,而不会写成OH-参加反应生成H2O。原因是参加反应的Cl2与OH-不会大量共存,不会同时出现在反应物中。上述高考题中给的反应物“4NO+3ClO-2”在已知的知识中,另外的一种反应物是 OH-还是H2O不会出现不共存的情况,遇到这样的情况在理论上应该怎么来分析问题呢。
本试题的离子方程式可以从以下两个角度进行分析:
1.如果写成OH-,那么对应的化学方程式应该怎样书写呢,OH-的提供者是哪种物质。也就是说试题中无溶液酸碱性要求时,无离子不能大量共存这个矛盾时,反应物应该写成H2O而不是OH-。
2.如果考虑除硫反应,此反应应该是:
2SO2+ClO-2+2H2O2SO2-4+Cl-+4H+
此反应由于SO2与OH-不会大量共存,所以不会写成消耗OH-生成H2O。那么问题来了,考虑此因素溶液应该呈酸性,所以脱硝反应不该写成答案中给定的反应。
由此问题的深入研究,让笔者认识到,在授课过程中语言描述的精确性和准确性的重要性。如向FeCl2溶液中滴加H2O2溶液的离子方程式为:
2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O
在此叙述的过程中忽略溶液酸碱性的叙述,但由于本题中OH-在产物中与Fe3+不能大量共存,很容易排除此种写法。但对于教育者而言,不能因为这样的原因而忽略细节的问题。诸如此类的问题有许多,再如“向FeCl2溶液中通入O2”“向KI溶液中通入O3”等,都应该严格叙述溶液的酸碱性。
在高考试题中,也经常会渗透此思想。例如2012年课标全国卷的26(4)中涉及到这样一个反应:“FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为
。”本小题中就涉及到Fe3+与OH-不共存的情况,在书写的过程中要注意离子方程式的写法,因此该离子方程式应为:
2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-2FeO42-+3Cl-+5H2O
再如2015年新课标全国卷(Ⅱ)题26中提到了酸性锌锰电池,此试题是对人教版《选修4》中介绍的碱性锌锰电池中知识点的改进,明显的差别就是电解质的酸碱性不同。由于这点导致了正极的电极方程式的写法不同。教材中描述成碱性环境,正极的电极方程式为:2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-。而该高考试题中将环境改成了酸性,因而正极的电极反应方程式为:MnO2+e-+H+MnOOH。
(收稿日期:2016-08-15)