根据信息书写未知方程式的教学设计

陈意娜

（浙江省宁波市鄞州区五乡中学，浙江 宁波）

一、教学要求

根据题给信息书写未知方程式在近几年的浙江省化学学考选考中都是必考考点，因为是未知反应，学生平时学习中不易碰到或从未碰到，所以更能考查出学生的真实能力，具有更好的选拔效果。此类题目要求学生能根据题中提供的新信息，利用已掌握的化学基础知识和基本技能，经过有限的临场阅读，创造性地解决新问题，不仅考查学生的阅读能力，对所学知识的掌握程度和运用能力，更能考验学生对信息的提取、加工和知识迁移的能力，具有一定的解题难度。但学生若能建立起有序的解题模型，通过类比、迁移是可以理解和完成的。掌握解题套路，可以有效地降低学生的畏难心理，使得分率得到明显提升。

二、教学目标

1.通过对一些材料、图片的阅读分析，学习搜集和处理有效信息，找出未知反应的反应物、生成物、反应条件等基本要素。

2.掌握利用各种守恒原理书写未知反应的方法。

3.通过分析解决典型问题，逐步提高学生分析解决实际问题的能力，提升化学学科素养。

4.培养学生将化学知识应用于生活和生产实践的意识，提高理论联系实际的探究意识及创新思维能力。

三、教学过程及设计意图

【教学环节1】例题引入，初步建立解题模型

例1（2015浙江10月选考，27）某酸性废液中含有Fe3+、Cu2+、Ba2+三种金属离子，有学生设计了下列方案对该废液进行处理（所加试剂均稍过量），以回收金属，保护环境。

请回答：溶液A与H2O2溶液在酸性条件下反应的离子方程式是________。

解析：1.提取有效信息，找到关键反应物和产物。

根据题给信息，废液中含有Fe3+、Cu2+、Ba2+，加入过量铁屑，Fe3+、Cu2+均能与Fe反应得到Fe2+，由此推断A溶液中主要含Fe2+、Ba2+。根据H2O2具有强氧化性的特性，和后续反应现象——红褐色沉淀可知在酸性条件下该未知反应中Fe2+被H2O2氧化成Fe3+，再根据氧化还原反应有升必有降原则，判断出H2O2被还原为H2O，则可得Fe2++H2O2→Fe3++H2O。

2.配平关键反应物和产物。

因为未知反应为氧化还原反应，可根据得失电子守恒原则配平主要反应物和产物。

Fe2+→Fe3+失去 1e-×1×2，

（ne-表示每个微粒得到或失去的电子数，中间数字代表得失电子的微粒数，最后数字代表根据得失电子守恒原则所配化学计量数）

H2O2→H2O 得到 1e-×2×1，

配平得失守恒的离子方程式是：2Fe2++H2O2→2Fe3++H2O。

3.根据电荷守恒以及题设反应条件，补齐反应物和产物。

第二步初步完成的方程式，反应物目前合计带2个正电荷，而生成物未带电荷，根据电荷守恒原则，应该还有其他离子参与反应。分析题给条件（在酸性条件下反应），判断出反应物中应该还有2个H+，则反应方程式变为：2Fe2++H2O2+2H+→2Fe3++H2O。

4.根据质量守恒定律配原子守恒，最终完成方程式。

反应前后，相应原子个数要相等，显然生成物H2O还需补上系数2，则最终答案为：

2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O

设计意图：由高考真题入手，通过细致、规范、详细的讲解，让学生迅速建构有序的解题模型。在此过程中，培养学生的核心素养，具体分析如下：

宏观辨识与微观探析：根据题给信息分析未知反应，依据氧化还原反应过程中的电子转移情况推测得到参加反应的关键反应物和产物。

变化观念和平衡思想：根据电子守恒、电荷守恒和原子守恒的先后顺序，找到全部反应物和产物并配平，完成未知方程式的书写。

证据推理和模型认知：在解题过程中，建立解题模型，让学生无序的思维变得有序有效。

科学探究和创新意识：重点强化和培养学生根据相关信息书写未知反应的意识和能力，不断提升学生的探究意识和创新能力。

科学精神和社会责任：教学设计中，选取与生产、生活实际等密切联系的问题或内容，以充分体现化学知识源于生产、生活实际，又应用和服务于科技生产、实际生活的基本理念，培养学生热爱化学的情感。

【教学环节2】真题练习，学生学以致用，熟悉解题模型

例2（2016浙江4月选考，28）下图中，固体A是铁锈的主要成分。

请回答：写出C→D在溶液中发生氧化还原反应的离子方程式____________________。

解析：1.提取有效信息，找到关键反应物和产物。

根据题给信息固体A是铁锈的主要成分，则A为Fe2O3，单质B为Fe，固体C为FeCl3。根据Fe3+具有较强氧化性，SO2具有较强还原性，以及溶液D加BaCl2溶液能产生白色沉淀，可判断得到

Fe3++SO2→Fe2++SO42-

2.配平关键反应物和产物。

根据得失电子守恒原则配平主要反应物和产物。已知：

SO2→SO42-失去 2e-×1×1，

Fe3+→Fe2+得到 1e-×1×2，

则配平得失守恒的离子方程式是：2Fe3++SO2→2Fe2++SO42-

3.根据电荷守恒以及题设反应条件，补齐反应物和产物。

第二步初步完成的方程式，反应物目前合计带6个正电荷，而生成物带2个正电荷，分析题给条件（在H2O中，反应物中既没有H+，也无OH-），再根据电荷守恒判断出生成物中应该还有4个H+，则反应方程式变为：2Fe3++SO2→2Fe2++SO42-+4H+。

4.根据质量守恒定律配原子守恒，最终完成方程式。

反应前后，相应原子个数要相等，显然反应物中还有1个H2O，则最终答案为：

2H2O+2Fe3++SO2=2Fe2++SO42-+4H+

设计意图：再由高考真题入手，让学生自主答题，根据刚刚所学的解题模型举一反三进行解题练习。因为同样都是来源于选考卷中的学考题部分，题目难度不大，能使学生体验解题成功的成就感，激发学生的学习兴趣。

【教学环节3】习题难度提升，重点突破信息提取能力

例3（2017浙江4月选考，31）Cl-存在时会催化ClO2的生成。反应开始时在三颈烧瓶（装有NaClO3和H2SO4）中加入少量盐酸，ClO2的生成速率大大提高，并产生微量氯气。该过程可能经两步完成，请将其补充完整：（1）___________________（用离子方程式表示），（2）H2O2+Cl2=2Cl-+O2+2H+。

解析：1.提取有效信息，找到关键反应物和产物。

根据题给信息——Cl-存在时会催化ClO2的生成，则可判断得到在总反应中Cl-起到催化剂作用，

Cl-在第二步反应中是产物，则第一步反应中Cl-为反应物。再根据能产生微量氯气这个信息以及氧化还原反应的就近原则判断得到反应的失电子组合Cl-→Cl2。

接下来寻找得电子组合，提炼题目信息——三颈烧瓶（装有NaClO3），ClO2的生成速率大大提高，判断得到反应的得电子组合ClO3-→ClO2。

2.配平关键反应物和产物。

根据得失电子守恒原则配平主要反应物和产物。已知：

2Cl-→Cl2失去 1e-×2×1，

ClO3-→ClO2得到 1e-×1×2，

则配平得失守恒的离子方程式是：2Cl-+2ClO3-→Cl2+2ClO2

3.根据电荷守恒以及题设反应条件，补齐反应物和产物。

第二步初步完成的方程式，反应物目前合计带4个负电荷，而生成物不带正电荷，分析题给条件（加入少量盐酸），再根据电荷守恒判断出反应物中应该还有4个H+，则反应方程式变为：

4H++2Cl-+2ClO3-→Cl2+2ClO2

4.根据质量守恒定律配原子守恒，最终完成方程式。

反应前后，相应原子个数要相等，显然生成物中还有2个H2O，则最终答案为：

4H++2Cl-+2ClO3-=Cl2+2ClO2+2H2O

设计意图：选取选考卷中的选考题部分，让学生感受这种类型题目的难度，从中发现在解题模型中第一步信息提取找到关键反应物和产物是最难的一步，最能考查能力。通过引导学生学习搜集、处理信息的方法，进一步提高解题能力。

【教学环节4】设计习题，提升学生解题能力，进一步巩固解题模型

练习1：利用石灰乳和硝酸工业的尾气（含NO、NO2）反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca（NO2）2，生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca（NO2）2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为__________________。

解析：根据题给信息Ca（NO2）2会发生分解，产物之一是NO，顺利找到得电子组合NO2-→NO。考虑到HNO2的不稳定性，推测反应的失电子组合NO2-→NO3-。

练习2：废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂。

在上述溶解过程中，S2O32-，LiCoO2在溶解过程中反应的离子方程式为_______________________。

解析：根据图示，找到得电子组合CoO2→Co2+。分析可得只能S2O32-失电子变成 SO42-。

设计意图：通过补充练习重点突破第一步的信息提取能力，让学生了解此类题型中各种有效信息的呈现方式和特点，引导学生学会利用文字信息、数字提示语、实验装置图、工业流程图等多种信息，培养学生的信息素养，并在探究和解决问题的实践中逐步提高学生相应的能力。

四、教学反思

对于根据信息书写未知方程式的题型，学生若能掌握一定的解题模型，利用电子守恒、电荷守恒和原子守恒原则，合理有效利用题给信息，是可以快速解决问题的。按理来说并不难掌握，但练习后效果发现学生失分率还是较高，究其原因主要是学生基础知识掌握不好，导致练习时应用不熟练。在平时的教学中一定要加强对基本概念和规律的理解，对学生来说，基础知识掌握越好，思维迁移越快，从信息中提取知识越快，推理能力越强，同时还需通过一定题量的练习让学生逐渐积累起解题经验，从而进一步巩固解题模型。