陌生化学方程式的书写策略研究

郑爱英

［摘 要］文章针对学生在书写陌生化学方程式时容易出现的典型错误，结合近几年高考化学试题的研究和分析，归纳出化学方程式的书写步骤和方法，并提出在教学中强化基本概念和基本反应原理、提取整合题目信息进行迁移应用的措施与方法，进而提升学生分析问题、解决问题的能力。

［关键词］陌生；化学方程式；书写

［中图分类号］    G633.8        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2023）05-0072-04

化工流程题是近几年高考化学必考的热点题型之一，综合性较强，而题设情境下陌生化学方程式的书写是该题型的常见考点，但很多学生无法完成相应问题的解答，得分较低甚至不得分。如何较好地书写陌生化学方程式，是每位学生需要面对的问题。而教师则需要思考学生的主要问题在哪里，力求找到问题的解决措施和方法。

一、学生书写陌生化学方程式时的典型错误

（一）知識性错误

学生在学习元素及其化合物时，对知识内容理解不够，对物质的化学性质记忆不清，因而在分析化工流程题时不能很好地判断题目中哪些物质之间能发生反应，或是对题目中的有效信息不能理解，无法提取整合，在书写化学方程式时只能留白或胡乱写一通。

【例1】（2021年高考全国甲卷第26题节选）（2）以NaIO3为原料制备I2的方法是：先向NaIO3溶液中加入过量的NaHSO3，生成碘化物；再向混合溶液中加入NaIO3溶液，反应得到I2。上述制备I2的总反应的离子方程式为______________。

学生在审题时困囿于第一步生成的碘化物是什么物质，因而无法确定第二步是哪种物质继续与NaIO3溶液反应，所以无法回答问题。出现这种情况的原因是学生对碘化物的概念不理解，无法推测出题中碘化物的具体结构，进而影响反应步骤的推理。另外，学生缺乏全局观，不能从更高的角度去分析。如该题可把碘化物作为中间产物处理，总反应中反应物为NaIO3与NaHSO3，碘元素的化合价从+5价降到0价，生成I2；结合氧化还原反应中化合价有降必有升，推断S元素从+4价升高到+6价，生成SO[2-4]，进而写出正确的方程式。

【例2】（2016年高考全国Ⅲ卷第27题节选）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5×10-3 mol·L-1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。

写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式______________。

答题时，学生认为“脱硝”是指NaClO2与SO2和NO反应，生成上述表格中的离子，所以写出如下离子方程式：ClO[-2] + SO2 + NO + OH- → SO[2-4] + SO[2-3] + NO[-3] + NO[-2] + Cl- + H2O。这说明学生并不理解“脱硝”的真正含义。部分学生即使理解了“脱硝”的真正含义，知道是NaClO2与NO反应，生成NO[-3]和 NO[-2]，但没有注意到NO[-3]和 NO[-2]的浓度大小，把NO[-2]也写到了方程式中，不符合题意。

（二）配平错误

部分学生能根据题目中的信息，结合所学习的元素及其化合物的知识，判断出反应物和生成物，写出相应的化学方程式，但不能准确配平。尤其是对于氧化还原方程式的配平，许多学生是心存畏惧的。他们配平错误的原因主要有：（1）不能正确判断得失电子的总数；（2）不知道把化学计量数乘给哪种物质；（3）离子方程式两边的电荷不守恒。

【例3】（2017年高考北京卷第27题节选）SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。（2）NSR（NOx储存还原）工作原理：NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如图a所示。

③还原过程中，有时会产生笑气（N2O）。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下，15NO与NH3以一定比例反应时，得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整：______________[催化剂]□15NNO + □H2O。

这是一个典型的氧化还原反应方程式。通过研读题目，结合转化关系图，学生很快得出反应物是15NO、NH3、O2，写出化学方程式：15NO + NH3 + O2 [催化剂]□15NNO + □H2O，该方程式的书写难点是配平。通过观察方程式不难发现，15NO中的N元素从+2价降到15NNO中的+1价，NH3中的N元素从-3价升到15NNO中的+1价，O2中的O元素从0价降到-2价。因为反应中有两种不同反应物的组成元素的化合价同时降低，一部分学生不知该如何确定得失电子的总数，所以不能找出得失电子的最小公倍数进行配平。另一部分学生把所有元素降低的化合价进行相加得出得电子数为1+4=5，再由失电子数为4，算出得失电子的最小公倍数为20。据此在反应物前添加化学计量数，从而得出方程式：415NO + 5NH3 + 4O2 [催化剂]□15NNO +□H2O。但是这部分学生没有注意到15NNO中的N原子数是双数，按常规方法去配平是无法得到正确答案的。出现这种情况的原因是学生没有真正理解氧化还原反应中的得失电子守恒，无法迁移运用知识解决复杂的问题。

（三）生成物判断错误

有的学生在审题过程中能分析出哪些物质之间能发生反应，也能提取整合一些有用的信息，却很难推断出生成物，因为他们不确定这些物质之间发生反应会生成什么。比如，ClO-、ClO[-2]、ClO[-3]一般反应后会转化为Cl-，而不少学生认为会生成Cl2；误认为MnO[-4]的还原产物只有MnO2，而忽略生成Mn2+的可能性；忽略H2O2的分解产物除了H2O还有O2；等等。这些都是导致学生化学方程式书写错误或写不出的原因。

【例4】（2022年高考全国甲卷第26题节选）硫酸锌可由菱锌矿制备，菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下：

本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表。（表略）

回答下列问题：

（4）向80～90℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MnO2，该步反应的离子方程式为______________。

根据制备流程，结合题中菱锌矿的成分，学生推断主要反应是KMnO4氧化Fe2+生成Fe3+，再结合题目提示的产物，写出离子方程式：MnO[-4] + 3Fe2+ + 4H+=MnO2 + 3Fe3+ + 2H2O。但实际的生成物并不是Fe3+而是Fe（OH）3。学生判断错误的原因是没有理解题干所给Fe3+的Ksp隐藏的含义以及流程中调pH=5的作用，因此没能根据题干所给Fe3+的Ksp计算出Fe3+完全沉淀时对应的pH=3，而只是按常规理解想当然地认为会生成Fe3+，导致回答错误。

（四）添项错误

对于离子方程式，有的学生能根据题目信息，结合已有知识写出正确的反应物和生成物，但在配平过程中根据方程式左右两边电荷守恒的原则添上H+、OH-或H2O时，往往会出现错误。学生添项错误常有以下情形：一是酸性溶液中一定是H+参与反应然后生成H2O；二是碱性溶液中一定是OH-参与反应然后生成H2O 。学生没有根据题目实际信息来正确添项。

【例5】（2021年高考河北卷第16题节选）当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此，研发二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。

（4）我国科学家研究Li-CO2电池，取得了重大科研成果。回答下列问题：

②研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。

Ⅰ.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇（CH3CH2-CH2OH）的电极反应方程式为______________。

通過阅读题目，学生知道CO2被还原为正丙醇CH3CH2CH2OH，C元素从+4价降到-2价，共有3个C原子变价，得18e-，且在碱性介质中CO2生成CO[2-3]，则可写出：CO2 + 18e- = CH3CH2CH2OH + CO[2-3]。接着，根据质量守恒和电荷守恒进行添项和配平。很多学生认为碱性介质中OH-应该参与反应，故写出的电极反应方程式为：16CO2 +18e- + 8OH- = CH3CH2CH2OH +13CO[2-3]。他们忽略了“在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原”这一题给信息，导致添项错误。

二、解决问题的措施与方法

（一）掌握化学方程式的书写步骤和方法

在学生学习部分元素及其化合物的内容后，逐渐让他们接触化工流程题，教授他们审题方法，使他们明确题干中哪些是关键词，学会提取有用信息并做好标记。在教学过程中教师要注意引导，使学生掌握解这类题的基本思路、方法和步骤。

非氧化还原反应方程式的书写步骤：

步骤1：根据题目的信息，明确反应物和生成物。

步骤2：明确与化学方程式相对应的反应原理。

步骤3：电荷守恒——离子方程式两边所带电荷数相等。

步骤4：原子守恒——根据题目中所给的反应环境，补充其他反应物或生成物。

氧化还原反应方程式的书写步骤：

步骤1：氧化剂+还原剂＝还原产物+氧化产物。

步骤2：化合价升降守恒——最小公倍数法，使化合价升降相等。

步骤3：电荷守恒——离子方程式两边所带电荷数相等。

步骤4：原子守恒——根据题目中所给的反应环境，补充其他反应物或生成物，一般为酸、碱、水。

知道书写步骤后，还需要在实践中应用才能内化为自己的能力。拿到题目后，我们首先要认真读题，审清题意，明确题目要求制备的物质、需要除去的杂质元素以及这些杂质元素常用什么物质除去；然后认真分析流程，特别关注流程图中进去的箭头和出来的箭头；接着结合题给信息和知识储备，确定反应物和生成物；最后进行配平，注意化学方程式两边的原子守恒和电荷守恒，从而得出正确的化学方程式。当然，要做到熟能生巧，必须要加强训练。

（二）强化基本概念和基本反应原理

在对课本内容不够熟悉、没有扎实的基础知识和反应原理“保驾护航”的情况下，要准确书写新情境下陌生化学方程式只能是海市蜃楼、空中楼阁。在平时的教学中，教师要利用一切手段和方法，让学生对基本概念和基本反应原理有准确深刻的理解，为新情境下陌生化学方程式的书写打下坚实的理论基础。

1.充分利用化学实验，加深学生对物质化学性质的理解与记忆

俗话说：“百闻不如一见。”在学习元素及其化合物时，我们要充分利用化学实验，把抽象、难理解的理论知识变成具体的、可见的、可掌控的现象，让学生从感性认识上升到理性认识。如，CO2是常见的灭火剂，但不能用作碱金属、镁等活泼金属的灭火剂。学生对此既感到好奇又觉得不可思议。对此，笔者让学生分组做实验，通过观察实验现象得出实验结论，进而加深对知识内容的理解。

2.充分利用好课堂，加强对常见化学方程式的记忆

在每一节课的开始，笔者都会让学生拿出本子，在本子上书写3个有关本课的化学方程式，并让学生代表上黑板书写。刚开始，很多学生不习惯，浪费了不少时间。坚持一段时间后，学生写得越来越快，准确度也提高了很多。这样的做法，可以迫使学生课后去记忆知识点，逐渐形成温故而知新的学习习惯。同时，笔者还充分发挥晚读的作用。笔者把常见的化学方程式按章节打印出来，让学生在晚读时间大声朗读，加强记忆。学生只有对常见的化学方程式熟烂于心，在应对化工流程题时，方可做到有据可依、有理可循。

3.充分利用专题复习、课后作业和每周测试，加强化学方程式的书写

在课堂上，学生常常一听就会、一做就错，是因为学生没有真正理解知识内容或方法，似是而非，更谈不上把理论知识转化为自身的能力，毕竟“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。在平时的教学中，教师要充分创造训练条件，让学生熟悉陌生化学方程式的书写步骤和方法，循序渐进，不断提高书写的正确率。

（1）利用专题复习和训练，巩固书写的步骤和方法

在完成元素及其化合物的学习的基础上，笔者首先对常见的陌生化学方程式的书写步骤和方法进行分类汇总并形成专题，每一类型列举2～3个例子。课堂上要求学生认真研读题目，弄清题目要求制备的物质或完成的实验，明确题干中哪些是关键词、哪些是有用的信息，关注一些特殊颜色、物质的性质或题干中的“已知”提示，等等。然后整合信息，先把题干中直接给出的反应物和生成物写出来，再结合反应原理推导其他的反应物、生成物，并进行配平，完成化学方程式的书写。最后让学生训练同类型的题目。在此过程中，要注意提示和引导学生，使其逐渐从模仿书写步骤和方法转向完全掌握步骤和方法并内化为自己的能力。

（2）利用课后作业和每周测试，提高书写的信心和能力

除了在课堂上设置陌生化学方程式书写的专题复习和训练，还要充分利用课后作业，每天布置一道相关练习题，让学生抽10～15分钟完成，或每周测试中安排一道相关题目，有针对性地集中点评。除错误率很高的问题集中讲解点评外，其他个别错误可以单独面批，这样可以节约时间，针对性更强，效率更高。这样的练习，耗时短，题量小，学生很容易完成，既可以巩固书写方法，逐渐增强自信心和成就感，又可以培养坚持不懈、持之以恒的意志力，不断提高解题技巧与能力，最终形成学科素养。

（三）提取整合题目信息进行迁移应用

陌生化学方程式是课本上没有的，但又源于课本中相关的基本概念，是课本中一些重要反应原理、实验、科学探究等内容的拓展与延伸。题目中涉及的物质大多数是陌生的，所创设的情境也是陌生的。面对这类问题，学生心里是恐慌的、没有信心的，进而影响他们的分析和判断。因此，教师在教学中要引导学生去分析题目，学会提取、整合关键信息，再结合课本的基本概念和基本反应原理解决问题。关键信息可能是某些结论性语句、陌生物质的性质、已知的化学反应方程式、工艺流程或转化图、实验现象、题目所给的一些数据等。

綜上所述，新情境下陌生化学方程式的书写，常常在化工流程题、综合实验题、化学平衡综合题中进行考查，需要利用题干中所给的工艺流程、有关的文字叙述、图像图表等信息，结合元素及其化合物的性质，氧化还原反应基本理论和质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒三大守恒思想加以解决。

准确、熟练地掌握新情境下陌生化学方程式的书写步骤和方法是一个循序渐进、逐渐积累的过程，不但需要学生熟练掌握课本的基本概念和基本反应原理，并能迁移应用于实际解题中，还需要学生通过专题训练和课后作业，反复锤炼，夯实基础，填补知识漏洞，掌握方法和提升技能，进而不断提高分析问题、解决问题的能力。

［   参   考   文   献   ］

［1］  丁祥，蒋朝阳.浅谈新情境下陌生化学方程式的书写策略［J］.中学化学，2016（4）：45-47.

［2］  曹志兵.谈化学方程式书写的有效策略［J］.化学教学，2011（4）：58-60.

［3］  林亮.新情境下化学方程式的书写能力素养与备考策略研究：基于江苏高考化学Ⅱ卷分析为例［J］.化学教与学，2017（8）：58-61.

（责任编辑 罗 艳）