摘要:作为重要的化学用语,反应方程式还应得到正确识记和书写。而在高考复习中,需要重视氧化还原型离子反应方程式的书写,以便取得较好成绩。基于此,本文提出了结合反应物、反应类型、反应条件等进行书写的技巧,希望能够为学生复习化学提供科学指导。
关键词:高考;氧化还原反应;离子反应方程式
引言:氧化还原反应为高中化学关键内容,也是高考需要重点考查的内容。而氧化还原反应常以离子方程式形式表现,因此高考中经常需要书写氧化还原型离子反应方程式,考查学生能否理解反应实质和规律,掌握方程式配平方法。加强该类方程式的书写技巧分析,能够为学生复习提供指导,帮助学生取得理想成绩。
一、结合反应物书写
高考中书写的氧化还原型离子反应方程,涉及的反应物大多为教材中具有较强氧化性或还原性的物质或离子[1]。掌握这些反应物,能够正确进行方程式书写。根据新课程教材内容可知,主要涉及的元素包含Cu、Si、Na、Mg、Fe、N、Cl、Br、O、S、I。涉及的离子或物质较多,强氧化性包含Fe3+、KMno4(H+)、K2Cr207(H+)、HNO3、Fe(OH)3、H2SO4、Cl2、Na2O2、HCl0等等,强还原性的包含Fe2+、Fe3O4、S02、FeBr2、FeS2等等。掌握相关反应物和反应产物的转化关系,能够顺利完成离子反应方程式书写。如氧化剂Cl2通常与Cl-对应,ClO-通常与Cl-对应,MnO4-一般与Mn2+对应。还原剂Fe2+与对应Fe3+,H2S(S2-)与S-对应,I-与I2对应。
以2018年高考全国新课标1卷化学题为例,焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在食品、橡胶等领域得到了广泛应用,将其看成是食品抗氧化剂,采用滴定反应对葡萄酒中该物质残留量进行测定,要求书写离子方程式。对反应物进行确认,可以确定抗氧化剂实际为+4价的硫化物,经过氧化得到的还原剂应当为SO42-。因此氧化剂为I2,还原剂为S2O52-,得到的还原产物和氧化产物分别为I-和SO42-。结合化合价升降情况,能够得到:
2I2+S2O52-→4I-+2SO42-+6H+
在滴定反应中,为保证质量守恒,需要在左边添加水,得到:
2I2+S2O52-+3H2O→4I-+2SO42-+6H+
通过查找氧化剂、还原剂和对应的产物,并根据物质状态确定是否进行离子状态拆分,能够正确进行离子反应方程式书写。
二、结合反应类型书写
从反应类型上来看,大致可以划分为物质与水、物质与氧气、物质与二氧化碳、物质与卤族元素、物质与酸、物质与碱等多类。从反应产物角度来看,可以划分为能生成氧气和氢气等多种。根据物质用途,可以对反应进行识记。如利用氯气进行自来水消毒、液化天然气燃烧等[2]。除了生活中的常见用途,还要了解物质工业用途,掌握一些工业反应原理,如氯化铁用于腐蚀印刷线路板、铝粉和氧化铁用于焊接钢轨等等。
以2015年全国高考卷为例,氯化亚铁用于电镀、化工等行业,需要利用海绵铜和硝酸铵制取,要求根据工艺过程写出主要反应离子方程式。
在求解时,首先需要确认海绵铜成分为Cu和CuO,通入硫酸铵、水和硫酸后,能够对海绵铜进行溶解,得到Cu2+。
在制取CuCl的主要反应中,将Cu2+当成是氧化剂,还原剂则为亚硫酸根,得到的产物包含CuCl和硫酸根,因此能够得到:
2Cu2++SO32-→2CuCl+SO42-
根据电荷守恒理论进行配平,在反应体系为酸性的条件下,需要利用H+保持两边平衡,而得到的CuCl为沉淀物,因此能够得到:
2Cu2++SO32-+2Cl-→2CuCl↓+SO42-+2H+
在高考复习中,按照该种方式学生分类学生较难牢固记忆,因此可以将反应具体划分为置换、电解、水解、原电池、分解等多种类型。通过强化记忆,能够帮助学生顺利完成方程式书写。掌握各类反应常见化学方程式,能够为书写离子反应方程式奠定扎实基础。如置换反应包含Na与水、铁与盐酸、镁与二氧化碳等常见类型,另外也能在同族元素间进行置换,还要加强识记。
三、结合反应条件书写
在复杂的氧化还原反应中,通常需要增加反应条件,如加热、光照、催化剂、通电等,根据条件进行方程式记忆,能够辅助学生正确书写。常见光照反应包含HClO分解、AgBr分解、HNO3分解等等,并且包含氯气与H2、CH4等物质的反应。加热反应包含焦炭与水/二氧化碳、木炭与氧化铜/氧化铁、一氧化碳与四氧化三铁、铝粉与氧化铁、一氧化碳与氧化铁等等。氧化还原反应中,常常将氯化亚铜当成是催化剂,如亚硫酸钠与氯化铜的反应等等。在部分反应中,还要通过通电发生电解,促进反应充分进行。结合常用化学式,能够把握反应原理与实质,进行离子反应方程式书写。
以2016年高考全国卷I中例题为例,常用杀菌消毒剂NaClO2能够用于对织物进行漂白。在生产过程中,可以使用NaClO3、二氧化硫和硫酸,得到NaHSO4和ClO2。ClO2通入食盐水中,电解后能够得到NaClO2和Cl2,少量尾气ClO2通过氢氧化钠和双氧水吸收,要求写出尾气吸收离子反应方程式。
在前一个反应中,属于物质与酸的反应,可以得到:
2NaClO3+SO2+H2SO4=2ClO2+2NaHSO4
NaClO2中Cl为+3价,经过还原后在ClO2中为+4价。利用双氧水进行尾气吸收,实际就是与ClO2反应,其为氧化剂,双氧水为还原剂,可以看成是物质与碱的反应。如参照反应体系性质进行书写,如果为酸性则使用H+,碱性使用OH-。遵循电荷守恒规律,需要根据元素反应前后的化合价变化进行调整。遵循质量守恒原理,对方程式两边进行观察,可以完成H2O等物质的补充。能够得到:
2ClO2+H2O2+2OH-=2ClO2-+O2+2H2O。
四、结合反应现象书写
根据反应现象,可以加强反应本质联想,正确进行离子反应方程式书写。反应现象包含烟、气、沉淀等多种,如蜡烛熄灭时产生白烟,就是气态蜡分子与氧气混合发生氧化还原反应,白色Fe(OH)2在空气中将被氧化成红褐色的Fe(OH)3。
以2020年全国卷1高考题为例,使用由二氧化锰、氧化亚铁、氧化铝构成的软锰矿,与BaS能够制取MnCO3,要求根据工艺流程书写碳化过程离子反应方程式。
根据工艺流程可知,得到的产物经过过滤、干燥等步骤后能够得到高纯度MnCO3,反应将生成沉淀,将Mn2+当成是还原剂,氧化剂为HCO3-,能够得到:
Mn2++HCO3-+NH3-H2O=MnCO3↓+NH4++H2O
结合反应现象深入分析,能够掌握反应实质,根据氧化反应反应规律完成方程式书写。
结论:在氧化还原反应中,物质以自由移动离子状态存在,所以反应方程式的书写显得较为抽象、复杂。掌握常见反应物及产物,并按照反应类型对应书写规则和反应条件进行书写,确保现象符合反应本质,满足电荷守恒和得失电子守恒规律,能够确保书写出的方程式正确。在高考复习和真正的高考战场上,合理运用这些规律进行书写,最终能够取得较好成绩。
参考文献:
[1]孟凡盛.对2019年部分高考化学试题的商榷和建议[J].化学教育(中英文),2020,41(11):65.
[2]喻俊,叶佩佩.不同教材“方程式”的编排比较与思考——以“元素化学”为例[J].中学化学教学参考,2020(01):11-14.