李建英
陕西乾县第一中学 (713300)
一、课题提出背景:
离子方程式的书写是中学化学学习的重点和难点,也是每年高考的热点。正确书写离子方程式是学好化学的前提和保证。在进行新教材第一章内容《离子方程式的书写》的教与学的过程中,学生感到抽象,没有规律可寻,难写、难记,此外,离子方程式的书写及正误判断经常涉及到关于一种物质的少量和过量问题,这就更增加了书写离子方程式的难度,常常使学生对这类型题目望而生畏,因而越学越没兴趣,成绩开始下降。通过实际调查分析,发现学生在书写离子方程式时常出现以下错误:
①违背客观事实或主观臆造生成物而造成错误
②元素、电子或电荷不守恒导致错误
③化学式拆写不当导致错误
④反应前后约简不当造成错误
⑤忽视反应物之间量的关系导致错误
⑥没有合并方程式中相同的分子或离子符号而导致错误
⑦忽视氧化还原反应中离子发生反应的先后顺序等
二、通过课题研究,解决学生在书写中的普遍问题:
(一)深刻理解离子方程式的意义,揭示离子反应的本质
1. 离子方程式是用实际参加反应的离子符号表示离子反应的式子,它是离子反应的一种具体表达形式。因此,在书写时必须以客观事实为依据,不能凭空想象,主观臆造不存在的物质或不存在的反应。
2. 离子方程式不仅表示了一个化学反应的变化过程,而且突出显示了反应过程中实际参加反应的分子或离子,能清楚的揭示反应的本质。
3. 离子方程式所表示的不仅仅是某一个反应,而是表示某一类反应。如离子方程式Ba2++SO42-= BaSO4↓,表示了可溶性钡盐与可溶性硫酸盐或硫酸之间的反应,也可以表示氢氧化钡与可溶性硫酸盐(硫酸铵例外)之间的反应。
4. 和化学方程式一样,离子方程式同样遵循元素守恒、质量守恒和电子守恒,同时还必须遵循电荷守恒,即反应前后所有离子所带电荷总数与生成物所带电荷总数相等。
5. 离子反应是电解质在溶液中或熔融体系中有自由移动的离子参加的反应,只有这类反应才能用离子方程式表示。而固体与固体、固体与气体、气体与气体以及固体与浓硫酸等反应都不能改写成离子方程式。
(二)熟练掌握离子方程式书写的一般步骤
书写要领: 左写反应物,右写生成物,写对化学式,系数来配平,中间连等号,条件要注清,生成沉淀气,箭头来标明。
正确写出化学反应方程式,是书写离子方程式的前提和保证,化学方程式写错,其离子方程式也就不言而喻了。“拆”是关键。因此,在书写离子方程式的时候特别注意以下几点:
①单质、气体和沉淀需要写出完整的化学式;
②难电解质或非电解质也需要写出完整的化学式;
③反应前后由离子变为非离子的,要保留。
(三)系统归纳,重点突破
1、系统归纳:
哪些物质应该拆,用离子方程式表示;而哪些物质不应该拆,要用化学式表示。我们的方法是对物质进行分类。
归纳如下:单质(金属单质和非金属单质)、氧化物(Na2O、CaO、Na2O2、MgO、Al2O3、FeO、Fe2O3、Fe3O4、CuO、MnO2等)、难电离物质(H2O)、难溶物质(BaSO4、BaCO3、CaCO3、CaSO3、AgCl、AgBr、AgI、Mg(OH)2、Al(OH)3、Fe(OH)3、Cu(OH)2)、弱酸(CH3COOH、HClO、H2CO3、H2SO3、H3PO4、H2S、HF)、弱酸根离子(HCO3-、HSO3-)、弱碱(NH3·H2O)、挥发性气体(CO2、SO2、NO、NO2)等物质,在书写离子方程式时都不能拆写,必须写化学式。
难溶物质主要参照《酸碱盐的溶解性表》。归纳如下:
钾钠铵盐硝酸盐都是易溶物,应该用离子符号表示。
氯化物中学阶段氯化银用化学式表示,其余的用离子符号表示。
硫酸盐通常硫酸钡、硫酸钙用化学式表示,其余的用离子符号表示。
碳酸盐除了钾钠铵盐以外,其余的用化学式表示
磷酸盐与碳酸盐相似。
2、重点突破:与量有关的离子方程式的书写技巧:
I、中和类反应
1.1存在范围
一般一元酸或碱与二元碱或酸反应时,酸碱用量的多少会使反应结果不同,离子方程式的书写也就不同。但一元与一元酸碱或二元与二元酸碱反应物之间一般按物质的量1:1反应,不存在量多量少的问题。如HCl溶液与NaOH溶液反应,H2SO4溶液与 Ba(OH)2溶液反应与反应物的用量没关系,均按计量数1:1反应。
1.2书写技巧
例:CO2通入到NaOH溶液中(CO2在水溶液中可考虑为H2CO3)。
若H2CO3少量:H2CO3为基准,将H2CO3前面计量数定为1,让H2CO3尽可能充分参与反应,量多的NaOH根据H2CO3反应的需要将前面计量数确定为2,故反应方程式为CO2(少量)+2NaOH=== Na2CO3+ H2O;离子方程式为CO2(少量)+2OH-=== CO32-+ H2O;
若H2CO3过量:以NaOH为基准,将NaOH前面计量数定为1,让NaOH尽可能充分参与反应,量多的H2CO3根据NaOH反应的需要将前面计量数确定为1,故反应方程式为CO2+NaOH(少量)=== NaHCO3;离子方程式为CO2+OH-(少量)=== HCO3-。
根据此类反应的特点得出以下结论:CO2通入到碱性溶液中,CO2少量生成正盐,CO2过量则生成酸式盐。
II、沉淀类反应
2.1存在范围
沉淀类离子方程式中存在量问题主要涉及到两性金属和一些过渡金属的盐与酸或碱的反应。在两性金属和一些过渡金属的盐中逐滴加入酸或碱时先生成沉淀,后沉淀溶解在过量的酸或碱中形成配合物,故酸碱用量的多少导致反应的不同。
2.2书写技巧
整理出简单离子与配合物之间转换递变图,理清反应物之间量的关系,书写离子方程式时以少量的物质为基准,让量少的物质充分反应,量多的物质根据量少的物质进行确定。
III、中和与沉淀并行类反应
3.1存在范围
这类反应同时进行着酸碱中和与沉淀反应,因此一般为酸式盐与碱反应,且酸碱中和后某一种阳离子可与中和掉的氢酸根结合生成沉淀。常见的酸式盐有NaHCO3 、NaHSO4 ,我们可以把它们看作一元酸,把Ca (HCO3)2看作二元酸。此类反应之所以存在量的问题同中和类反应相似,即一元酸或碱与二元碱或酸反应时存在量的问题,而一元与一元酸碱或二元与二元酸碱反应时不存在量多量少的问题。如澄清Ca(OH)2溶液与Ca (HCO3)2溶液反应与量无关,无论Ca (HCO3)2溶液是少量还是过量两者均按1:1反应。
3.2书写技巧
反应时酸碱中和优先考虑,然后再考虑生成沉淀,最后将剩余的离子自由组合,同时兼顾“以少定多”的原则。
例:Ca(OH)2溶液与NaHCO3溶液反应
若NaHCO3少量:将NaHCO3计量数定为1,Na+在水溶液中不参与离子反应,1个HCO3-需1个OH-进行中和生成1个H2O,同时中和生成的1个CO32-与1个Ca2+结合生成1个CaCO3,故HCO3-+OH- +Ca2+ === CaCO3↓+ H2O
若NaHCO3过量:将Ca(OH)2计量数定为1,1个Ca2+ 和2个OH-都参与离子反应,2个OH-需2个HCO3-中和生成2个H2O,中和后生成的2个CO32-其中1个与1个Ca2+结合生成1个CaCO3,另一个保留在离子方程式,故Ca2++ 2OH-+2HCO3-=== CaCO3↓+ 2H2O +CO32-
IV、氧化还原反应类型
4.1前提条件
同种氧化剂或还原剂可与溶液中的两种或两种以上具有还原性或氧化性的离子反应。
4.2书写技巧
书写这类离子方程式时需熟练掌握氧化性和还原性的强弱顺序,较强离子或物质优先反应,较强的反应结束后再考虑较弱的离子或物质参与反应。
例:在FeI2溶液通入一定量的Cl2(主要涉及到的强弱顺序为氧化性Cl2> Br2>Fe3+> I2 ;还原性I -> Fe2+> Br->Cl-)
若Cl2少量:由还原性顺序可知I-优先参加离子反应,将Cl2计量数定为1,根据得失电子总数相等确定I –前计量数为2,故离子方程式为Cl2(少量)+2 I-=== 2Cl-+ I2。
若Cl2过量:考虑Fe2+、I-都参与离子反应,将FeI2计量数定为1,根据得失电子总数相等确定Cl2前计量数为3/2,整理得离子方程式为2Fe2++4 I-+ 3Cl2(过量)=== 2Fe3++ 2I2 +6Cl-
3、总结离子方程式的书写规则:
(1)只能将强电解质(指溶于水中的强电解质)写出离子形式,其它(包括难溶强电解质)一律写成分子形式。如碳酸钙与盐酸的反应:CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O 因此熟记哪些物质是强电解质、哪些强电解质能溶于水是写好离子方程式的基础和关键。
(2)不在水溶液中反应的离子反应,不能书写离子方程式。如铜与浓H2SO4的反应,浓H2SO4与相应固体物质取HCl、HF、HNO3的反应,以及Ca(OH)2与NH4Cl制取NH3的反应。
(3)碱性氧化物虽然是强电解质,但它只能用化学式写在离子方程式中。如CuO与盐酸的反应:CuO+2H+=Cu2++H2O
(4)有酸式盐参加的离子反应,对于弱酸酸式根离子不能拆成H+和酸根阴离子(HSO4-除外)。 如NaHCO3溶液和NaOH溶液混合:HCO3-+OH-=CO32-+H2O不能写成:H++OH-=H2O
(5)书写氧化还原反应的离子方程式时,首先写好参加反应的离子,然后确定氧化产物和还原产物,再用观察配平并补齐其它物质即可;书写盐类水解的离子方程式时,先写好发生水解的离子,然后确定产物,再配平并补足水分子即可。
(6)必须遵守质量守恒和电荷守恒定律,即离子方程式不仅要配平原子个数,还要配平离子电荷数和得失电子数。如在FeCl2溶液中通入Cl2,其离子方程式不能写成:Fe2++Cl2=Fe3++2Cl-,因反应前后电荷不守恒,应写成:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-。
(7)不能因约简离子方程式中局部系数而破坏整体的关系量。如稀H2SO4和Ba(OH)2溶液的反应,若写:Ba2++OH-+H++SO42-=BaSO4+H2O就是错误的,正确应为Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O。
化学方程式的书写要在老师的指导下,有计划、有步骤的对不同类型的离子方程式进行归纳整理,并通过练习进行分析、比较,总结规律,达到熟能生巧。
为了检验方法指导的效果,我在方法指导介绍课之前对高二(32)班学生进行了一次方程式书写测试,在方法指导介绍课之后又进行了一次方程式书写测试,(两次测试难度相当,时间大致相当。)把前后两次的结果进行分析对比,具体结果如下:
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前后两次测试成绩数据的对比可见,方法指导后学生各项错误率明显下降,书写离子方程式的正确率有了一定的提高。
三、总结:
通过这次微型课题研究,我对自己的常规教学进行了深刻的反思:化学知识纷繁复杂,如果不注重培养学生对知识进行分类、总结规律,学生肯定学不过来。当学生觉得自己反正怎么学都学不完,怎么学都学不会时,就会对化学学习失去兴趣,成绩肯定逐渐下滑。所以,在后面的教学中,我们要注重锻炼、培养学生总结各个知识要点的能力,在帮助学生击破各个难点的同时教给他们方法—授人与鱼不如授人与渔,这才是最重要的。