基于“模型认知”的陌生氧化还原反应方程式书写

来源 :中学生数理化·高考理化 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gusterlyb
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  “模型认知”是一种化学学科核心素养,是运用模型步骤学习和研究化学的一种重要思维技巧。陌生氧化还原反应方程式和电极反应式的书写是高三化学复习过程中必须突破的重难点知识,其作为高考必考内容,对考生的基本功提出了很高的要求,需要考生具备从题目中提取有效信息、挖掘隐含条件和综合分析处理问题等能力。
  一,书写陌生氧化还原反應离子方程式
  1.书写陌生氧化还原反应离子方程式的思维模型。
  2.书写陌生氧化还原反应离子方程式的典例剖析。
  例1 Na2 S2 O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2 O5残留量时,取50. 00 mL葡萄酒样品,用0.01000 mol . L-1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为
  。
  例1的思维模型:
  【知识储备】若根据题中信息不能找出还原产物和氧化产物,应运用已有的知识储备,依据一般情况下常见氧化剂对应的还原产物和常见还原剂对应的氧化产物,直接写出相应的还原产物和氧化产物。在书写陌生氧化还原反应离子方程式时考生必须掌握的知识如下:
  (1)常见氧化剂(得电子,化合价降低)一对应的还原产物。
  ①浓硫酸→SO2(强调溶液中SO2-无强氧化性),②浓硝酸→NO2,③稀硝酸或NO3(H )→NO(强调溶液中NO3无强氧化性),④Fe3 →Fe2 ,⑤C12( Br2、I2)→Cl- (Br、I),⑥ClO- (ClO2、ClO3→CI-(强调还原产物不是Cl2),⑦MnO4 (H )→Mn2 (只需记住酸性条件下Mn04的还原产物Mn2 ,对于碱性和中性条件下的还原产物,题中一般都有信息,无需强记),⑧Cr2 O2-( H )→Cr3 ,⑨MnO2→Mn2 ,⑩H2 O2→H2O。
  (2)常见还原剂(失电子,化合价升高)一对应的氧化产物。
  调:H2 O2中O为-1价,处于中间价态,既可以作氧化剂又可以作还原剂,其主要以氧化性为主,但当H2O2遇到很强的氧化剂如Mn04时只能作还原剂失电子化合价升高,O从-1价升高到0价的O2)。
  二,书写陌生氧化还原反应化学方程式
  1.书写陌生氧化还原反应化学方程式的思维模型。
  2.书写陌生氧化还原反应化学方程式的典例剖析。
  例2高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺流程如下:
  写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式:
  。
  答案:MnO2 MnS 2H2SO4==2MnSO4 S 2H2O
  解析:第一步:提取并整合有效信息,问题中给出了反应物为MnO7和MnS,产物滤渣1中含S单质;流程中还可看出“溶浸”中有H2SO4参与反应。考生应运用已有的知识储备,判断出氧化剂为MnO2,其化合价降低后对应的还原产物为Mn2 ,在硫酸溶液中,主要阴离子为SO2-,分析出还原产物为MnSO4;MnS中一2价S具有很强的还原性,其化合价升高后对应的氧化产物为S,判断出两剂两产物后列式。MnO2 MnS==MnSO4 S。
  第二步:标出变价元素的化合价,MnO2中Mn从 4价降低到 2价的MnSO4,MnS中S从 -2价升高到0价的S单质,升降均为2,化合价升降守恒,配两剂两产物的系数。MnO2 MnS——MnSO4 S。
  第三步:检查各原子是否守恒,先查Mn原子守恒,配MnSO4的系数为2,分析MnSO4中SO4来源于H2SO4,所以反应物中应补充2个H2SO4,最后检查H、O原子守恒,方程式左边10个O,右边8个O,根据()原子守恒应在方程式右边补充2个H2O。MnO2 MnS 2H2 SO4 -2MnSO4 S 2H2O。
  例2的思维模型:
  三,书写陌生电极反应式
  1.书写陌生电极反应式的思维模型。
  2.书写陌生电极反应式的典例剖析。
  例3 PbO2可以通过石墨为电极,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生反应的电极反应式为_____。
  答案:Pb2 2H2O- 2e - ==PbO2↓ 4H
  解析:第一步:由信息可以看出实验目的是运用电解原理制取产物Pb02,反应原料为Pb(NO3)2中的Pb2 。再根据阳极失电子化合价升高的规律,可以分析出阳极的反应物为Pb2 ,产物为PbO2沉淀,列式:
  Pb2 ==PbO2↓
  第二步:标出变价元素的化合价,Pb2 中Pb从 2价升高到 4价的PbO2,化合价升高2,失去2个电子。
  Pb2 -2e--PbO2↓。
  第三步:分析第二步的式子“Pb2 2e- ==PbO2↓,左边带4个单位正电荷,右边不带电荷。又由于Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液不是碱性或强碱性环境,则反应时无大量的OH可以被消耗,因而不能在反应物中补充OH来使反应式左右两边的电荷数相等,只能在反应式的右边补充4个H 来满足电荷守恒。
  Pb2 2e--PbO2↓ 4H 。
  第四步:检查各原子是否守恒,先查Pb原子已经守恒,最后检查H、O原子守恒,在反应式左边补2个H2O。答案为Pb2 2H2O- 2e- -PbO2↓ 4H .
  例3的思维模型:
  四,书写复杂锂电池电极反应式
  1.书写复杂锂电池电极反应式的思维模型。
  2.书写复杂锂电池电极反应式的典例剖析。
  。
  充电时的阴、阳极电极反应式书写也同样可用上述思维模型写出。或者用口诀“负变阴,正变阳”.即把负极、正极电极反应式倒过来就分别是阴,阳极的电极反应式(得、失电子写在式子前面)。所以此题通过书写复杂锂电池电极反应式的思维模型分析就可以推出A、B、D三个选项是正确的。
  例4的思维模型:
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