议核心素养下陌生氧化还原反应方程的书写

◎    广元市教育科学研究所    梁树超

◎    广元市外国语学校        王明江

摘要：化学方程式是化学学科中最重要的用语之一，是学习化学的语言和工具。近年来在学科核心素养的指导下，高考试题对化学方程式的考查悄然发生了变化，更多是新情景下陌生的氧化还原方程式的书写。本文将从如何应对这种变化，如何书写陌生方程式进行论述，继而提出对高中化学教学的建议。

关键词：核心素养；新情境；陌生氧化还原方程式；书写

化学方程式的书写是历年来高考对化学用语的重要考察方式，也是对学科素养考查的很好体现。化学（离子）方程式的书写分值约10%左右，在工艺流程题或综合实验题中进行的氧化还原方程式书写，基本是教材中没有出现的陌生化学反应，即新情景下陌生的化学方程式。这类试题注重考查在给定条件或满足题目中给定的信息条件下的化学(离子)方程式的书写，重要的是考察学生运用已有知识解决问题的能力，体现能力立意，也能体现变化观念与平衡思想、宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知的学科素养，虽然在教材中找不到，但其书写原则和方法一定是中学学过的，所以陌生是相对的。在今年春节，由于“新型冠状病毒”突袭全国，根据卫健委安全提示要求，各单位或家庭在储存酒精、84消毒液时，无论量多量少，切记不要二者混储，必须分开储存。这实质就是关系新情景下陌生氧化还原反应在生活中的应用，让大家须关注了解熟悉身边常见药物的性质，普及身边的化学知识，逐步提高自身化学素养。

一问题的提出：

【经典例题1】2012年新课标卷27题:（1）实验室中常用来制备氯气的化学方程式为      。

 答案： MnO₂ +4 HCl(浓)PbCl₂ + Cl₂ ↑ + 2H₂O

【经典例题2】 2014年新课标Ⅱ卷27题(2) PbO₂与浓盐酸共热生成黄绿色气体，化学方程式为     。

答案： PbO₂ +4 HCl(浓)PbCl₂ + Cl₂ ↑ + 2H₂O

【经典例题3】2018全国Ⅰ卷28题：⑴1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N₂O₅，该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为         。   答案：  O₂

解析：不难发现，这三年的高考试题考察的是同一种元素氯，难度在逐年上升。，要求考生正确的书写化学方程式或推断某种产物的分子式。例1取材于人教版必修Ⅰ舍勒发现氯气并应用于实验室制取氯气的方法，是高中教师要求学生背诵的方程式之一，考查的是学生已储备的知识，考查学生的记忆能力。例2是在例1的基础上，用PbO₂代替了MnO₂，而且明确告诉了PbO₂与浓盐酸共热生成黄绿色气体（Cl₂）, 考察了学生相似物质的类比迁移能力，运用氧化还原的知识去书写配平方程式。例3的考察难度大幅提升，Cl₂、氯水、AgNO₃溶液我们是熟悉的，“干燥”的Cl₂和“干燥”的AgNO₃相互之间的反应我们完全是陌生的。学生只有通过提取题干中的有用信息，综合分析推理，才能得到正确的答案。我们老师就要教会学生这种分析方法：命题人两次提到“干燥”，就是要引起考生注意，反应物就只能是Cl₂和AgNO₃，没有水。一种可能是Cl₂做还原剂，AgNO₃做氧化剂，方程式为Cl₂＋2AgNO₃＝Cl₂O＋2Ag＋N₂O₅；另一种可能是Cl₂做氧化剂，AgNO₃做还原剂，这时只有氧的化合价升高，方程式为2Cl₂＋4AgNO₃＝4AgCl＋2N₂O₅＋O₂。到底哪一种是正确的答案呢？记住，陌生的反应一定是考察我们熟悉的性质。在必修Ⅰ教材里我们详细讲授了Cl₂的氧化性，而Cl₂的还原性并没有专门讲解。高考考察的是化学主干知识在陌生情境中的应用，所以后一种可能才是正确的高考答案。这些高考试题的变化趋势

信息“新”、内容别致、陌生度高的信息型化学方程式的书写，是近年考题中再现度较高的一类题型。它要求学生通过有效自学，敏捷地接受试题给出的新信息，并将题给信息与课本知识有机的结合起来。达到创造性地解决问题。

二、陌生方程式书写在高考中的地位

随着近几年“核心素养”的提出，陌生方程式在高考试题中体现得淋漓尽致，真正考察了学生是否真的具备了化学学科素养，并能应用在真实情境中解决生产生活中的实际问题。这种题型承载了对学生化学学科素养的考查，越来越得到命题专家的青睐。这类试题在历年来中考查分布情况

2019全国Ⅰ卷写方程式占了8分，全国Ⅱ卷写方程式占了10分，全国Ⅲ卷写方程式占了8分。几乎接近10%的比例，不得不引起广大师生的重视。而且，高考评分细则对化学用语的使用也相当严格：

⑴化学方程式、离子方程式，不写条件扣一半的分，不配平或产物、反应物的化学式有一处写错不

得分， “”和“＝”错用不得分，“↑”或“↓”符号该标出之处漏标酌情扣分。

⑵热化学方程式不注明各物质的聚集状态或焓变数值不注明、计算错误、不带单位、该注明“－”号而

漏写均判为不得分。

⑶将化学式写成名称、将有机物结构简式写成分子式、将离子方程式写成化学方程式均不得分。

三、书写陌生方程式的策略

新情景下，陌生氧化还原方程式的书写有两种表述形式：

（一）残缺的文字表述题型。

例1：2017年全国Ⅲ卷28题(2)工业上常将含砷废渣（主要成分为As₂S₃）制成浆状，通入O₂氧化，生成H₃AsO₄和单质硫。写出发生反应的化学方程式   。  

(二)隐蔽的工艺流程题

例2：2019全国Ⅲ卷26题：工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Zn、Ni、Mg、

Si等元素）制备高纯硫酸锰，如图所示。

 “滤渣1”含有S和       ；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式______。

第一步：寻找两剂两产物，构造出“氧化剂＋还原剂＝氧化产物＋还原产物”的基本模型。

做工艺流程题要学会“瞻前顾后”、“上下打点”。例2中反应物MnO₂中的锰元素是＋4价，而产物MnSO₄中的锰元素是＋2价，我们需要找到一种还原剂把＋4价的锰还原到＋2价。联系下文“滤渣1”含有S，得出MnS中的硫元素化合价升高做还原剂。“箭头”指向方框的是反应物，“箭头”离开方框的是生成物。

MnO₂＋  MnS     ＝   MnSO₄   ＋  S

(氧化剂)  (还原剂）    (还原产物)   (氧化产物)

第二步：标价差，配电子

这一步关键是找配平的起点。遵循两个原则，一是找变价元素下角标大的物质为起点配平；二是找完全变价的物质为配平的起点。例如Cr₂O₇^2―→Cr^3＋，以Cr₂O₇^2―为配平的起点；MnO₂＋HCl(浓)—MnCl₂＋Cl₂↑＋H₂O，以Cl₂为配平的起点。

1 MnO₂^＋ 1 MnS       ＝   2 MnSO₄   ＋  1S

第三步：根据反应环境，补全介质

1MnO₂＋  1MnS   ＋ H₂SO₄   ＝  2 MnSO₄   ＋  1S  ＋  H₂O

第四步：根据原子守恒，配平所有元素。

1MnO₂＋  1MnS   ＋ 2H₂SO₄   ＝  2 MnSO₄   ＋  1S  ＋  2H₂O

关键是找到两剂两产物，其次是根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平方程式。

练习： H₂S废气可用碳酸钠溶液吸收，将吸收足量H₂S气体后的溶液加入到如图所示的电解池中进行电解，在阳极生成有工业价值的Na₂S₂O₃，电解时阳极的电极反应式为____________。

分析：阳极失电子，阳极生成有工业价值的Na₂S₂O₃，一定是HS^―失电子。从－2价升高到＋2价，所以有①2HS^－―8e^－＋3H₂O＝S₂O₃^2－＋8H^＋ ②2HS^－―8e^－＋8OH^－＝S₂O₃^2－＋5H₂O。这两种答案中，只有②是对的。第①种答案有两个明显错误，一是介质环境呈碱性，不可能生成H^＋；二是生成的S₂O₃^2－在酸性溶液(H^＋)不能存在。所以我们在写陌生氧化还原方程式时，还要关注介质的酸碱性，要写出客观存在的、符合条件的方程式。

四、陌生方程式教学的建议

1．根据周期表的结构，分族分清各种氧化剂和还原剂，找到其相似之处，达到触类旁通的效果。

(1) 周期表中各族元素对应氧化剂及还原产物

(2) 周期表中各族元素对应还原剂及氧化产物

2．明确书写的注意事项，规范书写不丢

⑴反应条件不乱写。①热化学方程式不写反应条件。写上是否正确，没有定论，但中学所有资料中不写。②常温常压下可以进行的反应，不必写条件；但是题目中的实验若有特定的条件，一律标注该特定条件。③反应单一条件时，条件一律写上面；有两个或更多条件的，上面写不下的写在下面；既有催化剂又有其它反应条件时，一律把催化剂写在上面。④是可逆反应的一律用双向箭头表示。

⑵反应物状态要区分。热化学方程式需要标出每一个反应物、生成物的状态，可分g (气体)、l (液体)、s (固体)、aq (溶液)四大类。字母外需要打括号，例如H₂O (l)、Na₂CO₃ (aq)、CaCO₃(s)。 普通方程式则不是很严格，一般不用g、l、s、aq的标记。生成物方面，当反应物中不含气体时，气体生成物要用“↑”标记；只有在溶液中，反应物中不含固体时，难溶或固体生成物一律用“↓”标记(如电解池反应Cu+2Cl=Cu+Cl₂↑，由于生成Cu吸附在电极上，故不写“↓”)。 “水蒸气”一般不打箭头，但偶有例外(碳酸氢铵受热分解

NH₄HCO₃NH₃↑＋CO₂↑＋H₂O↑)。

⑶反应物状态的不同反应不同。反应物若以特殊状态参加反应，例如浓硫酸、熔融氧化铝，过量，少量，一律在相应的反应物后打括号注明状态：①反应物浓度不同，产物不同： Cu + 4HNO₃(浓) ＝ Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O  3Cu + 8HNO₃(稀)＝ 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O  ②反应物量不同，产物不同 2NaOH + CO₂(少量)＝ Na₂CO₃ + H₂O   NaOH + CO₂(过量) = NaHCO₃   ③反应物物态不同，产物不同 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H₂↑ + Cl₂   2NaCl(熔融) 2Na + Cl²↑

⑷结构简式与分子式不混淆。化学方程式中，有机物需要用结构简式(燃烧反应无需考虑有机物结构，因此理论上可以写分子式，但还是写结构简式为好)。个别相对复杂的有机物允许写分子式(例如葡萄糖)，但是在相应的分子式下方要用中文注明反应物名称，并打括号。 无机物一般使用分子式而不用结构简式(例如硝酸通常不写为HO-NO₂)。

近年来，氧化还原反应在工艺流程题和电化学原理结合的题型比较多，我们只要抓住氧化还原反应的本质，以及原电池或电解池中两极的放电情况，结合题给的特定情境和信息，综合分析，就能够写出陌生的氧化还原方程式。

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）；45-46

[2] 张仕巧  例析新情境下氧化还原反应离子方程式的书写方法[J]