楊躍龍
【摘 要】離子反應是每年高考的必考點,也是考生必須了解和熟練掌握的基本知識點。本文從歷年高考離子反應的常見題型和易錯點、難點出發(fā),探討了該內容的復習要點和解題思路方法,希望能讓學生從根源上認識了解離子反應,進而提高學生的解題能力和思維能力。
【關鍵詞】離子反應;高考復習;難點與技巧
一、離子反應在高考中的地位
在高中階段,離子反應始終貫穿于化學教學之中,是基本的概念理論知識,也是化學教學的要點與難點之一,在高考化學試卷中占有極其重要的地位。以某地歷年高考化學考核知識為例,離子反應每年必考,而且占據(jù)比重較大。2008年,高考化學中離子反應考查15分,總分100分,比重達15個百分點,2009年更甚,考查分值23分,比重高達23個百分點。因此,對于高中的化學教學來說,必須給予離子反應足夠的重視。
二、高考對離子反應的考點分布
1.離子方程式書寫
離子方程式書寫很少單獨考查,通常與物質推斷或者離子判斷題一起進行綜合考查。從近些年高考試題出題方式來看,考查內容除了教材涉及的重要離子反應外,逐漸側重于知識的遷移運用能力。這就要求學生不僅要熟練掌握課本的重要離子反應,還要舉一反三,能夠正確運用課本知識解決課外問題。離子方程式的書寫一般遵守幾個原則,一是“兩易”,即易溶、易電離的化學物質(又稱強電解質)需要以離子符號表示;二是“兩等”,即離子方程式要求兩邊原子個數(shù)和電荷總數(shù)必須相等;三是“兩查”,即初步完成書寫后檢查是否存在公約數(shù)可以進一步化簡,是否漏寫離子反應條件;四是“五不”,非溶液反應不得寫成離子反應、固體化學物與濃硫酸反應時不得寫成離子反應、微溶物在濁態(tài)和做生成物時不得拆寫成離子形式、弱酸的酸根離子不得拆開書寫、反應物用量不同產物不同時應根據(jù)反應物用量加以區(qū)分。
2.離子方程式正誤判斷
離子方程式的正誤判斷一般涉及的知識面較廣,較為考查學生的基本知識。在日常教學和復習過程中我們總結了做題的七個步驟:一是注意離子反應是否與實際相符,是否屬于主觀臆造;二是注意產物符號的使用,“=”“↑”“↓”等符號的使用是否正確;三是注意各物質的化學式是否書寫正確,如離子反應中弱酸離子是不可拆寫的,HCO3-不可拆寫成CO32-;四是注意離子反應是否寫全、是否漏寫,以硫酸銅溶液和氫氧化鋇溶液的反應為例,不僅要考慮鋇離子和硫酸根離子的反應,還應考慮銅離子與氫氧根離子的反應;五是注意兩邊原子個數(shù)和電荷總數(shù)是否相等;六是注意反應物與產物配比是否正確;七是注意離子反應是否符合題目條件與要求,比如容易出錯的點為未注意題中的“過量”、“少量”等字眼,以及反應物添加順序有時也會對產物產生影響。
3.離子溶液共存性判斷
離子溶液的共存判斷實質是考察離子之間是否會發(fā)生反應,溶液中若離子之間并不能發(fā)生相互反應,且任一離子與題目要求不發(fā)生矛盾,則可以大量共存。常見的不能共存的情況有以下幾種:一是離子間反應生成難溶物、難電離物質、揮發(fā)性物質的,不可以大量共存;二是離子間能夠發(fā)生氧化還原反應或相互促進發(fā)生水解反應的,不可以大量共存;三是弱酸的酸式酸根離子與氫離子和氫氧根離子不可以共存;四是弱酸的酸根陰離子和氫離子不可以大量共存;五是弱堿的陽離子和氫氧根離子不可以大量共存;六是題干要求是無色溶液時需要考慮離子的顏色,有顏色的離子需要排除;七是題干中注明溶液的酸堿性時,需要注意溶液中的氫離子和氫氧根離子。
三、離子反應復習中的幾個難點
1.氧化還原反應
在離子反應中,出題者比較注重對氧化還原反應的考查,一是可以考查學生對離子反應的基本概念的掌握與知識儲備情況,二是可以考查學生的個人推理能力和解決問題的能力。氧化還原反應中,通常先考慮小范圍內離子得失電子的守恒,其次是考慮電荷守恒,然后是考慮離子的質量守恒。因此,在進行氧化還原反應的配平時應先進行電子守恒配平,再進行電荷守恒配平,最后進行質量守恒配平。具體步驟如下:
(1)首先確定離子反應的主要反應物和產物,根據(jù)化合價升降守恒進行初步配平。先確定氧化還原反應離子方程式的氧化劑與還原劑,根據(jù)題目條件確定反應的氧化產物與還原產物,然后將其列于方程式兩側,利用得失電子守恒進行初步配平。下面以2015高考理綜全國卷I中的一道試題為例進行詳細講解。
試題一:氯化亞銅(CuCl)廣泛應用于化工、印染、電鍍等行業(yè)。CuCl難溶于醇和水,可溶于氯離子濃度較大的體系,在潮濕空氣中易水解氧化。以海綿銅(主要成分是Cu和少量CuO)為原料,采用硝酸銨氧化分解技術生產CuCl的工藝過程如下(圖略)。
寫出步驟③中主要反應的離子方程式___________。
解析:解題第一步我們要做的是確定反應的氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物,本題步驟③為銅離子和亞硫酸銨反應,其中銅離子被亞硫酸銨還原,可得初步結果:
Cu2++SO32-+Cl-—CuCl↓+SO42-
第二步利用得失電子守恒進行初步配平得:
2Cu2++SO32-+2Cl-—2CuCl↓+SO42-
(2)根據(jù)溶液的酸堿性環(huán)境判斷是否添加氫離子或氫氧根離子。在完成初步配平之后,我們還需要根據(jù)題目條件判斷出溶液的酸堿性及是否需要添加氫離子或氫氧根離子。需要注意的是,并不是酸性或堿性條件下氫離子或氫氧根離子就一定出現(xiàn)在反應物一側,也有可能出現(xiàn)在生成物一側,需要通過電荷守恒定律進行判別,如在堿性條件下,左側負電荷比較多,則需要在右側添加氫氧根離子而左側添加水,最后依據(jù)質量守恒完成配平。如在上文的試題一中,硫酸銅溶液屬于酸性溶液,則應添加氫離子,初步配平結果來看左邊多出兩個正電荷,則應在右側添加兩個氫離子,然后依據(jù)元素的質量守恒在右側添加一個水分子,進而完成最后的配平:
2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O—2CuCl↓+SO42-+2H+
2.電極反應
離子反應容易出錯,教學難點在于原電池電極反應式的書寫,很多學生分不清概念,導致此類題型錯誤率極高。這類題型實質考察的是氧化還原反應的離子反應式,只不過是將氧化劑的還原反應和還原劑的氧化反應單獨書寫出來。原電池的負極(正極)、電解池的陽極(陰極),失(得)電子,化學價升高(降低),發(fā)生氧化(還原)反應,只是書寫時需要注意電解質的酸堿環(huán)境。
以甲烷燃料電池為例,其電解質溶液為氫氧化鉀,請寫出該電池的負極電極反應式。
第一步要做的是參考氧化還原反應的步驟,找出該反應的還原劑和氧化產物,但需要注意的是電解質溶液為氫氧化鉀,所以氧化產物不是二氧化碳而是碳酸根離子。所以有CH4-e-—CO32-;第二步利用得失電子守恒進行配平,CH4-8e-—CO32-;第三步利用電荷總數(shù)和質量守恒進行最后配平,10OH-+CH4-8e-—CO32-+7H2O;第四步確認無誤后將單線改為生成符號,10OH-+CH4-8e-=CO32-+7H2O。
四、結語
學生解題能力的高低取決于其知識結構是否合理,接觸的知識面是否豐富,掌握的解題技巧是否觸類旁通。因此,在高中化學教學中,教師要注重學生知識結構和邏輯思維的培養(yǎng),使其形成自己的知識體系,進而可以從容面對高考。
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