淺談守恒思想在新信息方程式書寫中的應(yīng)用

云南 孫應(yīng)倫

隨著新課改的推進(jìn)，全國各地高考化學(xué)卷中，均出現(xiàn)了陌生程度較高的化學(xué)方程式的書寫和判斷，考生在面對這類問題時(shí)，由于題面信息較新，涉及內(nèi)容不是教材中的反應(yīng)方程式，往往感覺難于下手，甚至產(chǎn)生恐懼心理。對于這一類化學(xué)反應(yīng)方程式，其實(shí)只要掌握一定的技巧和方法，充分利用化學(xué)中的守恒思想，書寫就會(huì)變得很簡單。筆者從氧化還原反應(yīng)、非氧化還原反應(yīng)兩種類型來闡述如何書寫新信息反應(yīng)方程式。

一、氧化還原反應(yīng)方程式

在溶液中的反應(yīng)，對氧元素的處理是方程式書寫的難點(diǎn)，要充分考慮介質(zhì)的影響，對-2價(jià)氧來說，可以以三種形式存在，即：O2-(熔融活潑金屬氧化物)、H2O(酸性環(huán)境中，因能提供較多的H+)、OH-(中性或者堿性環(huán)境中，因H+較少，只能由H2O電離得到，每個(gè)H2O分子只能提供一個(gè)H+)。

掌握了氧化劑、還原劑及其能力強(qiáng)弱、產(chǎn)物價(jià)態(tài)后，如何巧用守恒思想正確書寫氧化還原反應(yīng)方程式呢？

以2017年全國Ⅲ卷28題(2)為例予以說明。

工業(yè)上常將含砷廢渣(主要成分為As2S3)制成漿狀，通入O2氧化，生成H3AsO4和單質(zhì)硫。寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________。

第一步：書寫“主干物質(zhì)”。

“主干物質(zhì)”即反應(yīng)物中的氧化劑、還原劑，產(chǎn)物中的氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。

As2S3+O2——H3AsO4+S

第二步：標(biāo)出發(fā)生變價(jià)的元素的化合價(jià)，利用得失電子守恒配平“主干物質(zhì)”。

As：由反應(yīng)前的+3價(jià)升至反應(yīng)后的+5價(jià)，2個(gè)As共失去2×2=4個(gè)電子；

S：由反應(yīng)前的-2價(jià)升至反應(yīng)后的0價(jià)，3個(gè)S共失去3×2=6個(gè)電子；

失電子總數(shù)為10個(gè)。

O：由反應(yīng)前的0價(jià)降至反應(yīng)后的-2價(jià)，2個(gè)O共得到4個(gè)電子。

根據(jù)電子守恒可知，10與4的最小公倍數(shù)為20，且10×2=4×5，所以As2S3的系數(shù)為2，O2的系數(shù)為5。可以得到：

2As2S3+5O2——4H3AsO4+6S

第三步：利用質(zhì)量守恒補(bǔ)充完整反應(yīng)方程式。

對于電化學(xué)以氧化還原反應(yīng)為核心的電極反應(yīng)方程式的書寫，該方法同樣有效。

以2016年浙江高考試題28題(5)為例予以說明。

研究證實(shí)，CO2也可在酸性水溶液中通過電解生成甲醇，則生成甲醇的反應(yīng)發(fā)生在_______極，該電極反應(yīng)式是_______________________________________。

依據(jù)：“二氧化碳變甲醇”，碳元素的化合價(jià)降低，得到電子，說明其在陰極反應(yīng)。其電極反應(yīng)式書寫步驟如下：

第一步：書寫“主干物質(zhì)”。

第二步：利用得失電子守恒配平“主干物質(zhì)”。CO2中碳元素化合價(jià)為+4，甲醇中碳元素化合價(jià)為-2，故應(yīng)得到6個(gè)電子。

第三步：利用電荷守恒和質(zhì)量守恒補(bǔ)充完整反應(yīng)方程式。

從以上例子可以看出，對新信息型的氧化還原反應(yīng)方程式，只要掌握新信息型氧化還原反應(yīng)方程式的書寫規(guī)則，抓住反應(yīng)本質(zhì)“得失電子守恒”，再巧用質(zhì)量守恒以及離子反應(yīng)中電荷守恒，就可以化繁為簡，將“陌生”方程式轉(zhuǎn)化為考生容易書寫的“熟悉”方程式，解決考生對“陌生”氧化還原反應(yīng)方程式的恐懼心理。

二、非氧化還原反應(yīng)方程式

以2017年全國Ⅰ卷27題(2)為例予以說明。

Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來制備，工藝流程如圖所示：

回答下列問題：

第一步：依據(jù)題意寫出主要反應(yīng)物及生成物。

第二步：依據(jù)質(zhì)量守恒和電荷守恒完成方程式。

對于新信息型的非氧化還原反應(yīng)方程式，在根據(jù)題意寫出主要反應(yīng)物及生成物之后，再依據(jù)質(zhì)量守恒(離子反應(yīng)還有電荷守恒)，即可輕松寫出相關(guān)反應(yīng)方程式。