根據信息書寫未知方程式的教學設計

陳意娜

（浙江省寧波市鄞州區五鄉中學，浙江 寧波）

一、教學要求

根據題給信息書寫未知方程式在近幾年的浙江省化學學考選考中都是必考考點，因為是未知反應，學生平時學習中不易碰到或從未碰到，所以更能考查出學生的真實能力，具有更好的選拔效果。此類題目要求學生能根據題中提供的新信息，利用已掌握的化學基礎知識和基本技能，經過有限的臨場閱讀，創造性地解決新問題，不僅考查學生的閱讀能力，對所學知識的掌握程度和運用能力，更能考驗學生對信息的提取、加工和知識遷移的能力，具有一定的解題難度。但學生若能建立起有序的解題模型，通過類比、遷移是可以理解和完成的。掌握解題套路，可以有效地降低學生的畏難心理，使得分率得到明顯提升。

二、教學目標

1.通過對一些材料、圖片的閱讀分析，學習搜集和處理有效信息，找出未知反應的反應物、生成物、反應條件等基本要素。

2.掌握利用各種守恒原理書寫未知反應的方法。

3.通過分析解決典型問題，逐步提高學生分析解決實際問題的能力，提升化學學科素養。

4.培養學生將化學知識應用于生活和生產實踐的意識，提高理論聯系實際的探究意識及創新思維能力。

三、教學過程及設計意圖

【教學環節1】例題引入，初步建立解題模型

例1（2015浙江10月選考，27）某酸性廢液中含有Fe3+、Cu2+、Ba2+三種金屬離子，有學生設計了下列方案對該廢液進行處理（所加試劑均稍過量），以回收金屬，保護環境。

請回答：溶液A與H2O2溶液在酸性條件下反應的離子方程式是________。

解析：1.提取有效信息，找到關鍵反應物和產物。

根據題給信息，廢液中含有Fe3+、Cu2+、Ba2+，加入過量鐵屑，Fe3+、Cu2+均能與Fe反應得到Fe2+，由此推斷A溶液中主要含Fe2+、Ba2+。根據H2O2具有強氧化性的特性，和后續反應現象——紅褐色沉淀可知在酸性條件下該未知反應中Fe2+被H2O2氧化成Fe3+，再根據氧化還原反應有升必有降原則，判斷出H2O2被還原為H2O，則可得Fe2++H2O2→Fe3++H2O。

2.配平關鍵反應物和產物。

因為未知反應為氧化還原反應，可根據得失電子守恒原則配平主要反應物和產物。

Fe2+→Fe3+失去 1e-×1×2，

（ne-表示每個微粒得到或失去的電子數，中間數字代表得失電子的微粒數，最后數字代表根據得失電子守恒原則所配化學計量數）

H2O2→H2O 得到 1e-×2×1，

配平得失守恒的離子方程式是：2Fe2++H2O2→2Fe3++H2O。

3.根據電荷守恒以及題設反應條件，補齊反應物和產物。

第二步初步完成的方程式，反應物目前合計帶2個正電荷，而生成物未帶電荷，根據電荷守恒原則，應該還有其他離子參與反應。分析題給條件（在酸性條件下反應），判斷出反應物中應該還有2個H+，則反應方程式變為：2Fe2++H2O2+2H+→2Fe3++H2O。

4.根據質量守恒定律配原子守恒，最終完成方程式。

反應前后，相應原子個數要相等，顯然生成物H2O還需補上系數2，則最終答案為：

2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O

設計意圖：由高考真題入手，通過細致、規范、詳細的講解，讓學生迅速建構有序的解題模型。在此過程中，培養學生的核心素養，具體分析如下：

宏觀辨識與微觀探析：根據題給信息分析未知反應，依據氧化還原反應過程中的電子轉移情況推測得到參加反應的關鍵反應物和產物。

變化觀念和平衡思想：根據電子守恒、電荷守恒和原子守恒的先后順序，找到全部反應物和產物并配平，完成未知方程式的書寫。

證據推理和模型認知：在解題過程中，建立解題模型，讓學生無序的思維變得有序有效。

科學探究和創新意識：重點強化和培養學生根據相關信息書寫未知反應的意識和能力，不斷提升學生的探究意識和創新能力。

科學精神和社會責任：教學設計中，選取與生產、生活實際等密切聯系的問題或內容，以充分體現化學知識源于生產、生活實際，又應用和服務于科技生產、實際生活的基本理念，培養學生熱愛化學的情感。

【教學環節2】真題練習，學生學以致用，熟悉解題模型

例2（2016浙江4月選考，28）下圖中，固體A是鐵銹的主要成分。

請回答：寫出C→D在溶液中發生氧化還原反應的離子方程式____________________。

解析：1.提取有效信息，找到關鍵反應物和產物。

根據題給信息固體A是鐵銹的主要成分，則A為Fe2O3，單質B為Fe，固體C為FeCl3。根據Fe3+具有較強氧化性，SO2具有較強還原性，以及溶液D加BaCl2溶液能產生白色沉淀，可判斷得到

Fe3++SO2→Fe2++SO42-

2.配平關鍵反應物和產物。

根據得失電子守恒原則配平主要反應物和產物。已知：

SO2→SO42-失去 2e-×1×1，

Fe3+→Fe2+得到 1e-×1×2，

則配平得失守恒的離子方程式是：2Fe3++SO2→2Fe2++SO42-

3.根據電荷守恒以及題設反應條件，補齊反應物和產物。

第二步初步完成的方程式，反應物目前合計帶6個正電荷，而生成物帶2個正電荷，分析題給條件（在H2O中，反應物中既沒有H+，也無OH-），再根據電荷守恒判斷出生成物中應該還有4個H+，則反應方程式變為：2Fe3++SO2→2Fe2++SO42-+4H+。

4.根據質量守恒定律配原子守恒，最終完成方程式。

反應前后，相應原子個數要相等，顯然反應物中還有1個H2O，則最終答案為：

2H2O+2Fe3++SO2=2Fe2++SO42-+4H+

設計意圖：再由高考真題入手，讓學生自主答題，根據剛剛所學的解題模型舉一反三進行解題練習。因為同樣都是來源于選考卷中的學考題部分，題目難度不大，能使學生體驗解題成功的成就感，激發學生的學習興趣。

【教學環節3】習題難度提升，重點突破信息提取能力

例3（2017浙江4月選考，31）Cl-存在時會催化ClO2的生成。反應開始時在三頸燒瓶（裝有NaClO3和H2SO4）中加入少量鹽酸，ClO2的生成速率大大提高，并產生微量氯氣。該過程可能經兩步完成，請將其補充完整：（1）___________________（用離子方程式表示），（2）H2O2+Cl2=2Cl-+O2+2H+。

解析：1.提取有效信息，找到關鍵反應物和產物。

根據題給信息——Cl-存在時會催化ClO2的生成，則可判斷得到在總反應中Cl-起到催化劑作用，

Cl-在第二步反應中是產物，則第一步反應中Cl-為反應物。再根據能產生微量氯氣這個信息以及氧化還原反應的就近原則判斷得到反應的失電子組合Cl-→Cl2。

接下來尋找得電子組合，提煉題目信息——三頸燒瓶（裝有NaClO3），ClO2的生成速率大大提高，判斷得到反應的得電子組合ClO3-→ClO2。

2.配平關鍵反應物和產物。

根據得失電子守恒原則配平主要反應物和產物。已知：

2Cl-→Cl2失去 1e-×2×1，

ClO3-→ClO2得到 1e-×1×2，

則配平得失守恒的離子方程式是：2Cl-+2ClO3-→Cl2+2ClO2

3.根據電荷守恒以及題設反應條件，補齊反應物和產物。

第二步初步完成的方程式，反應物目前合計帶4個負電荷，而生成物不帶正電荷，分析題給條件（加入少量鹽酸），再根據電荷守恒判斷出反應物中應該還有4個H+，則反應方程式變為：

4H++2Cl-+2ClO3-→Cl2+2ClO2

4.根據質量守恒定律配原子守恒，最終完成方程式。

反應前后，相應原子個數要相等，顯然生成物中還有2個H2O，則最終答案為：

4H++2Cl-+2ClO3-=Cl2+2ClO2+2H2O

設計意圖：選取選考卷中的選考題部分，讓學生感受這種類型題目的難度，從中發現在解題模型中第一步信息提取找到關鍵反應物和產物是最難的一步，最能考查能力。通過引導學生學習搜集、處理信息的方法，進一步提高解題能力。

【教學環節4】設計習題，提升學生解題能力，進一步鞏固解題模型

練習1：利用石灰乳和硝酸工業的尾氣（含NO、NO2）反應，既能凈化尾氣，又能獲得應用廣泛的Ca（NO2）2，生產中溶液需保持弱堿性，在酸性溶液中Ca（NO2）2會發生分解，產物之一是NO，其反應的離子方程式為__________________。

解析：根據題給信息Ca（NO2）2會發生分解，產物之一是NO，順利找到得電子組合NO2-→NO。考慮到HNO2的不穩定性，推測反應的失電子組合NO2-→NO3-。

練習2：廢舊鋰離子電池的正極材料試樣（主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等）可通過下列實驗方法回收鈷、鋰。

在上述溶解過程中，S2O32-，LiCoO2在溶解過程中反應的離子方程式為_______________________。

解析：根據圖示，找到得電子組合CoO2→Co2+。分析可得只能S2O32-失電子變成 SO42-。

設計意圖：通過補充練習重點突破第一步的信息提取能力，讓學生了解此類題型中各種有效信息的呈現方式和特點，引導學生學會利用文字信息、數字提示語、實驗裝置圖、工業流程圖等多種信息，培養學生的信息素養，并在探究和解決問題的實踐中逐步提高學生相應的能力。

四、教學反思

對于根據信息書寫未知方程式的題型，學生若能掌握一定的解題模型，利用電子守恒、電荷守恒和原子守恒原則，合理有效利用題給信息，是可以快速解決問題的。按理來說并不難掌握，但練習后效果發現學生失分率還是較高，究其原因主要是學生基礎知識掌握不好，導致練習時應用不熟練。在平時的教學中一定要加強對基本概念和規律的理解，對學生來說，基礎知識掌握越好，思維遷移越快，從信息中提取知識越快，推理能力越強，同時還需通過一定題量的練習讓學生逐漸積累起解題經驗，從而進一步鞏固解題模型。