模糊表達　準(zhǔn)確理解

廖旭杲

在解讀教材過程中，作為教師需要理解教材一些簡潔文字背后往往有諸多內(nèi)涵;在解析一些考題時也應(yīng)明白題面背后的深意，如此，方能居高臨下，深入淺出地準(zhǔn)確理解，茲舉數(shù)據(jù)說明之。

例1 （2018年11月浙江省學(xué)（選）考試題13）最近，科學(xué)家研發(fā)了“全氫電池”，其工作原理如圖1所示。下列說法不正確的是（）。

A.右邊吸附層中發(fā)生了還原反應(yīng)

B.負極的電極反應(yīng)是H，-2e-+2OH-=2H2O

C.電池的總反應(yīng)是2H2+O2=2H2O

D.電解質(zhì)溶液中Na向右移動，ClO2向左移動

解析 近年來全國各地的高考試題中，考查電化學(xué)的試題無一例外地全是信息題，其情境素材往往是較新的科研成果，讓學(xué)生來體會化學(xué)的價值。

此題中的原電池，因負極H2參與反應(yīng)，正極有H，生成，故名“全氫電池”。原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置，“全氫電池“是把什么樣的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的呢？這需要從電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)式中尋找答案。

負極：H2吸附層（并不斷通H2）并處于“NaOH（aq）+NaCl0。（aq）”的堿性環(huán)境，負極發(fā)生的電極反應(yīng)為：

H2-2e-+2OH-（aq）=2H2O

正極：吸附層（產(chǎn)生的H2可以不斷放出）處于“HClO，（aq）+NaClO，（aq）”的酸性環(huán)境，正極發(fā)生的電極反應(yīng)為：

2H+2e-（aq）=H2

電池總反應(yīng)為：

H（aq）+OH-（aq）==H2O（l）

所以該電池的能量來源是中和反應(yīng)的中和熱：

H（aq）+OH-（aq）==H20（I），△H==57.3kJ· mol

OH-來源于負極區(qū)的NaOH，H+來源于正極區(qū)的HClO.，負極區(qū)和正極區(qū)之所以用離子交換膜分隔，是因為可以減少

H（aq）+OH-（aq）=H2O（1）

反應(yīng)的直接發(fā)生，因負極區(qū)OH”參與電極反應(yīng)，導(dǎo)致c（Na）增多，自動擴散到正極區(qū)，同時因正極區(qū)H參與電極反應(yīng)，導(dǎo)致c（ClO;）增大，自動擴散到負極區(qū)。而NaClO4的作用是增強溶液導(dǎo)電性，因其NaClO，在水中溶解度特別大。綜上，原電池總反應(yīng)不一定是氧化還原反應(yīng)，原電池電極反應(yīng)則一定是氧化與還原反應(yīng)。

答案：C

例2 （2018年11月浙江省學(xué)（選）考試題30）高鐵酸鉀（K，F(xiàn)eO4）可用作水處理劑。某同學(xué)通過“化學(xué)—電解法”探究K，F(xiàn)eO，的合成，其原理如圖2所示。接通電源，調(diào)節(jié)電壓，將一定量Cl2通人KOH溶液，然后滴入含F(xiàn)e+的溶液，控制溫度，可制得K，F(xiàn)eO。

（1）請寫出“化學(xué)法”得到FeO2-的離子方程式_______。

（2）請寫出陽極的電極反應(yīng)式（含F(xiàn)eO2-）_____。

解析 所謂“化學(xué)一電解法”是指可用“直接化學(xué)反應(yīng)法”和“電化學(xué)法”兩種方法得到K，F(xiàn)eO。在陰極區(qū)，電極反應(yīng)為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-;在陽極區(qū)，Cl2通人前的電極反應(yīng)為：4OH--4e-==2H2O+O2。

隨著Cl2通入，待溶液出現(xiàn)微黃色，其中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：

Cl+2KOH==KClO+KCl+H2O

此時溶液顯堿性具有強氧化性，當(dāng)在溶液中加人含F(xiàn)e+的溶液時，溶液中ClO～直接氧化Fe（II）得到K2FeO4，此乃“化學(xué)法”：

2Fe++3ClO～+10OH-=

2FeO2-+3Cl～+5H2O

或2Fe（OH）+3ClO～+4OH-=

2FeO2-+3Cl～+5H2O

同時，Cl“又可在陽極失電子實現(xiàn)循環(huán)：2Cl～-2e==Cl2

Cl2+2OH=ClO～+Cl～+H2O

生成ClO～可再氧化Fe（I）、實現(xiàn)再循環(huán)（如圖3所示）。其中OH-部分來自陰極電極反應(yīng)2H20+2e==H2+2OH-的補充，OH-可通過鹽橋移向陽極。

“化學(xué)法”得到K，F(xiàn)eO，的理論依據(jù)是：在堿性環(huán)境下，ClO-氧化性大于FeO子-，使“化學(xué)法”（ClO～直接氧化Fe（I））得到K，F(xiàn)eO，的條件得以成立。

FeO2-+3e-+4H，0-Fe（OH）+5OH-φ°（FeO2-/Fe（OH），）=0.72V

ClO”+2e-+H，0==CI～+2OH-

φ°（ClO/C1～）=0.8895V

在堿性環(huán)境下，同時有CI～存在時，陽極Fe（I）能否（或先于CI”或與CI同時）失去電子被氧化得FeO2～？

OH-在石墨電極上放電生成O2，超電勢（除與氣體種類有關(guān)外，還與電流密度等相關(guān)）約1.1V，而CI：在石墨電極上放電生成Cl，超電勢約0.1V。所以反應(yīng)實際電動勢：φ°（Cl：/Cl-）≈1.458V，φ°（O2/OH-）≈1.5V，所以CI～優(yōu)于OH-在陽極上放電。但Fe（II）的還原性大于CI～，所以才有“電解法”制K，F(xiàn)eO，成立。只有當(dāng)Fe（II）失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)得到FeO？～的濃度達到一定值時，C1～才能在陽極同時失去電子。

綜上，在堿性環(huán)境下，F(xiàn)e（Il）在陽極失去電子能力遠大于CI～，電解法（電化學(xué)法）得到K2FeO，條件完全滿足，陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為：

Fe+-3e-+8OH==2FeO2-+4H20

或Fe（OH）;-3e-+5OH-=2FeO2-+4H20

可能還有部分學(xué)生有疑問：陽極附近的Fe（I）被消耗后，是什么力促使Fe（）進一步移向陽極發(fā)生氧化反應(yīng)？原因有二：一是隨著陽極電極反應(yīng)消耗Fe+陽極附近c（Fe+）降低，外圍的Fe+可進一步擴散至陽極，即Fe+離子可因為是濃度高低產(chǎn)生的擴散力作用而移向陽極。二是在強堿性環(huán)境中，F(xiàn)e（OH），膠粒因吸附帶負電，在電場力的作用下移向陽極。

答案：

（1）2Fe3++3ClO～+10OH-=2FeO2-+3Cl～+5H2O

或2Fe（OH）+3ClO～+4OH=2FeO2-+3Cl～+5H2O

（2）Fe+-3e-+8OH-=2FeO2-+4H2O或Fe（OH）。-3e-+5OH--2FeO2-+4H2O

例3 （2017 年北京理綜題28，有改編）某小細在驗證斥應(yīng)

Fe+2Ag==Fe++2Ag

的實驗中檢測到Fe+發(fā)現(xiàn)和探究過程如下。

向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸銀溶液（pH≈2）中加人過量鐵粉，攪拌后靜置，燒杯底部有黑色固體，燒杯中的無色上清液能檢驗出Fe3+。

（1）檢驗產(chǎn)物

①取出少量黑色固體，洗滌后，_______（填操作和現(xiàn)象），證明黑色固體中含有Ag。

②取上層清液，滴加K，【Fe（CN）6】溶液，產(chǎn)生藍色沉淀，說明溶液中含有_______

（2）針對“溶液呈黃色”，甲認為溶液中有Fe+乙認為鐵粉過量時不可能有Fe+乙依據(jù)的原理是_______（用離子方程式表示）。針對兩種觀點繼續(xù)實驗：

①取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，證實了甲的猜測。同時發(fā)現(xiàn)有白色沉淀產(chǎn)生，且溶液顏色深淺、沉淀量多少與取樣時間有關(guān)，對比實驗記錄如下：

（資料：Ag與SCN-生成白色沉淀AgSCN）②對Fe+產(chǎn)生的原因作出如下假設(shè)：

假設(shè)a：可能是鐵粉表面有氧化層，能產(chǎn)生Fe

假設(shè)b：空氣中存在O2，由于_______（用離子方程式表示），可產(chǎn)生Fe+;

假設(shè)c：酸性溶液中NOz具有氧化性，可產(chǎn)生Fet;

假設(shè)d：根據(jù)現(xiàn)象，判斷溶液中存在Ag，可產(chǎn)生Fe。

③下列實驗I可證實假設(shè)a、b、c不是產(chǎn)生Fe+的主要原因。實驗II可證實假設(shè)d成立。

實驗I：向硝酸酸化的_______溶液（pH≈2）中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，不同時間取上層清液滴加KSCN溶液，3min時溶液呈淺紅色，30min后溶液幾乎無色。

實驗II：裝置如圖4。其中甲溶液是_______，操作及現(xiàn)象是_______

（3）根據(jù)實驗現(xiàn)象，結(jié)合離子方程式推測實驗i～i中Fe+濃度變化的原因：_____。

解析 （1）反應(yīng)

Fe+2Ag==Fe2++2Ag

有兩種產(chǎn)物：Ag和Fe？+需分別檢驗：

①黑色固體中肯定有過量的鐵粉，此外還有置換出來的Ag，要證明其中有Ag，方法有二：

（i）將Ag轉(zhuǎn)化為Ag，利用CI-來檢驗其中的Ag：加硝酸加熱溶解固體，再滴加稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀，證明黑色固體中含有Ag。

（ii）將鐵溶解，若還有固體剩余必為Ag：加足量稀鹽酸，使固體充分溶解，仍有不溶物，證明黑色固體中含有Ag。

②可采用赤血鹽K，【Fe（CN）。】（鐵氰化鉀）來檢驗Fe2+：

K+【Fe（CN）。】一+Fe=

KFe【Fe（CN）。】↓（藍色沉淀）

（2）乙認為鐵粉過量時不可能有Fe+是因為這兩者不能共存：

2Fe3++Fe==3Fe+

此反應(yīng)屬于熱力學(xué)進行得很徹底的反應(yīng)，查表知：φ°（Fe/Fe2+）=0.771V，φ°（Fe2+/Fe）==0.440V，lgKθ=nE9/0.0591=2x1.211/0.0591=41，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)很大K°=1041。

其實，F(xiàn)e？+在水溶液中以水合鐵離子的形式存在，如【Fe（H20）6】3+呈淡紫色，幾乎無色;但一般地含F(xiàn)e+溶液呈黃色，是因為【Fe（H20）。】”發(fā)生水解反應(yīng)而顯黃色：【Fe（H20）。】+（幾乎無色）+nH，0【Fe（OH）。（H20）6-】3-“（黃色）+nH2O（n=0～6），如pH=2～3時，F(xiàn)e+水解成Fe（OH）（H20）弓，F(xiàn)e（OH）（H20）ζ呈黃色，隨著pH的升高，F(xiàn)e+水解生成更復(fù)雜的單核羥基配合物或進一步聚合成多核羥基配合物，所以Fe+水解后，不能再用中（Fe/Fe2）來解釋了，其正極電極電勢大幅降低，所以不能氧化過量的鐵粉了。

題示對比實驗卻證實反應(yīng)后確有Fe+產(chǎn)生，基于中學(xué)生的認識水平，命題人給出了4種假設(shè)，繼續(xù)設(shè)計實驗探究成因：原溶液是AgNO，溶液，基于控制單一變量的原則，仍然選用硝酸鹽溶液作對照，如NaNO，、KNO，等，溶液濃度仍然保持在0.05 mol·L-1，現(xiàn)象對比鮮明：

原實驗現(xiàn)象：3min時溶液呈紅色，30min時溶液紅色較3min時加深。

對照實驗現(xiàn)象：3min時溶液呈淺紅色，30min后溶液幾乎無色。

兩者對照：原實驗30min時為什么會有較多的Fe存在？不難發(fā)現(xiàn)其原因不是因為鐵粉表面有氧化層被HNO，溶解的原因（假設(shè)a），也不是溶解氧氧化Fe+的原因（假設(shè)b），也不是NO，在H存在下氧化Fe2+的原因（假設(shè)c），因為這三種因素原實驗和對照實驗里均存在，而原實驗30min時有較多的Fe+只能是Ag的緣故。為此，命題人引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)設(shè)計實驗來證實。

注意明確實驗II的目的是通過原電池反應(yīng)來證實是Ag°氧化Fe2為Fe，發(fā)生的原電池反應(yīng)應(yīng)為：

Ag+Fe==Ag+Fe

正極反應(yīng)式為：Ag+e-=Ag，負極反應(yīng)式應(yīng)為：Fe2-e-==Fe+所以甲溶液應(yīng)選用亞鐵鹽，可用FeSO.溶液，為避免影響Fe+發(fā)生氧化反應(yīng)，亞鐵鹽的陰離子不宜用NO3或CI～。為檢驗原電池反應(yīng)后有Fe，相應(yīng)的操作及現(xiàn)象是：分別取電池工作前與工作一段時間后左側(cè)燒杯中溶液，同時滴加KSCN溶液，后者紅色更深。

（3）綜合以上分析，結(jié)合實驗現(xiàn)象不難發(fā)現(xiàn)實驗i～iii中Fe+濃度變化的原因：3min時，反應(yīng)

Fe+2Ag==Fe2+2Ag

進行中，還有較多Ag剩余，所以滴加KSCN溶液，產(chǎn)生較多的AgSCN白色沉淀，同時由于c（Ag）仍然較大，繼續(xù)氧化Fe為Fe+：FeAB+Fe2，所以可見溶液呈紅色。隨著時間的推移，c（Ag）下降，所以30min時，白色沉淀AgSCN減少，但累積的Fe+較多，所以紅色加深。繼續(xù)反應(yīng)到120min時，c（Ag）繼續(xù)下降，白色沉淀AgSCN進一步減少，在此過程中由于c（Fe2）增大，c（Ag）減小，量的積累導(dǎo)致質(zhì)的飛躍，F(xiàn)e+的氧化性超過Ag，此時Fe+開始氧化Fe：

2Fe++Fe==3Fe2

所以導(dǎo)致120min時c（Fe3+）比30min時少，紅色變淺。

答案：（1）①加硝酸加熱溶解固體，再滴加稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀②Fe+

（2）Fe+2Fe==3Fe2

②4Fe2++O2+4H==4Fe++2H2O加入KSCN溶液后產(chǎn)生白色沉淀

③0.05 mol·L-1NaNO3溶液FeSO，溶液分別取電池工作前與工作一段時間后左側(cè)燒杯中溶液，同時滴加KSCN溶液，后者紅色更深

（3）溶液中存在反應(yīng)：

①Fe+2Ag==Fe2++2Ag

②Ag°+Fe2==Ag+Fe+

③Fe+2Fe==3Fe2+

反應(yīng)開始時，c（Ag）大，以反應(yīng)①、②為主，c（Fe）增大。約30min后，c（Ag）小，以反應(yīng)③為主，c（Fe2）減小。

解讀文本時，有時會碰到教材在編寫某些比較復(fù)雜的化學(xué)知識時往往采取模糊性表達，身為教師，此時不應(yīng)將認識停留在教材顯淺的表觀水平，不能僅滿足于理解上的模糊性，應(yīng)對知識的來龍去脈做到心中有數(shù)，在準(zhǔn)確、深刻地理解知識基礎(chǔ)上恰當(dāng)?shù)陌盐战虒W(xué)過程。

講解試題時，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)命題專家對某些特殊的化學(xué)知識，也常采取模糊表達進行描述，言簡意賅。在研究這些試題時教師不能對這些知識的背景“視而不究”，忽視對其“異常性”、“合理性”、“科學(xué)性”的拷問，而應(yīng)以此為線索，探究知識的“來龍去脈”。當(dāng)然具體教學(xué)過程中應(yīng)視學(xué)情而定，也不能以“澄清知識”為由而超越課程標(biāo)準(zhǔn)和教材，一味“拔高”要求，加深難度，加大容量，從而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和實際接受能力，適合的才縣最好的。