“四步法”應對情景方程式的書寫

四川 王夢林

一、考頻統計及分析

全國卷非選擇題必考部分三道題的題型一般為無機化工流程題、化學反應原理、化學實驗，兩道選考題有機化學基礎和物質結構與性質中二選一。化工流程題主要側重無機物性質的考查。2017—2019年9套全國卷化工流程題考查角度及歷年考頻統計如下表：

方程式書寫計算電化學化學實驗物質的推斷物質性質2019·全國卷Ⅰ22222019·全國卷Ⅱ311112019·全國卷Ⅲ21232018·全國卷Ⅰ312112018·全國卷Ⅱ32122018·全國卷Ⅲ241112017·全國卷Ⅰ2222017·全國卷Ⅱ11422017·全國卷Ⅲ21221

三年各考查角度考頻統計如下：

由考查角度考頻統計圖可以看出：

(1)工業流程題中考頻最高的是方程式的書寫，每年、每套全國卷必考，89%的工業流程題考查方程式書寫的頻次在兩次及以上。方程式書寫的考查主要為在給定情境中的陌生方程式書寫，類型分為化學方程式、離子方程式、電極方程式。

(2)物質的推斷及物質性質的考查頻次也較高。主要是流程中加入的試劑和流程生成物的判斷，以及對流程步驟和加入試劑原理的解釋，在流程分析過程中會加入一定的實驗操作考查。

(3)電化學內容主要在2018年全國卷進行了考查，在2017年和2019年全國卷中并未在工業流程題中考查電化學部分，而將考查設置在了化學反應原理部分。原電池和電解池是在選修四《化學反應原理》中進行系統學習的，在原理部分考查更為合理。

(4)化學計算考頻也較高。主要設置在最后一小題，考查形式為滴定法測定含量(2019年全國卷Ⅱ、2018年全國卷Ⅰ、2017年全國卷Ⅱ)、溶度積有關計算(2017年全國卷Ⅰ)、物質組成計算(2019年全國卷Ⅲ)、產率計算(2017年全國卷Ⅲ)。

二、教學中的方程式

六個常見考查角度中方程式的書寫出現頻次最高，足見其重要性，而方程式的書寫一直以來都是教學過程中的難題之一。

1.方程式之難

初中化學接觸過一些簡單的方程式，因為少和簡單所以記憶起來也比較簡單，學生并未體會到它的“難處”。《必修一》第二章離子反應和氧化還原反應部分開始接觸更多的方程式，第三、四章金屬、非金屬及其化合物部分方程式的數量急劇上升，學生也深刻體會到了難之所在：①難在量多，第三章和第四章介紹了鈉、鋁、鐵、銅、硅、氯、硫、氮等元素的單質及其化合物，種類多、性質不一，對應的方程式數不勝數；②難在記憶，每個方程式都不一樣，但是在高一階段的學習中比較重要，所以方程式的記憶一直困擾著學生，更有同學出現“今天記住明天忘”的情況；③難在使用，肯花些時間來記憶方程式并不是難事，但是在什么題中應該使用哪些方程式就變得困難了，學生不能準確使用方程式也是一個難題。

2.方程式的意義

化學是一門以實驗為基礎的學科，化學實驗目的一般為驗證或探究一些物質的性質，而方程式則是反應性質的最直觀的表達。

基于宏觀辨識的化學反應描述出了宏觀物質的變化，伴隨著可觀察到的現象和可感覺到的能量變化。基于微觀探析的化學反應指的是有新物質生成的反應，即為原子的重新組合過程，反應前后原子種類、數目和性質都保持不變。

化學反應是宏觀物質變化與微觀原子重新組合的直接體現，理解方程式的本質可提高學生對方程式的認識，方程式不是簡單的化學符號的組合，而是反應物中舊化學鍵斷裂和生成物新化學鍵形成過程的體現。

3.高一階段方程式教學建議

(1)重視物質性質。強化物質的性質，而不是強化方程式本身。高一學習階段元素化合物性質教學主要可以分為兩大類：物質分類教學法和化合價教學法。

物質分類教學法。以二氧化硅教學為例：二氧化硅屬于酸性氧化物，即可聯系酸性氧化物的性質——與水、堿、堿性氧化物的反應。

(2)重視配平與守恒。方程式的配平也是學生遇到的一個難題，而配平的基本依據則是守恒：化合價升降守恒(得失電子守恒)、電荷守恒、元素守恒。配平順序為化合價升降守恒→電荷守恒→元素守恒。

以銅和稀硝酸反應的離子方程式為例：

三、全國卷真題分類剖析

1.化學方程式

【例1】(2019·全國卷Ⅱ·26節選)(2)以重晶石(BaSO4)為原料，可按如下工藝生產立德粉：

①在回轉爐中重晶石被過量焦炭還原為可溶性硫化鋇，該過程的化學方程式為_________________

回轉爐尾氣中含有有毒氣體，生產上可通過水蒸氣變換反應將其轉化為CO2和一種清潔能源氣體，該反應的化學方程式為______________________________。

【解析】進入回轉爐的反應物為重晶石和焦炭粉，題干指出“重晶石被過量焦炭還原為可溶性硫化鋇”，正因為焦炭過量，氧化產物應為CO，故可按照以下流程寫出：

【試題解讀】兩個方程式難度不大，關鍵在于對題干信息的有效分析，要學會“瞻前顧后”：回轉爐中的反應物已經明確給出，題干描述中指出了過量焦炭將硫酸鋇還原為硫化鋇，在分析氧化產物時不少同學如果沒有認真分析題干就會將氧化產物認為是CO2，所以此時應對焦炭的過量引起重視，若重視了這個信息就可以正確判斷氧化產物為CO。同時，此空之后提出“回轉爐中含有有毒氣體”，這個信息也驗證了氧化產物是CO而不是CO2，從而寫出正確的化學方程式。

【例2】(2019·全國卷Ⅰ·26節選)硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料，廣泛應用于玻璃、醫藥、肥料等工業。一種以硼鎂礦(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)為原料生產硼酸及輕質氧化鎂的工藝流程如下：

回答下列問題：

(1)在95℃“溶浸”硼鎂礦粉，產生的氣體在“吸收”中反應的化學方程式為______________________________。

2.離子方程式

【例3】(2017·全國卷Ⅰ·27節選)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)來制備。工藝流程如下：

回答下列問題：

【試題解讀】本題是離子方程式的書寫，題目給出了主要的反應物和生成物，離子方程式的書寫步驟和化學方程式是一致的，只是加入了電荷守恒，而配平電荷時的離子需要從題意來判斷，酸性溶液用H+配平，堿性溶液用OH-配平。

【例4】(2018·全國卷Ⅰ·27節選)(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時，取50.00 mL葡萄酒樣品，用0.010 00 mol·L-1的碘標準液滴定至終點，消耗10.00 mL。滴定反應的離子方程式為______________________________。

【解析】Na2S2O5可作抗氧化劑，則說明容易被氧化，碘單質的作用是與Na2S2O5反應將其氧化。Na2S2O5中硫元素化合價為+4，被碘單質氧化為+6價，可按照以下步驟書寫：

【試題解讀】本題以滴定實驗為載體書寫氧化還原反應的離子方程式，在例3基礎上加入了化合價升降守恒，學生需要分析焦亞硫酸鈉中各元素的化合價，判斷氧化產物和還原產物。配平電荷選用的是H+，配平原子守恒依然用H2O。

四、方法歸納

陌生方程式的書寫只要按照一定的步驟，就能化繁為簡，逐個攻破，以下是方程式書寫步驟的建議：

五、復習備考建議

如何能讓學生在高考中不受方程式書寫困擾是作為教師需要思考的，我們可以從以下幾點協助學生：

1.重理解：方程式是宏觀現象的微觀解釋，物質發生了變化但是原子并未改變，體現的是典型的守恒思想。因此在高一和高二的日常教學中我們要重視方程式的意義教學，讓學生理解反應、理解方程式。

2.辨情景：工藝流程題中的方程式書寫考查重點之一是寫出反應物和生成物，部分題干會直接給出重要的反應物和生成物，有的題干則只給部分物質，學生需要從流程和題干描述中自主分析得出物質。

常用的物質判斷方法有：(1)箭頭法，進入箭頭為反應物，出去箭頭為生成物；(2)瞻前顧后法，流程前后共同分析，根據前后物質的變化判斷反應物和生成物。

3.知守恒：學生可以寫出主要物質但不能配平的主要原因就是不會用守恒，多數學生的方程式配平僅限于觀察法，而對于守恒不夠了解，因此我們要在日常的教學和復習過程中加強守恒思想的灌輸，讓學生了解守恒在配平方程式中的重要性。

4.肯放手：在遇到情景方程式書寫題時，給夠學生自主思考和分析的時間，讓學生養成獨立解決問題的能力，教師只需要在學生遇到無法解決的困難時給予適當的指導即可。