一定情境下的方程式書寫試題分析與突破策略

江蘇 魯衍旭

江蘇省高考自從新高考實(shí)施以來(lái)，化學(xué)試卷題型結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)微調(diào)，但是整體結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。一定情境下的方程式書寫一直是江蘇高考化學(xué)試題的必考考點(diǎn)，近年來(lái)其他省份的高考試題也多有相似的考查角度，那么它的考查價(jià)值在哪里？

一、試題價(jià)值

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》倡導(dǎo)真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)，無(wú)論是平時(shí)課堂教學(xué)還是化學(xué)學(xué)業(yè)水平考試命題均倡導(dǎo)試題的真實(shí)情境。教育部也公布了《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》及其說(shuō)明，明確了“一核四層四翼”的評(píng)價(jià)體系。

一定情境下的方程式書寫所考查的一般都不是教材中出現(xiàn)過(guò)的方程式，而是命題者依據(jù)一定的化工生產(chǎn)或廢水處理等真實(shí)情境，讓學(xué)生根據(jù)情境中的文字?jǐn)⑹觥D示、流程等信息，并結(jié)合元素化合物性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)理論和守恒思想等寫出化學(xué)方程式或離子方程式。這些情境基于真實(shí)應(yīng)用，突顯學(xué)科育人價(jià)值，服務(wù)立德樹人，體現(xiàn)“一核”。一定情境下書寫方程式，學(xué)生既要有化學(xué)反應(yīng)的必備知識(shí)，又要有運(yùn)用信息整理、信息轉(zhuǎn)化等關(guān)鍵能力，更要有化學(xué)學(xué)科證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)，才能形成化學(xué)學(xué)科的核心價(jià)值，體現(xiàn)“四層”。一定情境下書寫方程式彰顯了“基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性”四個(gè)方面的考查要求，回答高考“怎么考”的問(wèn)題。

(1)沉淀：向酸性廢水中加入適量Fe2(SO4)3溶液，廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為NH4Fe3(SO4)2(OH)6沉淀。

①該反應(yīng)的離子方程式：____________________。

【試題評(píng)析】

1.試題情境創(chuàng)設(shè)彰顯“一核”。此題用皮革廠的廢水處理作情境，題中強(qiáng)調(diào)處理后達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)綠色環(huán)保的理念，服務(wù)立德樹人的根本任務(wù)。

綜上所述，要考查學(xué)生的能力及素養(yǎng)，就要放在與學(xué)生已有認(rèn)知有沖突的一定情境中進(jìn)行考查，逼迫學(xué)生通過(guò)素養(yǎng)及能力解決，而非通過(guò)知識(shí)再現(xiàn)去解決，這也是一定情境下方程式書寫的考查價(jià)值所在。

二、試題分析

為了適應(yīng)新高考的改革，2020年12月份江蘇省教育考試院組織命制了兩份適應(yīng)性試題，一份試題于2021年1月份仿真高考組織形式組織適應(yīng)性考試，另一份試題于4月份由各校自行組織考試。下面對(duì)1月份的化學(xué)試題中一定情境下的方程式書寫作如表分析。

江蘇省2021年1月新高考適應(yīng)性考試化學(xué)試題一定情境方程式書寫試題分析表

從表1來(lái)看，試題考查的元素主要位于元素周期表前四周期，既有主族元素也有過(guò)渡元素，元素的陌生度較小。情境內(nèi)容主要是物質(zhì)制備和廢水處理，尤其重視對(duì)工業(yè)廢棄物的綜合利用。反應(yīng)類型既有氧化還原反應(yīng)也有非氧化還原反應(yīng)，兩者概率相當(dāng)。方程式類別既有離子方程式也有化學(xué)方程式，離子方程式居多。

三、學(xué)生困惑

對(duì)于高中學(xué)生來(lái)說(shuō)，在面對(duì)這類題型時(shí)感覺(jué)思路不暢，手忙腳亂，耗時(shí)很多卻又得分不高。主要原因有以下三點(diǎn)：一是不能準(zhǔn)確確定反應(yīng)物、生成物，尤其是通過(guò)證據(jù)推理得出的反應(yīng)物或生成物；二是不能快速準(zhǔn)確的配平陌生方程式，尤其是涉及氧化還原反應(yīng)時(shí)，陌生元素或者多種元素物質(zhì)中各元素的化合價(jià)不能準(zhǔn)確確定；三是不會(huì)自我檢查修正，尤其是對(duì)反應(yīng)的介質(zhì)環(huán)境不能充分考慮，例如溶液的酸堿性。從歷次試卷分析看，一定情境下的方程式書寫在Ⅱ卷(非選擇題)中是屬于每位學(xué)生都能做但是又很難得滿分的試題。筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出突破一定情境下的方程式書寫的“三步法”，收到了比較好的效果。下面以江蘇省2021年1月新高考適應(yīng)性考試化學(xué)試題為例對(duì)步驟加以說(shuō)明。

四、具體步驟

對(duì)于方程式，學(xué)生從初中剛學(xué)化學(xué)開始就知道這是化學(xué)學(xué)科的獨(dú)特語(yǔ)言。寫一個(gè)方程式通常先寫反應(yīng)物，再寫生成物，最后配平，這就是方程式書寫的三部曲。對(duì)于一定情境下的方程式書寫，步驟同之前熟悉的教材上方程式書寫也是相似的，“三步法”具體步驟如圖所示。

一定情境下的方程式書寫步驟

五、典例解析

應(yīng)用圖1中的“書寫步驟”，【例1】分析與解題的思路如下：

[步驟1]確定反應(yīng)物和生成物

[步驟2]準(zhǔn)確配平

首先判斷是氧化還原反應(yīng)還是非氧化還原反應(yīng)，本題是非氧化還原反應(yīng)，那么根據(jù)電荷守恒和元素守恒進(jìn)行配平，離子方程式配平時(shí)大多先利用電荷守恒再利用元素守恒。

[步驟3]檢查修正

檢查上述方程式的反應(yīng)條件、“↑”“↓”是否漏寫，這一步只要學(xué)生注意到了，一般都不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。關(guān)鍵是依據(jù)電荷守恒和元素守恒配平，基于介質(zhì)環(huán)境的H2O、H+、OH-是反應(yīng)物還是生成物需要仔細(xì)檢查，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)了，及時(shí)回到步驟1中，重新修正反應(yīng)物、生成物；如果配平錯(cuò)了，及時(shí)回到步驟2中，重新配平。

[步驟1]確定反應(yīng)物和生成物

[依據(jù)規(guī)律推出]依據(jù)電荷守恒規(guī)律，生成物還要有負(fù)電荷(陰離子生成)或反應(yīng)物還要有正電荷(陽(yáng)離子參加)。依據(jù)介質(zhì)環(huán)境，pH=9，可知生成物應(yīng)有OH-。

[步驟2]準(zhǔn)確配平

首先判斷是氧化還原反應(yīng)還是非氧化還原反應(yīng)，本題是氧化還原反應(yīng)，那么先根據(jù)化合價(jià)升降相等進(jìn)行配平，再依據(jù)電荷守恒和元素守恒進(jìn)行配平。配平時(shí)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)物還要有水參加。

[步驟3]檢查修正

檢查上述方程式的反應(yīng)條件、“↑”“↓”是否漏寫。依據(jù)電荷守恒和元素守恒，基于介質(zhì)環(huán)境的H2O、H+、OH-是反應(yīng)物還是生成物再檢查。依據(jù)化合價(jià)升降相等檢查配平。如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)了，及時(shí)回到步驟1中，重新修正反應(yīng)物、生成物；如果配平錯(cuò)了，及時(shí)回到步驟2中，重新配平。

六、結(jié)語(yǔ)

上述兩道一定情境方程式書寫的例題，按照“三步法”對(duì)每一步作了詳細(xì)分析，該卷中的其他兩道題目第14題第(2)小題和第16題第(1)小題都可以參照“三步法”解答。從分析的過(guò)程看，“三步法”關(guān)鍵是步驟1和步驟2，尤其是步驟1需要準(zhǔn)確找出反應(yīng)物和生成物，對(duì)于方程式的正確書寫至關(guān)重要。確定反應(yīng)物、生成物時(shí)，學(xué)生的主要困難就是由于情境是新的，因而物質(zhì)大多也是陌生的，需要學(xué)生認(rèn)真的研讀、細(xì)致的推理，尤其是特定介質(zhì)環(huán)境下，H2O、H+、OH-是反應(yīng)物還是生成物需要仔細(xì)推敲。步驟2，新高考更關(guān)注試題的真實(shí)情境，重視信息提取，不重配平的技術(shù)。如果是非氧化還原反應(yīng)，利用元素守恒、電荷守恒通過(guò)觀察法配平；如果是氧化還原反應(yīng)，用化合價(jià)升降相等配平更為方便。教師、學(xué)生不要在配平上追求偏和難，防止走入誤區(qū)。步驟3，檢查修正不可少，檢查反應(yīng)條件和“↑”“↓”是否漏寫，只要不忽略就行。關(guān)鍵是依據(jù)介質(zhì)環(huán)境進(jìn)行檢查，酸性溶液中OH-一般不會(huì)是反應(yīng)物和生成物，堿性溶液中H+一般不會(huì)是反應(yīng)物和生成物，H2O在任何條件下既可以是反應(yīng)物也可以是生成物。

一定情境下的方程式書寫，其實(shí)就是化學(xué)學(xué)科觀念中證據(jù)推理和守恒思想的應(yīng)用，對(duì)學(xué)科素養(yǎng)考查有著重要價(jià)值。本文所說(shuō)的“三步法”正是證據(jù)推理和守恒思想的體現(xiàn)。當(dāng)然，要寫好一定情境下的方程式，光靠單純的機(jī)械訓(xùn)練是事倍功半的，只有在平時(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，理解并掌握已學(xué)過(guò)的反應(yīng)機(jī)理和書寫規(guī)則，從題目情境中提取有用信息，學(xué)會(huì)類比、遷移，一定情境下的方程式書寫難題就會(huì)迎刃而解。