陌生化學方程式的書寫策略研究

鄭愛英

［摘 要］文章針對學生在書寫陌生化學方程式時容易出現的典型錯誤，結合近幾年高考化學試題的研究和分析，歸納出化學方程式的書寫步驟和方法，并提出在教學中強化基本概念和基本反應原理、提取整合題目信息進行遷移應用的措施與方法，進而提升學生分析問題、解決問題的能力。

［關鍵詞］陌生；化學方程式；書寫

［中圖分類號］? ? G633.8? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）05-0072-04

化工流程題是近幾年高考化學必考的熱點題型之一，綜合性較強，而題設情境下陌生化學方程式的書寫是該題型的常見考點，但很多學生無法完成相應問題的解答，得分較低甚至不得分。如何較好地書寫陌生化學方程式，是每位學生需要面對的問題。而教師則需要思考學生的主要問題在哪里，力求找到問題的解決措施和方法。

一、學生書寫陌生化學方程式時的典型錯誤

（一）知識性錯誤

學生在學習元素及其化合物時，對知識內容理解不夠，對物質的化學性質記憶不清，因而在分析化工流程題時不能很好地判斷題目中哪些物質之間能發(fā)生反應，或是對題目中的有效信息不能理解，無法提取整合，在書寫化學方程式時只能留白或胡亂寫一通。

【例1】（2021年高考全國甲卷第26題節(jié)選）（2）以NaIO3為原料制備I2的方法是：先向NaIO3溶液中加入過量的NaHSO3，生成碘化物；再向混合溶液中加入NaIO3溶液，反應得到I2。上述制備I2的總反應的離子方程式為______________。

學生在審題時困囿于第一步生成的碘化物是什么物質，因而無法確定第二步是哪種物質繼續(xù)與NaIO3溶液反應，所以無法回答問題。出現這種情況的原因是學生對碘化物的概念不理解，無法推測出題中碘化物的具體結構，進而影響反應步驟的推理。另外，學生缺乏全局觀，不能從更高的角度去分析。如該題可把碘化物作為中間產物處理，總反應中反應物為NaIO3與NaHSO3，碘元素的化合價從+5價降到0價，生成I2；結合氧化還原反應中化合價有降必有升，推斷S元素從+4價升高到+6價，生成SO[2-4]，進而寫出正確的方程式。

【例2】（2016年高考全國Ⅲ卷第27題節(jié)選）煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大氣，采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時對煙氣進行脫硫、脫硝。回答下列問題：（2）在鼓泡反應器中通入含有SO2和NO的煙氣，反應溫度為323 K，NaClO2溶液濃度為5×10-3 mol·L-1。反應一段時間后溶液中離子濃度的分析結果如下表。

寫出NaClO2溶液脫硝過程中主要反應的離子方程式______________。

答題時，學生認為“脫硝”是指NaClO2與SO2和NO反應，生成上述表格中的離子，所以寫出如下離子方程式：ClO[-2] + SO2 + NO + OH- → SO[2-4] + SO[2-3] + NO[-3] + NO[-2] + Cl- + H2O。這說明學生并不理解“脫硝”的真正含義。部分學生即使理解了“脫硝”的真正含義，知道是NaClO2與NO反應，生成NO[-3]和 NO[-2]，但沒有注意到NO[-3]和 NO[-2]的濃度大小，把NO[-2]也寫到了方程式中，不符合題意。

（二）配平錯誤

部分學生能根據題目中的信息，結合所學習的元素及其化合物的知識，判斷出反應物和生成物，寫出相應的化學方程式，但不能準確配平。尤其是對于氧化還原方程式的配平，許多學生是心存畏懼的。他們配平錯誤的原因主要有：（1）不能正確判斷得失電子的總數；（2）不知道把化學計量數乘給哪種物質；（3）離子方程式兩邊的電荷不守恒。

【例3】（2017年高考北京卷第27題節(jié)選）SCR和NSR技術可有效降低柴油發(fā)動機在空氣過量條件下的NOx排放。（2）NSR（NOx儲存還原）工作原理：NOx的儲存和還原在不同時段交替進行，如圖a所示。

③還原過程中，有時會產生笑氣（N2O）。用同位素示蹤法研究發(fā)現笑氣的產生與NO有關。在有氧條件下，15NO與NH3以一定比例反應時，得到的笑氣幾乎都是15NNO。將該反應的化學方程式補充完整：______________[催化劑]□15NNO + □H2O。

這是一個典型的氧化還原反應方程式。通過研讀題目，結合轉化關系圖，學生很快得出反應物是15NO、NH3、O2，寫出化學方程式：15NO + NH3 + O2 [催化劑]□15NNO + □H2O，該方程式的書寫難點是配平。通過觀察方程式不難發(fā)現，15NO中的N元素從+2價降到15NNO中的+1價，NH3中的N元素從-3價升到15NNO中的+1價，O2中的O元素從0價降到-2價。因為反應中有兩種不同反應物的組成元素的化合價同時降低，一部分學生不知該如何確定得失電子的總數，所以不能找出得失電子的最小公倍數進行配平。另一部分學生把所有元素降低的化合價進行相加得出得電子數為1+4=5，再由失電子數為4，算出得失電子的最小公倍數為20。據此在反應物前添加化學計量數，從而得出方程式：415NO + 5NH3 + 4O2 [催化劑]□15NNO +□H2O。但是這部分學生沒有注意到15NNO中的N原子數是雙數，按常規(guī)方法去配平是無法得到正確答案的。出現這種情況的原因是學生沒有真正理解氧化還原反應中的得失電子守恒，無法遷移運用知識解決復雜的問題。

（三）生成物判斷錯誤

有的學生在審題過程中能分析出哪些物質之間能發(fā)生反應，也能提取整合一些有用的信息，卻很難推斷出生成物，因為他們不確定這些物質之間發(fā)生反應會生成什么。比如，ClO-、ClO[-2]、ClO[-3]一般反應后會轉化為Cl-，而不少學生認為會生成Cl2；誤認為MnO[-4]的還原產物只有MnO2，而忽略生成Mn2+的可能性；忽略H2O2的分解產物除了H2O還有O2；等等。這些都是導致學生化學方程式書寫錯誤或寫不出的原因。

【例4】（2022年高考全國甲卷第26題節(jié)選）硫酸鋅可由菱鋅礦制備，菱鋅礦的主要成分為ZnCO3，雜質為SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制備流程如下：

本題中所涉及離子的氫氧化物溶度積常數如下表。（表略）

回答下列問題：

（4）向80～90℃的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液充分反應后過濾，濾渣②中有MnO2，該步反應的離子方程式為______________。

根據制備流程，結合題中菱鋅礦的成分，學生推斷主要反應是KMnO4氧化Fe2+生成Fe3+，再結合題目提示的產物，寫出離子方程式：MnO[-4] + 3Fe2+ + 4H+=MnO2 + 3Fe3+ + 2H2O。但實際的生成物并不是Fe3+而是Fe（OH）3。學生判斷錯誤的原因是沒有理解題干所給Fe3+的Ksp隱藏的含義以及流程中調pH=5的作用，因此沒能根據題干所給Fe3+的Ksp計算出Fe3+完全沉淀時對應的pH=3，而只是按常規(guī)理解想當然地認為會生成Fe3+，導致回答錯誤。

（四）添項錯誤

對于離子方程式，有的學生能根據題目信息，結合已有知識寫出正確的反應物和生成物，但在配平過程中根據方程式左右兩邊電荷守恒的原則添上H+、OH-或H2O時，往往會出現錯誤。學生添項錯誤常有以下情形：一是酸性溶液中一定是H+參與反應然后生成H2O；二是堿性溶液中一定是OH-參與反應然后生成H2O 。學生沒有根據題目實際信息來正確添項。

【例5】（2021年高考河北卷第16題節(jié)選）當今，世界多國相繼規(guī)劃了碳達峰、碳中和的時間節(jié)點。因此，研發(fā)二氧化碳利用技術，降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點。

（4）我國科學家研究Li-CO2電池，取得了重大科研成果。回答下列問題：

②研究表明，在電解質水溶液中，CO2氣體可被電化學還原。

Ⅰ.CO2在堿性介質中電還原為正丙醇（CH3CH2-CH2OH）的電極反應方程式為______________。

通過閱讀題目，學生知道CO2被還原為正丙醇CH3CH2CH2OH，C元素從+4價降到-2價，共有3個C原子變價，得18e-，且在堿性介質中CO2生成CO[2-3]，則可寫出：CO2 + 18e- = CH3CH2CH2OH + CO[2-3]。接著，根據質量守恒和電荷守恒進行添項和配平。很多學生認為堿性介質中OH-應該參與反應，故寫出的電極反應方程式為：16CO2 +18e- + 8OH- = CH3CH2CH2OH +13CO[2-3]。他們忽略了“在電解質水溶液中，CO2氣體可被電化學還原”這一題給信息，導致添項錯誤。

二、解決問題的措施與方法

（一）掌握化學方程式的書寫步驟和方法

在學生學習部分元素及其化合物的內容后，逐漸讓他們接觸化工流程題，教授他們審題方法，使他們明確題干中哪些是關鍵詞，學會提取有用信息并做好標記。在教學過程中教師要注意引導，使學生掌握解這類題的基本思路、方法和步驟。

非氧化還原反應方程式的書寫步驟：

步驟1：根據題目的信息，明確反應物和生成物。

步驟2：明確與化學方程式相對應的反應原理。

步驟3：電荷守恒——離子方程式兩邊所帶電荷數相等。

步驟4：原子守恒——根據題目中所給的反應環(huán)境，補充其他反應物或生成物。

氧化還原反應方程式的書寫步驟：

步驟1：氧化劑+還原劑＝還原產物+氧化產物。

步驟2：化合價升降守恒——最小公倍數法，使化合價升降相等。

步驟3：電荷守恒——離子方程式兩邊所帶電荷數相等。

步驟4：原子守恒——根據題目中所給的反應環(huán)境，補充其他反應物或生成物，一般為酸、堿、水。

知道書寫步驟后，還需要在實踐中應用才能內化為自己的能力。拿到題目后，我們首先要認真讀題，審清題意，明確題目要求制備的物質、需要除去的雜質元素以及這些雜質元素常用什么物質除去；然后認真分析流程，特別關注流程圖中進去的箭頭和出來的箭頭；接著結合題給信息和知識儲備，確定反應物和生成物；最后進行配平，注意化學方程式兩邊的原子守恒和電荷守恒，從而得出正確的化學方程式。當然，要做到熟能生巧，必須要加強訓練。

（二）強化基本概念和基本反應原理

在對課本內容不夠熟悉、沒有扎實的基礎知識和反應原理“保駕護航”的情況下，要準確書寫新情境下陌生化學方程式只能是海市蜃樓、空中樓閣。在平時的教學中，教師要利用一切手段和方法，讓學生對基本概念和基本反應原理有準確深刻的理解，為新情境下陌生化學方程式的書寫打下堅實的理論基礎。

1.充分利用化學實驗，加深學生對物質化學性質的理解與記憶

俗話說：“百聞不如一見。”在學習元素及其化合物時，我們要充分利用化學實驗，把抽象、難理解的理論知識變成具體的、可見的、可掌控的現象，讓學生從感性認識上升到理性認識。如，CO2是常見的滅火劑，但不能用作堿金屬、鎂等活潑金屬的滅火劑。學生對此既感到好奇又覺得不可思議。對此，筆者讓學生分組做實驗，通過觀察實驗現象得出實驗結論，進而加深對知識內容的理解。

2.充分利用好課堂，加強對常見化學方程式的記憶

在每一節(jié)課的開始，筆者都會讓學生拿出本子，在本子上書寫3個有關本課的化學方程式，并讓學生代表上黑板書寫。剛開始，很多學生不習慣，浪費了不少時間。堅持一段時間后，學生寫得越來越快，準確度也提高了很多。這樣的做法，可以迫使學生課后去記憶知識點，逐漸形成溫故而知新的學習習慣。同時，筆者還充分發(fā)揮晚讀的作用。筆者把常見的化學方程式按章節(jié)打印出來，讓學生在晚讀時間大聲朗讀，加強記憶。學生只有對常見的化學方程式熟爛于心，在應對化工流程題時，方可做到有據可依、有理可循。

3.充分利用專題復習、課后作業(yè)和每周測試，加強化學方程式的書寫

在課堂上，學生常常一聽就會、一做就錯，是因為學生沒有真正理解知識內容或方法，似是而非，更談不上把理論知識轉化為自身的能力，畢竟“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。在平時的教學中，教師要充分創(chuàng)造訓練條件，讓學生熟悉陌生化學方程式的書寫步驟和方法，循序漸進，不斷提高書寫的正確率。

（1）利用專題復習和訓練，鞏固書寫的步驟和方法

在完成元素及其化合物的學習的基礎上，筆者首先對常見的陌生化學方程式的書寫步驟和方法進行分類匯總并形成專題，每一類型列舉2～3個例子。課堂上要求學生認真研讀題目，弄清題目要求制備的物質或完成的實驗，明確題干中哪些是關鍵詞、哪些是有用的信息，關注一些特殊顏色、物質的性質或題干中的“已知”提示，等等。然后整合信息，先把題干中直接給出的反應物和生成物寫出來，再結合反應原理推導其他的反應物、生成物，并進行配平，完成化學方程式的書寫。最后讓學生訓練同類型的題目。在此過程中，要注意提示和引導學生，使其逐漸從模仿書寫步驟和方法轉向完全掌握步驟和方法并內化為自己的能力。

（2）利用課后作業(yè)和每周測試，提高書寫的信心和能力

除了在課堂上設置陌生化學方程式書寫的專題復習和訓練，還要充分利用課后作業(yè)，每天布置一道相關練習題，讓學生抽10～15分鐘完成，或每周測試中安排一道相關題目，有針對性地集中點評。除錯誤率很高的問題集中講解點評外，其他個別錯誤可以單獨面批，這樣可以節(jié)約時間，針對性更強，效率更高。這樣的練習，耗時短，題量小，學生很容易完成，既可以鞏固書寫方法，逐漸增強自信心和成就感，又可以培養(yǎng)堅持不懈、持之以恒的意志力，不斷提高解題技巧與能力，最終形成學科素養(yǎng)。

（三）提取整合題目信息進行遷移應用

陌生化學方程式是課本上沒有的，但又源于課本中相關的基本概念，是課本中一些重要反應原理、實驗、科學探究等內容的拓展與延伸。題目中涉及的物質大多數是陌生的，所創(chuàng)設的情境也是陌生的。面對這類問題，學生心里是恐慌的、沒有信心的，進而影響他們的分析和判斷。因此，教師在教學中要引導學生去分析題目，學會提取、整合關鍵信息，再結合課本的基本概念和基本反應原理解決問題。關鍵信息可能是某些結論性語句、陌生物質的性質、已知的化學反應方程式、工藝流程或轉化圖、實驗現象、題目所給的一些數據等。

綜上所述，新情境下陌生化學方程式的書寫，常常在化工流程題、綜合實驗題、化學平衡綜合題中進行考查，需要利用題干中所給的工藝流程、有關的文字敘述、圖像圖表等信息，結合元素及其化合物的性質，氧化還原反應基本理論和質量守恒、得失電子守恒、電荷守恒三大守恒思想加以解決。

準確、熟練地掌握新情境下陌生化學方程式的書寫步驟和方法是一個循序漸進、逐漸積累的過程，不但需要學生熟練掌握課本的基本概念和基本反應原理，并能遷移應用于實際解題中，還需要學生通過專題訓練和課后作業(yè)，反復錘煉，夯實基礎，填補知識漏洞，掌握方法和提升技能，進而不斷提高分析問題、解決問題的能力。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 丁祥，蔣朝陽.淺談新情境下陌生化學方程式的書寫策略［J］.中學化學，2016（4）：45-47.

［2］? 曹志兵.談化學方程式書寫的有效策略［J］.化學教學，2011（4）：58-60.

［3］? 林亮.新情境下化學方程式的書寫能力素養(yǎng)與備考策略研究：基于江蘇高考化學Ⅱ卷分析為例［J］.化學教與學，2017（8）：58-61.

（責任編輯 羅 艷）