注重思維過程 講究表達效果

摘 要：近年來，高考化學試題中，氧化還原滴定是高頻考點，它以新材料、新物質為載體，對學生解題能力進行考查是一門綜合性的量化實驗.本文基于氧化還原滴定的原理與計算，結合歷年高考真題，利用模型法對氧化還原滴定的計算進行研究，期望能夠為相關教育工作者提供參考與幫助.

關鍵詞：高中化學；氧化還原滴定；模型法解題

中圖分類號：G632"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2025）04-0122-03

氧化還原滴定試題是基于“酸堿中和滴定”的實驗原則與操作，考查學生對化學知識的獲取以及對化學問題的分析與解決.氧化還原滴定難度較高，在高考中多以計算問題出現，利用模型法解題可以提高準確性，因此研究該解題方法對于提高學生成績具有積極意義.

1 審題確定采用模型

建模是一種思維模式，是建立對問題的認知并進行高效求解的思維模式，可以將化學概念或規則、化學反應類型與假設體系作為模型，因此在高中化學解題中得到了廣泛運用[1].模型法注重思維過程，在解題過程中，學生首先需要識別題目中的關鍵信息，明確問題的類型和求解目標，選擇合適的解題模型，如電子守恒模型、電荷平衡模型、化學平衡模型等.然后將化學概念、原理與實際問題相結合，通過構建解題模型，系統地分析和解決問題，進而把題目中的條件轉化為模型參數.最后通過數學運算和邏輯推理，逐步推導出問題答案.

對于氧化還原滴定計算，有很多學生對于氧化還原反應的理解不夠到位，因此建立的模型還處于化合價階段.對此，教師應當引導學生仔細審題，重新整理模型要素，從化合價模型向電子轉移模型轉變，從而引入滴定計算中的電子轉移問題.氧化還原反應模型通常包括概念模型、方程式模型等形式，為了建立一個將理論應用于實踐的模型，必須仔細審題，理清題目中包含的知識點，并以電子轉移模型為主要，分析并采用其他次要模型，便于后續分析與計算[2].

例題 MnSO4·H2O樣品共計取0.171 g，將樣品置于錐形瓶中，然后加入H2PO4和NH4NO3溶液，經過加熱處理，溶液中的Mn2+轉化為Mn3+，使用濃度為0.05 mol·L-1的Fe2+標準溶液進行滴定，使Mn3+還原為Mn2+，當滴定到終點時共消耗的Fe2+標準溶液量為20 mL，請計算樣品溶液中

需要根據還原劑的量推理計算得出氧化劑的量，因此解題應將得失電子守恒作為確定數量關系的中心，并根據電荷守恒以及元素守恒完成計算.首先根據得失電子守恒建立方程式模型，

n（Mn3+）=n（Fe2+）=20×10-3×0.05 mol=1.00×10-3 mol

然后再根據元素守恒，建立方程式模型，本體中Mn元素守恒，因此可得：

m（MnSO4·H2O）=1.00×10-3×169 g=0.169 g

經過計算得出樣品溶液中MnSO4·H2O純度為：0.169÷0.171 0×100%=98.8%.

2 分析理解模型要素

在解決氧化還原滴定計算題目時，教師應引導學生從傳統的得失氧視角過渡到電子轉移，通過分析題目內容并強調電子轉移的重要性，為學生提供了一個更為本質和統一的視角去審視氧化還原滴定反應，學生能夠更深刻地理解這類題目的解決方法.在分析題目信息時，應聚焦于“宏觀—微觀—符號”三重表征的整合，宏觀層面關注反應的可觀察現象，如顏色變化、氣體生成或沉淀析出；微觀層面則深入電子的轉移過程，解釋氧化還原反應中元素化合價變化背后的電子得失或偏移；符號層面則通過化學方程式和離子方程式等符號語言，準確表達反應過程，以此從題目信息中提煉并理解模型要素.分析是解題過程中的核心環節，學生要從化學基本概念入手，把這些概念和圖像中的信息數據進行對應，構建一個解決問題的模型，在層層剖析的基礎上，把化學知識和數學方法結合起來，形成一套系統化解題思路[3].例如在江蘇省2019年理綜高考中，第18題如下.

例題 FeSO4·7H2O制備聚合硫酸鐵，為了測定樣品中鐵的質量分數，首先稱取樣品溶液3g，并置于錐形瓶中，在瓶中加入稀鹽酸并經過加熱處理，向錐形瓶中滴加稍微過量的SnCl2溶液，利用Sn2+將溶液中的Fe3+還原成Fe2+，經過充分的氧化還原反應之后，除去溶液中過量的Sn2+.使用0.05 mol·L-1K2Cr2O7溶液滴定到終點，在滴定過程中，Cr2O2-7與Fe2+產生反應，經過反應生成了Cr3+和Fe3+，滴定一共消耗了22 mL的K2Cr2O7溶液.在實驗中如果沒有除去溶液中過量的Sn2+，那么在測量鐵的質量分數時，結果會，并計算樣品中鐵的質量分數.

解析 利用建模法計算氧化還原滴定中某物質的量，首先需要明確滴定反應的化學方程式，基于氧化劑與還原劑之間的電子轉移關系，以及物料守恒建立數學模型.在此模型中，氧化還原反應過程如圖2所示，可以引入滴定量作為變量，通過求解方程來得到被滴定物質的濃度或量.

根據題目信息計算可以得出：

n（Cr2O2-7）=0.05 mol·L×22 mL×10-3L·mL-1=1.1×10-3 mol

提取題目中提到的兩種氧化還原反應，根據電子得失守恒可以列出方程式模型：

Cr2O2-7+14H++6Fe2+6Fe3++2Cr3++7H2O

那么可以得出：

n（Fe2+）=6n（Cr2O2-7）=6×1.1×10-3 mol=6.6×10-3 mol

經過計算得出樣品中的Fe的質量為：

m（Fe）=6.6×10-3 mol×56 g· mol-1

=0.369 6 g

因此樣品中Fe的質量分數w（Fe）=0.369 6 g/g×100%=12.32%.

3 實踐提高建模能力

高中化學模型法在氧化還原滴定計算中的應用極為重要，將復雜的化學過程具象化、系統化，幫助學生更準確地理解和解決相關問題.在氧化還原滴定計算中，模型法首先體現在對反應原理的清晰建模上.

例如，在測定高錳酸鉀純度的實驗中，可以構建高錳酸鉀與草酸反應的離子方程式模型（2MnO-4+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2+8H2O），通過此模型，學生能夠明確反應物與生成物之間的關系，為后續的滴定計算和純度測定做好基礎.通過構建滴定過程的模型，學生可以直觀地理解滴定劑與被測物質之間的反應過程，包括反應速率、反應終點等關鍵信息，在滴定計算中，這些信息對于確定滴定終點和計算反應物的濃度至關重要[4].在氧化還原滴定計算中，學生需要處理大量的數據和復雜的計算步驟，通過構建計算模型，學生可以將這些步驟有序地組織起來，避免遺漏和錯誤.同時，模型法還提供了便捷的計算工具和方法，如利用電子得失守恒原理進行計算，大大提高了計算的準確性和效率.

例題 為制備磷酸鐵，向廢鐵屑與稀硫酸反應后的濾液中加入一定量H2O2氧化Fe2+，為確定加入H2O2的量，需先用K2Cr2O2標準溶液滴定濾液中的Fe2+，離子方程式為Cr2O-+6Fe++14H+2Cr++6Fe3++7H2O，那么在滴定x mL濾液，消耗了a mol·L-1 K2Cr2O2標準溶液b mL，則濾液中c（Fe2+）的濃度為（" ） mol·L-1.

解析 在本題中，氧化還原反應過程如圖3所示.利用電子得失守恒原理計算氧化還原反應，即氧化劑獲得電子后被還原，還原劑失去電子而被氧化，通過計算反應過程中電子轉移的數量，建立反應物與產物間的定量關系，從而確定待測物質的濃度或純度.對于已經給定反應方程式的氧化還原滴定，先列出已知量與未知量的關系式，然后計算求解，這種方法

能夠準確、高效地求解氧化還原滴定中問題.

可以根據題目中給的信息建立方程模型：

Cr2O2-7～6Fe2+，n（Fe2+）=6n（Cr2O2-7）=6ab×10-3 mol

因此經過計算可得

c（Fe2+）=6ab/x（ mol·L-1）.

4 結束語

高中化學中的氧化還原反應所涉及的知識點較多，而且非常復雜，在解題時需要梳理思維脈絡，充分了解題目中的信息.教師應注重思維過程，在化學學習中建立解題和思維方式，對學生的思維發展有著積極的影響.應用模型法計算氧化還原滴定問題時，首先應在審題時明確涉及的模型類型，然后經過分析，根據得失電子守恒建立方程式模型，最終通過計算得出答案解決問題.

參考文獻：

［1］劉永志.基于學科核心素養的高中化學教學實踐路徑：以“氧化還原反應”教學為例[J].福建教育學院學報，2021，22（5）：61-63.

[2] 朱宏，李莉，吳竹君.基于學科核心素養的高中化學教學實踐路徑：以“氧化還原反應”課程教學為例[J].甘肅教育研究，2023（5）：123-126.

[3] 楊玉芬.基于“證據推理與模型認知”的化學概念教學實踐：以“氧化還原反應及其應用”為例[J].中學化學教學參考，2023（11）：20-25.

[4] 楊立根，付勇.不同認知水平的化學模型及其教學策略：以氧化還原反應的教材分析為例[J].中學化學，2021（2）：1-3.