新情境下化學方程式的書寫能力素養與備考策略研究

林亮

摘要：江蘇新高考試卷命題從“知識立意”向“能力立意”的思路進行創新命題，新情境下的化學方程式是其重要體現，也是必考題型。文章從歷年的江蘇高考卷進行分析研究，總結出類型與方法，提出備考策略，提升學生化學學科素養。

關鍵詞：新情境；化學方程式；化學學科能力素養；備考策略

文章編號：1008-0546（2017）08-0058-04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.08.021

一、試卷題型

自從2008年江蘇新高考方案實施以來，化學試卷題型結構經過幾次微調整，整體架構趨于穩定。仔細研究近十年江蘇高考試卷發現，廣大師生會感覺試題的“難”，但就筆者來看，江蘇卷試題恰恰突顯了其鮮明的特點： 試卷以化學學科素養能力和觀念立意，緊密結合生產和生活實際， 注重考查學生的化學素養，信息獲取與加工、分析和解決問題的能力，尤其突出考查了學生在解決與化學相關的實際問題時的分析、概括、歸納、判斷與推理的化學思維能力和綜合運用知識的能力，同時滲透化學基本觀念的考查。 試卷中涌現出了諸多從“知識立意”向“能力立意”的命題思路的創新題型，這些題型既能很好地體現高中化學課程標準“基礎性、應用性、時代性”要求，也緊貼考綱要求：“寬基礎（扎實的基礎知識），厚實踐（豐富的實踐經驗）、重能力（較強的學科知識素養和應用能力）”；可以說是引領了全國各地高考卷的命題潮流，開創了高考命題的新方向。

二、新情境化學方程式

1. 化學方程式按學生的熟悉程度和能力綜合程度可分為可以將化學（離子）方程式分為：教材基本反應，教材拓展反應，新情境反應。“教材基本反應”體現了中學最常見、最重要物質的性質和轉化，是化學方程式書寫規范和能力訓練的基礎。“課堂拓展反應”指教材上只描述了現象和結論，而教師補充給出了反應方程式；或是為了深化和豐富學生對物質性質的認識，通過演示或學生實驗習得的物質新性質、新反應。新情境條件下化學方程式的書寫為新題型中一種：所謂新情境條件化學方程式即課本上沒有的，通常整合在工業流程圖、綜合實驗、化學反應原理綜合題中，利用題干中所給與新情境中化學與化工、生產與生活、科技等有關的文字敘述、圖示、圖形、流程等信息，并要結合元素化合物性質、氧化還原反應理論和守恒思想、化學觀念寫出的真實存在與應用的化學或離子方程式，對這類方程式的考查反映了考綱要求中化學方程式書寫的最高水平。按此分類，筆者將近幾年（2011-2016）的江蘇高考Ⅱ卷涉及到的化學（離子）方程式進行了統計分析。從每年試卷評改的數據分析來看，得分率不高，反映出新情境下的化學方程式書寫具有較強的區分度，是書寫方程式最高水平的展示，但是從每年的試題構成與分值分布來看，是每年出卷老師特別青睞的、必不可少的題型之一。

本題型是江蘇新高考化學卷中有特色和創新題型，是“知識立意”向“能力立意”的命題思路的重要體現，綜合考查了考生的化學學科素養，解決與化學相關的實際問題時的分析、概括、歸納、判斷與推理的化學思維和綜合運用知識的能力，同時滲透諸多基本的化學觀念（見表1）。

2. 問題分析

通過江蘇省教育考試院每年印發的試題與改卷分析可以看出：涉及教材基本反應的書寫正確率與得分率明顯高于新情境下的方程式書寫，該類題型主要的丟分點是在哪呢？ 為此， 筆者研究了近2011-2016江蘇卷的閱卷情況，并加以分析（見表2）。

存在問題1：物質的誤判反映能力和基礎知識的薄弱

從表中分析可知，對于新情境下的方程式，往往是教材中反應方程式的類推，或是由教材反應方程式改變其反應用量、反應順序、或是借助于信息媒介對物質的性質作深化和拓展?；谶@樣的新情境下的方程式書寫，就要求考生在高考限時 緊張的狀態下，具有較高的分析和推理、辨析、理解、綜合的能力，如果對于信息的解讀、獲取、遷移應用能力不足，加之只會機械甚至是呆板地去記憶元素化合物知識，這就很難將氧化還原反應（電化學類同）、離子反應等知識進行相互滲透，相互促進，并進行綜合，導致反應中的反應物、產物或產物的存在形式等判斷不準確、不完整，這樣的方程式書寫就顯得無任何意義。

存在的問題2：配平方法的呆板反映守恒思想的欠缺。

根據平時的高考試卷與高三歷次模擬測試卷評析，有相當一部分學生“倒”在了配平的這一步，不配平的化學方程式書不是完整的方程式，也反映出學生缺乏必備的化學微粒觀、守恒觀等核心素養。通過表2的分析可以發現，大多數學生的配平一般只關注元素原子個數的相等，被“假配平”所迷惑，所得方程式就是一個錯誤的方程式。

二、新情境下化學方程式的書寫方法與備考策略

基于這類方程式的類型與特點，可以采用以下的方法書寫，學生的掌握效果比較好。

1. 新情境下化學方程式的類型

（1）非氧化還原反應

題目中直接給出明顯的反應信息，利用復分解或鹽類水解反應類型進行遷移書寫出化學方程式。

例1 2012高考20題第1（2）小題：“Al4C3是反應過程的中間產物。Al4C3與鹽酸反應（產物之一是含氫量最高的烴）的化學方程式 。”

解析：此題信息中“產物之一是含氫量最高的烴”可知產物為CH4，同時采用類比思想Al4C3是一種類鹽，也能發生類似鹽類水解的反應，可得另一種產物為AlCl3，可直接寫出這個化學方程式，并用原子守恒思想即可配平方程式。再如：2011 20 （5） 21（4）、 2014 16（2）、2016 （3）①可采用相同的方法。

（2）氧化還原法化學方程式（電極反應式）

例2 2012高考18題 第（2）小題：“上述滴定不加稀硫酸酸化，MnO4-被還原成MnO2，其離子方程式為 ?！?

解析：這是一個典型的氧化還原類型的離子方程式，由題意可知反應物和生成物為：MnO4-+H2O2→Mn2++O2 ，由電子守恒可配平： 2MnO4-+3H2O2→2Mn2++3O2↑，作為離子方程式電荷與原子還沒守恒，顯然不是完整的方程式；根據題意“不加稀硫酸酸化”和電荷守恒，可確定產物中缺少陰離子，應該有OH- ，再根據原子守恒，可知還有產物為H2O，最后根據電荷與原子守恒，觀察法配平：2MnO4-+3H2O22Mn2++2OH-+2H2O+3O2↑

2011高考20題第（4）題：“電解尿素[CO（NH2）2]的堿性溶液制氫的裝置示意圖見下圖（電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極）。電解時，陽極的電極反應式為 。”

解析：這是一個典型的電極方程式，基本思路與上類似。根據電解槽示意圖可知，陽極反應物和產物為：CO（NH2）2-e-→N2↑，根據電子（N元素的化合價變化）守恒可得：CO（NH2）2-6e-→N2↑；再根據原子守恒可知： CO（NH2）2-6e-→CO2+N2↑+H2O，再根據電荷守恒（同時注意考慮反應環境），CO2在堿性環境下不能存在，生成CO32-，確定所有的反應物和生成物后，最后配平： CO（NH2）2+8OH--6e-■CO32-+N2↑+6H2O。

2. 方法與步驟

步驟1：初步確定已知的反應物和生成物。

語言敘述題直接說明具體物質，圖形信息可以分析出反應物或生成物，流程圖中箭頭流入物質為反應物、流出物質為生成物。

步驟2：再通過“三個守恒”思想確定其它反應物或產物并最終配平。

（1）首先利用氧化還原原理（化合價有升，必有降）推出對應的氧化或還原產物，再通過電子守恒進行氧化劑和還原劑的配平，接著根據電荷守恒和原子守恒推出余下的反應物和產物，最后進行總配平。要記住常見的氧化劑和還原劑，反應生成對應的還原和氧化產物。

（2）若不是氧化還原反應，就只根據原子守恒和電荷守恒（離子方程式）推出其它反應物和產物，利用觀察法配平。

（3）同時注意反應所在的環境：堿性條件下，無論反應物或產物中不會出現H+；同樣酸性條件下，不會出現OH-。

（4）考慮初步產物最終的存在形式：如有機物被氧化時C 生成了CO2，但是若在堿性環境下，CO2 不能與OH-共存，則最終產物形式為CO32-；又如Al3+堿性環境中，產物的形式為AlO2-，Fe3+則為Fe（OH）3 等。

（5）若是電極方程式，則需要先確定原電池的正、負極或電解池的陰、陽極，其它方法同上。

確定正、負極的方法：失電子的（或電子流出、電流流入的）、化合價升高，發生氧化反應的物質為還原劑，參加反應為負極；反之則為正極。如燃料電池中，氧氣參加反應的一極為正極，燃料參加反應的一極為負極等。

確定電解池中的陰、陽極的方法：與外電源的正極連接或失電子的（或電子流出、電流流入的）、化合價升高，發生氧化反應的物質為還原劑，電極為陽極；反之則為陰極。

3. 備考策略

（1）培養學生“研讀”試題的良好習慣。

江蘇Ⅱ卷中的試題整合的信息量都普遍較大，題干中的語言敘述，工業流程箭頭指向、圖形圖示數據特征都蘊藏著解題的信息，為書寫方程式提供了明顯或隱藏的必備信息，能從題干中準確地獲取相應的信息，是正確書寫化學方程式的關鍵。因此，要學會研讀試題。

例1 2016江蘇高考20題節選：第3題第①小題：

一定條件下，向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液，溶液中BH4-（B元素的化合價為+3）與Fe2+反應生成納米鐵粉、H2和B（OH）4-，其離子方程式為 。

解析：通過研讀試題，很容易列出反應物：Fe2+、BH4-、OH-（堿性環境）和生成物：鐵粉、H2和B（OH）4-，并很容易通過電子和原子守恒將方程配平。

小結：很多試題中方程式的考查都具有這樣的特點，希望大家膽大心細地按方法去操作，在我們認真研究讀完題目后，正確答案就在下一步。

（2）感知、記憶與推理并重，提高物質的分析與判斷能力。

大多數情況下，題干信息當中并不都將反應物和生成物全部給出，這就要求考生能根據元素化合物和相關的理論知識進行正確地邏輯推理、分析，正確地判斷出欠缺物質，再進行配平。

例2 2016江蘇高考19題節選：

實驗室以一種工業廢渣（主要成分為MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物）為原料制備MgCO3·3H2O。實驗過程如下：

（2）加入H2O2氧化時發生發應的離子方程式為

。

解析：這個問題題干信息中給出的反應物和生成物并不充分，需要對流程圖信息進行分析與推理，再結合元素化合物和氧化還原反應知識進行判斷，推斷出其它反應物和生成物，最后配平得到正確的離子方程式。

H2O2氧化什么物質？根據后一步流程，“含有Fe3+的有機物”，可知氧化的是Fe2+；H2O2則從-1價氧被還原成-2價氧，又在酸性環境下，故還原產物為H2O，即Fe2++H2O2→Fe3++H2O；然后再根據電子守恒，配平氧化劑與還原劑的系數，再根據電荷守恒關系和反應的酸性環境，這樣就可分析出所有的反應物和生成物并最終配平，得到完整的離子方程式：2Fe2++H2O2+2H+→2Fe3++2H2O。

小結：記住一些常見的氧化劑、還原劑和還原產物以及氧化產物（見表3），可快速幫助我們解決問題。

（3）系統訓練，循序漸進地提升學生的化學素養能力。

新情境下方程式雖不是課本上的，但也是來源于課本，是由課本中的基本反應拓展而來的。 由于元素化合物部分的知識全集中在高一教材中，方程式少且都是直接給出，又簡單，所以學生容易形成記憶依賴，這樣不利于學生書寫能力與化學思想、觀念的培養與提升。這就要求教師在教學過程中有意識地加以分類教學，逐步深入、拓展訓練；有意識地將有關內容融入社會、生活與生產情境中，激發學生學習興趣。盡可能多地設計實驗，讓學生在實驗中體驗物質的性質與變化、在直觀的實驗過程中切身體會、會讓學生印象更深刻、記憶更持久。但由于新情境下方程式書寫的考查是方程式書寫中的最高水平的體現，而學生能力與化學素養的形成不是一蹴而就的，需要從高一年級開始就要循序漸進、分散式系統加以訓練，以期達到較高水平。同時教師要注意加強示范與引領，讓學生感受配平的策略與程序，從模仿到自覺，并通過一定的同類訓練與變式逐步形成自動化、程序化的配平技巧與能力，最終形成化學學科能力素養。

三、結束語

新情境下的化學方程式的書寫是近幾年江蘇卷中能力立意題型的一個典型縮影，光靠單純的機械訓練不是權宜方法，只有在平時的教學過程中遵循科學的教育規律，落實學科核心素養，在思考與活動中學，才能以不變應萬變，達到提升學生綜合素質的能力要求和目標。

參考文獻

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[2] 江蘇省教育考試院. 江蘇省普通高中學業水平測試（選修科目）說明，2016

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