存在反應(yīng)先后順序的離子方程式的定量書(shū)寫(xiě)

王文佳

摘 要：離子方程式是最基本、最重要的化學(xué)用語(yǔ)之一，離子方程式的書(shū)寫(xiě)是高考中重點(diǎn)考察的一項(xiàng)基本技能。在全國(guó)卷中，少量、過(guò)量及定量的離子方程式的出現(xiàn)無(wú)疑增大了解題的難度。許多學(xué)生對(duì)涉及與“量”有關(guān)存在反應(yīng)先后順序的離子方程式的書(shū)寫(xiě)及正誤判斷，因?yàn)殡y度相對(duì)較大，有畏難心理，難以理清判斷思路而誤人題設(shè)陷阱。用“井字法”這種化繁為簡(jiǎn)、直觀明了的方法巧妙地解決了存在反應(yīng)先后順序的離子方程式的定量書(shū)寫(xiě)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：反應(yīng)順序；氧化還原；復(fù)分解反應(yīng)；井字法

新課程理念下的課堂教學(xué)與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)的重大區(qū)別在于“三個(gè)意識(shí)”，即目標(biāo)三維意識(shí)、效率意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)。目標(biāo)三維意識(shí)是要求教師在處理教材的過(guò)程中，要有過(guò)程性的體驗(yàn)、方法的歸納、情感態(tài)度的參與和價(jià)值判斷析出。效率意識(shí)是新課標(biāo)追求“互動(dòng)”，講究“動(dòng)態(tài)生成”，從“學(xué)”的角度看，“互動(dòng)”“動(dòng)態(tài)生成”都是為了“學(xué)”的高效。創(chuàng)新意識(shí)則制約創(chuàng)新能力，創(chuàng)新習(xí)慣制約創(chuàng)新品格。“三個(gè)意識(shí)”保證了新課程理念下課堂教學(xué)的高效性。

與量有關(guān)的離子方程式的書(shū)寫(xiě)是高中化學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)，更是難點(diǎn)，也是高考的熱點(diǎn)。如果再加上氧化還原或復(fù)分解反應(yīng)的先后順序，更是讓學(xué)生無(wú)從下手，產(chǎn)生畏難情緒。教師在講解的時(shí)候，往往不能用清晰易懂、簡(jiǎn)單明了的方法進(jìn)行定量書(shū)寫(xiě)，而是占用大面積的時(shí)間和空間，在黑板上書(shū)寫(xiě)密密麻麻的方程式，學(xué)生的注意力無(wú)法集中，思維沒(méi)有受到很好的啟發(fā)，對(duì)知識(shí)也沒(méi)有透徹的理解，久而久之，就成為老大難的問(wèn)題。

筆者在多年的教學(xué)實(shí)踐中，開(kāi)拓創(chuàng)新，開(kāi)創(chuàng)一種老師好講、學(xué)生好聽(tīng)好理解的針對(duì)存在反應(yīng)先后順序的離子方程式的定量書(shū)寫(xiě)技巧——“井字法”。

一、何謂“井字法”

我們先介紹一下“井字法”。鋁及其化合物的性質(zhì)是高中化學(xué)元素化合物性質(zhì)中的重難點(diǎn)。它的特殊之處在于鋁的氧化物和氫氧化物都屬于兩性物質(zhì)，既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)。例如，當(dāng)向AlCl3的溶液中滴加NaOH時(shí)，就存在反應(yīng)先后順序，且加入的氫氧化鈉的量不同產(chǎn)物也不同。那么我們來(lái)看下面這個(gè)例子。

例1.n（AlCl3）：n（NaOH）=2∶7時(shí)離子方程式的書(shū)寫(xiě)

一般老師在講解時(shí)會(huì)按以下思路進(jìn)行分析：

先：Al3++3OH-=Al（OH）3↓

后：Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O

當(dāng)NaOH過(guò)量時(shí)Al3++4OH-=AlO2-+2H2O

結(jié)合題目2∶7的比例判斷出此時(shí)NaOH不足以將全部的AlCl3轉(zhuǎn)變成NaAlO2，則產(chǎn)物中鋁元素在兩種物質(zhì)中，Al（OH）3和NaAlO2，再將Al3+定為2 mol，消耗6 mol OH-，生成2 mol Al（OH）3，由于剩了1 mol OH- ，剩余的OH-又消耗掉1 mol Al（OH）3，生成1 mol AlO2-，剩余1 mol Al（OH）3，則產(chǎn)物中的Al（OH）3與AlO2-的比值為1∶1，再根據(jù)原子守恒和電荷守恒對(duì)方程式進(jìn)行配平。

筆者的方法是在已經(jīng)熟練掌握鋁的相關(guān)性質(zhì)的前提下，直接按順序?qū)懗鑫镔|(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系：

Al3+-----OH------Al（OH）3↓-----OH------AlO2-

再根據(jù)電荷守恒，一個(gè)帶三個(gè)單位正電荷的陽(yáng)離子想要變成電中性的分子，需要結(jié)合三個(gè)單位負(fù)電荷，剛好每個(gè)OH-帶一個(gè)單位的負(fù)電荷，則需結(jié)合三個(gè)OH-，按照這個(gè)思想，直接配出上述轉(zhuǎn)化關(guān)系中每一步所需的OH-的個(gè)數(shù)：

Al3+-----3OH------Al（OH）3↓-----OH------AlO2-

再借鑒化學(xué)反應(yīng)速率與平衡的相關(guān)計(jì)算中常用的“三段法”將“起始、消耗、剩余”的量分別標(biāo)在對(duì)應(yīng)物質(zhì)的下方，串成“井字”，直觀明了，簡(jiǎn)潔清晰：

Al3+-----3OH------Al（OH）3↓-----OH------AlO2-

2 6 起始： 2 1 1

消耗： 1

剩余： 1

最后，按照反應(yīng)物和生成物之間的比例關(guān)系，結(jié)合原子守恒、電荷守恒直接寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式：

2Al3++7OH-=Al（OH）3↓+AlO2-+2H2O

二、復(fù)分解反應(yīng)型

例2.n[KAl（SO4）2]：n[Ba（OH）2]=4∶7

按照傳統(tǒng)的方法來(lái)分析，除了Al3+與OH-的反應(yīng)，還同時(shí)進(jìn)行Ba2+與SO42-的反應(yīng)。不僅要判斷Al3+與OH-誰(shuí)過(guò)量，還要判斷Ba2+與SO42-誰(shuí)過(guò)量。這個(gè)時(shí)候思維往往一片混亂，很難快速地書(shū)寫(xiě)出正確的離子方程式。那我們來(lái)用“井字法”來(lái)看一下：

①在參與反應(yīng)的物質(zhì)頭上標(biāo)出加入的量：

4 8 7 14

n[KAl（SO4）2]：n[Ba（OH）2]=4∶7

②按順序?qū)懗鑫镔|(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系：

Al3+-----3OH------Al（OH）3↓-----OH------AlO2-

SO42------Ba2+-----BaSO4↓

③用“三段法”代入對(duì)應(yīng)的量：

Al3+-----3OH------Al（OH）3↓-----OH------AlO2-

4 12 4 2 2

SO42------Ba2+-----BaSO4↓

8 7 7

④寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式：

4Al3++14OH-+7Ba2++7SO42-=2Al（OH）3↓+2AlO2-+7BaSO4↓+ 4H2O

對(duì)于這個(gè)例子，我們舉一反三，利用數(shù)形結(jié)合的思想，提出以下幾個(gè)設(shè)問(wèn)：

（1）向明礬溶液中滴加Ba（OH）2溶液，生成沉淀的物質(zhì)的量最大時(shí)的離子方程式。

（2）向明礬溶液中滴加Ba（OH）2溶液，生成沉淀的質(zhì)量最大時(shí)的離子方程式。

（3）請(qǐng)畫(huà)出向明礬溶液中滴加Ba（OH）2溶液，沉淀的物質(zhì)的量與滴加進(jìn)來(lái)的Ba（OH）2的物質(zhì)的量之間的關(guān)系圖像。

想要解決（1）（2）兩個(gè)問(wèn)題，首先要對(duì)設(shè)問(wèn)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。什么時(shí)候生成沉淀的物質(zhì)的量最大？當(dāng)Al3+完全沉淀時(shí)，SO42-還有剩余，繼續(xù)滴加Ba（OH）2，新生成的BaSO4的量比減少的Al（OH）3的量小，故（1）問(wèn)轉(zhuǎn)化成Al3+完全沉淀時(shí)離子方程式的書(shū)寫(xiě)。什么時(shí)候生成沉淀的質(zhì)量最大？當(dāng)Al3+完全沉淀時(shí)，SO42-還有剩余，繼續(xù)滴加Ba（OH）2，新生成的BaSO4的質(zhì)量比減少的Al（OH）3的質(zhì)量大，故（2）問(wèn)轉(zhuǎn)化成SO42-完全沉淀時(shí)離子方程式的書(shū)寫(xiě)。分析清楚前面兩個(gè)問(wèn)，在圖像上作出Al3+完全沉淀時(shí)和SO42-完全沉淀時(shí)的點(diǎn)，圖像就基本大功告成了。

Al3+-----3OH------Al（OH）3↓-----OH------AlO2-

1 3 1 1 1

SO42-----Ba2+----BaSO4↓同時(shí)引入Ba2+----SO42- ----BaSO4↓

1.5 1.5 1.5 0.5 0.5 0.5

余0.5

由“井字法”分析得知，當(dāng)1mol Al3+完全沉淀時(shí)，消耗1.5 mol Ba（OH）2 ，此時(shí)生成1mol Al（OH）3和1.5 mol BaSO4，共2.5 mol 沉淀，此時(shí)沉淀的物質(zhì)的量最大；當(dāng)繼續(xù)滴加0.5 mol Ba（OH）2 后，Al（OH）3完全轉(zhuǎn)變?yōu)锳lO2- ，剩余的0.5 mol SO42- 剛好結(jié)合新加入的0.5 mol Ba2+生成0.5 mol BaSO4沉淀，此時(shí)SO42-恰好完全沉淀，總共生成2 mol BaSO4，此時(shí)沉淀的質(zhì)量最大。

則（1）2Al3++6OH-+3Ba2++3SO42-=2Al（OH）3↓+3BaSO4↓

（2）Al3++4OH-+2Ba2++2SO42-=AlO2- + 2BaSO4↓+ 2H2O

（3）

此類復(fù)分解反應(yīng)包括以下幾類：

1.溶液中多組離子同時(shí)發(fā)生反應(yīng)

實(shí)例：NaHCO3與Ca（OH）2 NaHSO4與Ba（OH）2

2.多元弱酸的酸性氧化物與堿或鹽的反應(yīng)

實(shí)例：CO2/SO2與堿溶液CO2與NaAlO2溶液CO2與Ca（ClO）2溶液等。

3.某離子與兩種離子均可發(fā)生反應(yīng)

實(shí)例：NH4HCO3與NaOH NH4Al（SO4）2與NaOH

可以對(duì)反應(yīng)物定量后練習(xí)書(shū)寫(xiě)。

三、氧化還原型

（2009全國(guó)高考）含有a mol FeBr2的溶液中，通入x mol Cl2。下列各項(xiàng)為通Cl2過(guò)程中，溶液內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式，其中不正確的是（ ）

A.x=0.4a，2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-

B.x=0.6a，2Br-+ Cl2=Br2+2Cl-

C.x=a，2Fe2++2Br-+2Cl2=Br2+2Fe3++4Cl-

D.x=1.5a，2Fe2++4Br-+3Cl2=2Br2+2Fe3++6Cl-

這道全國(guó)二卷的高考選擇題考查了氧化還原的先后順序和與量有關(guān)的離子方程式的書(shū)寫(xiě)。

Fe2+的還原性強(qiáng)于Br-，故Cl2先與Fe2+反應(yīng)。B選項(xiàng)中，當(dāng)x=0.6a時(shí)：

①在參與反應(yīng)的物質(zhì)頭上標(biāo)出加入的量：

5 10 3

n（FeBr2） ∶ n（Cl2） =5 ∶ 3

②按順序?qū)懗鑫镔|(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系及消耗的量：

先2Fe2+------ Cl2

5 2.5

后2Br------- Cl2

1 0.5

③寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式：10Fe2++2Br-+6Cl2= Br2+10Fe3++ 12Cl-

“井字法”既方便教師板書(shū)，又便于學(xué)生跟上教學(xué)思路，在多年的教學(xué)實(shí)踐中均取得了良好的效果。學(xué)生掌握了這種方法以后，不再對(duì)此類離子方程式的書(shū)寫(xiě)產(chǎn)生畏難情緒，反而躍躍欲試，想挑戰(zhàn)更高難度更復(fù)雜的題目。在課堂上，教師可以用更少的時(shí)間，更簡(jiǎn)潔的板書(shū)，更精練的語(yǔ)言將此類方程式的書(shū)寫(xiě)解析清楚，不失為高效課堂的一種體現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

余春祥.發(fā)現(xiàn)高效課堂密碼[M].山東文藝出版社，2017.

編輯 馮志強(qiáng)