核心素養下氧化還原型陌生方程式的書寫

廣東

通過分析近三年全國卷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ氧化還原型陌生方程式書寫試題對信息處理和學科素養的考查，筆者提出書寫氧化還原型陌生方程式的三部曲書寫模式：“寫”“平”“補”，并在日常教學中驗證此方法行之有效。

陌生方程式就是課本教材中沒有出現過的化學方程式。《普通高中化學課程標準(2017版)》指出化學的特征是“從微觀層次認識物質，以符號形式描述物質，在不同層面創造物質”，要求學生“能用符號表征物質及其變化”。化學方程式是人們研究化學物質反應前后變化的重要符號表征形式，而正確熟練書寫方程式是學生學好化學、應用化學、發展化學的基本素養。同時，陌生化學方程式的書寫能有力體現了高中生的“平衡觀”“變化觀”“證據推理”等核心素養。因此，一直以來，無論是全國卷，還是地方卷，陌生化學方程式的書寫都是必考題型，在高考中的陌生化學方程式書寫的考查占有較多分值。近三年全國高考化學對陌生反應方程式考查情況見表1。

表1 全國高考化學對陌生反應方程式考查情況匯總

續表

對近三年陌生方程式的考查情況進行分析發現氧化還原反應是每年必考點，考查形式主要有三種：一是書寫氧化還原反應方程式，二是書寫電極反應式，三是寫出氧化產物。那么書寫氧化還原型陌生方程式有什么技巧嗎？下面對氧化還原型陌生方程式的書寫方法進行了摸索和歸納，希望能夠拋磚引玉，引起共鳴。

一、解題模型的建立

很多學生在實際書寫過程中，是根據記憶、印象、感覺去書寫陌生方程式，毫無章法可言。研究表明，學生在解決化學問題時使用頻率最高的解題策略是模型匹配策略，即學生通過有限的思維過程后找到與當前問題相匹配的模型而進行的問題解決策略。因此，對于陌生反應方程式的書寫應建立一個良好的思維模型，借助化學建模來解決實際問題。下面將從構建“寫”“平”“補”三步書寫模型幫解決學生的燃眉之急。

表2 常見的氧化劑和還原產物

表3 常見的還原劑和氧化產物

第二步：平，根據化合價升降守恒(求化合價升降的最小公倍數)配平好上面寫的四種物質。

第三步：補，根據反應環境(酸堿介質)及電荷守恒、原子守恒補齊沒有參與氧化還原的物質或離子。

補項時先考慮反應前跟反應后的物質對比是氧原子變多還是減少，再考慮酸堿介質，具體情況如(圖甲)和(圖乙)。

圖甲

圖乙

【解析】第一步：寫，根據題意和已掌握的知識很容易找到氧化劑、還原劑、還原產物和氧化產物：

第二步：平，標出變價元素的化合價，分析化合價升降情況并求出化合價升降的最小公倍數：

二、提高學生運用知識和遷移知識的能力

在分析近幾年高考化學試題后，筆者發現高考題出題源于教材但又高于教材，多數氧化還原型“陌生”化學方程式書寫的試題都需要使用基本化學知識進行解決，但能直接解決的卻不多，更多的是需要學生利用已有的化學知識進行類比遷移。在平時的教學和學習中，要引導學生養成觀察陌生物質的習慣，例如人教版選修5教材P52實驗3-2，該實驗是往少量重鉻酸鉀酸性溶液中滴加少量乙醇，充分振蕩，觀察顏色變化，我們在做這個實驗的時候除了讓學生觀察顏色變化外還可以讓學生結合教材信息和所學知識書寫該反應的化學方程式，只有在平常教學中處處留意，才能逐步培養學生運用知識和遷移知識的能力。

【例2】(2017·全國卷Ⅰ·27·改編)Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質)來制備，工藝流程如下：

(6)寫出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學方程式：______________。

第一步：寫，FePO4+H2C2O4——LiFePO4+CO2

三、培養學生接受、吸收、整合化學信息的能力

每年的《考試大綱》對化學學習能力要求有三點，其中第一個要求就是要有接受、吸收、整合化學信息的能力，同時又有三小點進行細化：(1)對中學化學基礎知識能正確復述、再現、辨認，并能融會貫通。(2)通過對自然界、生產和生活中的化學現象的觀察，以及實驗現象、實物、模型的觀察，對圖形、圖表的閱讀，獲取有關的感性知識和印象，并進行初步加工、吸收、有序存儲。(3)從提供的新信息中，準確地提取實質性內容，并與已有知識整合，重組為新知識塊。根據考試大綱的要求，每年的化學高考試題中信息特別多，提供信息的形式也多樣化，具體分析歸納統計如表4：

表4 信息形式統計

學生對信息挖掘、接受等方面存在一種較為普遍現象，老師一講就會，感覺知識很簡單，很容易整合并加以應用，但實際情況恰好相反，學生看到新信息如新流程、新圖片、新表格等總會產生畏難情緒，恐懼心理，無法繼續進行挖掘、分析、整合、應用。所以在平常教學特別是試題評講時，要幫助學生克服這種心理，要引導學生養成認真分析試題的習慣，尤其在試題評講時可以設置一些問題，例如本題的信息有哪些，哪些信息是有效的，它服務于解決題中哪些問題等等，使得學生不被新的、陌生的、復雜的信息所困惑，要讓學生從復雜的信息中提取出解題的有效信息，并加以整合應用，找出解題的關鍵。

【例3】(2016·全國卷Ⅲ·27·微改編)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5×10-3mol·L-1。反應一段時間后溶液中離子濃度的分析結果如表。

離子SO2-4SO2-3NO-3NO-2Cl-c/(mol·L-1)8.35×10-46.87×10-61.5×10-41.2×10-53.4×10-3

①寫出NaClO2溶液脫硝過程中主要反應的離子方程式：______________。

第三步：補，根據已寫的部分可以發現反應前一共有10個O，反應后一共有12個O，且反應環境呈堿性，反應前比反應后少2個O，則應該補4個OH-生成2個H2O，即：