基于模型構建的新情境下陌生氧化還原反應方程式的書寫

黃渝萍

縱觀2014—2019年全國卷的理綜題，考查氧化還原反應知識的頻率非常高，不僅僅要求學生掌握基礎知識，更注重學生綜合運用能力^[2]。考查的內容涉及到轉移電子數目及氧化劑和還原劑或氧化產物和還原產物有關量的計算、方程式的書寫及配平等。

氧化還原反應方程式的書寫通常在電化學、實驗大題和工藝流程題中考查，且每年每卷（除2019年全國I卷外）都對此有中難度的考查。其中要求書寫化學方程式或離子方程式各占50%。新情境下要求寫出陌生氧化還原反應方程式的題目難度指數很高，在復習氧化還原反應知識的過程中，要求教師更注重剖析問題的關鍵性，幫助學生建立認知模型及構建思維模型和解題模型，從而使學生在高考中快速而有效地解答。

一、構建模型

1.認真審題，找出問題的具體位置，樹立整體意識和局部意識，抓住物質轉化和元素流向的思維主線。

2.根據題目給予信息及結合元素化合價變化和原子守恒確定產物，聯系課本或已學的方程式進行類比遷移。

3.寫出完整的化學方程式。

（一）書寫模型

1.根據題目信息把已知的反應物和生成物各寫在兩邊。

2.給變價元素標價態，從化合價升降判斷含變價元素的未知反應物或生成物。

3.根據得失電子守恒^[3]先配平變價元素。

4.結合環境介質及元素守恒推斷未參與氧化還原的反應物或生成物。

5.根據原子（電荷）守恒配平不變價元素。

在教學的過程中，筆者發現有部分學生能寫出正確的反應物和生成物，但不會配平。氧化還原反應復雜多樣化^[4]，各有特點，要幫他們驅除這個心頭大患，關鍵是授予配平的技巧與方法。

（二）配平模型

1.標變價元素化合價

2.列出化合價變化數

3.求兩個變化數最小公倍數

4.配含變價元素物質系數

5.檢查原子或電荷是否守恒

以上模型都基于以下原則：

1.得失電子守恒

2.質量（原子）守恒

3.電荷守恒

例（2017年全國III卷28）工業上常將含砷廢渣（主要成分為As₂S₃）制成漿狀，通入O₂氧化，生成H₃AsO₄和單質硫。寫出發生反應的化學方程式___________。

解析：①根據題目寫出As₂S₃ +O₂=H₃AsO₄ +S

②標價態

As和S化合價都升高，且都在As₂S₃中，把As₂S₃看成一個整體

③列出化合價變化數↑（2×2+2×3）? ?↓（2×2），As化合價變化2，As₂S₃中有2個As，變化2×2，S化合價變化2，As₂S₃中有3個S，變化2×3，化合價升高變化（2×2+2×3），O化合價變化2，O₂中有2個O，化合價降低變化（2×2）

④求兩個變化數的最小公倍數，即轉移電子總數，↑（2×2+2×3）×2??????? ↓（2×2）×5，2為As₂S₃的系數，5為O₂的系數。

⑤配含變價元素物質的系數，2As₂S₃+5O₂ =4H₃AsO₄ +6S

根據原子守恒，左邊有4 As個，則H₃AsO₄的系數為4，以此S的系數為6，產物有H，依據原子守恒及環境為漿狀，推出H₂O作為反應物且系數為6，得出：2As₂S₃ +5O₂ +6H₂O=4H₃AsO₄ +6S。

二、模型運用

（一）書寫模型的運用

例1、（2016年全國III卷27）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下表。

寫出NaClO₂溶液脫硝過程中主要反應的離子方程式__________。

解析：題目要求我們寫出脫硝過程中主要的離子方程式，從表格的數據分析，氮產物（NO₃^-）含量最多則為主要反應。

1、寫出NO+ClO-2=NO-3+Cl^-。

2、標價態：N化合價+2→+5，Cl化合價+3→-1。

3、把變價元素先配平：4NO+3ClO-2=4NO-3+3Cl^-，NaClO₂水解呈堿性，且堿性環境更易除去煙氣，只能補OH^-。

4、根據電荷守恒和原子守恒完成配平

得出：4NO+3ClO-2+4OH^-=4NO-3+2H₂O+3Cl^-。

（二）配平模型的運用

例2、（2016年全國I卷26）將上述收集到的NH₃充入注射器X中，硬質玻璃管Y中加入少量催化劑，充入NO₂（兩端用夾子K₁、K₂夾好）。在一定溫度下按圖示裝置進行實驗。

②反應的化學方程式_____________________

解析：分析題目寫出：NH₃+NO₂=N₂+H₂O，N的化合價從-3→0，+4→0，得失電子相等↑3×4 ?↓4×3，NH₃、NO₂的系數分別為4、3，根據原子守恒，右邊N₂、H₂O的系數分別為7/2、6，化學方程式的系數都為整數，因此各物質的系數都同時擴大兩倍，得：8NH₃+6NO₂=7N₂+12H₂O

模型構建有利于幫助學生提高解題的效率，但在不同題型的處理中，模型不能一成不變，而應是靈活運用。模型可以解決有規律的疑難，但最“活”才是最“魂”，學生應該學會模型的基礎+最活解題，舉一反三把模型構建發揮到最佳的運用狀態。活學活用，這才達到學習的目的，也是教育的根本目的。對于建構模型存在的缺陷以及如何解決，我們還會繼續深入研究，并歸納出最優的解決方法。