一定情境下的化學(xué)(離子)方程式書寫試題分析

魯衍旭

(江蘇省蘇州實驗中學(xué)科技城校 215163)

江蘇高考自從 “2008年新高考方案”實施以來，化學(xué)試卷題型結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)微調(diào)，但是整體結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定.一定情境下的化學(xué)(離子)方程式書寫一直是江蘇高考的必考考點，近年來其它省份也這樣去考查，它的考查價值在哪里？

1 試題價值

《普通高中化學(xué)課程標準(2017年版2020年修訂)》倡導(dǎo)真實情境的創(chuàng)設(shè)，無論是平時課堂教學(xué)還是化學(xué)學(xué)業(yè)水平考試命題均倡導(dǎo)真實情境.教育部也公布了《中國高考評價體系》，明確了“一核四層四翼”評價體系.

一定情境下的化學(xué)(離子)方程式一般都不是教材中出現(xiàn)過的，而是依據(jù)一定的化工生產(chǎn)或廢水處理等真實情境，讓學(xué)生根據(jù)情境中的文字敘述、圖示、流程等信息，并結(jié)合元素化合物性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)理論和守恒思想等寫出化學(xué)方程式或離子方程式.這些情境基于真實應(yīng)用，突顯學(xué)科育人價值，服務(wù)立德樹人，體現(xiàn)“一核”.一定情境下書寫化學(xué)(離子)方程式，既要有化學(xué)反應(yīng)的必備知識，又要有運用守恒的關(guān)鍵能力，更要有化學(xué)學(xué)科證據(jù)推理的核心素養(yǎng)，才能形成化學(xué)學(xué)科的核心價值，體現(xiàn)“四層”.一定情境下書寫化學(xué)(離子)方程式彰顯了“基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性”四個方面的考查要求，回答高考“怎么考”的問題.

2 試題分析

為了適應(yīng)新高考的改革，2020年12月份江蘇省教育考試院組織命制了兩份適應(yīng)性試題，分別于2021年1月份仿真高考組織形式組織適應(yīng)性考試，于4月份由各校自行組織考試.對1月份化學(xué)試題中一定情境下化學(xué)(離子)方程式的書寫分析見表1.

表1

從統(tǒng)計結(jié)果看，考查的元素主要位于元素周期表前四周期，既有主族元素也有過渡元素，元素的陌生度較小.情境內(nèi)容主要是物質(zhì)制備和廢水處理，尤其重視廢水資源再利用.反應(yīng)類型既有氧化還原反應(yīng)也有非氧化還原反應(yīng)，兩者概率相當(dāng).方程式類別既有離子方程式也有化學(xué)方程式，離子方程式居多.

3 學(xué)生困惑

對于高中學(xué)生來說，在面對這類題型時感覺思路不暢，手忙腳亂，耗時很多卻又得分不高.主要原因有以下三點：一是不能準確確定反應(yīng)物、生成物，尤其是通過證據(jù)推理得出的反應(yīng)物或生成物；二是不能快速準確配平陌生化學(xué)(離子)方程式，尤其是涉及氧化還原反應(yīng)時，陌生元素或者多種元素物質(zhì)的化合價不能準確確定；三是不會自我檢查修正，尤其是對反應(yīng)的介質(zhì)環(huán)境不能充分考慮，例如溶液的酸堿性.從歷次試卷分析看，一定情境下的化學(xué)(離子)方程式書寫在Ⅱ卷(非選擇題)中是屬于每位學(xué)生都能做但是又很難得滿分的題型.筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗總結(jié)出突破一定情境下的化學(xué)(離子)方程式書寫的“三步法”，收到了比較好的效果.下面以江蘇省2021年1月新高考適應(yīng)性考試試題為例對步驟加以說明.

4 “三步法”具體步驟

對于化學(xué)方程式，從初中剛學(xué)化學(xué)開始就知道這是化學(xué)學(xué)科的獨特語言.寫一個化學(xué)(離子)方程式通常先寫反應(yīng)物，再寫生成物，最后配平，這就是化學(xué)(離子)方程式書寫三部曲.對于一定情境下的化學(xué)(離子)方程式書寫，步驟同之前熟悉的教材化學(xué)(離子)方程式書寫也是相似的，“三步法”具體步驟如圖1所示.

圖1

5 典例解析

(1)沉淀：向酸性廢水中加入適量Fe2(SO4)3溶液，廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為NH4Fe3(SO4)2(OH)6沉淀.

①該反應(yīng)的離子方程式是：____.

步驟1：確定反應(yīng)物和生成物

步驟2：準確配平

NH4Fe3(SO4)2(OH)6↓+H+

判斷是氧化還原反應(yīng)還是非氧化還原反應(yīng)，本題是非氧化還原反應(yīng)，那么根據(jù)電荷守恒和元素守恒進行配平，離子方程式配平時大多先利用電荷守恒再利用元素守恒.

NH4Fe3(SO4)2(OH)6↓+6H+

步驟3：檢查修正

檢查上述離子方程式的反應(yīng)條件、“↑”、“↓”是否漏寫，這一步只要學(xué)生注意到了，一般都不會有問題.關(guān)鍵是依據(jù)電荷守恒和元素守恒，基于介質(zhì)環(huán)境的H2O、H+、OH-是反應(yīng)物還是生成物需要仔細檢查，如果發(fā)現(xiàn)錯了，及時回到步驟1中，重新修正反應(yīng)物、生成物；如果配平錯了，及時回到步驟2中，重新配平.

步驟1：確定反應(yīng)物和生成物

依據(jù)規(guī)律推出：依據(jù)電荷守恒規(guī)律，生成物還要有負電荷(陰離子生成)或反應(yīng)物還要有正電荷(陽離子參加).依據(jù)介質(zhì)環(huán)境，pH=9，可知生成物應(yīng)有OH-.

步驟2：準確配平

首先判斷是氧化還原反應(yīng)還是非氧化還原反應(yīng)，本題是氧化還原反應(yīng)，那么先根據(jù)化合價升降相等進行配平，再依據(jù)電荷守恒和元素守恒進行配平.配平時，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)物還要有水參加.

2Cr(OH)3↓+3S↓+7OH-

步驟3：檢查修正

檢查上述離子方程式的反應(yīng)條件、“↑”、“↓”是否漏寫.依據(jù)電荷守恒和元素守恒，基于介質(zhì)環(huán)境的H2O、H+、OH-是反應(yīng)物還是生成物再檢查.依據(jù)化合價升降相等檢查配平.如果發(fā)現(xiàn)錯了，及時回到步驟1中，重新修正反應(yīng)物、生成物；如果配平錯了，及時回到步驟2中，重新配平.

上述兩道一定情境離子方程式書寫的例題，按照“三步法”對每一步作了詳細分析，該卷中的其它兩道題目第14題第(2)小題和第16題第(1)小題都可以參照“三步法”解答.從分析的過程看，“三步法”關(guān)鍵是步驟1和步驟2，尤其是步驟1準確找出反應(yīng)物和生成物，對于離子方程式的正確書寫至關(guān)重要.確定反應(yīng)物、生成物時，學(xué)生的主要困難就是由于情境是新的，因而物質(zhì)大多也是陌生的，需要學(xué)生認真的研讀、細致的推理，尤其是特定介質(zhì)環(huán)境下，H2O、H+、OH-是反應(yīng)物還是生成物需要仔細推敲.步驟2，新高考更關(guān)注情境，重視信息提取，不重配平的技術(shù).如果是非氧化還原反應(yīng)，利用元素守恒、電荷守恒通過觀察法配平；如果是非氧化還原反應(yīng)，用化合價升降相等配平更為方便.教師、學(xué)生不要在配平上追求偏和難，防止走入誤區(qū).步驟3，檢查修正不可少，檢查反應(yīng)條件和“↑”、“↓”是否漏寫，只要不忽略就行.關(guān)鍵是依據(jù)介質(zhì)環(huán)境進行檢查，酸性溶液中OH-一般不會是反應(yīng)物和生成物，堿性溶液中H+一般不會是反應(yīng)物和生成物，H2O在任何條件下既可以是反應(yīng)物也可以是生成物.

本文所說的“三步法”是證據(jù)推理和守恒思想的體現(xiàn).當(dāng)然，要寫好一定情境下的化學(xué)(離子)方程式，光靠單純的機械訓(xùn)練是事倍功半的，只有在平時的學(xué)習(xí)過程中，理解并掌握已學(xué)過的反應(yīng)機理和書寫規(guī)則，從題目情境中提取有用信息，學(xué)會類比、遷移，一定情境下的化學(xué)(離子)方程式書寫難題就會迎刃而解.