例談2021年高考化學試題中離子方程式的書寫

劉 東

(陜西省榆林市職業教育中心)

2021年高考化學中離子方程式的書寫能充分體現高考命題改革中知識立意向能力立意的轉變,所占分值與往年相比穩中有升.本文例談2021年高考化學試題中離子方程式的書寫考查類型及解題指導.

1 由反應物推測生成物的離子方程式的書寫

例1(1)(2021年全國甲卷,節選)以NaIO3為原料制備I2的方法是:先向NaIO3溶液中加入計量的NaHSO3,生成碘化物;再向混合溶液中加入NaIO3溶液,反應得到I2,上述制備I2的總反應的離子方程式為_________.

(2)(2021年全國乙卷,節選)轉移至大燒杯中,靜置冷卻至室溫.加入大量蒸餾水,而后滴加H2O2至懸濁液(含KMnO4)由紫色變為土黃色.步驟Ⅲ中,H2O2的作用是_________(以離子方程式表示).

解析(1)先向NaIO3溶液中加入一定量的NaHSO3,生成碘化物即含I－的物質;再向混合溶液中(含I－)加入NaIO3溶液,反應得到I2,上述制備I2的2 個反應中I－為中間產物,總反應為發生氧化還原反應,生成,根據得失電子守恒、電荷守恒及元素守恒配平離子方程式即得(2)由滴加H2O2后發生的現象可知,加入H2O2的目的是除去過量的KMnO4,則反應的離子方程式為

解題指導對于提供反應物、生成物不全的陌生氧化還原反應方程式的書寫,要運用常見的氧化劑、還原劑推測出其還原產物、氧化產物.

1)常見氧化劑及對應的還原產物(如表1).

表1

2)常見還原劑及對應的氧化產物(如表2).

表2

2 反應物、生成物隱藏于工藝流程圖中離子方程式的書寫

例2(2021年河北卷,節選)綠色化學在推動社會可持續發展中發揮著重要作用.某科研團隊設計了一種熔鹽液相氧化法制備高價鉻鹽的新工藝,該工藝不消耗除鉻鐵礦、氫氧化鈉和空氣以外的其他原料,不產生廢棄物,實現了Cr-Fe-Al-Mg 的深度利用和Na＋內循環.工藝流程如圖1所示.

圖1

工序③中發生反應的離子方程式為_________.

解析由題給流程可知,在熔融NaOH 的作用下,Fe(CrO2)2被氧氣高溫氧化生成Na2CrO4和Fe2O3,Al2O3與熔融NaOH 反應轉化為NaAlO2,MgO 不反應.將氧化后的固體加水溶解,過濾得到含有MgO、Fe2O3的濾渣Ⅰ和含有過量NaOH、Na2CrO4、NaAlO2的濾液;將濾液在介穩態條件下分離得到Na2CrO4溶液、NaOH 溶液和NaAlO2溶液.向Na2CrO4溶液中通入過量的CO2得到Na2Cr2O7和NaHCO3.向NaAlO2溶液中通入過量的CO2氣體得到Al(OH)3沉淀和NaHCO3.向濾渣Ⅰ中通入CO2和水蒸氣,MgO 與CO2和水蒸氣反應轉化為Mg(HCO3)2溶液;Mg(HCO3)2溶液受熱分解得到MgCO3固體、CO2和水蒸氣.CO2和水蒸氣可以在工序②中循環使用.MgCO3高溫煅燒得到MgO.

由以上分析可得工序③中發生反應的離子方程式為

解題指導對于反應物、生成物隱藏于工藝流程圖中的陌生離子方程式(或化學方程式)的書寫在近年高考中出現的頻率較高,考查考生離子方程式的書寫和配平等基本技能的同時也考查從流程中提取信息及應用的能力.解題時要讀懂圖意,從流程圖中找出反應物、生成物及反應條件,既要“瞻前”也要“顧后”,從工藝流程圖中提取有用的信息,完成離子方程式的正確書寫,特別要留意隱藏于流程圖中的反應條件.

3 反應物、生成物隱藏于循環轉化關系圖中離子方程式的書寫

例3(2021年6月浙江卷,節選)一定條件下,在Na2S-H2SO4-H2O2溶液體系中,檢測得到pH-時間振蕩曲線如圖2所示,同時觀察到體系呈現澄清→渾濁→澄清的周期性變化.可用一組離子方程式表示每一個周期內的反應進程,請補充其中的2個離子方程式.

圖2

解析由pH-時間振蕩曲線可知,在Na2S-H2SO4-H2O2溶液體系中,溶液的pH 呈先增大后減小的周期性變化,同時觀察到體系由澄清→渾濁→澄清的周期性變化,說明硫化鈉與硫酸反應生成HS－,離子方程式為S2－＋H＋＝HS－,然后發生反應為,該過程溶液的pH 基本不變,溶液保持澄清.溶液變渾濁時HS－被H2O2氧化為S,即發生的反應為HS－＋H2O2＋H＋＝S↓＋2H2O,該過程溶液的pH 增大.溶液變澄清時S又被H2O2氧化為,發生的反應為S＋,該過程溶液的pH 減小.因此答案為;

解題指導對于反應物、生成物隱藏于循環轉化關系圖中離子方程式的書寫,要結合題干條件的信息與現象,明晰現象周期性變化背后的原因,理順物質間的轉化關系,并與已學的知識相聯系,進行合理的遷移與應用,再按題目要求寫出每一步反應的方程式.

4 借鑒已熟悉反應的離子方程式的書寫

例4(2021年湖北卷,節選)超酸是一類比純硫酸更強的酸,在石油重整中用作高效催化劑.某實驗小組對超酸HSbF6的制備及性質進行了探究.實驗小組在探究實驗中發現蠟燭可以溶解于HSbF6中,同時放出氫氣.已知烷烴分子中碳氫鍵的活性大小順序為甲基(—CH3)＜亞甲基(—CH2—)＜次甲基.寫出2-甲基丙烷與HSbF6反應的離子方程式_________.

解析2-甲基丙烷的結構簡式為(CH3)3CH,根據題目信息知,上的氫參與反應,反應的離子方程式為

解題指導通過對題干信息的解讀,應用類比,借鑒熟悉物質的離子反應方程式的書寫來完成這類陌生離子方程式的書寫,因此學習過程中要注重基礎,掌握必備知識,并學會遷移應用.

離子方程式的書寫是每年高考的必考考點,它注重考查基礎知識與基本技能的運用,同時更注重考查類比、遷移能力,因此在備考時要注重這些技能的培養.

(完)