例談高考試題中陌生情境下化學(xué)(離子)方程式的書寫策略

周學(xué)興

(湖南省常德市第一中學(xué) 415000)

1 四步法

“四步法”的具體過程如下：

第一步：根據(jù)元素化合價(jià)的升降，判斷還原劑和氧化產(chǎn)物、氧化劑和還原產(chǎn)物.

第二步：按“氧化劑+還原劑→還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物”寫出化學(xué)方程式，根據(jù)得失電子守恒配平.

若是書寫離子方程式，則后續(xù)步驟如下：

第三步：根據(jù)電荷守恒和環(huán)境的酸堿性，在離子方程式左邊或右邊補(bǔ)充H+或OH-以配平電荷.

第四步：根據(jù)質(zhì)量(原子或離子)守恒配平反應(yīng)，最后配H、O原子.并進(jìn)行檢查.

若是書寫化學(xué)方程式，則后續(xù)步驟如下：

第三步：根據(jù)確定系數(shù)變價(jià)物質(zhì)中的金屬元素、酸根離子(團(tuán))(一般是非氫原子非氧原子)，利用金屬離子或酸根離子(團(tuán))的守恒，寫出對(duì)應(yīng)的化學(xué)式(如K+，到反應(yīng)物中尋找相應(yīng)的陰離子，若是沒有則匹配OH-，即產(chǎn)物寫KOH).

第四步：根據(jù)原子守恒，配平化學(xué)方程式.并進(jìn)行檢查.

例1(2020年全國卷化學(xué)，節(jié)選)苯甲酸可用作食品防腐劑.實(shí)驗(yàn)室可通過甲苯氧化制苯甲酸(甲苯與苯甲酸的有關(guān)數(shù)據(jù)見表1)，其反應(yīng)原理簡示如下：

表1

實(shí)驗(yàn)步驟：

(1)在裝有溫度計(jì)、冷凝管和攪拌器的三頸燒瓶中加入1.5 mL甲苯、100 mL水和4.8 g(約0.03 mol)高錳酸鉀，慢慢開啟攪拌器，并加熱回流至回流液不再出現(xiàn)油珠.

(2)停止加熱，繼續(xù)攪拌，冷卻片刻后，從冷凝管上口慢慢加入適量飽和亞硫酸氫鈉溶液，并將反應(yīng)混合物趁熱過濾，用少量熱水洗滌濾渣.合并濾液和洗滌液，于冰水浴中冷卻，然后用濃鹽酸酸化至苯甲酸析出完全.將析出的苯甲酸過濾，用少量冷水洗滌，放在沸水浴上干燥.稱量，粗產(chǎn)品為1.0 g.

(3)純度測定：稱取0.122 g粗產(chǎn)品，配成乙醇溶液，于100 mL容量瓶中定容.每次移取25.00 mL溶液，用0.01000 mol·L-1的KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，三次滴定平均消耗21.50 mL的KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液.

回答下列問題：

加入適量飽和亞硫酸氫鈉溶液的目的是____；該步驟亦可用草酸在酸性條件下處理，請(qǐng)用反應(yīng)的離子方程式表達(dá)其原理____.

分析加入適量飽和亞硫酸氫鈉溶液的目的是除去過量的高錳酸鉀，避免鹽酸酸化時(shí)產(chǎn)生氯氣，草酸(H2C2O4)也可用于除去KMnO4，與之發(fā)生氧化還原反應(yīng).按照“四步法”(如圖1所示)可快速寫出其反應(yīng)的離子方程式.根據(jù)碳元素的化合價(jià)為+3，且化合價(jià)升高，則升至+4，酸性條件下產(chǎn)物為CO2.

圖1

例2 (2021年湖南高考，節(jié)選)濾渣Ⅱ的主要成分為FePO4，在高溫條件下，Li2CO3、葡萄糖(C6H12O6)和FePO4可制備電極材料LiFePO4，同時(shí)生成CO和H2O，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____.

分析如圖2所示：

圖2

2 抓重點(diǎn)物質(zhì)法

近年出現(xiàn)了較為復(fù)雜的非氧化還原型的離子方程式書寫，知識(shí)點(diǎn)主要為鹽與鹽之間的復(fù)雜水解的內(nèi)容，一般該陌生情境中的產(chǎn)物較為復(fù)雜，產(chǎn)物富含多種離子，甚至含有“n”不確定的數(shù)字.抓重點(diǎn)物質(zhì)法的要領(lǐng)是將復(fù)雜產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)定為1，再利用離子守恒確定其它微粒的化學(xué)計(jì)量數(shù).

例3 (2019年全國1卷化學(xué)，節(jié)選)硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工藝.一種以硼鎂礦(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如圖3所示.

圖3

回答下列問題：

在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的離子方程式為____.

圖4

3 微觀本質(zhì)探析法

微觀本質(zhì)探析法的要點(diǎn)是利用微觀離子間的反應(yīng)本質(zhì)及其反應(yīng)比例關(guān)系來快速分析書寫化學(xué)或離子方程式的方法.該法在分析非氧化還原反應(yīng)和非變價(jià)元素的守恒中有重要的使用價(jià)值.微觀本質(zhì)探析法主要是從離子的相互結(jié)合角度分析，用以分析出產(chǎn)物和快速配平.

例4 (2021年全國乙卷，節(jié)選)磁選后的煉鐵高鈦爐渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3.為節(jié)約和充分利用資源，通過如圖5所示工藝流程回收鈦、鋁、鎂等.該工藝條件下，有關(guān)金屬離子開始沉淀和沉淀完全的pH見表2.回答下列問題：

圖5

表2

“焙燒”中，TiO2、SiO2幾乎不發(fā)生反應(yīng)，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫酸鹽.寫出Al2O3轉(zhuǎn)化為NH4Al(SO4)2的化學(xué)方程式：____.

答案: