基于O2-為中間產物的離子反應方程式書寫及教學意義探討

任圣穎

(廣東省深圳外國語學校)

一、問題的提出

人教版化學必修第二冊《不同價態含硫物質的轉化》中,涉及了亞硫酸氧化硫化鈉的實驗。根據亞硫酸是否過量,通常可以寫出以下兩個離子反應方程式:

亞硫酸氧化硫化鈉離子反應方程式的書寫這個問題還沒有文獻報導解決,以至于到了高三復習備考階段,仍有大量學生不能正確寫出該離子反應方程式。

二、亞硫酸氧化硫化鈉的離子反應方程式書寫

(一)氫氧燃料電池電極方程式的書寫啟示

在書寫氫氧燃料電池正極反應方程式時,第一步應先寫出氧氣得電子生成氧離子的反應方程式:

然后根據正極電解液的不同,考慮O2-的進一步反應。在酸性、堿性電解液中,分別有如下反應:

最后將②×2+①、③×2+①即可得氫氧燃料電池正極反應方程式:

從以上過程我們可以看出,氫氧燃料電池正極反應方程式的書寫,是以O2-為中間產物,并考慮其進一步可能發生的反應得出來的。那么,在書寫亞硫酸氧化硫化鈉的離子反應方程式過程中,我們是否也能夠借助O2-,來解決其書寫過程中產物如何確定的問題呢?

(二)以O2-為中間產物的離子反應方程式書寫方法介紹

本文根據教學實踐,借鑒氫氧燃料電池電極方程式的書寫方法,在這里介紹一種以O2-為中間產物的離子反應方程式書寫方法,來解決亞硫酸氧化硫化鈉的離子反應方程式書寫問題。

表1 亞硫酸氧化硫化鈉的離子反應方程式的書寫

從以上書寫過程我們可以看出,這種以O2-為中間產物的書寫方法,有效避免了電荷守恒“失效”問題。這種書寫方法的要點是,如果氧化劑或還原劑是化合物,首先將氧化劑、還原劑按照化合價拆寫成最簡單的離子,然后分兩個部分去考慮整體的反應,一部分是氧化劑和還原劑中變價元素的反應,另外一部分是氧化劑和還原劑中非變價元素的反應,如圖1所示。這種書寫方法非常有助于學生深度理解氧化劑、還原劑的含義:氧化劑和還原劑的本質是化合價發生變化的元素得失電子,而沒有發生化合價變化的元素隨著變價元素而重新組合成其他物質。

圖1 以O2-為中間產物的書寫方法示意圖

(三)以O2-為中間產物的離子反應方程式書寫方法在確定硫酸亞鐵氧化產物中的應用

表2 FeSO4被O2氧化的離子反應方程式書寫示例

從這個例子可以看出,以O2-為中間產物的離子反應方程式書寫方法在確定FeSO4氧化產物上有著顯著的優勢。

(四)以O2-為中間產物的離子反應方程式書寫方法教學建議

表3 重鉻酸鉀酸性溶液氧化硫酸亞鐵離子反應方程式書寫示例

三、結語