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微專題1　新情境下陌生方程式、離子方程式的書(shū)寫(xiě) 近三年全國(guó)卷考情 2018年 2017年 2016年 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ 陌生氧化還原反應(yīng)方程式、 離子方程式的書(shū)寫(xiě) T26、T27 T26 T27 T28 T26、T28 T27、T28 T26、T28 T27、T28 非氧化還原反應(yīng) 方程式的書(shū)寫(xiě) T27 T28 T27、T28 T26、T27 T26 T26、T27 T26 陌生電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě) T27 T26 T27 從近三年的考情看,在Ⅱ卷中對(duì)方程式的書(shū)寫(xiě)、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)明顯有加強(qiáng)的趨勢(shì),尤其是電極反應(yīng)式在沉寂多年后又重新出現(xiàn)在Ⅱ卷的舞臺(tái)上,這對(duì)于2019年的考生是一個(gè)很好的提醒。 類型一　陌生氧化還原方程式、離子方程式的書(shū)寫(xiě) (對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第53~54頁(yè)) 　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 1.在日常的學(xué)習(xí)、練習(xí)中,注意記憶、積累常見(jiàn)元素的化合價(jià);認(rèn)識(shí)并掌握常見(jiàn)的氧化劑、還原劑。 (1)強(qiáng)氧化性物質(zhì)或離子: Na2O2、Fe3+、NO2、HNO3(濃)、HNO3(稀)、O2、O3、H2O2、H2SO4(濃)、Cl2、Br2、HClO、NaClO、Ca(ClO)2、KMnO4(H+)。 (2)強(qiáng)還原性物質(zhì)或離子: Fe2+、Fe(OH)2、SO2(H2SO3、Na2SO3、NaHSO3、SO32-)、H2S(Na2S、NaHS、S2-)、HI(NaI、I-)等。 2.掌握常見(jiàn)氧化劑、還原劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)的產(chǎn)物。有時(shí)候物質(zhì)的氧化還原產(chǎn)物還要根據(jù)題中的情景信息考慮,如:H2S與濃硝酸反應(yīng)甚至能被氧化為H2SO4,I-可以被過(guò)量的濃氯水氧化生成IO3-。了解常見(jiàn)物質(zhì)反應(yīng)后的存在形式,比如O2得電子后轉(zhuǎn)變?yōu)镺2-,在酸性環(huán)境下結(jié)合H+生成H2O,而在堿性條件下則與H2O轉(zhuǎn)變?yōu)镺H-。 常見(jiàn)氧化劑 反應(yīng)產(chǎn)物 常見(jiàn)還原劑 反應(yīng)產(chǎn)物 Na2O2 NaOH Fe2+ Fe3+ Fe3+ Fe2+ SO2、H2SO3、Na2SO3、 NaHSO3 SO42- NO2 NO H2S、Na2S、NaHS S、SO2、 SO42- HNO3(濃) NO2 NaI、HI I2、IO3- HNO3(稀) NO H2C2O4、C2O42- CO32- H2O2 H2O H2SO4(濃) SO2 Cl2、HClO、 NaClO、 Ca(ClO)2 Cl- KMnO4(H+) Mn2+ 3.通過(guò)練習(xí)掌握書(shū)寫(xiě)信息型氧化還原反應(yīng)方程式的步驟 (1)找出發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)或離子。 (2)依據(jù)掌握的氧化還原反應(yīng)規(guī)律合理地預(yù)測(cè)產(chǎn)物(這里要重視題目中的信息提示,或給出的生成物)。 (3)根據(jù)氧化還原反應(yīng)的守恒規(guī)律確定氧化劑、還原劑、還原產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物的相應(yīng)計(jì)量數(shù)。 (4)根據(jù)原子守恒和溶液的酸堿性,通過(guò)在反應(yīng)方程式的兩端添加H+、OH-或H2O的形式使方程式的兩端的電荷守恒。 【例1】 (2017全國(guó)Ⅰ卷,27節(jié)選)Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料,可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3,還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來(lái)制備。工藝流程如下: 回答下列問(wèn)題: 寫(xiě)出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式:　。 思路點(diǎn)撥:(1)找出發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì): FePO4中Fe3+有氧化性、H2C2O4有還原性(C元素居于+3價(jià),可以被氧化為+4價(jià))。 (2)依據(jù)掌握的氧化還原反應(yīng)規(guī)律合理地預(yù)測(cè)產(chǎn)物: Fe3+表現(xiàn)氧化性的還原產(chǎn)物應(yīng)為Fe2+,LiFePO4符合預(yù)測(cè);H2C2O4高溫下被氧化為CO2。 (3)根據(jù)氧化還原反應(yīng)的守恒規(guī)律確定氧化劑、還原劑、還原產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物的相應(yīng)計(jì)量數(shù): 根據(jù)電子守恒FePO4與H2C2O4按2∶1反應(yīng)。 (4)根據(jù)原子守恒配平未發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)的計(jì)量數(shù)。 答案:2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+H2O↑+3CO2↑ 【例2】 (2018全國(guó)Ⅰ卷,27節(jié)選)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉?wèn)題: Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測(cè)定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時(shí),取50.00 mL葡萄酒樣品,用0.010 00 molL-1的碘標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn),消耗 10.00 mL。滴定反應(yīng)的離子方程式為 　。 思路點(diǎn)撥:(1)找出發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì): 還原劑:Na2S2O5(S元素處于+4價(jià),有還原性);氧化劑:I2(有氧化性,聯(lián)想學(xué)過(guò)的I2與SO2的反應(yīng))。 (2)依據(jù)掌握的氧化還原反應(yīng)規(guī)律合理地預(yù)測(cè)產(chǎn)物:Na2S2O5被氧化為SO42-,I2被還原為I-。 (3)根據(jù)氧化還原反應(yīng)的守恒規(guī)律確定氧化劑、還原劑、還原產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物的相應(yīng)化學(xué)計(jì)量數(shù),根據(jù)電子守恒Na2S2O5與I2的化學(xué)計(jì)量數(shù)分別為1、2。 (4)根據(jù)原子守恒和溶液的酸堿性,通過(guò)在反應(yīng)方程式的兩端添加H+、OH-或H2O的形式使方程式的兩端的電荷守恒。 答案:S2O52-+2I2+3H2O2SO42-+4I-+6H+ 1.(2018全國(guó)Ⅱ卷,26節(jié)選)我國(guó)是世界上最早制得和使用金屬鋅的國(guó)家,一種以閃鋅礦(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì))為原料制備金屬鋅的流程如圖所示: 回答下列問(wèn)題: (1)焙燒過(guò)程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為 　　　　　　　　　　。 (2)溶液中的Cd2+可用鋅粉除去,還原除雜工序中反應(yīng)的離子方程式為　。 解析:(1)由于閃鋅礦的主要成分是ZnS,焙燒時(shí)硫元素轉(zhuǎn)化為SO2,因此焙燒過(guò)程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為2ZnS+3O22ZnO+2SO2。 (2)Zn是一種比較活潑的金屬,具有較強(qiáng)的還原性?？梢赃€原一些氧化性較強(qiáng)的不活潑金屬陽(yáng)離子。所以溶液中的Cd2+可用鋅粉除去,反應(yīng)的離子方程式為Zn+Cd2+Zn2++Cd。 答案:(1)2ZnS+3O22ZnO+2SO2 (2)Zn+Cd2+Zn2++Cd 2.(2014全國(guó)Ⅱ卷,27節(jié)選)鉛及其化合物可用于蓄電池、耐酸設(shè)備及X射線防護(hù)材料等?；卮鹣铝袉?wèn)題: PbO2與濃鹽酸共熱生成黃綠色氣體,反應(yīng)的化學(xué)方程式為　。 解析:根據(jù)題意知,PbO2與濃鹽酸共熱生成黃綠色氣體氯氣,遷移教材中二氧化錳與濃鹽酸的反應(yīng)MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O知,反應(yīng)的化學(xué)方程式為PbO2+4HCl(濃)PbCl2+Cl2↑+2H2O。 答案:PbO2+4HCl(濃)PbCl2+Cl2↑+2H2O 類型二　非氧化還原型陌生方程式的書(shū)寫(xiě) (對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第54~55頁(yè)) 　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 非氧化還原反應(yīng)涉及最多的為復(fù)分解反應(yīng),也會(huì)涉及無(wú)單質(zhì)參與的化合反應(yīng)、無(wú)單質(zhì)生成的分解反應(yīng)以及酸性物質(zhì)(酸、酸性氧化物、酸式鹽)與堿性物質(zhì)(堿、堿性氧化物、堿式鹽)的反應(yīng)。在平時(shí)學(xué)習(xí)中體會(huì)這些化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的基本原理。相比較氧化還原方程式而言,難度較小。在書(shū)寫(xiě)和配平時(shí)用到更多的是原子守恒,其主要可分為以下幾種情況: (1)廣義的水解反應(yīng) 廣義的水解是指化合物中的正電性的原子或原子團(tuán)與OH結(jié)合,負(fù)電性的原子或原子團(tuán)與H結(jié)合形成兩種新的物質(zhì)。 (2)酸(酸式鹽)與堿可發(fā)生中和反應(yīng)、強(qiáng)酸與弱酸鹽可以反應(yīng)。 (3)銨鹽、弱酸酸式鹽、難溶氫氧化物、難溶碳酸鹽受熱易分解。 (4)多元弱酸鹽與其多元弱酸反應(yīng)生成其酸式鹽。 【例題】 (2018全國(guó)Ⅲ卷,28節(jié)選)三氯氫硅(SiHCl3)是制備硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列問(wèn)題: SiHCl3在常溫常壓下為易揮發(fā)的無(wú)色透明液體,遇潮氣時(shí)發(fā)煙生成(HSiO)2O等,寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 　。 思路點(diǎn)撥:(1)與水反應(yīng),考慮廣義的水解:SiHCl3+3H2OH4SiO3+3HCl。 (2)結(jié)合試題給出產(chǎn)物,考慮:2H4SiO3(HSiO)2O+3H2O。 (3)綜合以上得到:2SiHCl3+3H2O(HSiO)2O+6HCl。 答案:2SiHCl3+3H2O(HSiO)2O+6HCl 1.(2018全國(guó)Ⅱ卷,28節(jié)選)K3[Fe(C2O4)3]3H2O(三草酸合鐵酸鉀)為亮綠色晶體,可用于曬制藍(lán)圖?；卮鹣铝袉?wèn)題: 曬制藍(lán)圖時(shí),用K3[Fe(C2O4)3]3H2O作感光劑,以K3[Fe(CN)6] 溶液為顯色劑。其光解反應(yīng)的化學(xué)方程式為2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑;顯色反應(yīng)的化學(xué)方程式為　。 解析:光解反應(yīng)的化學(xué)方程式為2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑,反應(yīng)后有草酸亞鐵產(chǎn)生,聯(lián)想Fe2+的檢驗(yàn):用K3[Fe(CN)6]可以生成藍(lán)色沉淀Fe3[Fe(CN)6]2,題目也表明是顯色劑。所以顯色反應(yīng)的化學(xué)方程式為3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6]Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4。 答案:(1)3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6]Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4 2.(2015全國(guó)Ⅰ卷,27節(jié)選)硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5H2O和Fe3O4,還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示: 寫(xiě)出Mg2B2O5H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式: 　。 解析:分析反應(yīng)物Mg2B2O5H2O與硫酸反應(yīng)符合弱酸鹽與強(qiáng)酸的反應(yīng),應(yīng)該生成弱酸(H4B2O5)與強(qiáng)酸鹽MgSO4,但題目中最終要制取H3BO3,而H4B2O5可看作是兩分子H3BO3失去一分子H2O后的產(chǎn)物。所以可以理解為H4B2O5結(jié)合一分子H2O生成兩分子H3BO3,方程式可寫(xiě)為Mg2B2O5H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3。 答案:Mg2B2O5H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3 類型三　陌生電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě) (對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第55頁(yè)) 　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 1.原電池的電極反應(yīng)都是自發(fā)氧化還原反應(yīng)的半反應(yīng),其書(shū)寫(xiě)思路為: (1)負(fù)極反應(yīng)先考慮還原劑失電子后的合理產(chǎn)物(碳元素酸性生成CO2、堿性以CO32-存在),然后考慮產(chǎn)物與電解質(zhì)是否反應(yīng)。 (2)正極反應(yīng)則先考慮氧化劑得電子后的合理產(chǎn)物,然后考慮產(chǎn)物與電解質(zhì)是否反應(yīng)。 2.電解池中的陽(yáng)極有最強(qiáng)的氧化能力,陰極有最強(qiáng)的還原能力,所以可以發(fā)生平常不能發(fā)生的一些氧化還原反應(yīng)。電解液中氧化性的離子可以在陰極得電子,還原性離子則可以在陽(yáng)極失電子。同時(shí)考慮得失電子產(chǎn)物與電解液可能發(fā)生的反應(yīng)。 3.由于離子在電極上的放電順序除了與離子氧化還原性有關(guān)外還與離子濃度等有關(guān),所以有些電極反應(yīng)需要結(jié)合題目的信息完成。 【例題】 (2018全國(guó)Ⅱ卷,26節(jié)選)我國(guó)是世界上最早制得和使用金屬鋅的國(guó)家。一種以閃鋅礦(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì))為原料制備金屬鋅的流程如圖所示: 電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時(shí),陰極的電極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　　;沉積鋅后的電解液可返回　　　　　　工序繼續(xù)使用。 解析:電解硫酸鋅溶液時(shí),按我們學(xué)習(xí)中的規(guī)律是H+得電子放出氫氣。一方面要明確陰極上是氧化性離子得電子,另一方面題目中已提出用電解法制備單質(zhì)鋅。所以陰極是鋅離子放電(并非H+放電),則陰極的電極反應(yīng)式為Zn2++2e-Zn;陽(yáng)極是氫氧根放電,破壞水的電離平衡,產(chǎn)生氫離子,所以電解后還有硫酸產(chǎn)生,因此沉積鋅后的電解液可返回溶浸工序繼續(xù)使用。 答案:Zn2++2e-Zn　溶浸 1.(2014全國(guó)Ⅱ卷,27節(jié)選)鉛及其化合物可用于蓄電池、耐酸設(shè)備及X射線防護(hù)材料等?；卮鹣铝袉?wèn)題: (1)PbO2可以通過(guò)石墨為電極,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液為電解液電解制取。陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為　, 陰極上觀察到的現(xiàn)象是　; (2)若電解液中不加入Cu(NO3)2,陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為　,這樣做的主要缺點(diǎn)是 　。 解析:(1)電解池的陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),根據(jù)電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)方法:①明確電極上主要的反應(yīng)物和生成物;②分析相關(guān)元素的化合價(jià)的變化,標(biāo)出得失電子的數(shù)目;③根據(jù)電解質(zhì)溶液的性質(zhì)利用H2O、H+、OH-等相關(guān)微粒配平原子及電荷,該題中Pb2+失2個(gè)電子被氧化生成PbO2,電極反應(yīng)式為Pb2++2H2O-2e-PbO2↓+4H+,陰極上電解液中的陽(yáng)離子放電,發(fā)生還原反應(yīng),根據(jù)放電順序:Cu2+>Pb2+知,陰極上Cu2+放電,電極反應(yīng)式為Cu2++2e-Cu↓,觀察到的現(xiàn)象是石墨上包上銅鍍層。(2)若電解液中不加入Cu(NO3)2,則陰極上部分Pb2+放電,電極反應(yīng)式為Pb2++2e-Pb↓,這樣做的主要缺點(diǎn)是不能有效利用Pb2+。 答案:(1)Pb2++2H2O-2e-PbO2↓+4H+ 石墨上包上銅鍍層　 (2)Pb2++2e-Pb↓　不能有效利用Pb2+ 2.研究證實(shí),CO2可在酸性水溶液中通過(guò)電解生成甲醇,則生成甲醇的反應(yīng)發(fā)生在　　　　極,該電極反應(yīng)式是　 　。 解析:二氧化碳變甲醇,碳元素的化合價(jià)由+4價(jià)變?yōu)?2價(jià),化合價(jià)降低,得到電子被還原,所以其在陰極反應(yīng)。先考慮CO2得到6個(gè)電子,生成甲醇需要的氫原子由酸性溶液中的H+提供,根據(jù)原子守恒配平:CO2+6H++6e-CH3OH+H2O。 答案:陰　CO2+6H++6e-CH3OH+H2O 3. O2輔助的Al~CO2電池工作原理如圖所示。該電池電容量大,能有效利用CO2,電池反應(yīng)產(chǎn)物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。電池的正極反應(yīng)式:2O2+2e-2O2-、2CO2+2O2-C2O42-+2O2,則電池的負(fù)極反應(yīng)式:　　　　　　　　　　　　　;反應(yīng)過(guò)程中O2的作用是 　。 該電池的總反應(yīng)式:　。 解析:根據(jù)電池的原料是Al、CO2,反應(yīng)產(chǎn)物生成Al2(C2O4)3,Al元素化合價(jià)升高,C元素化合價(jià)由+4價(jià)降低為+3價(jià),所以確定Al失電子作負(fù)極,電極反應(yīng)式為Al-3e-Al3+(或2Al-6e-2Al3+)。根據(jù)電池的正極反應(yīng),氧氣在第一步被消耗,又在第二步生成,所以氧氣為正極反應(yīng)的催化劑。將兩極反應(yīng)式加合得到總反應(yīng)為2Al+6CO2Al2(C2O4)3。 答案:Al-3e-Al3+(或2Al-6e-2Al3+)　催化劑　2Al+6CO2Al2(C2O4)3