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微專題1　新情境下陌生方程式、離子方程式的書寫 近三年全國卷考情 2018年 2017年 2016年 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ 陌生氧化還原反應方程式、 離子方程式的書寫 T26、T27 T26 T27 T28 T26、T28 T27、T28 T26、T28 T27、T28 非氧化還原反應 方程式的書寫 T27 T28 T27、T28 T26、T27 T26 T26、T27 T26 陌生電極反應式的書寫 T27 T26 T27 從近三年的考情看,在Ⅱ卷中對方程式的書寫、電極反應式的書寫明顯有加強的趨勢,尤其是電極反應式在沉寂多年后又重新出現(xiàn)在Ⅱ卷的舞臺上,這對于2019年的考生是一個很好的提醒。 類型一　陌生氧化還原方程式、離子方程式的書寫 (對應學生用書第53~54頁) 　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 1.在日常的學習、練習中,注意記憶、積累常見元素的化合價;認識并掌握常見的氧化劑、還原劑。 (1)強氧化性物質(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.掌握常見氧化劑、還原劑發(fā)生氧化還原反應的產(chǎn)物。有時候物質(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與濃硝酸反應甚至能被氧化為H2SO4,I-可以被過量的濃氯水氧化生成IO3-。了解常見物質(zhì)反應后的存在形式,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-。 常見氧化劑 反應產(chǎn)物 常見還原劑 反應產(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.通過練習掌握書寫信息型氧化還原反應方程式的步驟 (1)找出發(fā)生氧化還原反應的物質(zhì)或離子。 (2)依據(jù)掌握的氧化還原反應規(guī)律合理地預測產(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)物的相應計量數(shù)。 (4)根據(jù)原子守恒和溶液的酸堿性,通過在反應方程式的兩端添加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))來制備。工藝流程如下: 回答下列問題: 寫出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學方程式:　。 思路點撥:(1)找出發(fā)生氧化還原反應的物質(zhì): FePO4中Fe3+有氧化性、H2C2O4有還原性(C元素居于+3價,可以被氧化為+4價)。 (2)依據(jù)掌握的氧化還原反應規(guī)律合理地預測產(chǎn)物: Fe3+表現(xiàn)氧化性的還原產(chǎn)物應為Fe2+,LiFePO4符合預測;H2C2O4高溫下被氧化為CO2。 (3)根據(jù)氧化還原反應的守恒規(guī)律確定氧化劑、還原劑、還原產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物的相應計量數(shù): 根據(jù)電子守恒FePO4與H2C2O4按2∶1反應。 (4)根據(jù)原子守恒配平未發(fā)生氧化還原反應的物質(zhì)的計量數(shù)。 答案:2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+H2O↑+3CO2↑ 【例2】 (2018全國Ⅰ卷,27節(jié)選)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應用廣泛?；卮鹣铝袉栴}: Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時,取50.00 mL葡萄酒樣品,用0.010 00 molL-1的碘標準液滴定至終點,消耗 10.00 mL。滴定反應的離子方程式為 　。 思路點撥:(1)找出發(fā)生氧化還原反應的物質(zhì): 還原劑:Na2S2O5(S元素處于+4價,有還原性);氧化劑:I2(有氧化性,聯(lián)想學過的I2與SO2的反應)。 (2)依據(jù)掌握的氧化還原反應規(guī)律合理地預測產(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)物的相應化學計量數(shù),根據(jù)電子守恒Na2S2O5與I2的化學計量數(shù)分別為1、2。 (4)根據(jù)原子守恒和溶液的酸堿性,通過在反應方程式的兩端添加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Ⅱ卷,26節(jié)選)我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家,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: 回答下列問題: (1)焙燒過程中主要反應的化學方程式為 　　　　　　　　　　。 (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,焙燒時硫元素轉(zhuǎn)化為SO2,因此焙燒過程中主要反應的化學方程式為2ZnS+3O22ZnO+2SO2。 (2)Zn是一種比較活潑的金屬,具有較強的還原性?？梢赃€原一些氧化性較強的不活潑金屬陽離子。所以溶液中的Cd2+可用鋅粉除去,反應的離子方程式為Zn+Cd2+Zn2++Cd。 答案:(1)2ZnS+3O22ZnO+2SO2 (2)Zn+Cd2+Zn2++Cd 2.(2014全國Ⅱ卷,27節(jié)選)鉛及其化合物可用于蓄電池、耐酸設備及X射線防護材料等。回答下列問題: PbO2與濃鹽酸共熱生成黃綠色氣體,反應的化學方程式為　。 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MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O知,反應的化學方程式為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寫 (對應學生用書第54~55頁) 　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 非氧化還原反應涉及最多的為復分解反應,也會涉及無單質(zhì)參與的化合反應、無單質(zhì)生成的分解反應以及酸性物質(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。在平時學習中體會這些化學反應發(fā)生的基本原理。相比較氧化還原方程式而言,難度較小。在書寫和配平時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 廣義的水解是指化合物中的正電性的原子或原子團與OH結(jié)合,負電性的原子或原子團與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、強酸與弱酸鹽可以反應。 (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生成其酸式鹽。 【例題】 (2018全國Ⅲ卷,28節(jié)選)三氯氫硅(SiHCl3)是制備硅烷、多晶硅的重要原料?；卮鹣铝袉栴}: SiHCl3在常溫常壓下為易揮發(fā)的無色透明液體,遇潮氣時發(fā)煙生成(HSiO)2O等,寫出該反應的化學方程式 　。 思路點撥:(1)與水反應,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,可用于曬制藍圖?；卮鹣铝袉栴}: 曬制藍圖時,用K3[Fe(C2O4)3]3H2O作感光劑,以K3[Fe(CN)6] 溶液為顯色劑。其光解反應的化學方程式為2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑;顯色反應的化學方程式為　。 解析:光解反應的化學方程式為2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑,反應后有草酸亞鐵產(chǎn)生,聯(lián)想Fe2+的檢驗:用K3[Fe(CN)6]可以生成藍色沉淀Fe3[Fe(CN)6]2,題目也表明是顯色劑。所以顯色反應的化學方程式為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: 寫出Mg2B2O5H2O與硫酸反應的化學方程式: 　。 解析:分析反應物Mg2B2O5H2O與硫酸反應符合弱酸鹽與強酸的反應,應該生成弱酸(H4B2O5)與強酸鹽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,方程式可寫為Mg2B2O5H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3。 答案:Mg2B2O5H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3 類型三　陌生電極反應式的書寫 (對應學生用書第55頁) 　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 1.原電池的電極反應都是自發(fā)氧化還原反應的半反應,其書寫思路為: (1)負極反應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。 (2)正極反應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。 2.電解池中的陽極有最強的氧化能力,陰極有最強的還原能力,所以可以發(fā)生平常不能發(fā)生的一些氧化還原反應。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極失電子。同時考慮得失電子產(chǎn)物與電解液可能發(fā)生的反應。 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外還與離子濃度等有關,所以有些電極反應需要結(jié)合題目的信息完成。 【例題】 (2018全國Ⅱ卷,26節(jié)選)我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家。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,陰極的電極反應式為　　　　　　　　　　　　;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,按我們學習中的規(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),則陰極的電極反應式為Zn2++2e-Zn;陽極是氫氧根放電,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Ⅱ卷,27節(jié)選)鉛及其化合物可用于蓄電池、耐酸設備及X射線防護材料等?；卮鹣铝袉栴}: (1)PbO2可以通過石墨為電極,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液為電解液電解制取。陽極發(fā)生反應的電極反應式為　, 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)生的電極反應式為　,這樣做的主要缺點是 　。 解析:(1)電解池的陽極發(fā)生氧化反應,根據(jù)電極反應式的書寫方法:①明確電極上主要的反應物和生成物;②分析相關元素的化合價的變化,標出得失電子的數(shù)目;③根據(jù)電解質(zhì)溶液的性質(zhì)利用H2O、H+、OH-等相關微粒配平原子及電荷,該題中Pb2+失2個電子被氧化生成PbO2,電極反應式為Pb2++2H2O-2e-PbO2↓+4H+,陰極上電解液中的陽離子放電,發(fā)生還原反應,根據(jù)放電順序:Cu2+>Pb2+知,陰極上Cu2+放電,電極反應式為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,電極反應式為Pb2++2e-Pb↓,這樣做的主要缺點是不能有效利用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,CO2可在酸性水溶液中通過電解生成甲醇,則生成甲醇的反應發(fā)生在　　　　極,該電極反應式是　 　。 解析:二氧化碳變甲醇,碳元素的化合價由+4價變?yōu)?2價,化合價降低,得到電子被還原,所以其在陰極反應。先考慮CO2得到6個電子,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,電池反應產(chǎn)物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。電池的正極反應式:2O2+2e-2O2-、2CO2+2O2-C2O42-+2O2,則電池的負極反應式:　　　　　　　　　　　　　;反應過程中O2的作用是 　。 該電池的總反應式:　。 解析:根據(jù)電池的原料是Al、CO2,反應產(chǎn)物生成Al2(C2O4)3,Al元素化合價升高,C元素化合價由+4價降低為+3價,所以確定Al失電子作負極,電極反應式為Al-3e-Al3+(或2Al-6e-2Al3+)。根據(jù)電池的正極反應,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的催化劑。將兩極反應式加合得到總反應為2Al+6CO2Al2(C2O4)3。 答案:Al-3e-Al3+(或2Al-6e-2Al3+)　催化劑　2Al+6CO2Al2(C2O4)3