2019高三化学二轮复习配套教案：微专题1　新情境下陌生方程式、离子方程式的书写

微专题1　新情境下陌生方程式、离子方程式的书写

近三年全国卷考情

从近三年的考情看,在Ⅱ卷中对方程式的书写、电极反应式的书写明显有加强的趋势,尤其是电极反应式在沉寂多年后又重新出现在Ⅱ卷的舞台上,这对于2019年的考生是一个很好的提醒。

类型一　陌生氧化还原方程式、离子方程式的书写

(对应学生用书第53~54页)

1.在日常的学习、练习中,注意记忆、积累常见元素的化合价;认识并掌握常见的氧化剂、还原剂。

(1)强氧化性物质或离子:

Na2O2、Fe3+、NO2、HNO3(浓)、HNO3(稀)、O2、O3、H2O2、H2SO4(浓)、Cl2、Br2、HClO、NaClO、Ca(ClO)2、KMnO4(H+)。

(2)强还原性物质或离子:

Fe2+、Fe(OH)2、SO2(H2SO3、Na2SO3、NaHSO3、S)、H2S(Na2S、NaHS、S2-)、HI(NaI、I-)等。

2.掌握常见氧化剂、还原剂发生氧化还原反应的产物。有时候物质的氧化还原产物还要根据题中的情景信息考虑,如:H2S与浓硝酸反应甚至能被氧化为H2SO4,I-可以被过量的浓氯水氧化生成I。了解常见物质反应后的存在形式,比如O2得电子后转变为O2-,在酸性环境下结合H+生成H2O,而在碱性条件下则与H2O转变为OH-。

3.通过练习掌握书写信息型氧化还原反应方程式的步骤

(1)找出发生氧化还原反应的物质或离子。

(2)依据掌握的氧化还原反应规律合理地预测产物(这里要重视题目中的信息提示,或给出的生成物)。

(3)根据氧化还原反应的守恒规律确定氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物的相应计量数。

(4)根据原子守恒和溶液的酸碱性,通过在反应方程式的两端添加H+、OH-或H2O的形式使方程式的两端的电荷守恒。

【例1】 (2017·全国Ⅰ卷,27节选)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下:

回答下列问题:

写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式:　。 

思路点拨:(1)找出发生氧化还原反应的物质:

FePO4中Fe3+有氧化性、H2C2O4有还原性(C元素居于+3价,可以被氧化为+4价)。

(2)依据掌握的氧化还原反应规律合理地预测产物:

Fe3+表现氧化性的还原产物应为Fe2+,LiFePO4符合预测;H2C2O4高温下被氧化为CO2。

(3)根据氧化还原反应的守恒规律确定氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物的相应计量数:

根据电子守恒FePO4与H2C2O4按2∶1反应。

(4)根据原子守恒配平未发生氧化还原反应的物质的计量数。

答案:2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+H2O↑+3CO2↑

【例2】 (2018·全国Ⅰ卷,27节选)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题:

Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00 mL葡萄酒样品,用0.010 00 mol·L-1的碘标准液滴定至终点,消耗 10.00 mL。滴定反应的离子方程式为 

　。 

思路点拨:(1)找出发生氧化还原反应的物质:

还原剂:Na2S2O5(S元素处于+4价,有还原性);氧化剂:I2(有氧化性,联想学过的I2与SO2的反应)。

(2)依据掌握的氧化还原反应规律合理地预测产物:Na2S2O5被氧化为S,I2被还原为I-。

(3)根据氧化还原反应的守恒规律确定氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物的相应化学计量数,根据电子守恒Na2S2O5与I2的化学计量数分别为1、2。

(4)根据原子守恒和溶液的酸碱性,通过在反应方程式的两端添加H+、OH-或H2O的形式使方程式的两端的电荷守恒。

答案:S2+2I2+3H2O2S+4I-+6H+

1.(2018·全国Ⅱ卷,26节选)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家,一种以闪锌矿(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示:

回答下列问题:

(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为 

　　　　　　　　　　。 

(2)溶液中的Cd2+可用锌粉除去,还原除杂工序中反应的离子方程式为　。 

解析:(1)由于闪锌矿的主要成分是ZnS,焙烧时硫元素转化为SO2,因此焙烧过程中主要反应的化学方程式为2ZnS+3O22ZnO+2SO2。

(2)Zn是一种比较活泼的金属,具有较强的还原性。可以还原一些氧化性较强的不活泼金属阳离子。所以溶液中的Cd2+可用锌粉除去,反应的离子方程式为Zn+Cd2+Zn2++Cd。

答案:(1)2ZnS+3O22ZnO+2SO2

(2)Zn+Cd2+Zn2++Cd

2.(2014·全国Ⅱ卷,27节选)铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料等。回答下列问题:

PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体,反应的化学方程式为　。 

解析:根据题意知,PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体氯气,迁移教材中二氧化锰与浓盐酸的反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O知,反应的化学方程式为PbO2+4HCl(浓)PbCl2+Cl2↑+2H2O。

答案:PbO2+4HCl(浓)PbCl2+Cl2↑+2H2O

类型二　非氧化还原型陌生方程式的书写

(对应学生用书第54~55页)

非氧化还原反应涉及最多的为复分解反应,也会涉及无单质参与的化合反应、无单质生成的分解反应以及酸性物质(酸、酸性氧化物、酸式盐)与碱性物质(碱、碱性氧化物、碱式盐)的反应。在平时学习中体会这些化学反应发生的基本原理。相比较氧化还原方程式而言,难度较小。在书写和配平时用到更多的是原子守恒,其主要可分为以下几种情况:

(1)广义的水解反应

广义的水解是指化合物中的正电性的原子或原子团与OH结合,负电性的原子或原子团与H结合形成两种新的物质。

(2)酸(酸式盐)与碱可发生中和反应、强酸与弱酸盐可以反应。

(3)铵盐、弱酸酸式盐、难溶氢氧化物、难溶碳酸盐受热易分解。

(4)多元弱酸盐与其多元弱酸反应生成其酸式盐。

【例题】 (2018·全国Ⅲ卷,28节选)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题:

SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体,遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等,写出该反应的化学方程式

　。 

思路点拨:(1)与水反应,考虑广义的水解:SiHCl3+3H2OH4SiO3+3HCl。

(2)结合试题给出产物,考虑:2H4SiO3(HSiO)2O+3H2O。

(3)综合以上得到:2SiHCl3+3H2O(HSiO)2O+6HCl。

答案:2SiHCl3+3H2O(HSiO)2O+6HCl

1.(2018·全国Ⅱ卷,28节选)K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制蓝图。回答下列问题:

晒制蓝图时,用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作感光剂,以K3[Fe(CN)6] 溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑;显色反应的化学方程式为　。 

解析:光解反应的化学方程式为2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑,反应后有草酸亚铁产生,联想Fe2+的检验:用K3[Fe(CN)6]可以生成蓝色沉淀Fe3[Fe(CN)6]2,题目也表明是显色剂。所以显色反应的化学方程式为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·全国Ⅰ卷,27节选)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示:

写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式: 

　。 

解析:分析反应物Mg2B2O5·H2O与硫酸反应符合弱酸盐与强酸的反应,应该生成弱酸(H4B2O5)与强酸盐MgSO4,但题目中最终要制取H3BO3,而H4B2O5可看作是两分子H3BO3失去一分子H2O后的产物。所以可以理解为H4B2O5结合一分子H2O生成两分子H3BO3,方程式可写为Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3。

答案:Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3

类型三　陌生电极反应式的书写

(对应学生用书第55页)

1.原电池的电极反应都是自发氧化还原反应的半反应,其书写思路为:

(1)负极反应先考虑还原剂失电子后的合理产物(碳元素酸性生成CO2、碱性以C存在),然后考虑产物与电解质是否反应。

(2)正极反应则先考虑氧化剂得电子后的合理产物,然后考虑产物与电解质是否反应。

2.电解池中的阳极有最强的氧化能力,阴极有最强的还原能力,所以可以发生平常不能发生的一些氧化还原反应。电解液中氧化性的离子可以在阴极得电子,还原性离子则可以在阳极失电子。同时考虑得失电子产物与电解液可能发生的反应。

3.由于离子在电极上的放电顺序除了与离子氧化还原性有关外还与离子浓度等有关,所以有些电极反应需要结合题目的信息完成。

【例题】 (2018·全国Ⅱ卷,26节选)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示:

电解硫酸锌溶液制备单质锌时,阴极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　;沉积锌后的电解液可返回　　　　　　工序继续使用。 

解析:电解硫酸锌溶液时,按我们学习中的规律是H+得电子放出氢气。一方面要明确阴极上是氧化性离子得电子,另一方面题目中已提出用电解法制备单质锌。所以阴极是锌离子放电(并非H+放电),则阴极的电极反应式为Zn2++2e-Zn;阳极是氢氧根放电,破坏水的电离平衡,产生氢离子,所以电解后还有硫酸产生,因此沉积锌后的电解液可返回溶浸工序继续使用。

答案:Zn2++2e-Zn　溶浸

1.(2014·全国Ⅱ卷,27节选)铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料等。回答下列问题:

(1)PbO2可以通过石墨为电极,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生反应的电极反应式为　, 

阴极上观察到的现象是　; 

(2)若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式为　,这样做的主要缺点是 

　。 

解析:(1)电解池的阳极发生氧化反应,根据电极反应式的书写方法:①明确电极上主要的反应物和生成物;②分析相关元素的化合价的变化,标出得失电子的数目;③根据电解质溶液的性质利用H2O、H+、OH-等相关微粒配平原子及电荷,该题中Pb2+失2个电子被氧化生成PbO2,电极反应式为Pb2++2H2O-2e-PbO2↓+4H+,阴极上电解液中的阳离子放电,发生还原反应,根据放电顺序:Cu2+>Pb2+知,阴极上Cu2+放电,电极反应式为Cu2++2e-Cu↓,观察到的现象是石墨上包上铜镀层。(2)若电解液中不加入Cu(NO3)2,则阴极上部分Pb2+放电,电极反应式为Pb2++2e-Pb↓,这样做的主要缺点是不能有效利用Pb2+。

答案:(1)Pb2++2H2O-2e-PbO2↓+4H+

石墨上包上铜镀层　

(2)Pb2++2e-Pb↓　不能有效利用Pb2+

2.研究证实,CO2可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的反应发生在　　　　极,该电极反应式是　 

　。 

解析:二氧化碳变甲醇,碳元素的化合价由+4价变为-2价,化合价降低,得到电子被还原,所以其在阴极反应。先考虑CO2得到6个电子,生成甲醇需要的氢原子由酸性溶液中的H+提供,根据原子守恒配平:CO2+6H++6e-CH3OH+H2O。

答案:阴　CO2+6H++6e-CH3OH+H2O

3.

O2辅助的Al~CO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大,能有效利用CO2,电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的正极反应式:2O2+2e-2、2CO2+2C2+2O2,则电池的负极反应式:　　　　　　　　　　　　　;反应过程中O2的作用是 

　。 

该电池的总反应式:　。 

解析:根据电池的原料是Al、CO2,反应产物生成Al2(C2O4)3,Al元素化合价升高,C元素化合价由+4价降低为+3价,所以确定Al失电子作负极,电极反应式为Al-3e-Al3+(或2Al-6e-2Al3+)。根据电池的正极反应,氧气在第一步被消耗,又在第二步生成,所以氧气为正极反应的催化剂。将两极反应式加合得到总反应为2Al+6CO2Al2(C2O4)3。

答案:Al-3e-Al3+(或2Al-6e-2Al3+)　催化剂　2Al+6CO2Al2(C2O4)3