價(jià)——態(tài)推測模型

廣東 陳彬城

氧化還原反應(yīng)方程式的書寫是近幾年高考的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。最常見的考查模式是根據(jù)題目給定的情景(如某些反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)的酸堿性或圖表等信息)書寫陌生氧化還原反應(yīng)方程式。廣義的氧化還原反應(yīng)方程式還包括電化學(xué)的電極反應(yīng)(原電池和電解池的電極反應(yīng))。這類題目要求考生能夠運(yùn)用元素化合物的知識、氧化還原反應(yīng)原理以及其他的基本反應(yīng)原理(如強(qiáng)酸制弱酸、水解、產(chǎn)物共存等原理)對題目進(jìn)行綜合分析，推測生成物，然后配平、補(bǔ)充物質(zhì)，按步驟完成化學(xué)方程式。

推測生成物是完成題目的關(guān)鍵，也是很多考生最感到頭疼的步驟，以下介紹一種以元素化合價(jià)存在形態(tài)二維圖(以下簡稱“價(jià)——態(tài)二維圖”)為核心，用于氧化還原反應(yīng)產(chǎn)物(包括電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物)推測的模型即價(jià)——態(tài)推測模型。

一、價(jià)——態(tài)推測模型

1.價(jià)——態(tài)推測模型簡介

價(jià)——態(tài)推測模型是指根據(jù)元素不同化合價(jià)在各種條件下(如酸性、堿性、中性等)的存在形態(tài)，結(jié)合題目信息及必要反應(yīng)原理(如水解、產(chǎn)物共存等原理)，推測產(chǎn)物的思維模型。其主要流程如下：

從④到⑤是方程式的最后環(huán)節(jié)，主要比較④的方程式左右兩端H、O的數(shù)目，結(jié)合反應(yīng)條件補(bǔ)充H+、OH-或H2O。

2.價(jià)——態(tài)二維圖

價(jià)——態(tài)二維圖是以外界條件(無水、酸性、中性、堿性等)為橫坐標(biāo)，以元素的化合價(jià)為縱坐標(biāo)，在二維平面內(nèi)繪制元素的各種化合價(jià)在不同條件下存在形態(tài)的圖象。可用于推測化學(xué)方程式的反應(yīng)物、生成物或判斷方程式的正誤。以下是H、C、O、S、Fe等元素的價(jià)——態(tài)二維圖：

圖1 氫元素的價(jià)——態(tài)二維圖

圖2 氯元素的價(jià)——態(tài)二維圖

圖3 碳元素的價(jià)——態(tài)二維圖

圖4 硫元素的價(jià)——態(tài)二維圖

圖5 錳元素的價(jià)——態(tài)二維圖

3.氧化還原反應(yīng)的配平

這里主要配平氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物，要求熟悉電子守恒法配平。

4.物質(zhì)的補(bǔ)充

這一塊的重要原則是“先配平后補(bǔ)充”，因?yàn)橹挥信淦窖趸瘎?、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物后，才能知道需要補(bǔ)充哪些反應(yīng)物和生成物。常見的補(bǔ)充原則如下：

(1)若左邊缺少氫原子，酸性條件下，直接補(bǔ)充H+再配平即可；堿性或中性條件下，應(yīng)補(bǔ)充H2O生成OH-(每一個H2O失去一個H+生成一個OH-)，再配平即可。

(2)若左邊缺少氧原子，酸性或中性條件下，直接補(bǔ)充H2O生成H+再配平即可；堿性條件下，應(yīng)補(bǔ)充OH-生成H2O(每兩個OH-失去一個O生成一個H2O)，再配平即可。

(3)若左邊多氫原子，酸性或中性條件下，生成H+；堿性條件下，應(yīng)補(bǔ)充OH-生成H2O。

(4)若左邊多氧原子，酸性條件下，補(bǔ)充H+生成H2O；堿性或中性條件下，應(yīng)補(bǔ)充H2O生成OH-。

5.產(chǎn)物共存原理

產(chǎn)物共存原理指的是同一體系的產(chǎn)物之間不再發(fā)生反應(yīng)，能共存。若產(chǎn)物之間會繼續(xù)反應(yīng)，則要寫出繼續(xù)反應(yīng)后的產(chǎn)物，直至產(chǎn)物之間不再發(fā)生反應(yīng)。

如堿性條件下：

二、典例分析

例1.SO2通入酸性高錳酸鉀溶液的離子方程式

觀察以上式子，可發(fā)現(xiàn)左邊缺少2O，在酸性溶液中，只能從水補(bǔ)充，應(yīng)加上2H2O，而水失去氧后+1價(jià)的H以H+形式存在，右邊補(bǔ)充4H+。

例2.草酸(H2C2O4)使酸性高錳酸鉀褪色

觀察以上式子，可發(fā)現(xiàn)左邊多8O和10H，應(yīng)結(jié)合為5H2O剩下3個-2價(jià)的O，根據(jù)圖2 氧元素的價(jià)——態(tài)二維圖，可知在酸性溶液中，-2價(jià)的O以H2O形態(tài)存在，故應(yīng)補(bǔ)充6H+，再生成3H2O，總數(shù)為8H2O。

例3.書寫甲烷燃料電池的電極反應(yīng)式(①電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀②電解質(zhì)溶液為稀硫酸)

例4.書寫電解堿性食鹽水的電極反應(yīng)式

三、真題分析

例5.(2018·全國卷Ⅰ·27節(jié)選)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 mol·L-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。