“四步法”應(yīng)對(duì)情景方程式的書寫

四川 王夢(mèng)林

一、考頻統(tǒng)計(jì)及分析

全國(guó)卷非選擇題必考部分三道題的題型一般為無機(jī)化工流程題、化學(xué)反應(yīng)原理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)，兩道選考題有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)中二選一?；ち鞒填}主要側(cè)重?zé)o機(jī)物性質(zhì)的考查。2017—2019年9套全國(guó)卷化工流程題考查角度及歷年考頻統(tǒng)計(jì)如下表：

方程式書寫計(jì)算電化學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)物質(zhì)的推斷物質(zhì)性質(zhì)2019·全國(guó)卷Ⅰ22222019·全國(guó)卷Ⅱ311112019·全國(guó)卷Ⅲ21232018·全國(guó)卷Ⅰ312112018·全國(guó)卷Ⅱ32122018·全國(guó)卷Ⅲ241112017·全國(guó)卷Ⅰ2222017·全國(guó)卷Ⅱ11422017·全國(guó)卷Ⅲ21221

三年各考查角度考頻統(tǒng)計(jì)如下：

由考查角度考頻統(tǒng)計(jì)圖可以看出：

(1)工業(yè)流程題中考頻最高的是方程式的書寫，每年、每套全國(guó)卷必考，89%的工業(yè)流程題考查方程式書寫的頻次在兩次及以上。方程式書寫的考查主要為在給定情境中的陌生方程式書寫，類型分為化學(xué)方程式、離子方程式、電極方程式。

(2)物質(zhì)的推斷及物質(zhì)性質(zhì)的考查頻次也較高。主要是流程中加入的試劑和流程生成物的判斷，以及對(duì)流程步驟和加入試劑原理的解釋，在流程分析過程中會(huì)加入一定的實(shí)驗(yàn)操作考查。

(3)電化學(xué)內(nèi)容主要在2018年全國(guó)卷進(jìn)行了考查，在2017年和2019年全國(guó)卷中并未在工業(yè)流程題中考查電化學(xué)部分，而將考查設(shè)置在了化學(xué)反應(yīng)原理部分。原電池和電解池是在選修四《化學(xué)反應(yīng)原理》中進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)的，在原理部分考查更為合理。

(4)化學(xué)計(jì)算考頻也較高。主要設(shè)置在最后一小題，考查形式為滴定法測(cè)定含量(2019年全國(guó)卷Ⅱ、2018年全國(guó)卷Ⅰ、2017年全國(guó)卷Ⅱ)、溶度積有關(guān)計(jì)算(2017年全國(guó)卷Ⅰ)、物質(zhì)組成計(jì)算(2019年全國(guó)卷Ⅲ)、產(chǎn)率計(jì)算(2017年全國(guó)卷Ⅲ)。

二、教學(xué)中的方程式

六個(gè)常見考查角度中方程式的書寫出現(xiàn)頻次最高，足見其重要性，而方程式的書寫一直以來都是教學(xué)過程中的難題之一。

1.方程式之難

初中化學(xué)接觸過一些簡(jiǎn)單的方程式，因?yàn)樯俸秃?jiǎn)單所以記憶起來也比較簡(jiǎn)單，學(xué)生并未體會(huì)到它的“難處”?！侗匦抟弧返诙码x子反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)部分開始接觸更多的方程式，第三、四章金屬、非金屬及其化合物部分方程式的數(shù)量急劇上升，學(xué)生也深刻體會(huì)到了難之所在：①難在量多，第三章和第四章介紹了鈉、鋁、鐵、銅、硅、氯、硫、氮等元素的單質(zhì)及其化合物，種類多、性質(zhì)不一，對(duì)應(yīng)的方程式數(shù)不勝數(shù)；②難在記憶，每個(gè)方程式都不一樣，但是在高一階段的學(xué)習(xí)中比較重要，所以方程式的記憶一直困擾著學(xué)生，更有同學(xué)出現(xiàn)“今天記住明天忘”的情況；③難在使用，肯花些時(shí)間來記憶方程式并不是難事，但是在什么題中應(yīng)該使用哪些方程式就變得困難了，學(xué)生不能準(zhǔn)確使用方程式也是一個(gè)難題。

2.方程式的意義

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊话銥轵?yàn)證或探究一些物質(zhì)的性質(zhì)，而方程式則是反應(yīng)性質(zhì)的最直觀的表達(dá)。

基于宏觀辨識(shí)的化學(xué)反應(yīng)描述出了宏觀物質(zhì)的變化，伴隨著可觀察到的現(xiàn)象和可感覺到的能量變化?；谖⒂^探析的化學(xué)反應(yīng)指的是有新物質(zhì)生成的反應(yīng)，即為原子的重新組合過程，反應(yīng)前后原子種類、數(shù)目和性質(zhì)都保持不變。

化學(xué)反應(yīng)是宏觀物質(zhì)變化與微觀原子重新組合的直接體現(xiàn)，理解方程式的本質(zhì)可提高學(xué)生對(duì)方程式的認(rèn)識(shí)，方程式不是簡(jiǎn)單的化學(xué)符號(hào)的組合，而是反應(yīng)物中舊化學(xué)鍵斷裂和生成物新化學(xué)鍵形成過程的體現(xiàn)。

3.高一階段方程式教學(xué)建議

(1)重視物質(zhì)性質(zhì)。強(qiáng)化物質(zhì)的性質(zhì)，而不是強(qiáng)化方程式本身。高一學(xué)習(xí)階段元素化合物性質(zhì)教學(xué)主要可以分為兩大類：物質(zhì)分類教學(xué)法和化合價(jià)教學(xué)法。

物質(zhì)分類教學(xué)法。以二氧化硅教學(xué)為例：二氧化硅屬于酸性氧化物，即可聯(lián)系酸性氧化物的性質(zhì)——與水、堿、堿性氧化物的反應(yīng)。

(2)重視配平與守恒。方程式的配平也是學(xué)生遇到的一個(gè)難題，而配平的基本依據(jù)則是守恒：化合價(jià)升降守恒(得失電子守恒)、電荷守恒、元素守恒。配平順序?yàn)榛蟽r(jià)升降守恒→電荷守恒→元素守恒。

以銅和稀硝酸反應(yīng)的離子方程式為例：

三、全國(guó)卷真題分類剖析

1.化學(xué)方程式

【例1】(2019·全國(guó)卷Ⅱ·26節(jié)選)(2)以重晶石(BaSO4)為原料，可按如下工藝生產(chǎn)立德粉：

①在回轉(zhuǎn)爐中重晶石被過量焦炭還原為可溶性硫化鋇，該過程的化學(xué)方程式為_________________

回轉(zhuǎn)爐尾氣中含有有毒氣體，生產(chǎn)上可通過水蒸氣變換反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為CO2和一種清潔能源氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________。

【解析】進(jìn)入回轉(zhuǎn)爐的反應(yīng)物為重晶石和焦炭粉，題干指出“重晶石被過量焦炭還原為可溶性硫化鋇”，正因?yàn)榻固窟^量，氧化產(chǎn)物應(yīng)為CO，故可按照以下流程寫出：

【試題解讀】?jī)蓚€(gè)方程式難度不大，關(guān)鍵在于對(duì)題干信息的有效分析，要學(xué)會(huì)“瞻前顧后”：回轉(zhuǎn)爐中的反應(yīng)物已經(jīng)明確給出，題干描述中指出了過量焦炭將硫酸鋇還原為硫化鋇，在分析氧化產(chǎn)物時(shí)不少同學(xué)如果沒有認(rèn)真分析題干就會(huì)將氧化產(chǎn)物認(rèn)為是CO2，所以此時(shí)應(yīng)對(duì)焦炭的過量引起重視，若重視了這個(gè)信息就可以正確判斷氧化產(chǎn)物為CO。同時(shí)，此空之后提出“回轉(zhuǎn)爐中含有有毒氣體”，這個(gè)信息也驗(yàn)證了氧化產(chǎn)物是CO而不是CO2，從而寫出正確的化學(xué)方程式。

【例2】(2019·全國(guó)卷Ⅰ·26節(jié)選)硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工業(yè)。一種以硼鎂礦(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如下：

回答下列問題：

(1)在95℃“溶浸”硼鎂礦粉，產(chǎn)生的氣體在“吸收”中反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________。

2.離子方程式

【例3】(2017·全國(guó)卷Ⅰ·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：

【試題解讀】本題是離子方程式的書寫，題目給出了主要的反應(yīng)物和生成物，離子方程式的書寫步驟和化學(xué)方程式是一致的，只是加入了電荷守恒，而配平電荷時(shí)的離子需要從題意來判斷，酸性溶液用H+配平，堿性溶液用OH-配平。

【例4】(2018·全國(guó)卷Ⅰ·27節(jié)選)(4)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 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______________________________。

【解析】Na2S2O5可作抗氧化劑，則說明容易被氧化，碘單質(zhì)的作用是與Na2S2O5反應(yīng)將其氧化。Na2S2O5中硫元素化合價(jià)為+4，被碘單質(zhì)氧化為+6價(jià)，可按照以下步驟書寫：

【試題解讀】本題以滴定實(shí)驗(yàn)為載體書寫氧化還原反應(yīng)的離子方程式，在例3基礎(chǔ)上加入了化合價(jià)升降守恒，學(xué)生需要分析焦亞硫酸鈉中各元素的化合價(jià)，判斷氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物。配平電荷選用的是H+，配平原子守恒依然用H2O。

四、方法歸納

陌生方程式的書寫只要按照一定的步驟，就能化繁為簡(jiǎn)，逐個(gè)攻破，以下是方程式書寫步驟的建議：

五、復(fù)習(xí)備考建議

如何能讓學(xué)生在高考中不受方程式書寫困擾是作為教師需要思考的，我們可以從以下幾點(diǎn)協(xié)助學(xué)生：

1.重理解：方程式是宏觀現(xiàn)象的微觀解釋，物質(zhì)發(fā)生了變化但是原子并未改變，體現(xiàn)的是典型的守恒思想。因此在高一和高二的日常教學(xué)中我們要重視方程式的意義教學(xué)，讓學(xué)生理解反應(yīng)、理解方程式。

2.辨情景：工藝流程題中的方程式書寫考查重點(diǎn)之一是寫出反應(yīng)物和生成物，部分題干會(huì)直接給出重要的反應(yīng)物和生成物，有的題干則只給部分物質(zhì)，學(xué)生需要從流程和題干描述中自主分析得出物質(zhì)。

常用的物質(zhì)判斷方法有：(1)箭頭法，進(jìn)入箭頭為反應(yīng)物，出去箭頭為生成物；(2)瞻前顧后法，流程前后共同分析，根據(jù)前后物質(zhì)的變化判斷反應(yīng)物和生成物。

3.知守恒：學(xué)生可以寫出主要物質(zhì)但不能配平的主要原因就是不會(huì)用守恒，多數(shù)學(xué)生的方程式配平僅限于觀察法，而對(duì)于守恒不夠了解，因此我們要在日常的教學(xué)和復(fù)習(xí)過程中加強(qiáng)守恒思想的灌輸，讓學(xué)生了解守恒在配平方程式中的重要性。

4.肯放手：在遇到情景方程式書寫題時(shí)，給夠?qū)W生自主思考和分析的時(shí)間，讓學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立解決問題的能力，教師只需要在學(xué)生遇到無法解決的困難時(shí)給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)即可。