陳進(jìn)前,全國(guó)優(yōu)秀教師,浙江省特級(jí)教師,浙江省有突出貢獻(xiàn)中青年專(zhuān)家,浙江省首批化學(xué)奧林匹克競(jìng)賽特級(jí)教練,杭州市高中化學(xué)教研大組組長(zhǎng),杭州市、麗水市、義烏市等地“名師工程”導(dǎo)師。
命題者給出多樣化的信息,要求考生收集和處理相關(guān)信息,經(jīng)過(guò)分析推理確定反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件、反應(yīng)的可逆性等,再寫(xiě)出新反應(yīng)式(包括課本沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)的化學(xué)方程式、離子方程式、熱化學(xué)方程式、電極反應(yīng)等等),可將這類(lèi)問(wèn)題稱(chēng)為“根據(jù)信息推寫(xiě)新反應(yīng)式”。研究發(fā)現(xiàn),這類(lèi)問(wèn)題是近幾年高考的熱點(diǎn),也是優(yōu)秀學(xué)生高考中爭(zhēng)奪的制高點(diǎn)。解答這類(lèi)問(wèn)題要掌握以下幾種訣竅。
訣竅1.收集完整要素
要寫(xiě)出一個(gè)新反應(yīng)式,先要明確四個(gè)要素:①反應(yīng)物的化學(xué)式、②產(chǎn)物的化學(xué)式、③反應(yīng)的條件、④反應(yīng)的可逆性。所以,在解答這類(lèi)問(wèn)題時(shí)要注意以下幾點(diǎn):
第一,確定參加反應(yīng)的各種反應(yīng)物、各種產(chǎn)物的化學(xué)式。在確定反應(yīng)物和產(chǎn)物時(shí)特別注意溶液的酸堿性,相關(guān)物質(zhì)的氧化性、還原性。要注意區(qū)分最初反應(yīng)物和中間反應(yīng)物、區(qū)分最終產(chǎn)物和中間產(chǎn)物。重視“過(guò)量”“少量”“反應(yīng)物比例”等,因?yàn)檫@些條件是決定產(chǎn)物化學(xué)式的關(guān)鍵條件。
第二,確定反應(yīng)所需要的條件。反應(yīng)條件不清楚,就不能得到完整的反應(yīng)式。注意區(qū)分加熱、高溫、電解等條件。
第三,正確判別可逆反應(yīng)還是不可逆反應(yīng),進(jìn)而確定是否要用“”符號(hào)。
例1 (據(jù)2012年重慶高考試題改編)氯離子插層鎂鋁水滑石[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]是一種新型離子交換材料,在高溫下完全分解生成三種氧化物和氯化氫。寫(xiě)出氯離子插層鎂鋁水滑石熱分解的化學(xué)方程式。
簡(jiǎn)析 可直接得出反應(yīng)物的化學(xué)式是Mg2Al(OH)6Cl· xH2O,反應(yīng)條件是“高溫”,從“完全分解”可得出該反應(yīng)屬于不可逆反應(yīng)。從“生成三種氧化物和氯化氫”,結(jié)合反應(yīng)物的元素組合可判斷出產(chǎn)物的化學(xué)式是“MgO、Al2O3、H2O和HCl”。
答案 2[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]4MgO+Al2O3+
2HCl↑+(5+2x)H2O↑
例2(據(jù)2011年北京高考試題、2009年福建高考試題改編)
(1)控制pH=11,用氯水可除去粗鹽溶液中的少量NH4+離子,寫(xiě)出相關(guān)的離子方程式。
(2)已知,NH2Cl跟水可以微弱地反應(yīng)產(chǎn)生具有漂白性的物質(zhì),因而NH2Cl具有消毒時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),寫(xiě)出NH2Cl跟水反應(yīng)的化學(xué)方程式。
(3)氮元素有多種氧化物,其中甲的相對(duì)分子質(zhì)量最小。在一定條件下,2 L的甲氣體與0.5 L的氧氣混合,若該混合氣體被足量的NaOH溶液完全吸收后沒(méi)有氣體殘留,并生成氮元素的含氧酸鹽。寫(xiě)出相關(guān)反應(yīng)的離子方程式_____________________。
簡(jiǎn)析 (1)反應(yīng)物是NH4+、Cl2等,必定發(fā)生氧化還原反應(yīng),所以可推出產(chǎn)物是N2、Cl-,由于是堿性溶液中發(fā)生反應(yīng),所以反應(yīng)式中還會(huì)有OH-、H2O。顯然,反應(yīng)是在常溫、常壓下進(jìn)行。由于是除雜,所以可判斷是不可逆反應(yīng)。
(2)反應(yīng)物是NH2Cl、H2O,反應(yīng)條件是常溫常壓。根據(jù)“微弱反應(yīng)、消毒時(shí)間長(zhǎng)”可判斷是可逆反應(yīng)。根據(jù)“漂白性”可判斷有HClO生成,進(jìn)而可判斷還有NH3生成。
(3)根據(jù)“氧化物、相對(duì)分子質(zhì)量最小”可確定甲是NO,反應(yīng)物還有O2、NaOH等。根據(jù)“2 L NO+0.5 L O2”“完全吸收沒(méi)有氣體殘留”“含氧酸鹽”等可確定產(chǎn)物中有NaNO2,該反應(yīng)屬于不可逆反應(yīng)。
答案 (1)2NH4++3Cl2+8OH-N2↑+6Cl-+8H2O
(2)NH2Cl+H2ONH3+HClO
(3)4NO+O2+4NaOH 4NaNO2+2H2O
解決這類(lèi)問(wèn)題的過(guò)程中,需要較大思考量才能確定反應(yīng)物、產(chǎn)物,確定反應(yīng)條件、反應(yīng)的可逆性相對(duì)容易。所以,解題過(guò)程中要防止犯“撿了西瓜丟芝麻”的錯(cuò)誤,忽視了反應(yīng)條件等。
訣竅2.推敲存在形式
解答這類(lèi)問(wèn)題的通病是不能正確判斷出反應(yīng)物和產(chǎn)物。所以,審題過(guò)程中一定要認(rèn)真仔細(xì)推敲各種反應(yīng)物、各種產(chǎn)物的存在形式。具體應(yīng)從以下三方面入手:
第一,推敲“狀態(tài)”。注意根據(jù)信息判斷各種反應(yīng)物和產(chǎn)物是氣體、液態(tài)、還是固態(tài),若是在水溶液中的反應(yīng),還要考慮是否沉淀、是否結(jié)晶、是否電離等等。
第二,推敲“價(jià)態(tài)”。注意運(yùn)用氧化還原反應(yīng)規(guī)律,分析判斷各種反應(yīng)物中元素價(jià)態(tài)特征(最高價(jià)、中間價(jià)、最低價(jià)),研究生成產(chǎn)物中元素的價(jià)態(tài)(常見(jiàn)穩(wěn)定價(jià)態(tài))等。
第三,推敲“酸堿態(tài)”。要結(jié)合溶液的酸堿性,判斷元素的存在形態(tài)。如,三價(jià)鋁元素在強(qiáng)酸性溶液中以Al3+形式存在、強(qiáng)堿性溶液中以AlO2-形式存在,弱酸性、弱堿性和中性溶液中會(huì)以Al(OH)3形式存在;再如,六價(jià)鉻元素在強(qiáng)酸性條件下寫(xiě)成Cr2O72-,在強(qiáng)堿性條件下寫(xiě)成CrO42- 等。
例3 (據(jù)2013年全國(guó)高考試題改編)某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)等。現(xiàn)欲利用以下工藝流程回收正極材料中的金屬鈷資源(部分條件未給出)。
(1)“酸浸”一般在80℃下進(jìn)行,寫(xiě)出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式 ;可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺點(diǎn)是
。
(2)寫(xiě)出“沉鈷”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式
。
簡(jiǎn)析 觀察流程圖可確定“酸浸”反應(yīng)中,反應(yīng)物有H2O2、LiCoO2、H2SO4,產(chǎn)物有CoSO4,進(jìn)而可判斷LiCoO2是氧化劑,所以H2O2必定是還原劑,還有一種產(chǎn)物是O2。反應(yīng)條件加熱到80℃,屬于不可逆反應(yīng)。審題時(shí)還要注意“所有氧化還原反應(yīng)……”,不要漏掉H2O2在80℃條件會(huì)分解。用鹽酸代替“H2SO4和H2O2混合液”,HCl就是還原劑,氧化產(chǎn)物就是氯氣。
從離子角度考察“沉鈷”過(guò)程中有“HCO3-+Co2+ →CoCO3……”的變化,HCO3-轉(zhuǎn)化為CoCO3同時(shí)會(huì)有H+生成,但H+、CoCO3不能共存,所以產(chǎn)物不可能有大量H+,這樣推敲后就可得出還會(huì)有部分HCO3-將H+轉(zhuǎn)化為CO2。
答案 (1)2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+ 2CoSO4 + O2↑+ 4H2O,2H2O22H2O + O2↑
有氯氣生成,污染較大
(2)CoSO4+2NH4HCO3CoCO3↓+(NH4)2SO4 + CO2↑+ H2O
例4 (據(jù)2012年浙江高考題改編)相關(guān)物質(zhì)的溶度積常數(shù)見(jiàn)下表:
物質(zhì) Cu(OH)2 Fe(OH)3 CuCl CuI
Ksp 2.2×10-20 2.6×10-39 1.7×10-7 1.3×10-12
(1)某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3,為得到純凈的CuCl2·2H2O晶體,加入________,調(diào)至pH=4,使溶液中的Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,相關(guān)反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)____________。
(2)在空氣中直接加熱CuCl2·2H2O晶體得不到純的無(wú)水CuCl2,原因是__________(用化學(xué)方程式表示)。
(3)在CuCl2溶液中逐滴加入少量KI溶液有白色沉淀生成,寫(xiě)出相關(guān)反應(yīng)的離子方程式。
(4)在CuCl2溶液中逐滴加入過(guò)量KI溶液有白色沉淀生成,寫(xiě)出相關(guān)反應(yīng)的離子方程式。
簡(jiǎn)析 (1)根據(jù)題表給出的Ksp數(shù)據(jù)可直接判斷出,可以用氫氧化銅(或氧化銅等)除去氯化銅溶液中的氯化鐵雜質(zhì)。
(2)空氣中加熱CuCl2·2H2O晶體,不會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng),可能發(fā)生水解反應(yīng)。所以反應(yīng)物是CuCl2·2H2O,產(chǎn)物有HCl氣體,還有固體CuO、Cu(OH)2、Cu(OH)Cl等。反應(yīng)條件是加熱,根據(jù)“得到不純氯化銅”,應(yīng)看是不可逆反應(yīng)。這里要注意主要反應(yīng)是CuCl2·2H2O轉(zhuǎn)化為CuCl2,生成CuO的反應(yīng)是造成產(chǎn)品不純的次要反應(yīng)。
(3)從Ksp數(shù)據(jù)可判斷CuCl、CuI都是難溶,且溶解度CuCl>CuI。根據(jù)“白色沉淀”“少量KI”可判斷生成CuCl,再?gòu)难趸€原反應(yīng)規(guī)律判斷還有I2生成。
(4)根據(jù)“溶解度CuCl>CuI”“白色沉淀”“過(guò)量KI”等信息可判斷生成CuI,再?gòu)难趸€原反應(yīng)規(guī)律判斷還有I2生成。
答案 要注意第(1)(2)還有其他合理答案。
(1)氧化銅 3CuO+3H2O+2Fe3+=2Fe(OH)3↓+ 3Cu2+
(2)CuCl2·2H2OCu(OH)Cl+HCl↑+ H2O
(3)2Cu2++2I-+2Cl-2CuCl↓+I2
(4)2Cu2++4I-2CuI↓+I2
訣竅3.重視復(fù)核驗(yàn)證
得出答案后再?gòu)?fù)核驗(yàn)證,學(xué)習(xí)時(shí)若能養(yǎng)成這樣的好習(xí)慣會(huì)大大提高正確率。解答這類(lèi)問(wèn)題,更要重視從多角度對(duì)答案進(jìn)行復(fù)核和驗(yàn)證,一般可以從以下角度進(jìn)行。
第一,相關(guān)反應(yīng)是否只有已得出的一種情況?得出反應(yīng)結(jié)果是不是跟試題中所要求的相吻合?
第二,所寫(xiě)反應(yīng)物、產(chǎn)物是否正確?所得出的各種產(chǎn)物能否在給定條件下大量共存?
第三,反應(yīng)條件寫(xiě)上了嗎?有沒(méi)有判斷反應(yīng)的可逆性?在該條件下,所寫(xiě)產(chǎn)物反應(yīng)物能否繼續(xù)反應(yīng)?
例5(據(jù)2011年浙江高考試題改編)KI作為加碘劑的食鹽在保存過(guò)程中,由于空氣中氧氣的作用,容易引起碘的損失。寫(xiě)出潮濕環(huán)境中KI與氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式。
簡(jiǎn)析 根據(jù)“KI在氧氣作用引起碘損失”“潮濕環(huán)境中KI與氧氣反應(yīng)”等,可確定反應(yīng)物是KI、O2、H2O,I2是產(chǎn)物之一,再根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律判斷其他產(chǎn)物。
答案 4KI + O2 + 2H2O2I2 + 4KOH
驗(yàn)證 很多學(xué)生寫(xiě)出上述答案,會(huì)想到I2、KOH之間要發(fā)生反應(yīng),不敢確定。這時(shí)需要進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)證:
(1)該條件下,KI、O2、H2O三種物質(zhì)之間生成I2的同時(shí),不生成KOH可以嗎?顯然在中性條件下,生成I2的同時(shí)必定同時(shí)要生成KOH,沒(méi)有其他可能。
(2)少量I2跟少量KOH一定要反應(yīng)嗎?實(shí)際上,I2、KOH不能大量共存,KOH濃度很稀時(shí)不能跟I2發(fā)生反應(yīng)。
(3)該條件下,I2、KOH有可能大量同時(shí)存在嗎?加碘鹽中碘損失過(guò)程是“KI→I2→I2升華”,所以I2不會(huì)大量存在。另外,加碘鹽中KI的總量本來(lái)就不多,所以反應(yīng)過(guò)程中不可生成大量的KOH、I2。所以,該條件下,不用考慮I2、KOH之間的反應(yīng)。
再如,有些學(xué)生在解答上述例4中的(3)(4)兩個(gè)問(wèn)題時(shí),沒(méi)有注意分析是生成CuI、還是生成CuCl,造成錯(cuò)誤答案,若能重視復(fù)核驗(yàn)證這一環(huán)節(jié),就多了一道補(bǔ)救措施。所以說(shuō)解答這類(lèi)問(wèn)題,要重視通過(guò)復(fù)核驗(yàn)證來(lái)提高答案的正確率。
從上述分析可看出,要快速正確解答這類(lèi)問(wèn)題,既需要較強(qiáng)的化學(xué)學(xué)科思維能力,還需要熟悉化學(xué)基本技能。復(fù)習(xí)中要重視從這兩方面加強(qiáng)練習(xí),才能提高奪取高考制高點(diǎn)的能力。