“模型認(rèn)知”是一種化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng),是運(yùn)用模型步驟學(xué)習(xí)和研究化學(xué)的一種重要思維技巧。陌生氧化還原反應(yīng)方程式和電極反應(yīng)式的書寫是高三化學(xué)復(fù)習(xí)過程中必須突破的重難點知識,其作為高考必考內(nèi)容,對考生的基本功提出了很高的要求,需要考生具備從題目中提取有效信息、挖掘隱含條件和綜合分析處理問題等能力。
一,書寫陌生氧化還原反應(yīng)離子方程式
1.書寫陌生氧化還原反應(yīng)離子方程式的思維模型。
2.書寫陌生氧化還原反應(yīng)離子方程式的典例剖析。
例1 Na2 S2 O5可用作食品的抗氧化劑。在測定某葡萄酒中Na2S2 O5殘留量時,取50. 00 mL葡萄酒樣品,用0.01000 mol . L-1的碘標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點,消耗10.00 mL。滴定反應(yīng)的離子方程式為
。
例1的思維模型:
【知識儲備】若根據(jù)題中信息不能找出還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物,應(yīng)運(yùn)用已有的知識儲備,依據(jù)一般情況下常見氧化劑對應(yīng)的還原產(chǎn)物和常見還原劑對應(yīng)的氧化產(chǎn)物,直接寫出相應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。在書寫陌生氧化還原反應(yīng)離子方程式時考生必須掌握的知識如下:
(1)常見氧化劑(得電子,化合價降低)一對應(yīng)的還原產(chǎn)物。
①濃硫酸→SO2(強(qiáng)調(diào)溶液中SO2-無強(qiáng)氧化性),②濃硝酸→NO2,③稀硝酸或NO3(H+)→NO(強(qiáng)調(diào)溶液中NO3無強(qiáng)氧化性),④Fe3+→Fe2+,⑤C12( Br2、I2)→Cl- (Br、I),⑥ClO- (ClO2、ClO3→CI-(強(qiáng)調(diào)還原產(chǎn)物不是Cl2),⑦M(jìn)nO4 (H+)→Mn2+(只需記住酸性條件下Mn04的還原產(chǎn)物Mn2+,對于堿性和中性條件下的還原產(chǎn)物,題中一般都有信息,無需強(qiáng)記),⑧Cr2 O2-( H+)→Cr3+,⑨MnO2→Mn2+,⑩H2 O2→H2O。
(2)常見還原劑(失電子,化合價升高)一對應(yīng)的氧化產(chǎn)物。
調(diào):H2 O2中O為-1價,處于中間價態(tài),既可以作氧化劑又可以作還原劑,其主要以氧化性為主,但當(dāng)H2O2遇到很強(qiáng)的氧化劑如Mn04時只能作還原劑失電子化合價升高,O從-1價升高到0價的O2)。
二,書寫陌生氧化還原反應(yīng)化學(xué)方程式
1.書寫陌生氧化還原反應(yīng)化學(xué)方程式的思維模型。
2.書寫陌生氧化還原反應(yīng)化學(xué)方程式的典例剖析。
例2高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料,工業(yè)上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦(還含F(xiàn)e、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制備,工藝流程如下:
寫出“溶浸”中二氧化錳與硫化錳反應(yīng)的化學(xué)方程式:
。
答案:MnO2+MnS+2H2SO4==2MnSO4+S+2H2O
解析:第一步:提取并整合有效信息,問題中給出了反應(yīng)物為MnO7和MnS,產(chǎn)物濾渣1中含S單質(zhì);流程中還可看出“溶浸”中有H2SO4參與反應(yīng)??忌鷳?yīng)運(yùn)用已有的知識儲備,判斷出氧化劑為MnO2,其化合價降低后對應(yīng)的還原產(chǎn)物為Mn2+,在硫酸溶液中,主要陰離子為SO2-,分析出還原產(chǎn)物為MnSO4;MnS中一2價S具有很強(qiáng)的還原性,其化合價升高后對應(yīng)的氧化產(chǎn)物為S,判斷出兩劑兩產(chǎn)物后列式。MnO2+MnS==MnSO4+S。
第二步:標(biāo)出變價元素的化合價,MnO2中Mn從+4價降低到+2價的MnSO4,MnS中S從 -2價升高到0價的S單質(zhì),升降均為2,化合價升降守恒,配兩劑兩產(chǎn)物的系數(shù)。MnO2 +MnS——MnSO4 +S。
第三步:檢查各原子是否守恒,先查Mn原子守恒,配MnSO4的系數(shù)為2,分析MnSO4中SO4來源于H2SO4,所以反應(yīng)物中應(yīng)補(bǔ)充2個H2SO4,最后檢查H、O原子守恒,方程式左邊10個O,右邊8個O,根據(jù)()原子守恒應(yīng)在方程式右邊補(bǔ)充2個H2O。MnO2+MnS+2H2 SO4 -2MnSO4+S+2H2O。
例2的思維模型:
三,書寫陌生電極反應(yīng)式
1.書寫陌生電極反應(yīng)式的思維模型。
2.書寫陌生電極反應(yīng)式的典例剖析。
例3 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(yīng)的電極反應(yīng)式為_____。
答案:Pb2+ +2H2O- 2e - ==PbO2↓+4H+
解析:第一步:由信息可以看出實驗?zāi)康氖沁\(yùn)用電解原理制取產(chǎn)物Pb02,反應(yīng)原料為Pb(NO3)2中的Pb2+。再根據(jù)陽極失電子化合價升高的規(guī)律,可以分析出陽極的反應(yīng)物為Pb2+,產(chǎn)物為PbO2沉淀,列式:
Pb2+==PbO2↓
第二步:標(biāo)出變價元素的化合價,Pb2+中Pb從+2價升高到+4價的PbO2,化合價升高2,失去2個電子。
Pb2+-2e--PbO2↓。
第三步:分析第二步的式子“Pb2+2e- ==PbO2↓,左邊帶4個單位正電荷,右邊不帶電荷。又由于Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液為電解液不是堿性或強(qiáng)堿性環(huán)境,則反應(yīng)時無大量的OH可以被消耗,因而不能在反應(yīng)物中補(bǔ)充OH來使反應(yīng)式左右兩邊的電荷數(shù)相等,只能在反應(yīng)式的右邊補(bǔ)充4個H+來滿足電荷守恒。
Pb2+2e--PbO2↓+4H+。
第四步:檢查各原子是否守恒,先查Pb原子已經(jīng)守恒,最后檢查H、O原子守恒,在反應(yīng)式左邊補(bǔ)2個H2O。答案為Pb2++2H2O- 2e- -PbO2↓+4H+.
例3的思維模型:
四,書寫復(fù)雜鋰電池電極反應(yīng)式
1.書寫復(fù)雜鋰電池電極反應(yīng)式的思維模型。
2.書寫復(fù)雜鋰電池電極反應(yīng)式的典例剖析。
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充電時的陰、陽極電極反應(yīng)式書寫也同樣可用上述思維模型寫出。或者用口訣“負(fù)變陰,正變陽”.即把負(fù)極、正極電極反應(yīng)式倒過來就分別是陰,陽極的電極反應(yīng)式(得、失電子寫在式子前面)。所以此題通過書寫復(fù)雜鋰電池電極反應(yīng)式的思維模型分析就可以推出A、B、D三個選項是正確的。
例4的思維模型: