氧化還原反應(yīng)考點在高考中屬于必考知識,選擇題、大題中均有體現(xiàn),在化工流程大題考查中表現(xiàn)較為獨立,主要是書寫陌生氧化還原化學(xué)方程式或離子方程式.常見氧化劑還原劑是書寫陌生氧化還原反應(yīng)方程式的基礎(chǔ),所以第一輪復(fù)習(xí)中,基礎(chǔ)夯實尤為重要.表1為常見氧化劑還原劑發(fā)生反應(yīng)后對應(yīng)的常規(guī)價態(tài)變化.
掌握常見氧化劑還原劑常規(guī)價態(tài)變化,是書寫陌生氧化還原化學(xué)方程式的基礎(chǔ),通過分析比對發(fā)現(xiàn),部分高考真題出現(xiàn)的陌生氧化還原方程式書寫的基礎(chǔ)知識源于常見的氧化劑與還原劑組合,學(xué)生要熟練掌握常見氧化劑和還原劑間發(fā)生的反應(yīng),形成思維模型,提煉升華,總結(jié)經(jīng)驗.
例題1 (2023年全國新課標(biāo)卷化學(xué)題26節(jié)選)鉻和釩具有廣泛用途.鉻釩渣中鉻和釩以低價態(tài)含氧酸鹽形式存在,主要雜質(zhì)為鐵、鋁、硅、磷等的化合物,從鉻釩渣中分離提取鉻和釩的一種流程如圖1所示:
已知:最高價鉻酸根在酸性介質(zhì)中以Cr2O2-7存在,在堿性介質(zhì)中以CrO2-4存在.
回答下列問題:
(6)“還原”步驟中加入焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)溶液,反應(yīng)的離子方程式為____.
解析 該題從高階思維角度考查學(xué)生整理分析、提取信息、邏輯思辨的能力,通過分析流程,要求學(xué)生創(chuàng)造性解決問題,還原步驟中加入焦亞硫酸鈉溶液的目的是將鉻元素轉(zhuǎn)化為Cr3,根據(jù)陌生氧化還原化學(xué)方程式書寫模型,第一步:寫出“氧化劑+還原劑——還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物”,即Cr2O2-7+S2O2-5——Cr3+ SO3-4,第二步,利用氧化還原得失電子數(shù)目相等確定4種物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù),該反應(yīng)中,發(fā)生化合價變化的元素是Cr和S,反應(yīng)前后,Cr化合價從+6價降到+3價,1 mol Cr2O2-7得到6 mole-,S從+4價升高至+6價,1 mol S2O2-失去4 mole一,得失電子數(shù)目相等,6和4最小公倍數(shù)12,有6×2=4×3,所以CrO2-4的化學(xué)計量數(shù)為2,Cr元素守恒,Cr3的化學(xué)計量數(shù)為4,S2O2-5化學(xué)計量數(shù)為3,S元素守恒,SO2-4的化學(xué)計量數(shù)為6,即2Cr2O2-7+ 3S2O2-5——4Cr3 +6SO2-4,第三步:觀察法配平反應(yīng)前后的原子或者電荷,根據(jù)原子守恒,反應(yīng)式左邊多5 mol 0原子,右邊應(yīng)增加5 mol 0原子;根據(jù)電荷守恒,反應(yīng)式左邊負電荷總數(shù)10 mol,右邊電荷數(shù)為0,結(jié)合原子守恒左邊應(yīng)增加10 mol H+,右邊增加5 mol H2O即可配平.正確離子方程式為:
2Cr2O2-7+3S2O2-5+10H+=4Cr3+ +6SO2-4 +5H2O
該題知識取材來源于常見氧化劑與還原劑,只是將常見還原劑中+4價硫的呈現(xiàn)形式亞硫酸根和亞硫酸氫根遷移為焦亞硫酸根.由此可見,第一輪復(fù)習(xí)中夯實基礎(chǔ),培養(yǎng)學(xué)生思維模型尤為重要,
例題2 (2022年高考化學(xué)題26節(jié)選)硫酸鋅(ZnSO4)是制備各種含鋅材料的原料,在防腐、電鍍、醫(yī)學(xué)上有諸多應(yīng)用.硫酸鋅可由菱鋅礦制備.菱鋅礦的主要成分為ZnCO3,雜質(zhì)為SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物.其制備流程如圖2所示:
本題所涉及離子的氫氧化物溶度積常數(shù)見表2:
(5)向80 - 90℃的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液充分反應(yīng)后過濾,濾渣②中有MnO2,該步反應(yīng)的離子方程式為____.
解析 本題對氧化還原的考查立足于化工流程,通過對考點的分析,大多數(shù)氧化還原在高考中的考查都是穿插在化工流程大題中,屬于難度較大的問題,但是,考查萬變不離其宗,大部分高考中的氧化還原考查屬于常見氧化劑還原劑知識的升華、能力遷移,故離子方程式為:
3Fe2+ + MnO4- +7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+
剖析 真題是高三復(fù)習(xí)的一個航向,研究分析、對比考點是復(fù)習(xí)中不能缺少的環(huán)節(jié),對于高頻考查的知識點可以作為復(fù)習(xí)必須掌握和突破的教學(xué)重點.氧化還原反應(yīng)的考查,不管是縱向?qū)Ρ鹊哪攴菘疾檫€是橫向?qū)Ρ鹊氖》菘疾?,屬于大概率考查點.針對氧化還原反應(yīng)中陌生化學(xué)方程式書寫的復(fù)習(xí)備考,筆者建議應(yīng)做到以下幾個方面:
①建立解題模型,“三步法”解題模型要訓(xùn)練學(xué)生會應(yīng)用,量變達到質(zhì)變.
②學(xué)生根據(jù)解題模型,熟練運用“三步法”書寫方程式,學(xué)生在能熟練運用的基礎(chǔ)上,能力提升,知識遷移,解決問題.
③梳理分析高考真題,從橫向和縱向分析該考點考查的情景題材,題型形式,做到考點考查心中有數(shù),做到這幾點,復(fù)習(xí)效果事半功倍.
基金項目:2023年貴州省畢節(jié)市教育科學(xué)規(guī)劃重點課題《核心素養(yǎng)背景下基于學(xué)科理解的高中化學(xué)“教、學(xué)、評”一體化的實踐研究》(課題編號:2023A019)階段性研究成果.
(收稿日期:2024 - 06 - 22)