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关键词: 物质分类 转化关系 化学方程式
分类是研究问题的一种方法,能培养学生解决问题的能力。转化充分体现物质性质,是元素化合物的核心问题。化学方程式是元素的单质及其化合物直观具体的反映,是中学化学中重要的化学用语之一。学生能准确地写出化学方程式,可以客观地反映对化学反应原理的理解,对实验现象的认识,以及对物质性质的掌握程度,进而提高应用化学知识解决实际问题的能力。在教学实践中,我发现学生对化学方程式被动接受的较多,有的甚至把化学方程式当做“公式”死记硬背。使原本充满奥秘和乐趣的化学学科变得索然无味,给学生学习化学背上了沉重的负担,事倍功半,更谈不上学习能力的培养。面对这种情况,我在教学实践中不断思考总结,将中学常见的化学反应分为四种基本反应、氧化还原反应和有机反应三大类,帮助学生理清每类反应物质之间的转化关系,从而实现化学方程式的快速准确书写。
一、四种基本反应类型方程式的书写
任何一个化学方程式的书写都要弄清两个问题,一是弄清反应物和生成物是什么,即“质”的问题;二是配平方程式,即“量”问题。大多数高中学生写不起化学方程式,主要是没有弄清“质”的问题,而配平方程式一般问题不大。因此,本文所讲的化学方程式书写侧重于理清物质之间的分类转化规律,而不涉及方程式的配平。
夜上海论坛 四种基本反应指化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应。四种基本反应主要涵盖了九年级化学绝大多数反应,主要是单质、氧化物、酸、碱、盐之间的相互转化关系(如下图所示)。
图中的每一个箭头代表一类转化规律。在此基础上,让学生学会运用金属活动顺序表判断金属能否与酸和盐发生置换反应(前置换后);学会用酸碱盐的溶解性表和复分解反应发生的条件判断复分解反应能否发生;注意置换反应是等化合价置换和复分解反应是等化合价交换价即可写出化学方程式。例如写出稀盐酸与锌的反应化学方程式。根据上图转化关系和置换反应的规律可知,锌属于金属单质,盐酸属于非氧化性酸,二者反应生成盐和氢气。根据盐和置换反应的概念很容易得出盐的阳离子是锌离子,阴离子是氯离子,生成的盐为ZnCl,学生就不难写出其化学方程式:Zn+2HCl=ZnCl+H。复分解反应方程式书写也可仿此分析,化合反应和分解反应的方程式书写比较简单,在此不再赘述。
二、氧化还原反应方程式的书写
夜上海论坛 氧化还原反应相对四种基本反应来说难度相对要大,生成物多,这是很多学生在写氧化还原反应方程式时感到困难的原因之一。但无论是何种氧化还原反应,都符合以下转化关系。
从上述转化关系可以看出:任何一个氧化还原反应都是氧化剂与还原剂反应生成还原产物和氧化产物。所以书写氧化还原反应方程式时,首先要弄清氧化剂与还原剂、还原产物和氧化产物,其次用化合价升降法配平这两对物质,然后结合反应介质和质量守恒定律确定其他物质。如果把氧化还原反应比做一栋房子,那么氧化剂与还原剂、还原产物和氧化产物就是支撑这栋房子的四根柱子,只要四根柱子立稳了,其他问题就好办了。当学生有了以上的定性认识,在书写过程中再结合氧化还原反应的守恒规律、价态规律、强弱规律、归中规律,以及重要的氧化剂、还原剂的转化规律,就可以写出常见的氧化还原反应方程式。另外,有些时候还要注意反应介质、条件对产物的影响,对于相同的反应物,当反应条件和反应所处的酸碱性不同时,其产物也会发生相应变化。例如写出用KMnO与浓HCl反应制取氯气的化学方程式。KMnO是常见的氧化剂,在酸性条件下还原产物为Mn,浓HCl是常见的还原剂,氧化产物为Cl,根据电中性原理和质量守恒定律,溶液中阴离子为Cl,Mn和K只能与Cl结合生成KCl和MnCl,氢与氧结合生成水。至此,根据化合价升降法即可写出其方程式为:2KMnO+16HCl=2KCl+2MnCl+5Cl+8HO。
三、有机反应方程式的书写
中学常见的有机物之间的反应主要是官能团之间的转化,规律性更强,但要注意有机反应除主反应外还常伴有副反应,因此书写有机反应时生成物与反应物之间要用“”而一般不用“=”连接。但是典型的可逆反应用“?葑”连接,燃烧反应也可用“=”连接。因此,书写有机化学方程式时应注意从结构出发,结合反应条件来判断有机物能发生什么样的反应。有机反应常见类型有氧化反应、还原反应、加成反应、消去反应、取代反应、酯化反应和聚合反应等,弄清这些反应进行的条件和反应发生的部位,有助于我们快速而准确地写出有机反应的化学方程式。以下是高中重要有机物之间的相互转化关系。
除此之外,由于有机物普遍存在同分异构体,有机物分子式无法体现分子结构。又因为多数有机物结构式复杂书写繁琐,所以有机反应方程式中有机物一般不写分子式而采用结构简式。结构简式既简练又突出官能团,在化学方程式中能简洁准确地体现出反应原理。在书写有机物结构简式时要注意两点:一是碳只能形成四个共价键,不能少写或多写。二是一些基团的连接方式要既正确又合乎习惯,不产生歧义。例醛基-CHO,不能写成CHO-也不能写成-COH。例如试写出丙烯酸跟下列物质反应的化学方程式:
①氢氧化钠溶液 ②溴水 ③乙醇
夜上海论坛 由丙烯酸的结构特点不难看出;丙烯酸分子中既含有碳碳双键又含有羧基,因此它既具有烯烃的性质(加成反应、氧化反应、聚合反应),又具有羧酸的性质(酸的通性和酯化反应)。所以反应的方程式应分别是:
①CH=CH-COOH+NaOHCH=CH-COONa+HO(中和反应)
②CH=CH-COOH+BrCHBr-CHBr-COOH(加成反应)
③CH=CH-COOH+CH-CH-OH CH=CH-COOCH
夜上海论坛 CH+HO(酯化反应)
夜上海论坛 综上所述,中学化学所涉及的化学方程式虽然比较多,但类别不多,且每一类都有规律可循。只要我们在平时的教学中勤于思考,多加总结,就能让教学变得轻松又快乐,收到事半功倍的教学效果。
参考文献:
夜上海论坛 [1]林楚先等.初中课本化学全一册教学挂图二(8).上海教育出版.
[2]窦洪庚.知识分类学习理论在化学教学中的应用[J].中学化学教学参考,2003,(10).1.
夜上海论坛 关键词:氧化还原;化学方程式;
氧化还原反应的内容贯穿于中学化学的始终,许多重要的元素化合物知识都与氧化还原反应有关。近几年,根据信息书写氧化还原反应方程式成为重现度较高的一种题型。学生需要将理论化学和元素化合物知识有效连接起来,并结合氧化还原反应基本概念、基本规律、计算、配平等知识进行作答,综合程度不言而喻。然而这部分知识也是有基本规律和方法可循的,下面就信息型氧化还原反应方程式的书写进行分析。
夜上海论坛 一、书写信息型氧化还原反应方程式的基本步骤
夜上海论坛 1、根据氧化还原反应的基本概念和基本规律准确,结合题目中的信息准确识别氧化剂和还原产物、还原剂和氧化产物,初步确定方程式的主题框架。
夜上海论坛 2、标出化合价变化的元素的化合价,找出最小公倍数,并将氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物的系数配平。
夜上海论坛 3、根据溶液的酸碱性,在方程式的两端通过添加H+或OH,使方程式满足电荷守恒。
4、根据原子守恒,在方程式两端添加H2O,使方程式满足原子守恒。
二、根据氧化还原反应的基本概念和规律书写方程式
夜上海论坛 解题关键是从信息中识别出氧化剂和还原剂,或者氧化产物和还原产物,初步确定方程式的框架,然后在方程式的两端通过添加H+、OH或H2O,使方程式满足原子守恒和电荷守恒。
例1:某一反应体系有反应物和生成物共五种物质:O2、H2CrO4、Cr(OH)3、H2O、H2O2,已知该反应中H2O2只发生如下过程:H2O2O2,写出该反应的化学方程式?
夜上海论坛 解析:已知H2O2O2,氧的化合价有-1变为0,可见H2O2在反应中为还原剂,五种物质中只有Cr的化合价变化,可见Cr为氧化剂,故转化关系为H2CrO4Cr(OH)3,即可得基本框架H2O2+H2CrO4O2+Cr(OH)3 ,根据最小公倍法将之配平后得3H2O2+2H2CrO43O2 + 2Cr(OH)3,最后由原子守恒知H2O应为生成物,从而确定最终方程式为:3H2O2+2H2CrO4 = 3O2+2Cr(OH)3 +2H2O.
三、灵活运用溶液的酸碱性和溶剂水
如果已知溶液的酸碱性,应灵活应用溶液中的H+、OH或H2O,使方程式符合原子守恒和电荷守恒。同时应注意酸性溶液方程式两端不出现OH,碱性溶液中不出现H+。
例2:已知Pb在化合物中有+2和+4价,取一定量H2SO4酸化的MnSO4溶液,向其中加入少量的PbO2固体后,固体溶解,同时溶液变为紫红色,试写出该反应的离子方程式。
夜上海论坛 解析:溶液变为紫红色为题目中的关键字眼,由信息可知,该离子为MnO4,从而得知Mn2+在反应中作为还原剂,PbO2为氧化剂,反应后变为Pb2+,故可初步确定方程式的框架为PbO2+Mn2+Pb2++MnO4,然后根据最小公倍法将这几种物质配平,得到5PbO2+2Mn2+ 5Pb2++2MnO4,溶液显酸性,并结合电荷守恒可知H+为反应物,最终确定方程式为5PbO2+ 2Mn2++4H+=5Pb2+ +2MnO4+2H2O。
四、附加信息的氧化还原方程式的书写
获取有效信息是学习能力的重要体现,在书写氧化还原反应时,必须首先提取重要信息,如气体、沉淀、颜色变化等,根据附加信息,结合情境达到准确书写方程式的目的。
夜上海论坛 例3:单质硒(Se)可能污染环境,通过浓与HNO3反应生成二氧化硒(SeO2),以回收Se,已知Se和浓HNO3反应的还原产物为NO和NO2,且NO和NO2的物质的量之比为11,写出Se和浓HNO3反应的离子方程式。
解析:本题的附加信息为还原产物为NO和NO2的物质的量之比为11,可以首先确定方程式为Se+H++NO3SeO2+NO+NO2+H2O,由于NO和NO2的物质的量之比为11,可将NO和NO2作为整体进行配平,NO3NO化合价降低3价,NO3NO2,化合价降低1价,共降低4价,SeSeO2,化合价升高4价,最小公倍为4,其它物质用观察法配平,最终得到反应的离子方程式为Se+2H++2NO3=SeO2+NO NO2+H2O。
五、有定量关系的化学方程式书写
信息中如果明确给出反应物或生成物之间的比例关系,这些信息可以帮助我们分析物质的价态转化,并确定各物质的计量系数,为方程式的正确书写提供了有效保证。
夜上海论坛 例4:实验室将NaClO3和Na2SO3按物质的量之比2∶1倒入烧瓶中,用水浴加热,同时滴入H2SO4,产生棕黄色气体X,反应后测得NaClO3和Na2SO3恰好完全反应,写出反应的离子方程式。
解析:由题可知参加反应的NaClO3和Na2SO3物质的量之比2∶1,可以首先确定出反应的主题框架为2ClO3+SO32+H+ SO42+X+H2O,进而可以根据电荷守恒确定H+的系数为4,方程式转化为2ClO3+SO32+4H+SO42+X+2H2O,最后应确定气体X的组成,明显应根据原子守恒进行确定,可知X的化学式为ClO2,故反应的离子方程式为2ClO3 +SO32 +4H+ =SO42+ClO2+2H2O
夜上海论坛 根据信息书写氧化还原反应,尽管题目新颖,信息丰富,内容别致,变化多段,然而这其中仍有规律可循,在书写这些反应时,应从中首先获取有效的信息,进而可以根据氧化还原反应的特点和规律书写出正确的方程式。只有将氧化还原反应的基本知识和信息合理衔接,才能提高自己的分析问题和解决问题的能力。
参考文献:
[1] 姬广敏. 高中生氧化还原反应理论认知水平对其学习影响的研究 [J] .化学教育, 2012
[2] 陈建平. 新高考方案下“氧化还原反应”教学 [J] . 广东教育(综合版), 2010.
[3] 覃海林. 未知氧化还原反应方程式的书写要点 [J] .高中数理化, 2011.
摘要:中职学校的学生化学基础普遍较差,有些学生甚至没有化学基础,在学习化学方程式章节内容时,困难重重,面对配平,无从下手。对于简单的方程式,通过观察法即可解决问题,而面对稍微复杂的方程式,很难采取有效的办法。分数配平法简单,易懂,适用,特别适合化学基础差的学生。
夜上海论坛 关键词:化学方程式 分数 配平
中图分类号:G633文献标识码:A文章编号:1673-9795(2014)01(b)-0000-00
夜上海论坛 化学方程式一直是中职化学教学的重点和难点之一[1],而化学方程式的配平是书写化学方程式的关键,有的学生在化学方程式的配平过程中存在着“猜测性”和“盲目性”[2]。一些常见的化学方程式很容易配平,但是对于一些数字比较大、比较偏的方程式,用一般的方法很难配平。
夜上海论坛 方程式的配平是将各化学式的前面配上适当的系数,使式子左右两边每一种元素的原子总数相等,这个过程叫做方程式的配平。
能够写出配平的化学方程式需要大量的实践,下面是三个基本的步骤:
夜上海论坛 1、写出未配平的方程式。
夜上海论坛 2、配平方程式
应用物质守恒定律使得方程两边每种元素的原子数目相等,一种元素配平以后,接着配平另一种元素,直到所有的元素都配平为止。
3、标明生成物的物理状态
如果生成物中有气体生成,且反应物中无气体,则在生成气体的后面用“”标出;如果生成物中有沉淀生成,且反应物中无固体,则在生成沉淀的后面用“”标出。
配平的化学方程式符合质量守恒定律,正确表现反应物和生成物各物质之间的质量比,为化学计算提供准确的关系式,关系量。配平方法有多种[2]:观察法,奇偶配平法,求最小公倍数法等。
夜上海论坛 观察法:通过观察,从化学式比较复杂的一种生成物推求出有关各反应物和生成物的系数;根据求得的化学式的系数再找出其它化学式的系数。该法简单,但适用面不广。
最小公倍数法:求出方程式两边相同原子前系数的最小公倍数,然后用该最小公倍数除以各自的原子个数,所得的值就是对应物质的系数。这是最基本、最常用的配平方法,也是其它配平方法的基础。
奇偶配平法:用这一方法配平的化学方程式的特点是:某元素在式子里出现的次数较多,且各端的原子总数是一奇一偶。配平方法:选定该元素作为配平的起点,先把奇数变为最小的偶数(即乘以2),再确定其它化学式的系数。
夜上海论坛 化学方程式的配平有多种方法,具体要用哪种方法,要由便捷程度和熟练程度来决定。当方程式中有单质存在的时候,可以巧用分数配平,该法简单,实用,能较快的配平这类化学方程式。下面举例说明。
夜上海论坛 基本步骤,用观察法先配平其它元素,最后配平单质。
夜上海论坛 最后配平单质,即O元素。方程右边有7个O原子;左边,单质有2个O原子,所以2×7/2=7,即在单质O2前×7/2,
夜上海论坛 再配平H元素,观察可知,H已经平了。
最后配平单质,即O元素。方程右边有5个O原子;左边,单质有2个O原子,所以2×5/2=5,即在单质O2前×5/2,
夜上海论坛 1.3 NH3 + Cl2- N2 + NH4Cl
2、读者可以按照以上方法做相应的练习。一般来说,在方程式中只要有单质,用该方法配平是比较容易的。
化学方程式的配平,需要在练习中不段总结,只要平时多练习,自然就会熟能生巧,并找出适合自己的一套方法,希望读者加强练习,并将其作为一种乐趣,不断提高自己。
参考文献