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学习小专题 |
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方程式书写是学习和研究化学的基本功,当然成为高考化学命题的主要着眼点之一。那些较为复杂的氧化还原离子方程式,常常成为一些考生的噩梦。
这个本不应成为问题的题,其实是由于长期的学习中认识不足、练习不够导致的。
你想成为一名出色的厨师,却不屑于好好练刀法,企图带着你那蹩脚的刀功去参加厨师大赛,除了马失前蹄,还会得到什么呢?
书写方程式本是一项基本技能,只要你用心去练,就一定可以练成!
例1:传统造纸业用Na2S2O3处理废水中的残余氯气,氧化产物是SO42-。写出反应的离子方程式。
解析:
第一步,写出主要反应物(Cl2+S2O32-)和产物(Cl-+ SO42-),并依据“得失电子守恒”原则,给各物种配以化学计量数。
这里,Cl2得2个电子,S2O32-失8个电子,故有:
4Cl2+S2O32-= 8Cl-+ 2SO42-
第二步,平衡电荷。
要注意的是,需要根据题目条件,判断用H+还是用OH-,抑或体系中的其它带电离子来平衡电荷。
题中没有强调反应前溶液是强酸性或强碱性,故无论用H+还是用OH-,都只能把它写在产物里。
反应物中有2个负电荷,产物中有12个负电荷,在产物中加10H+使电荷守恒:
4Cl2+S2O32-= 8Cl-+ 2SO42-+ 10H+
第三步,元素守恒。
在反应物中加5 H2O,得到完整的离子方程式:
4Cl2+S2O32-+ 5H2O = 8Cl-+ 2SO42-+ 10H+
最后检查一下产物有无跟题目条件相矛盾的地方,即可确认答案。
为什么要检查“产物有无跟题目条件相矛盾的地方”呢,请看例2。
例2:向漂白粉溶液中通入少量SO2气体,溶液保持无色,得到白色沉淀。写出反应的离子方程式。
解析:
第一步,此题明确告知了还原产物不是Cl2(Cl2的话溶液会呈黄绿色),而是Cl-,根据常识,SO2的氧化产物应是SO42-,题目中说“得到白色沉淀”,联系到漂白粉中含Ca2+,结合CaSO4微溶这点可知,产物应是氯离子和CaSO4。于是得:
ClO-+ SO2+Ca2+= Cl-+ CaSO4↓
第二步,平衡电荷。
可暂时先用H+,在产物里加“2H+”使电荷平衡。
注意,这里不宜在反应物里加“2OH-”,虽然漂白粉因ClO-水解呈碱性[事实上因熟石灰残余呈强碱性,但没有特别提示的情况下一般不考虑Ca(OH)2的存在],但水解的本质是H2O电离。
ClO-+ SO2+Ca2+= Cl-+ CaSO4↓+ 2H+
第三步,貌似在反应物里加“H2O”即可“大功告成”,其实不然!
你需要再看一眼题干“通少量SO2”,这意味着“ClO-”是过量的,那么产物中不应该残余H+!
故上边的方程式还需要调整,我们在反应物中额外添加“2ClO-”,产物的“2H+”变为“2HClO”即可。
3ClO-+ SO2+Ca2++ H2O = Cl-+ CaSO4↓+ 2HClO
归纳一下:“三步骤一‘注意’”的含义。
三步骤:
第一步:解决氧化还原关系。
依据常识和溶液环境,判断产物价态和实际存在形态。
如S元素氧化到S(VI)一般是SO42-;卤素x高价态被还原一般是得到X-等,有时还要看体系中是否存在能将这些离子沉淀的阳离子。
然后依据电子得失守恒,配平氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数。
第二步:解决电荷守恒关系。
可以先根据题目情境,暂时用H+或OH-平衡电荷。强酸、强碱可直接在反应物里加H+、OH-,否则可在产物里加H+、OH-。
第三步:解决元素守恒关系。
通过在前边后、后边配以“H2O”等,平衡H、O元素。
一“注意”:注意溶液的酸碱性环境及过量的物种等问题,最终所得答案不要出现跟溶液环境相矛盾的产物。
其实,电极方程式的书写也完全同理,只是注意那“+ne-”是反应物多出n个负电荷,“-ne-”则反应物中多出n个正电荷即可。
【练习】
1.以氯化铁溶液处理辉铜矿(Cu2S),得到蓝色溶液和淡黄色沉淀。写出反应的离子方程式。
2.工业上通过K2MnO4的酸性歧化制取KMnO4。向墨绿色的K2MnO4溶液中持续通入足量CO2,墨绿色溶液逐步变为紫红色,并得到棕黑色沉淀物。写出离子方程式。
3.高铁酸钠可用于自来水加工,一举二得,既替代漂白粉给水消毒,又具有明矾的净水作用。写出高铁酸根离子“水解反应”的离子方程式。
4.低品位金矿可用Na2S2O3溶液提金,将金矿磨碎后,浸入Na2S2O3溶液中,不断搅拌,得到二硫代硫酸根合金(I)溶液。写出反应的离子方程式。
5.写出以NaHCO3溶液为电解质时,葡萄糖-空气电池中正、负极的电极方程式。
【文中练习参考答案】
1. Cu2S + 4Fe3+= 2Cu2++ 4Fe2++ S
2. 3MnO42-+ 4CO2+2H2O = 2MnO4-+ MnO2↓ + 4HCO3-
3. 4FeO42-+ 10H2O = 4Fe(OH)3(胶体) + 3O2+8OH-(3O2写成6[O]也可,[O]最终在杀菌消毒中消耗了)
4. 4Au + O2+8S2O32-+ 2H2O = 4[Au(S2O3)2]3-+ 4OH-
5.正极:6O2+24e-+ 24HCO3-= 12H2O + 24CO32-
负极:C6H12O6-24e-+ 24HCO3-= 30CO2↑ + 18H2O
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