发布时间:2023-09-24 15:39:09
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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。
一、书写信息型氧化还原反应方程式的基本步骤
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。
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。
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
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?
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。
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。
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。
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
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.
一、定性的研究
在初中化学教学中,化学方程式的书写完善了化学用语的学习,从元素符号到化学式再到化学方程式,由易到难,循序渐进.同时也使学生在学习的过程中体会到从宏观到微观、从现象到本质的化学研究过程,深刻认识到化学研究有规律可循.
化学方程式书写的要求过程中有助于培养学生尊重客观事实形成实事求是、严谨求实的科学态度,帮助学生理解反应条件反应物和反应生成物之间的关系.
首先,这个反应应是客观存在的,即反应物可以反应.
例如,铜不能与稀盐酸、稀硫酸反应,我们就不能写出它们反应的化学方程式.写出来,配平了也是错的,因为这个反应根本就不能发生.
其次,反应条件的限制.有些物质在反应时是需要一定条件的,没有了条件限制,要么反应不能发生,要么就会向着另外一个方向进行,因此,让学生把握化学反应的条件,不仅是实事求是,更是尊重科学的表现.
例如,“一氧化碳还原氧化铁”需要高温的条件,没有高温,反应就不能进行;“二氧化碳与水反应”,直接通入水中的二氧化碳会与水反应生成碳酸,但假如反应条件变成了光照和叶绿素生成物,也就变成了葡萄糖和水.
在反应条件的限制中,还有一个就是催化剂的影响.学生需要了解催化剂的特征和功能,知道催化剂在化学反应中的作用,真正认识到催化剂在化学反应中只是起到改变化学反应速度的作用,并不会直接参与化学反应,反应前后催化剂本身的质量和化学性质均不变.
化学方程式还能反映出化学反应的基本类型:初中阶段,学生应该掌握四种基本化学反应.学生在书写中,能清晰地知道反应物、生成物的种类,从而掌握化学基本反应的类型和特征.能够帮助学生清楚某些物质的状态.
在微观方面,化学方程式也可以看出微粒在化学反应中发生了改变,有利于学生进一步理解化学反应的本质.在化学反应中,分子可分而原子不可分,化学反应的本质就是分子分解成原子,原子又重新组合成新的分子的过程.
二、定量的研究
化学方程式的书写是联系质量守恒定律和进行化学计算的“中介”.学生要正确书写化学方程式,必须要依据质量守恒定律,而正确书写化学方程式又是进行化学计算的基础.化学方程式是继元素符号、化学式之后又学习的一种化学用语.
在化学方程式中,我们可以看到反应物和生成物的微粒个数比,还可以明确地发现在化学反应前后原子的个数、种类和每一种原子的质量均不变.
例如,电解水的反应过程,2H2O通电2H2+O2.可以清楚地看到,在反应过程中,氢、氧原子的个数都没有变,而且反应的实质只是两种原子重新组合的过程.
1 化学方程式在教学过程中的基本作用
首先学生一定要了解化学方程式的基本概念,了解其内在的作用,与实质的物质相结合,利用一系列的反应去了解化学方程式的实质,再去分析,只有这样才可以掌握化学方程式内在的东西,因此去深化学生对化学方程式的认知度。化学方程式为一种将化学现象进行拆分,处理化学问题的介质[1]。其主要体现在:可以阐明化学的规律性;剖析化学的一些基本反应。还可以利用化学方程式实施量化阐述以及相应的运算以及构建一些简单化工模式过程。一般在中学化学教学过程里,我们都会利用化学方程式与化学实质反应相结合的方法,从而去提升化学教学的有效性,在此过程也可以让学生感知化学的乐趣。
而在中学化学的教学环节,教师要按照化学的基础内容、一些核心的原理与知识框架特性,掌握学生的认知度以及此年龄段的心理,有指向性的去培养学生的认知、分析、对比与想象能力,从根本挖掘学生的思维潜能[2]。
2 运用化学方程式对实践进行深化
中学化学方程式教学环节,实验可以促进学生建立起化学方程式的框架,一些化学反应可以利用反应的现象给学生以直观的感受,学生在分析现象的同时还了解了化学反应的实质内容,因此去掌握化学方程式的特点及深层次作用。在构建化学实验课时,要遵循先易后难的原则,要循序渐进的做化学实验。教师则依附于实践,去调动学生的整体思维,学生通过掌握化学反应,从根本提升其学习的有效性。比如,在铁和氯化铜进行反应的实验中。铁粉和氯化铜产生置换反应,从而获得金属铜与氯化亚铁;而铁粉和氯化铁溶液进行反应,将混合溶液都改变成纯净的氯化亚铁溶液,因此我们得到的方程式为:Fe+CuCl2=
FeCl2+Cu。因为在实验中我们加入铁粉过量[3],因此滤渣里不仅仅有置换出的铜,里面还存在没有完全进行反应的铁;这时再将稀盐酸加入到滤渣里的铁粉,从而进行反应,除去剩下的铁,最后生成氯化亚铁与氢气;这样我们得出的化学方程式为:2HCl +Fe=Fe-Cl2+H2。同学们在分析实验后再研究化学方程式的书写规律,此环节不仅与教学主体要求相匹配,且教师也真正的主导了教学。在实验环节里,多层次深化学生对化学知识内容的掌握。化学方程式的教学主要依附于实验。同样这也是中学化学教学最为有效的教学模式[4]。
3 以化学方程式教学内容作为切入点深化学生的逻辑能力
在中学化学课堂教学过程里,以化学方程式内容作为切入点,有机的与教学措施相结合,是构建学生逻辑思维能力的有效方式。中学生已经对化学形成了一些基础的意识,针对理论性内容、一些化合物等的简单的理论知识也有了一定的掌握。所以在此基础上,中学生对化学方程式的应用,可以说是在延伸基础的知识内容,补充已掌握的理论知识,从而形成更为全面的知识体系[5]。因此,进行以化学方程式为介质的教学模式,其核心目的意在深化学生如何运用逻辑思维,去分析所涉及的一些问题。
文章编号:1005C6629(2017)4C0080C03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
正确熟练“运用符号表征物质及其变化”[1]是化学学科的基本素养之一。化学方程式是用化学式表示物质化学变化的重要化学用语,正确熟练书写化学方程式是化学学科的核心素养,是学好化学的基本功。
实际教学中,发现很多学生书写反应的化学方程式时,经常出现五花八门的错误。通过学生座谈、问卷、改作业等形式的调研及多年一线教学经验,了解到很多学生都是根据记忆或印象去书写方程式,毫无“章法”可言。为了帮助学生更好地书写化学方程式,根据调研和长期实践,总结了学生书写反应的化学方程式时容易出现的五类典型错误,分析了这些典型错误的成因,并根据这些具体成因找到了一些具体有效的矫正策略。现将学生反应的化学方程式书写的典型错误、成因及有效矫正策略举例总结如下。
1 化学式错误
书写反应的化学方程式时,学生经常将一些物质的化学式写错,笔者将这种情况举例分析如表1所示。
C正策略1:指导学生根据命名规则、离子电荷数等进行分析。如“次某酸”的含义是比“正某酸”少两个氧原子的酸,比氯酸(HClO3)少两个氧原子的酸为次氯酸(HClO),故ClO-所带电荷数为1-,考虑到Ca2+所带 电荷数为2+,故次氯酸钙的化学式为Ca(ClO)2;矫正策略2:指导学生根据物质结构理论进行分析。Si与C处于同主族,其化合物有相似性。由碳酸钠的化学式为Na2CO3,可推测硅酸钠的化学式为Na2SiO3。
2 反应条件错误
学生书写的反应的化学方程式经常出现不写反应条件或将反应条件写错,笔者将这种情况举例分析如表2所示。
在初中化学教学过程中,化学方程式的记忆一直都是教学的重点和难点。因为化学方程式是对化学反应的准确表达方式,是学习化学必备的素质,是把教材中的化学知识融会贯通的一条纽带,并且在中考中对化学用语的考查占有相当多的分值。然而,从历年中考发现,化学用语的表达失分比例较高,主要是初中阶段化学方程式的数目多,记忆枯燥乏味,学生的兴趣很低。因此,如何有效记忆化学方程式便成为能否教好化学、突破教材、提高教学质量的关键。查阅有关资料,在此领域研究的较少,成功的经验不多。经过近一年的探索研究,取得了点滴收获,现将我们在教学中的做法作一总结,以供商榷。
一、分散难点,夯实基础
一个化学方程式看似简单,实际上它其中集合了多种元素,如果把化学方程式比做一个中心,那么它的分支就包括文字表达式、元素符号、符号表达式、化合价、化学式等方面,因此要写好化学方程式必须从每一个元素着手突破。
1.文字表达式。在开学初,学生刚刚接触到化学,当学到第一个化学反应时还不知如何对一个化学反应进行描述,这时便把文字表达式渗透进来,使学生学会用文字表达式描述化学反应,并且在今后的教学中每学到一个化学反应都练习用文字表达式描述,课上进行描述和默写比赛,加强巩固,即使在学习了化学方程式之后也仍然坚持先写文字表达式再写化学方程式。这样做既为书写化学方程式的第一步奠定了基础,又使学生牢固掌握了化学反应。
2.元素符号。元素符号是书写化学方程式最基本的环节,对元素符号的记忆也采用分散记忆的方法,将需要记住的元素符号分批分期地布置给学生,并经常提问检查。在教学文字表达式的最初就开始渗透,如:镁条在空气中燃烧的反应中,铁丝在氧气中燃烧的反应中,碳在氧气中燃烧的反应中就先记忆Mg、Fe、C、O等元素符号,这样,在正式进入元素符号的教学时,常用的27个元素符号已所剩无几了,这时再进行全面默写,很快的,所有学生便通过了记忆元素符号这一关。
3.化学式。化学式的书写是化学方程式书写的第一步,也是最关键的一步,只有反应物和生成物的化学式书写正确,才能保证书写出正确的化学方程式。对于化学式的书写采用两种方式,一种是常用的物质化学式采用熟记,用多了自然记住,如:H■O、CO■、O■等。另一种是不常用的物质化学式掌握书写规律的方法,就是应用化合价书写,这一环节的教学非常关键,因为常见的酸、碱、盐的化学式都适合用这种方法。我们在这一块的教学中放慢了进度,细心讲解,加强练习,争取每个学生都能理解掌握。
4.化学方程式。在前面基础牢固的前提下,进入化学方程式的教学,主要就是解决配平和注明条件的问题了。在配平上主要掌握最小公倍数配平法,以教材中常用的反应为例进行练习巩固,学生易于接受,不宜涉入过难,以免学生失去信心。
二、掌握正确的记忆方法
以往多数学生记忆化学方程式的方法就是死记硬背,背符号,甚至连配平的化学计量数都要记下来,这样的记忆效率非常低,以至于某一个数字没有记住就导致整个化学方程式写不下来,越来越乏味,最终失去兴趣,成绩下降。在记忆化学方程式上我们的做法如下:
1.激发兴趣,引导学生乐学。学生在刚刚接触到化学时,由于化学课上的各种实验会使学生有很大的兴趣,但当接触到化学上的基本概念、化学符号、化学方程式时,由于大部分学生会采用“死记硬背”的方式,这样会导致逐渐失去兴趣。因此,如何在教学中培养和保持学生学习化学的兴趣,引导学生突破初中化学知识的分化,使原有的、暂时的兴趣转变为稳定的、持久的兴趣?这是学生学好化学,记好化学方程式的前提。为此我们及时对学生进行了化学史教育,讲化学的发展和形成,结合书本介绍科学家探索化学奥秘的逸事,如道尔顿提出近代原子学说,居里夫人一生荣获两次诺贝尔奖,使学生清楚地认识到:化学用语是国际通用的语言,是国际上用来表示物质的组成、结构和变化规律的一种特殊形式的交流工具,并感到学好化学知识是多么重要,将直接关系到祖国的发展和建设。这样做增强了他们学习的自觉性和积极性。
2.关联记忆。把一些相互关联的反应放在一起串联记忆,建立起知识间的联系,如:“碳三角”即碳在氧气充分时燃烧生成二氧化碳,在氧气不充分时燃烧生成一氧化碳,一氧化碳能继续燃烧生成二氧化碳,二氧化碳通过炽热的炭又生成一氧化碳。
3.规律记忆。抓住反应间的共同规律记忆可以达到举一反三的效果。这种方法适合于酸、碱、盐之间发生的复分解反应,如:碳酸盐与盐酸反应就会生成氯化物,水和二氧化碳,等等。
三、课堂教学中体现化学方程式的记忆
化学方程式的记忆是一个日积月累的过程,需要在日常的教学中逐步渗入,在教学中每当学到一个新的化学反应,都不要立即进行板演化学方程式,而是带领学生加以分析,一步一步地书写,让学生真正体验书写的过程,然后当堂练写几遍达到巩固。在教学一些相关的反应时引导学生发现这些反应间的规律或联系,寻找记忆的捷径。
笔者发现在教学中有很多教师为了省事,汇总很多反应,印成试卷,直接让学生死记,进行无数次默写.这种教学方式必然导致学生机械地学习和记忆,导致了学生思维的僵化.进入高中,学生接触到的化学反应数量大幅增加,化学方程式的难度也大大提高,若不改变原有的教学方法,仍然让学生采用死记硬背的方法书写化学方程式,就会影响到学生学习化学的兴趣.
二、化学方程式有效教学策略
1.通过实验事实,理解化学方程式的来龙去脉
化学是一门实验学科,只有懂得实验的来龙去脉才能理解化学方程式.化学方程式必须以客观事实为基础,绝不能凭空臆造.将实验与反应相结合,不仅能增强学生的学习兴趣,也能使学生加深对反应实质的理解.
例如,“铜与浓硫酸反应”,经常有学生写成产物氢气.教师可带领学生做对比实验,用铜分别与浓、稀硫酸反应,通过现象学生一目了然;“镁与二氧化碳反应”,通过实验黑(碳)白(氧化镁)现象,化学方程式简单易写;“氢氧化亚铁在空气中被氧化”,通过实验现象白色到灰绿色再到红褐色,更能加深学生对反应方程式的理解.
2.通过生活实际,加深化学方程式的理解
由于教学条件限制,不可能每个实验都能完成,如果将化学反应与生活中相关的内容联系起来,学生对反应的理解就会更加深刻.
例如,“过氧化钠与二氧化碳的反应”,
5.通过元素周期律,推导化学方程式的书写
学生在书写方程式时往往觉得方程式多而杂,很多还在书本上找不着,便花费大量时间和精力去默背化学方程式,结果发现记方程式的过程很枯燥,即便勉强背下来的也不能保持长久记忆.其实,化学方程式是一个化学规律性的展现,要转变思维,变背方程式为推导方程式.
G634.8
自然界中存在各种守恒关系,在我们中学化学中主要有质量守恒、电荷守恒、能量守恒等。三大守恒定律对于化学方程式的书写有很大的指导意义。在化学学习中要学会加以运用。
一、质量守恒与化学方程式
质量守恒定律是自然界的基本定律之一,也是中学化学的一条基本定律,我们必须认真学习。我们须注意以下两点:①化学方程式在应用中必须配平,否则可能会出现应用中的错误;②反应物之间是按比例进行反应的,这是由方程式中的量可以体现的,虽然并不一定完全与题目一致。所以要考虑到过量问题,查看哪些量是不足的。质量守恒直接反映了化学反应中量的变化关系,具有重要意义。自然界中物质各种变化,都会存在质量关系的变化,质量守恒定律具有不可忽视的意义。应当指出,在核素变化中同样遵循质量守恒。不管是人工的还是天然的,在发生核变化时,前后质量仍会保持一致。
二、能量守恒与化学方程式
自然界中存在各种形式的能量,各种类型的可以互相转换。化学能可以转化为其它能量,其他的也可以转化为化学能。转换途径很多,中学化学里的热能和电能转化就是这样的一种方式。任何化学反应,都会有热效应产生,要么吸收热,要么放出热。从实质上讲,化学反应中反应物的部分所有能量与产物所有能量相同。化学键的断裂要吸收热能,生成物中化学键的形成要释放热能。在化学反应中的放热与吸热的差值,就是该反应的反应热。反应热的多少、正负取决于键能的形成与破坏中热值的变化。因此,热化学反应方程式就会展示键能的变化,也会体现转换过程中的能量守恒关系。因此,根据能量关系,可以进行有关一系列的计算。
三、电荷守恒和化学反应方程式
对氧化还原反应,必然存在电子转移和电荷变化。无论是氧化剂、还原剂,都会有化合价的变化。反应的参加者,有可能以离子形式出现,电荷守恒关系在这时候就会派上用处。在配平化学方程式的过程中,要注意氧化还原的变化,尤其是氧化剂和还原剂的变化。在没有差错的情况下,最终离子方程式中电荷量不会有差错,在练习中必须要进行检验,防止大意。这里要注意区分化合价变化与电荷守恒关系,氧化还原剂与电子得失关系。前者是指反应物与生成物之间的关系,后者是氧化剂与还原剂的关系;前者的价态变化包括氧化剂、还原剂及它们的产物;后者的电子转移可以是复分解反应中发生。
四、应用
(一)质量守恒
例 1. 在反应 A + B C + D 中,A 与 B 参加反应的质量比为 4:3,生成的 C 和 D 的质量和为 2.8 g,则参加反应的 B 的质量为 ( )
A.0.3 g B.0.9 g C.1.2 g D.1.6 g
反应前后质量守恒,C+D=2.8g,反应的B为0.9g。
例 2. 某化合物R在足量的氧气中燃烧,产物只有二氧化碳和水,下列说法正确的是 ( )
A.R 中一定含碳氢,可能含有氧元素
B.R 中只含有碳氢元素
C.R 一定含碳氢氧三种
D.R 中可能含有碳氢氧三种中的两中
根据质量守恒,应该是A:一定有碳氢,可能有氧。
例 3. 一个密闭容器内,有 A,B,C,D 四种物质。一定条件下充分反应,测得反应前后各质量如下:
则正确的说法是 ( )
A.参加反应的 A 和 C 的质量比为 1:9
B.容器中发生的化学反应,属于分解反应
C.B 和 D 的相对分子质量比一定为 10:9
D.反应后,待测 A 的质量为 8g
未知应该为0,反应A为4g,C为36,二者之比为1:9。B选项无法确定。C相对分子质量没有给出。D反应后A为0,全部参加反应。
(二)能量守恒
能量守恒考察的手段主要是热化学方程式。一方面是书写,一方面是能量变化。书写的时候要密切注意物质的状态,气液固三种状态一定要确定好。能量的变化H为“+”或“-”与反应的前后书写顺序有关;最后要注意H的大小与反应物或生成物的关系。除了基本知识的考察,盖斯定律也会是考点。
例:己知甲醇和甲醛的燃烧热分别为-726.64KJ/mol及一563.58KJ/mol,求反应CH3OH(l)+O2(g)=HCHO(g)+H2O(l)的反应热
解:HCHO(g)+ O2(g)= CO2(g)+ H2O(l);H= - 563.58KJ/mol
CH3OH (l)+ O2(g)= CO2(g)+2 H2O(g);H= - 726.64KJ/mol
②-①=
CH3OH(l)+O2(g)=HCHO(g)+H2O(l);H= - 163.06KJ/mol
(三)荷守恒
方程式2KMnO4+5KNO2十3H2SO4=2MnSO4十K2SO4+5KNO3+3H2O可以写出离子方程式:
2MnO4-+5NO2-+6H+=2Mn2++5NO3-+3H2O
根据电荷守恒:左边:-1;右边:-1.与H2SO4中的H+有关。电子得失与H2SO4没有关系。
五、结语
综上所述,与化学方程式有关的化学计算题型很多,正确的书写配平化学方程式是解答问题的基础。在较为复杂的化学反应中涉及的方程式较复杂,一定要重视化学方程式。运用各种守恒法到化学计算中,可以帮助同学们明确解题思路,进而提高解题准确性。同学们一定要对解题方法加以总结积累,并认真分析。掌握守恒定律的解题方法,提高解题能力.
参考文献:
教学实践中,部分学生因为没有在化学用语的学习中过关,导致进一步求知探索的兴趣下降,学习遇到障碍,甚至失去了学化学的动力。
1.学情分化的原因浅析
1.1 教法不当。在一、二章的教学中,教师过多重视实验教学。突出学科特点,激发学生兴趣。当学生对化学津津乐道之时,面对集中出现的元素符号、化学式、化学方程式的记忆和理解感到手足无措,教师过高估计学生的记忆能力,违背记忆规律,突击集中教学。机械重复练习,以图一劳永逸。学生又感到化学知识难记、难以理解,甚至把化学用语同外语学习联系起来,兴趣下降。
1.2 孤立处理教材。教师对化学用语在全书中的地位,缺乏整体把握合全局理解。只把化学用语作为一项重要的基础知识孤立传授,没有同时把化学用语作为一项重要的技能,同双基教学有效结合起来,加以理解和应用。
1.3 贪多求全。教学中,面对众多的化学用语主次不分,对一些本应循序渐进学习的元素符号、化学式以及化学方程式集中统一要求,分散了学生学习其他化学知识的精力和注意力,人为创设了学习上的困难。
2.有效进行化学用语教学的探索
以物质的制备为背景,根据新情境和相关信息书写氧化还原反应方程式,是考查学生化学知识的有效手段之一,如2008年全国理综卷I第26题,利用新的方程式进行物质的纯度计算,涉及氧化还原反应关系式及步骤较多,解题时一定要弄懂每一步反应及其所对应的关系式。
【例题】(2008年全国理综卷I,26)实验室可由软锰矿(主要成分为MnO )制备KMnO ,方法如下:软锰矿与过量固体KOH和KCIO 在高温下反应,生成锰酸钾(K MnO )和KCI;用水溶解,滤去残渣,滤液酸化后,K MnO 转变为MnO 和KMnO ;滤去MnO 沉淀,浓缩滤液,结晶得到深紫色的针状KMnO 。请回答:
(1)软锰矿制备K MnO 的化学方程式是:?摇?摇 ?摇?摇?摇;
(2)K MnO 制备KMnO 的离子方程式是:?摇?摇?摇?摇?摇;
(3)若用2.5g软锰矿(含MnO 80%)进行上述实验,计算KMnO 的理论产量;
(4)KMnO 能与热的经硫酸酸化的Na C O 反应生成Mn 和CO ,该反应的化学方程式是:?摇?摇?摇?摇?摇;
(5)上述制得的KMnO 产品0.165g,恰好与0.335g纯Na C O 反应完全,计算该KMnO 的纯度。
【答案】:
(1) 3MnO+ 6KOH + KCIO3K MnO +KCI+3H O
(2) 3MnO+ 4H =2MnO+ MnO +2H O
(3)设KMnO 的理论产量为m,由以上两个反应可得关系式:
3MnO- 3K MnO- 2KMnO
3×872×158
2.5g×80%m
解得:m= =2.4g
答:KMnO 的理论产量为2.4g
(4) 2KMnO + 8H SO + 5Na C OK SO + 2MnSO + 5Na2SO + l0CO + 8H O
(5)设该KMnO 的纯度为x,由方程式可得关系式如下:
2KMnO- 5Na C O
2×158 5×134
0.165x g 0.335g
解得:x= 100%=95.8%
答:该KMnO 的纯度为95.8%
【解题技巧】根据新情境和相关信息书写氧化还原反应方程式技巧:(1)要求学生能结合题意,提取相关信息,利用氧化还原反应的基本性质和一般规律,判断反应物和产物;(2)根据得失电子守恒,原子守恒和电荷进行配平。化学计算技巧:对于多步反应,根据化学方程式找出已知物质与目标物质之间关系如本题中运用关系式3MnO ―3K MnO ― 2KMnO 进行计算。
【启示】(1)注重计算的基本方法,加强基本功训练;(2)在元素化合物学习过程中要注意化学反应过程研究化学方程式书写过程。
二、以物质的推断为背景考查氧化还原反应
1.重视有效信息解读,渗透课改理念
新信息背景下化学方程式的书写是指根据试题提供的前提信息用化学方程式把信息所描述的化学反应转化关系准确表示出来。它是高考必考内容,而且所占分值不低,由于试题有一定难度,比较抽象。主要考察对信息的接受解读、揭示表达、理解应用的能力。如果缺乏书写的正确思路和方法,考试中可能无功而返。
如:高考26题有一空正确答案为"FeO42-+4H2O+3eˉ=Fe(OH)3+5OHˉ"。典型错误有:"FeO42-+4H2O+4eˉ=Fe(OH)2+6OHˉ",错因是没能正确解读题中信息,误认为原产物是Fe(OH)2。27题有一小题要求写出利用CHCl3与双氧水直接反应制备光气的化学方程式,标准答案为CHCl3+H2O2=HCl+H2O+COCl2。典型错误有:2CHCl3+H2O2=2COCl2+Cl2+H2,错因是没能把双氧水的氧化性和题中信息有机结合起来。通过以上典型错误我们可以看到,学生在遇到新信息时如何正确解读是制约学生顺利解题的关键,学生在遇到陌生复杂问题时常常是搜索脑海中以前做过的题型,直接套用解答模式,属于死记硬背。不能根据题中新信息进行自主学习,理解消化,然后依据题中问题提取并重组有效信息,再结合自身已有信息,进行知识迁移和思维创新,进而解决问题。
因此,在备考中要加大信息给予题的训练量,在教学中要详细解读如何提取有效信息,在讲解中,先讲如何解读信息,信息的中心思想是什么,题中信息需要联系哪些已有知识来解决问题。课堂教学过程中应始终坚持课改理念的渗透,注重学生自主学习能力、思维能力的培养。
2.注重思维培养,树立守恒观念
信息型方程式书写分为三个步骤:(1)根据信息写出全部的反应物和生成物;(2)配平;(3)检查。而在这三个步骤中,都用到了化学学科中的重要观念--守恒,包括原子守恒、电子转移守恒、电荷守恒。
如:26题有一空正确答案为:2Fe3++2I-=2Fe3++I2。典型错误有:Fe3++2I-+3H2O==Fe(OH)3+I2+3H+,该式中只有I元素的化合价发生变化,明显不符合电子转移守恒规律,同时也不符合电荷守恒。
通过以上错误我们可以看到,抛开该方程式的书写是否符合客观事实,是否符合标准答案,学生写出的方程式甚至不能自圆其说,说明部分学生基本的化学思维和化学理念依然没有建立起来。
因此,在教学过程中,要突出化学基本概念、基本理论、重要规律的教学,在方程式书写的教学中要强调三个守恒规律,使学生在脑海中形成守恒观念,习惯性的用守恒观念看待相关化学问题。教学中切忌死记硬背,加强对概念、规律的理解和深化。讲解习题时,要讲题中体现出的规律,又要把怎样想到这些规律、具体怎样应用这些规律讲透,要去粗取精,提炼规律。
3.夯实基础、注意细节
高考改革是逐步推进的,由原来的注重知识与技能逐渐过渡到侧重于过程与方法。这是对学生更高层次的要求和考察,这并不等于说忽视双基,恰恰相反,这是在双基上的提升与升华。
依据《普通高中化学课程标准》的要求,化学教育要达到的一个重要目标就是使学生进一步了解化学学科的特点、理解基本的化学原理、形成有关化学科学的基本观念。大量的教学实践也证明,学生能否理解“可观察现象的宏观世界,分子、原子和离子构成的微观世界,化学式、化学方程式和元素符号构成的符号世界”这三者之间的内在联系,是影响学生化学学习的重要因素。
一、学生学习的困境
学生最初学习化学方程式时,一般是通过感知宏观现象从而建立起与符号间的联系,随着学习的不断深入,出现的化学方程式越来越多,部分学生较难做到把宏观现象和微观世界联系起来,他们就会采用记忆的方式去掌握化学方程式,这样就出现了一个突出的问题――学生在符号表征层面上陷入了困境,对化学方程式的掌握困难重重。所以,了解学生学习化学方程式的困难原因,从而有针对性地引导他们走出学习的困境就是教学中的重要任务。
二、学生掌握化学方程式困境原因的调研
1.相关研究现状
查阅资料过程中发现相关的文章不少,大多出自中学教师,但是其中绝大多数为初中教师,目的是为了让学生能正确书写化学方程式,顺利掌握化学方程式。部分学生采用记忆的方式学习化学,但是美国南达科他州的大学化学系的Grigoriy Sereda认为随着高中生认识有机物的数目的增多,他们会被要求写出物质的结构并预测化学反应,而单凭记忆是无法实现这一目标的,学生需要记忆的东西越多,他们就越讨厌化学。可见把记忆与化学、记忆与化学方程式连在一起未必是件好事。所以,在教学中不能特别强调化学与记忆的关系。
2.学生问题汇总
(1)基础知识掌握不牢固,不清楚常见物质间的转化关系;
(2)不理解原理,死记硬背,弄混化学方程式;
(3)看不懂或者是忽略题目中的信息,提取不到有用的信息,找不到主要的反应物和产物,或是漏写反应物和生成物;
(4)不能正确分析与量有关和试剂添加顺序不同时反应的产物;
(5)遇到陌生的化学反应,不能利用反应原理分析,做不到举一反三;
(6)配平有困难,不清楚物质中元素的化合价等等。
3.困境的根源――在“宏微符”层面上对化学的认识不够
从20世纪80年代“宏微符”三重表征思想提出至今,对于化学“宏微符”三重表征之间的关系,国内外学者有了更为丰富的认识。领会“宏微符”三重表征思想,能帮助学生从化学学科特点的角度重新认识化学学习,帮助学生认识到宏观、微观、符号间交错相融的关系,能养成一种学习化学的思维方式。
三、基于“宏微符”三重表征思想对学生掌握化学方程式的建议
1.重视实验,增强学生对化学反应宏观过程的感性认识
化学是一门以实验为基础的学科。在教学中,若学生能观察到具体的实验现象,分析反应历程,就能深切感受到化学方程式的书写是有理有据的。所以,教学中要尽可能多为学生提供实验探究、实验验证的机会让学生能通过观察实验现象、分析现象、归纳总结物质的性质,分析反应历程,并上升至用化学的语言表示出来。要让学生意识到实验在化学学习特别是化学方程式学习中的基础性和重要性。
2.分析微观粒子重组过程,应用化学反应原理,挖掘化学知识内涵
化学方程式反映的是物质间发生化学变化总的结果。例如,甲烷的取代反应,可以通过对甲烷和氯气球棍模型的拆解和重新组合,形象地展示化学键的断裂和形成,从而实现符号表征和微观表征的自然转化,有助于学生理解有机反应的机理。
3.结合学生的易错点,强调化学方程式中各种数字的意义及其联系
个别学生对于化学方程式中的化学计量数、酸根离子的角码等数字概念不清。更多的学生对化学方程式隐含的质量守恒、电子得失守恒、离子方程式的电荷守恒不够敏感,不能发现这些数字间丰富的联系,失去了掌握化学方程式的数字支撑。因此,应引导学生注意分析化学方程式中各种量间的丰富联系,找出其中的必然规律,提高学生的学习效率,发现学习化学的乐趣。
4.创设情境,设置问题
机械的化学方程式重复记忆训练已经被证明效果甚微。化学作为实用性的学科,与我们的生活生产联系紧密。在教学中我们可以创设一定的问题情境,寻找隐藏在社会和生活中的化学反应,让学生不再感到化学是枯燥无味的,而是紧密联系实际,要让学生做到学以致用。
5.分类总结,把握规律
有些学生认为化学知识点琐碎,毫无规律可言。事实则不然,虽然化学不存在放之四海皆准的规律,但是在一定的范围内,也是有规律可循的。同时,更重要的是要引导学生学会自己总结规律,学生通过自己探究发现规律的体验会留下更深刻、更持久的印象。
6.大胆假设,勇于创新
在许多新信息新情境问题中,题目蕴含的物质变化,大多是我们是没有见过的,有些学生一碰到这样的题目就胆怯,不能静心分析。在这个过程中,学生通过对宏观、微观两个世界的认知和联系,进而用化学语言表达出来,了解其中蕴含的化学原理,就能逐渐提高在“宏、微、符”之间自由转换的能力。
掌握化学用语核心部分的化学方程式,是化学学习的重要内容,是学生学习化学的重要工具。唯有这样,才能使学生把宏观的物质世界和微观的粒子世界通过符号联结起来,才能达到使学生认识化学科学、理解化学科学的目标。
1、知识与技能:总结化合反应、置换反应、分解反应、复分解反应四种反的特点,联系具体的化学变化判断反应的基本类型;对化学反应方程式的意义进行整体的认识,包括贯穿化学学习始终的质量守恒定律和化学方程式的表示方法和意义
2、过程与方法:通过举例,归纳四大反应类型,提高学生运用化学知识解决问题的能力。在讨论,总结,交流的学习过程中,让学生对学过的知识建立整体的认识。
3、情感态度与价值观:培养学生归纳及解决问题的能力,激发学生学习的兴趣。
教学重点:四大基本反应类型的判断
教学难点:四大基本反应类型的应用
教学方法:合作学习法、讲练结合法、归纳法
教学过程:
教学
环节
教师活动
学生活动
问题
导入
师:同学们通过近一年学习,我们了解了一些常见的化学反应类型,谁来说说有哪些反应?
师:在这些反应类型中,那些属于基本反应类型?
【板书】化学变化的基本类型
学生回忆以前所学内容,积极发言
作答
知识
梳理
【提出任务】请大家从概念、表达式、特征、反应条件等方面归纳四大基本反应类型。
教师巡视,给与指导。
1、教师点拨并板书、ppt展示初中常见化学反应类型归纳
(1)化合反应:
A、单质
+
单质
化合物
例如:
B、单质
+化合物
化合物
例如
C、化合物
+
化合物
化合物
例如:
D、多种物质生成一种物质
例如:NH3
+
CO2
+
H2O
=
NH4HCO3
(2)分解反应:
A、氧化物的分解
例如:
B、酸的分解(含氧酸)
例如
C、不溶性碱的分解
例如:
D、某些盐的分解
例如:
讨论:如果从生成物的角度如何认识分解反应?
(3)置换反应
A、非金属
+
金属氧化物
金属
+
金属氧化物
例如:
B、金属(H前面)+
酸(稀盐酸、稀硫酸)
盐
+
氢气
例如:
C、金属(一般不选K、Na、Ca)+
盐溶液
另一金属
+
另一种盐
例如:
(4)复分解反应
A、碱性氧化物
+
酸反应
盐
+
水
例如:
B、碱
+
酸
盐
+
水
例如:
C、碱
+
盐
另一种碱
+
另一种盐
例如:
D、盐
+
盐
两种新盐
例如:
E、盐
+
酸
另一种盐
+
另一种酸
例如:
以上尽量多举出实例,写出反应的化学方程式。
分小组归纳四大基本反应类型
汇报交流,互相补充。
加深记忆。
例题
解析
教师出示例1(PPT展示)
例1.下列关于基本反应类型说法中,正确的是(
)
A.
化合反应的反应物是单质
B.分解反应的生成物可能都是化合物
C.
有单质和化合物参加反应,并有单质和化合物生成的反应一定是置换反应
D.两种化合物反应生成另外两种化合物的反应都是复分解反应
教师指名回答,讲评。
教师出示例2(PPT展示)
例2将下列各组物质的溶液混合,能发生化学反应,但无明显现象的是(
)
A、
NaCl
KNO3
B、
CuSO4
NaOH
C、
AgNO3
HCl
D、
NaOH
H2SO4
教师引导学生分析解答。
教师出示例3(PPT展示)
例3组成我们周围世界的物质时时刻刻都在发生着变化。这些变化是有规律可循的。有些化学变化可用“A+B—C+D”这样的表达式来表示。
(1)在四种基本反应类型中,可用上式表示的反应是
反应和
反应。
(2)不属于四种基本反应类型,但能用上式表示的一个化学方程式是
(3)在上式中,若A是硫酸,则B可以是
(填写两种不同类别的物质的化学式),其中一种物质与硫酸反应的化学方程式是
(合理即可)
教师根据学生回答情况给与必要的指导。
学生作答,教师点评后,学生独立完成下面练习
[举一反三]:1、下列叙述正确的是(
)
A.复分解反应得到的产物都是化合物
B.化合反应的反应物都是单质
C.有单质生成的反应一定是置换反应
D.化合物加热时才能发生分解反应
学生练习,教师讲评。
[举一反三]2、下列各组内的两种物质不会发生化学反应的是(
)
A、
铁和硫酸铜溶液
B、
铜和硫酸锌溶液
C、
稀盐酸和纯碱
D、碳酸钠溶液和石灰水
此题学生先讨论后汇报
[举一反三]3、选用盐酸、氧气、氯酸钾、碳酸钙、镁条等5种物质中的一种或若干种。按下述反应类型写一个化学反应方程式。
(1)分解反应:
;
(2)化合反应:
;
(3)置换反应:
⑷复分解反应:
。
课堂
练习
(PPT展示)
以水为生成物之一,写出符合要求的化学方程式。
(1).分解反应
(2).化合反应
(3).置换反应
(4).复分解反应(中和反应)
(5).复分解反应(非中和反应)
(6).不属于以上四种基本类型的反应
教师指名回答,纠正错误
学生独立完成练习
纠正错误
课堂
小结
谈谈本节课的收获与体会
课后
作业
归纳所学过的化学方程式并判断其反应类型
完成“化学变化的基本类型练习题”
【板书设计】
化学变化的基本类型:
化合反应:
A
+
B
AB
特征:
多变一
分解反应:AB
A
+
B
特征:
一变多
置换反应:
A
+
BC
B
+
AC
特征:一换一
复分解反应:AB
+
CD
AD
+
CB
特征:二换二(双交换,价不变)
化学变化的基本反应类型练习
一、巩固知识
1、按要求写出下列反应的化学方程式:
(1)各写出四个产生二氧化碳的化学方程式
①化合反应
②分解反应
③复分解反应
④置换反应
(2)写出4个有氧气生成的分解反应
①
②
③
④
(3)写出有氢气参加(或生成)的化学方程式:
①化合反应
②分解反应
③置换反应
(4)
以水为生成物之一,写出符合要求的化学方程式
(1)
.分解反应
(2).化合反应
(3).置换反应
(4).复分解反应(中和反应)
(5).复分解反应(非中和反应)
(6).不属于以上四种基本类型的反应
2:在一个密闭容器中有四种物质x.y.m
n.在一定条件下反应一段时间后,测得反应前后各物质的质量如下:其中发生的反应类型(
)
物质
x
y
m
n
反应前质量\g
20
20
20
20
反应后质量\g
10
20
23
待测
A
分解反应
B
复分解反应
C
化合反应
D
置换反应
3.
如何用水、碳酸钠、碳酸钙通过分解反应、化合反应和复分解反应来制取氢氧化钠?写出有关的化学方程式。
4、下列各组的两种物质中,前者不能用化合反应制得,后者可用复分解反应直接制取的是(
)
A、
HCl、H2
B、
一、工艺流程设计题的特征
通过近两年全国高考试题和2013年高考理科综合中涉及工艺流程试题的分析(见图表一):
可以总结出工业流程试题具备以下特征:一是试题情境具有真实性,它源于生产实际,以解决化学实际问题为线索进行设问。二是试题考查内容丰富,试题常涉及氧化还原反应的判断、化学方程式、离子方程式、电极反应式的书写、化学反应速率和化学平衡理论的应用、化学反应中的能量变化、与化学实验相结合的实验操作(如:常见仪器的名称和使用、分离提纯的基本操作、实验数据的处理和误差分析等),环境保护与绿色化学等方方面面的化学基础知识;能较好考查考生对化学知识的掌握和应用情况,同时考查考生解决化工生产中的相关问题的迁移推理能力。三是突出能力考查:试题类型新颖,阅读量、思维含量较大,考查考生的资料收集、处理能力;通过化工生产条件的选择考查学生运用化学反应速率、化学平衡、水解平衡、沉淀平衡、电化学等理论解决实际问题的能力;通过确定产品的成分、产率等考查学生的计算能力;复杂的工业流程图和陌生的操作名词,有效的考查了学生的心理承受能力。
二、学生在工业流程试题省题中常见的错误
(一)思维存在局限性:如:片面追求原料的转化率而忽视催化剂的催化活性等因素,片面追求反应速率而忽视反应的限度;片面追求生产的反应速率和原料的转化率而忽视生产的实际可行性;忽视流程图中的循环使用和循环操作;不能全面的分析、评价化工生产流程。
(二)基本概念的理解存在偏差:如:认为绿色化学就是治理污染。其实绿色化学是防治污染而不是治理污染。对一些的陌生的操作名词不能理解。如:水相、有机相、酸浸等。
(三)面对复杂流程和一些陌生的名词和表达方法产生畏难情绪,干扰解题思维。
(四)不能规范简洁的语言回答问题,不能根据题中的信息准确的书写化学反应、离子反应、电化学方程式等化学用语。
三、解答工艺流程设计题型的基本解题思路
(一)首先要明确试题的考查范围和命题的意图:工业流程设计试题由题头、流程图和问题三部分组成。在解答工艺流程试题时,学生首先应通过泛读试题的题头和问题两部分,了解工艺生产的原材料和生产目的,问题部分涉及哪些化学知识的考查,带着问题重点研读流程图形,弄清工艺流程中涉及的原料和目标产物的成分,流程中涉及的分离提纯的操作有哪些等,根据已有的化学知识及试题中提供的信息分析有关操作的原理、物质的转换关系等。
(二)克服陌生名词带来畏难情绪,抓住有效的信息树立答题信心:在工艺流程的图型中,熟悉和陌生的操作并存,已知物质和未知物质的考查并存;面对陌生的物质不要有畏难情绪,不要未战先降。试题的考查对象不是陌生概念的本身,只要抓住流程图中主干转换关系,结合题目中的信息,将流程分解为若干部分;就能解决绝大部分问题。同时有的陌生名词可以从字面理解(如:水相就是指水层、有机相就是指有机层)。对于无法理解的名词,可以不理睬,将注意力放在这种操作之后的物质上。
(三)落实细节,规范答题。在明确题目的考查范围和意图后,结合有关化学原理和化学实验操作,规范书写化学反应方程式、离子方程式、电极反应式;对于有些问题,还可以从问题本身发现一些隐含的信息(如:综合考虑经济效益和绿色环保等)。
四、工艺流程设计典型例题分析
产品提纯类工艺流程题:(2013新课标Ⅰ卷27)(15分)锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。
回答下列问题:
(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为_____。
(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_____。
(3)“酸浸”一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式____;可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是____。
(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式____。