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。