举隅说明复杂化学方程式的书写方法

　　复杂化学方程式的书写举隅

举隅说明复杂化学方程式的书写方法

　　宏观看现象，微观想结构，用符号表征，这是化学学习的基本方式。化学方程式是重要的化学符号，他是联系宏观与微观的桥梁，准确书写化学方程式是中学化学教学的主要任务之一，他也是高考考查的热点，现将教学中一些复杂、新颖方程式的书写归类说明。

　　分析先考虑SO2和Ba（ClO）2发生氧化还原反应①SO2+H2O+ClO→SO2-+2H++Cl-；再考虑沉淀反应②Ba2+SO2→4BaSO4↓；若ClO-过量，还要考虑强酸制弱酸反应③ClO-+H→HClO，我们可以认为①②反应一定发生，③反应是后续反应，受ClO-量多少的影响。A显然错，BaSO3与HClO要发生氧化还原反应；B是1 mol Ba（ClO）2和1 mol SO2反应，发生了①②③，正确；D是1.5 mol Ba（ClO）2和1 mol SO2反应，发生了①②③，正确；C是过量的SO2和1 mol Ba（ClO）2反应，只发生反应①②，综上述，本题答案选A。

　　点评某一体系若发生多个反应，应考虑优先发生的反应，再根据过量反应续写后步反应，最后加和得到总方程式，这是一种常用化难为易的技巧，很多学生对此掌握不好。常见具有先后顺序的反应：一种氧化剂和多种还原剂的反应（如Cl2和Fe2+、Br-、I-混合体系反应）、一种还原剂和多种氧化剂的反应（如Fe和Fe3+、Cl2、Cu2+混合体系反应）、一种强酸和多种弱酸根反应（如H+和OH-、CO2-、AlO2-混合体系反应）、一种强碱和多种阳离子反应（如OH-和NH4+、H+、Al3+混合体系反应），它们遵循“强者优先反应”的规律。

　　一、因果反应类型

　　例2 有下列实验：

　　①将少量Cu粉加入2mL 10% H2O2溶液，无现象；

　　②将2滴CuSO4加入2 mL10% H2O2溶液，迅速产生大量气泡；

　　③将少量Cu粉、稀硫酸加入2mL 10%H2O2溶液，迅速产生大量气泡，溶液慢慢由无色变成蓝色，写出③中发生的反应方程式。

　　分析 ①实验说明H2O2与Cu不发生氧化还原反应，②说明Cu2+是H2O2分解的.催化剂，③说明H2O2在酸性环境中氧化Cu生成了Cu2+，溶液显蓝色、Cu2+催化H2O2分解生成O2。本实验中产生气泡现象很剧烈，而溶液变蓝很缓慢，这极易让人产生Cu氧化H2O2的假象，在①②实验的对比下我们得出结论：H2O2先氧化Cu生成Cu2+，接着发生Cu2+催化H2O2分解反应，二者具有因果关系，反应方程式分别为：

　　H2O2+2H+2Cu→2Cu2++2H2O

　　2H2O2+Cu2+→2H2O+O2+Cu

　　点评影响物质的性质（氧化性、还原性）因素有浓度、温度和溶液的酸碱性：如浓硝酸的氧化性比稀硝酸的氧化性强、MnO4-在酸性中氧化性最强、浓硫酸在加热时可以氧化铜等，本题中加入的稀硫酸提高了H2O2的氧化性，从而氧化了Cu，产物Cu2+是过氧化氢分解的高效催化剂，这些因果关联的作用导致上述现象的发生。学生容易形成定势思维，总认为一个实验现象仅仅对应一个方程式，其实一个实验现象背后往往发生多个反应，我们一般只写出了主要的反应方程式。

　　二、竞争反应类型

　　例3 将FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合，有白色沉淀生成，写出离子反应方程式。

　　分析若白色沉淀是Fe（OH）2，它在空气中不能稳定存在，将被氧化成Fe（OH）3，颜色由白色迅速变成灰绿色、最终变成红褐色，故白色沉淀只能是FeCO3，离子方程式为Fe2+2HCO→3FeCO3↓+CO2↑+H2O”（配平技术：根据电荷守恒，HCO3-的系数是2，根据元素守恒判断还生成了H2CO3）。

　　点评本题是2009年北京高考题26节选，很多学生认为，Fe3+（Al3+）与HCO3-（CO2-）发生双水解，生成氢氧化物沉淀和二氧化碳气体，Fe2+与HCO3-也应该发生双水解反应，生成氢氧化亚铁沉淀和二氧化碳气体，怎么会生成FeCO3沉淀？教师演示实验：向分别盛有1 mL的0.5mol/L、1 mol/L的碳酸氢钠溶液各加入1滴、1mol/L FeSO4、Fe2（SO4）3溶液，前者马上出现白色沉淀，没有出现灰绿色→红褐色的颜色变化，说明沉淀是FeCO3而非Fe（OH）2，后者生成红褐色沉淀和气体，说明产物是Fe（0H）3和CO2。教师给出Fe2+2HCO→3FeCO3+H2O+CO2的K1为7.8×107、Fe2+2HCO3-==Fe（OH）2+2CO2的K2为7.8×103，前者K1K2，所以Fe2+与HCO3-反应主要生成FeCO3。教师给出反应Fe3+3HCO3→3Fe（OH）3+3CO2， K3为6.6×1019，K值大（Fe3+的极化能力强，溶液中不存在Fe2（CO3）3），故Fe3+与HCO-3主要生成氢氧化物沉淀和二氧化碳气体。常见金属阳离子和碳酸氢根（碳酸根）可能发生双水解生成氢氧化物的沉淀（如Al3+、Fe3+）、碳酸盐沉淀（如Ca2+、Fe2+）、碱式碳酸盐沉淀（如Mg2+、Cu2+），实质是水解反应和沉淀反应的竞争，K大反应的趋势更大，产物应根据题目信息进行判断。

　　三、可逆反应类型

　　例4 一定条件下，气体甲（CO2）与固体（CaO、FeO）中的某种成分可能发生氧化还原反应，写出一个可能的化学反应方程式

　　________________________________________，并设计实验方案验证该反应的产物。

　　分析 CO2中碳显+4价，有氧化性，FeO中铁显+2价，有还原性，二者可以发生氧化还原反应：+4价的碳可以被还原成CO、C，+2价的铁可以被氧化成Fe2O3、Fe3O4，如2FeO+CO2△Fe2O3+CO，设计的实验方案只要检验相应的产物即可：取样品于试管中，加盐酸溶解，再加KSCN溶液，若显红色，则证明产物中有Fe2O3；将生成的气体点燃后通入澄清石灰水，若变浑浊，证明有CO。

　　点评本题是2014年浙江高考题26节选，很多学生受炼铁反应Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2干扰，认为FeO与CO2不能反应，显然学生对于可逆反应的认识不深刻。其实任何反应都是可视为可逆反应，对某一具体反应仅仅是正向、逆向反应的程度不同。大学教材有这样规定：298K，K≥104的反应进行彻底，称为“完全反应”，方程式用等号连接；K≤10-4的反应限度小，认为“不能反应”；10-4≤K≤104的反应称为“可逆反应”，方程式用可逆符号连接。这是某大学教材介绍炼铁反应中存在的多个可逆反应（高价态元素呈现逐次降价还原）：

　　Fe2O3+CO△2FeO+CO2

　　FeO+CO△Fe+CO2

　　四、多物质放电类型

　　例5 用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压（x）下电解pH=1的0.1 mol/L FeCl2溶液，研究废液再生机理。记录如下（a、b、c代表电压值：）

　　（2）Ⅰ中，Fe2+产生的原因可能是Cl-在阳极放电，生成的Cl2将Fe2+氧化。写出有关反应的方程式________________________________。

　　点评高中教材几乎都这样强调：活性电极或阴离子在阳极发生氧化反应失去电子；阳离子在阴极发生还原反应得到电子。如何理解阴阳极的放电反应？物理化学告诉我们，阳极发生氧化反应失去电子、阴极发生还原反应得到电子，以维持回路的电子迁移。在特定反应条件下，阴极附近离子的析出电势高，越容易先获得电子被还原；任何放出电子的氧化反应都能在阳极进行，离子的析出电势越低，越容易在阳极放出电子被氧化。物质的析出电势不仅要考虑离子的平衡电极电势（与金属活动性有关），还要考虑一定电流密度下的超电势。我们要向学生说明：活泼电极、阴离子、阳离子，甚至气体分子都可以在阳极失去电子，阳离子、阴离子和中性气体分子也可在阴极得到电子，有时甚至出现多种物质同时放电的情况，应打破定势，要接受离子放电发生变化的事实。

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