基于模型构建的新情境下陌生氧化还原反应方程式的书写

黄渝萍

纵观2014—2019年全国卷的理综题，考查氧化还原反应知识的频率非常高，不仅仅要求学生掌握基础知识，更注重学生综合运用能力^[2]。考查的内容涉及到转移电子数目及氧化剂和还原剂或氧化产物和还原产物有关量的计算、方程式的书写及配平等。

氧化还原反应方程式的书写通常在电化学、实验大题和工艺流程题中考查，且每年每卷（除2019年全国I卷外）都对此有中难度的考查。其中要求书写化学方程式或离子方程式各占50%。新情境下要求写出陌生氧化还原反应方程式的题目难度指数很高，在复习氧化还原反应知识的过程中，要求教师更注重剖析问题的关键性，帮助学生建立认知模型及构建思维模型和解题模型，从而使学生在高考中快速而有效地解答。

一、构建模型

1.認真审题，找出问题的具体位置，树立整体意识和局部意识，抓住物质转化和元素流向的思维主线。

2.根据题目给予信息及结合元素化合价变化和原子守恒确定产物，联系课本或已学的方程式进行类比迁移。

3.写出完整的化学方程式。

（一）书写模型

1.根据题目信息把已知的反应物和生成物各写在两边。

2.给变价元素标价态，从化合价升降判断含变价元素的未知反应物或生成物。

3.根据得失电子守恒^[3]先配平变价元素。

4.结合环境介质及元素守恒推断未参与氧化还原的反应物或生成物。

5.根据原子（电荷）守恒配平不变价元素。

在教学的过程中，笔者发现有部分学生能写出正确的反应物和生成物，但不会配平。氧化还原反应复杂多样化^[4]，各有特点，要帮他们驱除这个心头大患，关键是授予配平的技巧与方法。

（二）配平模型

1.标变价元素化合价

2.列出化合价变化数

3.求两个变化数最小公倍数

4.配含变价元素物质系数

5.检查原子或电荷是否守恒

以上模型都基于以下原则：

1.得失电子守恒

2.质量（原子）守恒

3.电荷守恒

例（2017年全国III卷28）工业上常将含砷废渣（主要成分为As₂S₃）制成浆状，通入O₂氧化，生成H₃AsO₄和单质硫。写出发生反应的化学方程式___________。

解析：①根据题目写出As₂S₃ +O₂=H₃AsO₄ +S

②标价态

As和S化合价都升高，且都在As₂S₃中，把As₂S₃看成一个整体

③列出化合价变化数↑（2×2+2×3）   ↓（2×2），As化合价变化2，As₂S₃中有2个As，变化2×2，S化合价变化2，As₂S₃中有3个S，变化2×3，化合价升高变化（2×2+2×3），O化合价变化2，O₂中有2个O，化合价降低变化（2×2）

④求两个变化数的最小公倍数，即转移电子总数，↑（2×2+2×3）×2        ↓（2×2）×5，2为As₂S₃的系数，5为O₂的系数。

⑤配含变价元素物质的系数，2As₂S₃+5O₂ =4H₃AsO₄ +6S

根据原子守恒，左边有4 As个，则H₃AsO₄的系数为4，以此S的系数为6，产物有H，依据原子守恒及环境为浆状，推出H₂O作为反应物且系数为6，得出：2As₂S₃ +5O₂ +6H₂O=4H₃AsO₄ +6S。

二、模型运用

（一）书写模型的运用

例1、（2016年全国III卷27）在鼓泡反应器中通入含有SO₂和NO的烟气，反应温度为323 K，NaClO₂溶液浓度为5×10^?3mol·L^?1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。

写出NaClO₂溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式__________。

解析：题目要求我们写出脱硝过程中主要的离子方程式，从表格的数据分析，氮产物（NO₃^-）含量最多则为主要反应。

1、写出NO+ClO-2=NO-3+Cl^-。

2、标价态：N化合价+2→+5，Cl化合价+3→-1。

3、把变价元素先配平：4NO+3ClO-2=4NO-3+3Cl^-，NaClO₂水解呈碱性，且碱性环境更易除去烟气，只能补OH^-。

4、根据电荷守恒和原子守恒完成配平

得出：4NO+3ClO-2+4OH^-=4NO-3+2H₂O+3Cl^-。

（二）配平模型的运用

例2、（2016年全国I卷26）将上述收集到的NH₃充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO₂（两端用夹子K₁、K₂夹好）。在一定温度下按图示装置进行实验。

②反應的化学方程式_____________________

解析：分析题目写出：NH₃+NO₂=N₂+H₂O，N的化合价从-3→0，+4→0，得失电子相等↑3×4  ↓4×3，NH₃、NO₂的系数分别为4、3，根据原子守恒，右边N₂、H₂O的系数分别为7/2、6，化学方程式的系数都为整数，因此各物质的系数都同时扩大两倍，得：8NH₃+6NO₂=7N₂+12H₂O

模型构建有利于帮助学生提高解题的效率，但在不同题型的处理中，模型不能一成不变，而应是灵活运用。模型可以解决有规律的疑难，但最“活”才是最“魂”，学生应该学会模型的基础+最活解题，举一反三把模型构建发挥到最佳的运用状态。活学活用，这才达到学习的目的，也是教育的根本目的。对于建构模型存在的缺陷以及如何解决，我们还会继续深入研究，并归纳出最优的解决方法。