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关于复杂氧化还有方程式的书写

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关于复杂氧化还有方程式的书写

摘要：针对反应方程式书写这一薄弱环节，提出了方程式的书写首先在于判断产物，其次才是配平这一指导思想。对于复杂的氧化还原反应式，找到了便于操作的书写方法——“骨架填充法”。
关键词：方程式书写方程式配平骨架填充法

方程式的书写一直是教学重难点,平时教学投入的时间和精力非常大,可是高考中依然是最重灾区。如2012年全国新课标理综化学第26题的第（4）小题，2013年全国新课标理综化学第27题的第（3）（4）（5）小题，全省考生的考卷几乎都是空白。而“掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算”又是2012年高考理科综合考试大纲（新课标）的新增内容，估计在今后几年的高考中，相关考察也不会削弱。那么，如何改进教学，提高方程式的“书写”和“配平”能力呢？
在平时的教学中，师生对于方程式的配平注意过多，对产物的判断注意不够；死记太多，醒悟不够。其实，氧化还原反应中充满了必然和辩证关系，稍加考究，你就可以体会到其中的奥秘和乐趣。让我们一起来选摘赏析下面两道高考题。
例1. （2012全国新课标卷Ⅰ26题第⑷问）高铁酸钾（K2FeO4）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为________。与MnO2-Zn电池类似，K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为________，该电池总反应的离子方程式为________。
一．做中“悟道”
让我们来完成例1的第一空：反应微粒有“Fe3+ + ClO-”等，氧化产物为“FeO42-”，按化合价有升高必然有降低，则必有还原产物“Cl-”（为什么ClO-中的+1价Cl原子不被还原为Cl2呢？常有同学这样问，问得好！但是请注意反应环境——强碱中，而Cl2在强碱中是不存在的。当然，我们还可以这样想：在溶液中，Cl-是氯元素最稳定的微粒，而稳定的微粒容易生成，故还原微粒是Cl-）。这样，我们就找到了一个氧化还原反应中最关键的物质——“氧化剂和还原剂”，“还原产物和氧化产物”（以下简称“双剂”、“双产物”），一个反应式的骨架就有了：
ClO- + Fe3+ → Cl- +FeO42- ，由化合价升降必然相等，可得：
3ClO- + 2Fe3+ → Cl- + FeO42-；把变价原子配平，可得：3ClO- + 2Fe3+ → 3Cl- + 2FeO42-
再往下，次要的微粒就会被“逼出来”：在电子得失相等时，方程式两边的单位电荷数应该相等，考虑到是在强碱中进行的反应，故在方程式左边，自然应有“10OH-”被逼出来，得：
3ClO- + 2Fe3+ + 10OH- → 3Cl- + 2FeO42-
再把未变价的氢氧原子配平，右边应逼出“5H2O”，得：
3ClO- + 2Fe3+ + 10OH- = 3Cl- + 2FeO42- + 5H2O
由以上过程可见，恰当的方法和步骤，使陌生的较难的方程式的书写和配平，变得轻松愉快。骨架填充法的书写和配平步骤为：
（1）建骨架：即写出“双剂”、“双产物”（在判断产物时，一看价态变化，二看酸碱环境等，写出产物的合理化学式）。
（2）平升降：通过使化合价升降相等，优先配平变价原子。
（3）逼配角：由守恒原则（左右电荷守恒、原子守恒），把次要微粒“逼出来”。
二．检验“道法”
由以上方法，例1的第二空的书写步骤为：
FeO42- + 3e- → Fe3+ （这一步是“看价态变化”，即正确判断变价元素变到什么价态；为何+6价的Fe原子被还原为Fe3+而不是Fe2+？因为未反应的FeO42-和Fe2+会归中反应生成Fe3+）。
FeO42- + 3e- → Fe(OH)3（这一步是看“酸碱环境”，在碱性溶液中，+3价的铁应以Fe(OH)3存在）
FeO42- + 3e- → Fe(OH)3 + 5OH-（由电荷守恒和碱性溶液中，右边被逼出来“5OH-”）
FeO42- + 3e- + 4H2O = Fe(OH)3 + 5OH-（由氢氧原子守恒，左边被逼出来“4H2O”，得到正确答案）
三．“道法普度”
上面例1的第三空是写出K2FeO4-Zn碱性电池总反应的离子方程式。步骤为：
K2FeO4 + Zn → Fe(OH)3 + Zn(OH)2（电池总反应式，就是一个完整的氧化还原方程式。写出“双剂”、“双产物”骨架，写产物时要注意铁和锌的价态以及合理的存在微粒）
2K2FeO4 + 3Zn → 2Fe(OH)3 + 3Zn(OH)2（由化合价升降相等配平变价原子）
2K2FeO4 + 3Zn + 6H2O = 2Fe(OH)3 + 3Zn(OH)2（把反应物中应有的“6H2O”逼出来）
例2.（2013全国新课标卷Ⅰ27题）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）。
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