舉隅説明覆雜化學方程式的書寫方法

複雜化學方程式的書寫舉隅

宏觀看現象，微觀想結構，用符號表徵，這是化學學習的基本方式。化學方程式是重要的化學符號，他是聯繫宏觀與微觀的橋樑，準確書寫化學方程式是中學化學教學的主要任務之一，他也是大學聯考考查的熱點，現將教學中一些複雜、新穎方程式的書寫歸類説明。

分析先考慮SO2和Ba（ClO）2發生氧化還原反應①SO2+H2O+ClO→SO2-+2H++Cl-；再考慮沉澱反應②Ba2+SO2→4BaSO4↓；若ClO-過量，還要考慮強酸制弱酸反應③ClO-+H→HClO，我們可以認為①②反應一定發生，③反應是後續反應，受ClO-量多少的影響。A顯然錯，BaSO3與HClO要發生氧化還原反應；B是1 mol Ba（ClO）2和1 mol SO2反應，發生了①②③，正確；D是1.5 mol Ba（ClO）2和1 mol SO2反應，發生了①②③，正確；C是過量的SO2和1 mol Ba（ClO）2反應，只發生反應①②，綜上述，本題答案選A。

點評某一體系若發生多個反應，應考慮優先發生的反應，再根據過量反應續寫後步反應，最後加和得到總方程式，這是一種常用化難為易的技巧，很多學生對此掌握不好。常見具有先後順序的反應：一種氧化劑和多種還原劑的反應（如Cl2和Fe2+、Br-、I-混合體系反應）、一種還原劑和多種氧化劑的反應（如Fe和Fe3+、Cl2、Cu2+混合體系反應）、一種強酸和多種弱酸根反應（如H+和OH-、CO2-、AlO2-混合體系反應）、一種強鹼和多種陽離子反應（如OH-和NH4+、H+、Al3+混合體系反應），它們遵循“強者優先反應”的規律。

一、因果反應類型

例2 有下列實驗：

①將少量Cu粉加入2mL 10% H2O2溶液，無現象；

②將2滴CuSO4加入2 mL10% H2O2溶液，迅速產生大量氣泡；

③將少量Cu粉、稀硫酸加入2mL 10%H2O2溶液，迅速產生大量氣泡，溶液慢慢由無色變成藍色，寫出③中發生的反應方程式。

分析 ①實驗説明H2O2與Cu不發生氧化還原反應，②説明Cu2+是H2O2分解的催化劑，③説明H2O2在酸性環境中氧化Cu生成了Cu2+，溶液顯藍色、Cu2+催化H2O2分解生成O2。本實驗中產生氣泡現象很劇烈，而溶液變藍很緩慢，這極易讓人產生Cu氧化H2O2的假象，在①②實驗的對比下我們得出結論：H2O2先氧化Cu生成Cu2+，接着發生Cu2+催化H2O2分解反應，二者具有因果關係，反應方程式分別為：

H2O2+2H+2Cu→2Cu2++2H2O

2H2O2+Cu2+→2H2O+O2+Cu

點評影響物質的性質（氧化性、還原性）因素有濃度、温度和溶液的酸鹼性：如濃硝酸的氧化性比稀硝酸的氧化性強、MnO4-在酸性中氧化性最強、濃硫酸在加熱時可以氧化銅等，本題中加入的稀硫酸提高了H2O2的氧化性，從而氧化了Cu，產物Cu2+是過氧化氫分解的高效催化劑，這些因果關聯的作用導致上述現象的發生。學生容易形成定勢思維，總認為一個實驗現象僅僅對應一個方程式，其實一個實驗現象背後往往發生多個反應，我們一般只寫出了主要的反應方程式。

二、競爭反應類型

例3 將FeSO4溶液與稍過量的NH4HCO3溶液混合，有白色沉澱生成，寫出離子反應方程式。

分析若白色沉澱是Fe（OH）2，它在空氣中不能穩定存在，將被氧化成Fe（OH）3，顏色由白色迅速變成灰綠色、最終變成紅褐色，故白色沉澱只能是FeCO3，離子方程式為Fe2+2HCO→3FeCO3↓+CO2↑+H2O”（配平技術：根據電荷守恆，HCO3-的係數是2，根據元素守恆判斷還生成了H2CO3）。

點評本題是2009年北京大學聯考題26節選，很多學生認為，Fe3+（Al3+）與HCO3-（CO2-）發生雙水解，生成氫氧化物沉澱和二氧化碳氣體，Fe2+與HCO3-也應該發生雙水解反應，生成氫氧化亞鐵沉澱和二氧化碳氣體，怎麼會生成FeCO3沉澱？教師演示實驗：向分別盛有1 mL的0.5mol/L、1 mol/L的碳酸氫鈉溶液各加入1滴、1mol/L FeSO4、Fe2（SO4）3溶液，前者馬上出現白色沉澱，沒有出現灰綠色→紅褐色的顏色變化，説明沉澱是FeCO3而非Fe（OH）2，後者生成紅褐色沉澱和氣體，説明產物是Fe（0H）3和CO2。教師給出Fe2+2HCO→3FeCO3+H2O+CO2的K1為7.8×107、Fe2+2HCO3-==Fe（OH）2+2CO2的K2為7.8×103，前者K1K2，所以Fe2+與HCO3-反應主要生成FeCO3。教師給出反應Fe3+3HCO3→3Fe（OH）3+3CO2， K3為6.6×1019，K值大（Fe3+的極化能力強，溶液中不存在Fe2（CO3）3），故Fe3+與HCO-3主要生成氫氧化物沉澱和二氧化碳氣體。常見金屬陽離子和碳酸氫根（碳酸根）可能發生雙水解生成氫氧化物的沉澱（如Al3+、Fe3+）、碳酸鹽沉澱（如Ca2+、Fe2+）、鹼式碳酸鹽沉澱（如Mg2+、Cu2+），實質是水解反應和沉澱反應的競爭，K大反應的趨勢更大，產物應根據題目信息進行判斷。

三、可逆反應類型

例4 一定條件下，氣體甲（CO2）與固體（CaO、FeO）中的某種成分可能發生氧化還原反應，寫出一個可能的化學反應方程式

________________________________________，並設計實驗方案驗證該反應的產物。

分析 CO2中碳顯+4價，有氧化性，FeO中鐵顯+2價，有還原性，二者可以發生氧化還原反應：+4價的碳可以被還原成CO、C，+2價的鐵可以被氧化成Fe2O3、Fe3O4，如2FeO+CO2△Fe2O3+CO，設計的實驗方案只要檢驗相應的產物即可：取樣品於試管中，加鹽酸溶解，再加KSCN溶液，若顯紅色，則證明產物中有Fe2O3；將生成的氣體點燃後通入澄清石灰水，若變渾濁，證明有CO。

點評本題是2014年浙江大學聯考題26節選，很多學生受鍊鐵反應Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2干擾，認為FeO與CO2不能反應，顯然學生對於可逆反應的認識不深刻。其實任何反應都是可視為可逆反應，對某一具體反應僅僅是正向、逆向反應的'程度不同。大學教材有這樣規定：298K，K≥104的反應進行徹底，稱為“完全反應”，方程式用等號連接；K≤10-4的反應限度小，認為“不能反應”；10-4≤K≤104的反應稱為“可逆反應”，方程式用可逆符號連接。這是某大學教材介紹鍊鐵反應中存在的多個可逆反應（高價態元素呈現逐次降價還原）：

Fe2O3+CO△2FeO+CO2

FeO+CO△Fe+CO2

四、多物質放電類型

例5 用FeCl3酸性溶液脱除H2S後的廢液，通過控制電壓電解得以再生。某同學使用石墨電極，在不同電壓（x）下電解pH=1的0.1 mol/L FeCl2溶液，研究廢液再生機理。記錄如下（a、b、c代表電壓值：）

（2）Ⅰ中，Fe2+產生的原因可能是Cl-在陽極放電，生成的Cl2將Fe2+氧化。寫出有關反應的方程式________________________________。

點評高中教材幾乎都這樣強調：活性電極或陰離子在陽極發生氧化反應失去電子；陽離子在陰極發生還原反應得到電子。如何理解陰陽極的放電反應？物理化學告訴我們，陽極發生氧化反應失去電子、陰極發生還原反應得到電子，以維持迴路的電子遷移。在特定反應條件下，陰極附近離子的析出電勢高，越容易先獲得電子被還原；任何放出電子的氧化反應都能在陽極進行，離子的析出電勢越低，越容易在陽極放出電子被氧化。物質的析出電勢不僅要考慮離子的平衡電極電勢（與金屬活動性有關），還要考慮一定電流密度下的超電勢。我們要向學生説明：活潑電極、陰離子、陽離子，甚至氣體分子都可以在陽極失去電子，陽離子、陰離子和中性氣體分子也可在陰極得到電子，有時甚至出現多種物質同時放電的情況，應打破定勢，要接受離子放電發生變化的事實。