《新情境下化学方程式的书写》专题教案 【考纲解读】①能正确书写化学方程式和离子方程式。 ②了解原电池和电解池工作原理,能书写电极反应式和电池反应方程式。 【真题分布】 新情境下化学方程式的书写,一直是化学高考涉及的重点和热点之一,全国新课标理综化学试题中2010年15分,2011年19分,2012年22分其中属于新情景条件下的化学方程式、离子方程式的书写就有10处之多(包含选修部分)!必考题有6处12分;2013年考查力度进一步增大,仅必考题就有7处16分,选修题5处12分。 【命题趋势】 化学方程式作为一种专用的学科语言,在高考中题型灵活多变,考查方式稳中求新,其重要性毋庸置疑。对近几年全国各地高考题研究后发现:高考中,化学方程式的书写不再是课本上内容的简单重复再现,而是要求在新情境条件下写出相应的方程式,难度加大不少。针对近四年各地高考,特别是课改地区的命题规律,预计在2014年高考全国新课标卷中会保留对传统重要化学方程式的考查(包括量的计算),更会推陈出新,展示新情境,给出新条件,让考生书写陌生的化学方程式。 【解题策略】 【教学设计】 Ⅰ.非氧化还原反应类: 例1.人民网2011年9月4日电:4日16时40分,甘肃境内316国道一辆装有SiCl4的汽车翻倒发生泄漏,遇雨形成白色烟雾,致使与公路并行的陇海铁路接触网因短路发生供电跳闸,多辆列车停运。 请结合以上新闻中有关信息,写出SiCl4与H2O反应的化学方程式: SiCl4 + 3H2O =H2SiO3 +4HCl (或SiCl4 + 2H2O =SiO2 +4HCl) 规律小结: 新情境下非氧化还原类化学方程式的书写,因没有涉及元素化合物的变化,故组成物质的各元素在发生反应时复分解重组,生成常见物质,一般用观察法即可配平。 变式练习1.(2011·海南14节选) CH3MgCl是一种重要的有机合成试剂,其中镁的化合价为: +2_价,该化合物与水发生水解的化学方程式的书写: 2CH3MgCl+2H2O=Mg(OH)2↓+MgCl2+2 CH4↑ 变式练习2.已知CaC2与水反应生成乙炔和Ca(OH)2,Al4C3与水反应生成甲烷和Al(OH)3,请写出Mg2C3与H2O反应的化学方程式:Mg2C3 +4H2O =2Mg(OH)2 ↓+C3 H4↑ 变式练习3.铵明矾NH4Al(SO4)2·12H2O是一种重要的化学原料,在食品加工,净水环保等方面有着重要作用。①.工业上将Al(OH)3、H2SO4和(NH4)2SO4混合后制备铵明矾,请写出该反应的化学方程式: 2Al(OH)3+3H2SO4+(NH4)2SO4=2NH4Al(SO4)2+6H2O ②.由铵明矾分解制备Al2O3陶瓷的化学方程式如下.请配平: NH4Al(SO4)2·12H2O = Al2O3+ NH3↑+ N2↑+5SO3↑+ SO2↑+ H2O Ⅱ.氧化还原反应类: 例2.(2011·北京模拟节选) 已知Al粉与NaNO3在足量的NaOH溶液作用下发生反应。生成有刺激性气味的气体.请写出该反应的离子方程式: 8Al + 3NO3— + 5OH— + 2H2O =8 AlO2— + 3NH3↑ 例3. 400℃亚铁氰化钾(K4[Fe(CN)6])氧化并分解产生CO2、KCN、Fe3C及另一种气体单质请写出其化学反应方程式: 5O2 +3K4[Fe(CN)6]5CO2 +12KCN + Fe3C + 3N2 规律小结: 此类化学方程式的书写涉及元素化合价的变化。虽参加反应的物质可能比较陌生,但可依据氧化还原的得失电子守恒思想,写出主要反应物和产物,再根据溶液的性质,补上适当的反应物或生成物。具体步骤如下: 1.根据题中信息,明确题目给出的反应物和生成物,确定氧化剂和还原剂,氧化产物和还原产物。
2.利用价态变化规律指出可能缺少的含有价态变化的物质,然后配平氧化剂、还原剂的化学计量数。
3.利用质量守恒定律并结合介质的酸碱性,添加H2O、OH-、H+等物质。 变式练习4.(2011山东)Na2S溶液长期放置有硫析出原因(用离子方程式表示):
2S2-+2H2O+O2 = 2S↓+4OH- 变式练习5.(2012全国课标卷)实验室中可用氯仿(CHCl3)与双氧水直接反应制备光气(COCl2),其反应的化学方程式为:CHCl3+H2O2=HCl+H2O+COCl2 变式练习6.(2012上海)已知二氧化硒是氧化剂,其被还原后的单质硒可能成为环境污染物,通过与浓硝酸或浓硫酸反应生成二氧化硒以回收硒。Se和浓硝酸反应的还原产物为NO和NO2,且NO和NO2的物质的量之比为1:1,写出Se和浓硝酸的反应方程式: Se+2HNO3(浓)=SeO2 +NO↑+NO2↑+ H2O
配平 反应物和生成审题 抓信息和限定依据 三种守恒关系 推断 变式练习7. 过氧化钠可与氯化亚铁溶液反应。若淡黄色固体与氯化亚铁反应的物质的量之比为1:2,且无气体生成,则该反应的离子方程式为3Na2O2+6Fe2++6H2O=4Fe(OH)3↓+6Na++2Fe3+ 变式练习8.(2013全国课标卷节选)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(部分条件为给出)。
回答下列问题: (1) 写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式: 2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)4-+3H2↑ (2) “酸浸”一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式:
2LiCoO2+3H2SO4+H2O2 △ Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O、2H2O2 △ 2H2O+O2↑ (3)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式: CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑ (4)充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-x CoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程 式:1522626LiCoOLiCLiCoOC
Ⅲ.电化学方程式 例4.(2012全国课标卷)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: 2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-= 2 FeO42-+5H2O+3Cl-(或2Fe3++3ClO-+10OH-= 2 FeO42-+5H2O+3Cl- )。 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FeO42- + 3e- + 4H2O = Fe(OH)3 + 5OH-,该电池总反应的离子方程式为:3Zn+2
FeO42-+8H2O===3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH-。规律小结: 对于陌生情景的电极反应式还有如下几点值得注意:
①、先确定化学电源的两极材料和介质(电解液及固体传导介质),然后依据氧化还原反应原理确定正负极反应的物质,关注“介质”,能否参与反应,能反应的介质写入电极反应式。 ②、形式上是离子反应方程式且是氧化反应或还原反应,弱电解质在电解池电极反应中可以拆开。
变式练习9. (2011广东)镀铝电解池中,金属铝为 阳 极,熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4― 和Al2Cl7―形式存在,铝电极的主要电极反应式为 : Al-3e- + 7 AlCl4―=4 Al2Cl7- 变式练习10. (2011江苏18节选) 银锌碱性电池的电解质为KOH溶液,电池放电时的正极的Ag2O2转化为Ag,负极的Zn转化为K2Zn(OH)4.写出该电池的反应方程式: Ag2O2+ 2Zn+ 4KOH + 2H2O =2K2Zn(OH)4+ 2Ag 变式练习11.甲烷燃料电池在以KOH溶液为介质的电极反应式为: 正极:2O2 + 8e- + 4H2O = 8OH- 负极:CH4 - 8e- + 10OH- = CO32- + 7H2O 变式练习12.(2013全国课标卷节选)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新能源。有合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应: 甲醇合成反应: (i)CO(g)+2H2(g)=CH3OH (g) △H1=-90.1kJ·mol-1 (ii)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-49.0k·mol-1 水煤气变换反应: (iii) CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H3=-41.1kJ·mol-1 二甲醚合成反应: (iv)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g) △H4=-24.5kJ·mol-1 回答下列问题: (1) Al2O3
是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度
Al2O3主要流程:
323223AlOHAlOHO()(以化学方程式表示).
2.由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为 2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-204.7 kJ·mol-1
(3)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为_ C2H6O+3H2O-12e-=2CO2+12H+ Ⅳ.热化学方程式: 例4.燃煤废气中的氮氧化物(NOx)、二氧化碳等气体,常用下列方法处理,以实现节能减排、废物利用等。(1)对燃煤废气进行脱硝处理时,常利用甲烷催化还原氮氧化物,如:
H2SO4、H2O2