新情境下化学方程式的书写教案.doc

《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】
配平
反应物和生成物
审题
抓信息和限定条件
依据
三种守恒关系
推断

【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
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）。
H2SO4、H2O2

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+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O、2H2O22H2O+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:
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:

（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：
CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H ＝－574 kJ·mol-1--------①
CH4(g)＋4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H ＝－1160 kJ·mol-1-------②
则CH4(g)将NO2(g)还原为N2(g)等的热化学方程式为：
CH4(g)+2NO2(g) ＝N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867 kJ·mol-1
规律小结：
1.根据题给要求，写出目标方程式。
2.对已知方程式用盖斯定律进行处理和推导，计算焓变△H。
3.书写时标明各物质的状态，△H的“+”与“-”以及单位为kJ·mol-1
变式练习13.已知：Mg(s)+Cl2(g)=MgCl2(s) △H=-641 kJ·mol-1----------------①
1/2Ti(s)+Cl2(g)=1/2TiCl4(l) △H=-385 kJ·mol-1----------②
写出Mg与TiCl4反应的热化学方程式：
2Mg(s)+TiCl4(l) ＝2MgCl2(s)+Ti(s) △H＝－512 kJ·mol－1

巩固练习
1．铜屑放入稀硫酸中不发生反应，若在稀硫酸中加入H2O2中加入，铜屑可以逐渐溶解，该反应的离子方程式：
2．将20mL 0.5mol·L-1 K2SO3溶液逐滴加入到20 mL 0.2mol·L-1 KMnO4溶液（硫酸酸化）中，溶液恰好褪为无色。写出反应的离子方程式：__________________________
3．已知CO是工业上常用的还原剂，500℃时，11.2 L（标准状况）SO2在催化剂作用下与CO发生化学反应。若有2×6.02×1023个电子转移时，写出该反应的化学方程式 。
4．在氢氧化钠的环境中，氯气与碘化钠反应，每1摩碘化钠完全反应转移6摩尔电子，反应化学方程式为 ：

5．氮气的实验室制法是用氯化铵(NH4Cl)与亚硝酸钠(NaNO2)反应，同时生成氯化钠和水.写出该反应的化学方程式：
6．氧化还原反应中实际上包含氧化和还原两个过程。下面是一个还原过程的反应式：
NO3－＋4H＋＋3e→NO＋2H2O，KMnO4、Na2CO3、Cu2O、Fe2(SO4)3四种物质中的一种物质（甲）能使上述还原过程发生。
（1）写出并配平该氧化还原反应的方程式：
（2）反应中硝酸体现了 、 性质。
（3）反应中若产生0.2mol气体，则转移电子的物质的量是 mol。
（4）若1mol甲与某浓度硝酸反应时，被还原硝酸的物质的量增加，原因是:___________ ____ ___
7．工业上利用KOH和MnO2为原料制取KMnO4。主要生产过程分两步进行：
第一步将MnO2和固体KOH粉碎，混合均匀，在空气中加热至熔化，并连续搅拌以制取K2MnO4；
第二步为电解K2MnO4的浓溶液制取KMnO4。
① 第一步反应的化学方程式为________________ ________________________。
② 电解K2MnO4的浓溶液时，电解池中阴极的实验现象为______________ ________________。
8．K2FeO4也是一种常见的理想净水剂，工业上有多种方法制备高铁酸钾。
A．① 电解法：原理如右图所示。阴极的电极反应式是 。
② 湿法氧化：在溶液中用次氯酸钠、氢氧化铁和氢氧化钾制高铁酸钾，其反应的离子方程式为： 。
B． 已知K2FeO4溶液中加入稀硫酸，迅速反应产生Fe2(SO4)3的离子方程式：

C．用高铁酸钾和锌制成的高铁碱性电池，能储存比普通碱性电池多50%的电能，已知该电池的总
反应是：，则负极的电极反应是：
。
9．污水及自来水处理的方法有很多：
（1）碱性环境下，Cl2可将水中的CN-转化为两种无毒的气体，写出第一步对应的离子方程式：

（2）含CN-的污水危害很大。处理污水时，可在催化剂TiO2作用下用NaClO将CN- 氧化成CNO-。CNO-在酸性条件下继续被NaClO氧化生成N2和CO2。试写出上述两步反应的离子方程式：
；
（3）臭氧也是一种常用的污水处理剂。它的氧化性很强，可以和酸性KI淀粉溶液反应，呈现蓝色，同时放出一种气体，试写出对应的离子方程式
巩固练习参考答案
1.答案： Cu + H2O2 + 2H+ == Cu2+ + 2H2O
2.答案: 2MnO4- + 5SO32- + 6H+==2Mn2+ + 5SO42- + 3H2O
3.答案: SO2 + 2CO==S + 2CO2（500℃、催化剂）
4.答案： 3Cl2 + NaI + 6NaOH==NaIO3 + 6NaCl + 3H2O
5.答案： NH4Cl + NaNO2==NaCl + 2H2O + N2↑
6.答案:（1）14HNO3＋3Cu2O==6Cu(NO3)2＋2NO↑＋7H2O
（2）酸性 氧化性 （3）0.6mol （4）使用了较浓的硝酸，产物中有部分NO2生成
7.答案：①2MnO2 + 4KOH + O2==2K2MnO4 + 2H2O ②产生无色气泡
8. 答案：A．①2H+ + 2e—==H2↑ ②2Fe(OH)3 + 3ClO- + 4OH-==2FeO42- + 3Cl- + 5H2O
B. 4 FeO42- + 20 H+== 4Fe3+ + 3O2↑ + 10H2O
C.
9.答案:（1）2CN- + 8OH- + 5Cl2==2CO2 + N2 + 10Cl- + 4H2O
（2）

（3）2I- + 2H+ + O3==I2 + O2 + H2O