馮凱喚
離子方程式的書(shū)寫(xiě)是高中教學(xué)的一個(gè)內(nèi)容,也是各省份每年都要考察的內(nèi)容。往往難度不大,但在解題的過(guò)程中也存在疑惑。筆者就下面的問(wèn)題(2016年全國(guó)新課標(biāo)卷Ⅲ題27節(jié)選)展開(kāi)探討。
試題 煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大氣,采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝,回答下列問(wèn)題:
(2)在鼓泡反應(yīng)器中通入含有SO2和NO的煙氣,反應(yīng)溫度為323 K,NaClO2溶液濃度為5×10-3mol·L-1。反應(yīng)一段時(shí)間后溶液中離子濃度的分析結(jié)果見(jiàn)表1。
①寫(xiě)出NaClO2溶液脫硝過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式。
本反應(yīng)的離子方程式應(yīng)該怎樣書(shū)寫(xiě),參考答案為
4NO+3ClO2-+4OH- 4NO-3+3Cl-+2H2O
如果只考慮得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒,這樣書(shū)寫(xiě):
4NO+3ClO-2+2H2O4NO-3+3Cl-+4H+
是否正確。根據(jù)本試題分析,對(duì)反應(yīng)介質(zhì)的酸堿性沒(méi)有限制性的約定,本溶液如果考慮NaClO2的水溶液顯堿性,在反應(yīng)物中寫(xiě)OH- 的思路,那么在授課的過(guò)程中有些問(wèn)題是值得深究的。例如在講述氯氣的知識(shí)時(shí),有這樣一個(gè)化學(xué)反應(yīng):
Na2SO3+Cl2+H2ONa2SO4+2HCl
Na2SO3溶液也是一種堿性溶液,但此反應(yīng)仍然是生成了酸,這是一種常規(guī)的寫(xiě)法,而不會(huì)寫(xiě)成OH-參加反應(yīng)生成H2O。原因是參加反應(yīng)的Cl2與OH-不會(huì)大量共存,不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在反應(yīng)物中。上述高考題中給的反應(yīng)物“4NO+3ClO-2”在已知的知識(shí)中,另外的一種反應(yīng)物是 OH-還是H2O不會(huì)出現(xiàn)不共存的情況,遇到這樣的情況在理論上應(yīng)該怎么來(lái)分析問(wèn)題呢。
本試題的離子方程式可以從以下兩個(gè)角度進(jìn)行分析:
1.如果寫(xiě)成OH-,那么對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式應(yīng)該怎樣書(shū)寫(xiě)呢,OH-的提供者是哪種物質(zhì)。也就是說(shuō)試題中無(wú)溶液酸堿性要求時(shí),無(wú)離子不能大量共存這個(gè)矛盾時(shí),反應(yīng)物應(yīng)該寫(xiě)成H2O而不是OH-。
2.如果考慮除硫反應(yīng),此反應(yīng)應(yīng)該是:
2SO2+ClO-2+2H2O2SO2-4+Cl-+4H+
此反應(yīng)由于SO2與OH-不會(huì)大量共存,所以不會(huì)寫(xiě)成消耗OH-生成H2O。那么問(wèn)題來(lái)了,考慮此因素溶液應(yīng)該呈酸性,所以脫硝反應(yīng)不該寫(xiě)成答案中給定的反應(yīng)。
由此問(wèn)題的深入研究,讓筆者認(rèn)識(shí)到,在授課過(guò)程中語(yǔ)言描述的精確性和準(zhǔn)確性的重要性。如向FeCl2溶液中滴加H2O2溶液的離子方程式為:
2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O
在此敘述的過(guò)程中忽略溶液酸堿性的敘述,但由于本題中OH-在產(chǎn)物中與Fe3+不能大量共存,很容易排除此種寫(xiě)法。但對(duì)于教育者而言,不能因?yàn)檫@樣的原因而忽略細(xì)節(jié)的問(wèn)題。諸如此類的問(wèn)題有許多,再如“向FeCl2溶液中通入O2”“向KI溶液中通入O3”等,都應(yīng)該嚴(yán)格敘述溶液的酸堿性。
在高考試題中,也經(jīng)常會(huì)滲透此思想。例如2012年課標(biāo)全國(guó)卷的26(4)中涉及到這樣一個(gè)反應(yīng):“FeCl3與KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)可制取K2FeO4,其反應(yīng)的離子方程式為
?!北拘☆}中就涉及到Fe3+與OH-不共存的情況,在書(shū)寫(xiě)的過(guò)程中要注意離子方程式的寫(xiě)法,因此該離子方程式應(yīng)為:
2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-2FeO42-+3Cl-+5H2O
再如2015年新課標(biāo)全國(guó)卷(Ⅱ)題26中提到了酸性鋅錳電池,此試題是對(duì)人教版《選修4》中介紹的堿性鋅錳電池中知識(shí)點(diǎn)的改進(jìn),明顯的差別就是電解質(zhì)的酸堿性不同。由于這點(diǎn)導(dǎo)致了正極的電極方程式的寫(xiě)法不同。教材中描述成堿性環(huán)境,正極的電極方程式為:2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-。而該高考試題中將環(huán)境改成了酸性,因而正極的電極反應(yīng)方程式為:MnO2+e-+H+MnOOH。
(收稿日期:2016-08-15)