高中化学专题讲座(二)整合有效信息书写陌生化学方程式(精讲)解析

2023年12月22日发(作者：)

专题讲座（二）整合有效信息书写陌生化学方程式

【核心素养分析】

证据推理与模型认知：通过分析、推理等方法认识氧化还原反应的特征和实质，建立氧化还原反应书写的思维模型。

科学探究与创新意识：认识科学探究是进行科学解释和发现。创造和应用的科学实践活动；能从氧化还原反应的角度，进行陌生信息型离子方程式的书写和配平。

【重点知识梳理】

信息型方程式的书写是高考的必考内容，考查频率高。试题往往与生产、生活实际相结合，以反应现象、物质性质、元素价态变化、氧化剂(还原剂)得失电子数目等信息呈现出来，要求以此判断产物，从而正确书写方程式。

1.题干中给出部分反应物和部分产物：

(1)信息提取：依题给信息找出已知的反应物和产物，确定反应类型。

(2)联想推理：根据原子个数守恒或物质的特征或元素价态变化特点及微粒存在形式填写出未知产物。

(3)配平：缺少的物质一般用H2O、H+、OH-填补。

2.工艺流程、图像型化学方程式的书写：

(1)分析流程图中的反应物：包括原料、加入的物质及溶液酸碱环境。

(2)看生成物：包括目标产物和杂质。

(3)书写、配平：灵活运用元素守恒和得失电子守恒。

注意：有的方程式书写要求能从图表中提取有用的信息，看懂横坐标和纵坐标所表示的含义，看懂在特定要求时，溶液中的粒子存在形式。

3.注意事项：

(1)要注意溶液的酸碱性不同对产物的影响：如高锰酸钾在酸性条件下一般被还原为Mn2+，而在碱性条件下则得到MnO42-

;酸性条件下，离子方程式中不能出现OH-;在碱性条件下，离子方程式中不能出现H+。碱性条件下多氧配水，另一侧生成OH-(在反应物或生成物中配上水)。酸性条件下多氧配H+，另一侧生成水(在反应物或生成物中配上H+);

(2)要注意反应物的量不同(或溶液的浓度不同)产物不同。如过量的铁与稀硝酸反应，生成硝酸亚铁;浓硝酸和稀硝酸分别和铜反应的还原产物不同。

【典型题分析】

高频考点一 已知部分产物，写出完整的方程式

例1.（2020·北京师范大学实验中学模拟）NaBH4是一种重要的储氢载体，能与水反应得到NaBO2，且反应前后B的化合价不变，该反应的化学方程式为 ，反应消耗1 mol NaBH4 时转移的电子数目为 (设NA为阿伏加德罗常数的值)。

【解析】反应前后B元素的价态不变，反应的实质是NaBH4中-1价的H和H2O中+1价的H发生氧化还原反应生成H2，同时生成NaBO2，反应方程式为NaBH4+2H2O==NaBO2+4H2↑。1 mol NaBH4反应转移4 mol电子，其数目为4NA。

【答案】NaBH4+2H2O==NaBO2+4H2↑ 4NA

【方法技巧】遇到此类陌生度高的题目要能够把题目所给物质理清楚，是氧化还原反应的，可利用氧化还原反应价态变化规律确定生成物中变价元素的价态，进而确定生成物，解答此类题的法宝是“守恒”。

【变式探究】（2020·山西平遥中学模拟）工业上用菱锰矿(MnCO3)[含FeCO3、SiO2、Cu2(OH)2CO3等杂质]为原料制取二氧化锰，其流程示意图如下：

已知：生成氢氧化物沉淀的pH

Mn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Cu(OH)2

开始沉淀时

完全沉淀时

Ksp(CuS)＝6.3×10－168.3

9.8

－146.3

8.3

2.7

3.7

4.7

6.7

Ksp(MnS)＝3×10注：金属离子的起始浓度为0.1 mol/L

回答下列问题：

(1)滤渣1的成分是___________，盐酸溶解MnCO3的离子方程式是_________________________

_________________________________________________；

(2)滤液2中加入某种物质X可以除去Cu2，最适合的是_______________；

A．MnO2 B．NaOH C．MnS

该反应的离子方程式为____________________________________；

(3)将MnCl2转化为MnO2的一种方法是将酸化的NaClO3溶液氧化Mn2，请补充并配平方程式：

Mn2＋ ClO3＋ ____＝ Cl2↑＋

＋－＋＋ MnO2＋ ____。

【解析】(1)滤渣1的成分是不溶于盐酸的SiO2，盐酸溶解MnCO3的离子方程式是MnCO3＋2H===Mn2＋＋＋CO2↑＋H2O；(2)滤液2中加入某种物质X可以除去Cu2，最适合的是C；该反应的离子方程式是MnS＋＋＋－＋＋Cu2===Mn2＋CuS；(3)根据电子守恒初步将方程式配平为5Mn2＋2ClO3＋____===Cl2↑＋5MnO2＋____，再根据电荷守恒和元素守恒得完整方程式：5Mn2＋2ClO3＋4H2O===Cl2↑＋5MnO2＋8H。

【答案】(1)SiO2 MnCO3＋2H===Mn2＋CO2↑＋H2O

(2)C MnS＋Cu2===Mn2＋CuS

(3)5 2 4H2O 1 5 8H

高频考点二 实验流程中化学方程式的书写

＋＋＋＋＋＋－＋

例2. (2019·江苏卷)实验室以工业废渣(主要含CaSO4·2H2O，还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3)为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体，其实验流程如下：

将氨水和NH4HCO3溶液混合，可制得(NH4)2CO3溶液，其离子方程式为______________________________________________________________________；

浸取废渣时，向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是________________________________________________________________________。

2【解析】HCO3与NH3·H2O反应生成CO23、NH4和H2O。CO3水解显碱性，加入NH3·H2O可以抑制2CO23水解，增加溶液中c(CO3)，促进CaSO4转化为CaCO3。

－－－－＋－【答案】HCO3＋NH3·H2O===NH4＋CO23＋H2O(或HCO3＋NH3·H2O增加溶液中CO23的浓度，促进CaSO4的转化

－－＋－－NH4＋CO23＋H2O)

＋－【方法技巧】 涉及实验流程题有关的陌生方程式书写模式总结如下：先写出“反应物(原料+加入的物质+溶液酸碱环境)→生成物(目标产物+杂质)”，再进行配平。一定要学会灵活运用三大守恒(元素守恒、得失电子守恒、电荷守恒)，正确预测合理产物。

【变式探究】(2018·浙江卷)某同学用含结晶水的正盐X(四种短周期元素组成的纯净物)进行了如下实验：

实验中观测到：混合气甲呈无色并被蒸馏水全部吸收;固体乙为纯净物;步骤③中，取1溶液丙，恰好中10和需消耗0.002 00 mol NaOH，另取一定量溶液丙，加入少量K2FeO4固体，产生黄绿色气体。

请回答：

(1)X的化学式是 ，步骤①的化学方程式是 。

(2)溶液丙与K2FeO4固体反应的化学方程式是 。

【解析】含结晶水的正盐，共四种元素，可知混合气体甲中含有H2O，另外最后加入酸化的硝酸银溶液有白色沉淀生成，可判断甲中有氯元素，甲可以被水完全吸收，且丙可以消耗氢氧化钠，可知甲中含有气体HCl，元素一共为四种，已推知三种(H、O、Cl)，若盐X为铵盐，会完全分解，无固体剩余，可以排除，则盐X中至少有一种金属元素，可知甲中无其他气体。n(HCl)=0.02 mol，n(H2O)=2.030.400.73 mol=0.05

18mol，盐X为正盐，并且所含元素均为短周期元素，可知阴离子为氯离子，而阳离子可能为Na+、Mg2+、Al3+，若是钠离子，无法产生HCl气体(不水解)，而氯化镁与氯化铝灼烧后得到的分别是氧化镁和氧化铝，根据质量计算可知阳离子为Mg2+，固体乙为MgO，n(MgO)=0.1 mol，故X为MgCl2·6H2O。

【答案】(1)MgCl2·6H2O MgCl2·6H2OMgO+2HCl+5H2O

(2)2K2FeO4+16HCl==4KCl+3Cl2↑+2FeCl3+8H2O

高频考点三 需要预测产物的方程式的书写

例3.（2020·黑龙江哈尔滨九中模拟）X、Y和Z均为短周期元素，原子序数依次增大，X的单质为密度最小的气体，Y的一种单质具有特殊臭味，Z与X原子最外层电子数相同。X和Y组成的化合物中，有一种既含有极性共价键又含有非极性共价键。此化合物可将碱性工业废水中的CN-氧化为碳酸盐和氨，相应的离子方程式为 。

【解析】X、Y和Z均为短周期元素，原子序数依次增大，X的单质为密度最小的气体，则X为H元素;Y的一种单质具有特殊臭味，则Y为O元素；Z与X原子最外层电子数相同，Z原子序数大于O元素，则Z为Na。H和O组成的化合物中，有一种既含有极性共价键又含有非极性共价键，该化合物为H2O2，H2O2可将碱性工业废水中的CN-氧化为碳酸盐和氨，相应的离子方程式为H2O2+CN-+OH-===CO2

3+NH3↑。【答案】H2O2+CN-+OH-===CO23+NH3↑

【变式探究】（2020·江苏淮阴中学模拟）NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：

－－

回答下列问题：

（1）NaClO2中Cl的化合价为 。

（2）写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式： 。

【解析】（1）根据化合物中元素正负化合价代数和为0知，NaClO2 中Cl显+3价。（2）由流程图可知，NaClO3与H2SO4、SO2反应生成NaHSO4和ClO2，根据电子守恒、元素守恒可写出并配平反应方程式为2NaClO3+H2SO4+SO2===2ClO2+2NaHSO4。

【答案】（1）+3 （2）2NaClO3+SO2+H2SO4===2ClO2+2NaHSO4

高频考点四 需要计算确定反应物或生成物的方程式的书写

例4.（2020·浙江杭州高级中学模拟）已知固体Na2SO3受热易分解。实验流程和结果如下：

气体Y是一种纯净物，在标准状况下的密度为 1.518 g·L-1。请回答：

(1)白色沉淀的化学式： 。

(2)该流程中Na2SO3受热分解的化学方程式： 。

(3)另取固体X试样和Na2SO3混合，加水溶解后与稀盐酸反应，有淡黄色沉淀产生。写出产生淡黄色沉淀的离子方程式： (不考虑空气的影响)。

【解析】Mr=1.518×22.4=34，推断Y为H2S。由图可知：则固体X中含有Na2S，Na2S+2HCl===2NaCl+H2S。依据氧化—还原的规律：4Na2SO343Na2SO4+Na2S。白色沉淀为BaSO4。4Na2SO3－623Na2SO4

2-++Na2S。X与Na2SO3混合加盐酸产生的浅黄色沉淀为S，离子方程式为SO23+2S+6H===3S↓+3H2O。

【答案】(1)BaSO4

(2)4Na2SO32-+(3)SO23+2S+6H===3S↓+3H2O

－3Na2SO4+Na2S

【变式探究】（2020·福建双十中学模拟）为分析某盐的成分，做了如下实验：

请回答：

(1)盐M的化学式是 ;

(2)向溶液A中通入H2S气体，有淡黄色沉淀产生，写出反应的离子方程式： (不考虑空气的影响)。

【解析】由混合单质气体无色气体(能使带火星木条复燃)，证明有氧气产生。能被氢氧化钠吸溶液A沉淀固体，说明红棕色固体收的气体为Cl2，说明含有O和Cl元素，红棕色固体为Fe2O3，说明含有Fe元素。根据数值关系知Fe2O3为0.1 mol，O2为33.6g=1.05 mol。含Cl为70.9 g-33.6

32gmol1g-16 g=21.3 g，通过确定各原子的物质的量比，确定其分子式为Fe(ClO4)3。

(2)A为FeCl3溶液，向溶液A中通入H2S气体，有淡黄色沉淀产生，反应的离子方程式为2Fe3++H2S===2Fe2++2H++S↓。

【答案】(1)Fe(ClO4)3 (2) (3)2Fe3++H2S===2Fe2++2H++S↓

高频考点五 工艺流程中化学方程式的书写

例5．（2020·山东卷）用软锰矿(主要成分为MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下：

已知：MnO2是一种两性氧化物；25℃时相关物质的Ksp见下表。

Ksp

物质

Fe(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mn(OH)2

11016.3

11038.6

11032.3

11012.7

回答下列问题：

(1)软锰矿预先粉碎的目的是____________________________，MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为________________________________________________________________。

(2)保持BaS投料量不变，随MnO2与BaS投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而Ba(OH)2的量达到最大值后会减小，减小的原因是________________________。

(3)滤液I可循环使用，应当将其导入到________________________操作中(填操作单元的名称)。

(4)净化时需先加入的试剂X为________________(填化学式)。再使用氨水调溶液的pH，则pH的理论最小值为_______________(当溶液中某离子浓度c1.0105molL1时，可认为该离子沉淀完全)。

(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为______________________。

【答案】(1)增大接触面积，充分反应，提高反应速率

MnO2BaSH2OBa(OH)2MnOS

（2）过量的MnO2消耗了产生的Ba(OH)2 (3)

蒸发 (4).H2O2 4.9

（5）Mn2HCO3NH3H2OMnCO3NH4H2O

【解析】软锰矿粉(主要成分为MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3)加入硫化钡溶液进行反应，主要发生MnO2+BaS+H2O=Ba(OH)2+MnO+S，过滤得到Ba(OH)2溶液，经蒸发结晶、过滤、干燥得到氢氧化钡；滤渣Fe2+、Fe3+、Al3+，用硫酸溶解，得到的滤液中主要金属阳离子有Mn2+、得到的滤渣为不溶于稀硫酸的硫磺；Al3+转化为沉淀除去，之后向滤液中加入合适的氧化剂将Fe2+转化为Fe3+，然后加入氨水调节pH，使Fe3+、压滤得到的废渣为Fe(OH)3和Al(OH)3，此时滤液中的金属阳离子只有Mn2+，向滤液中加入碳酸氢铵、氨水，

Mn2+和碳酸氢根电离出的碳酸根结合生成碳酸锰沉淀，过滤、洗涤、干燥得到高纯碳酸锰。

(1)软锰矿预先粉碎可以增大反应物的接触面积，使反应更充分，提高反应速率；MnO2与BaS反应转化为MnO，Mn元素的化合价由+4价降低为+2价，根据元素价态规律可知-2价的S元素应被氧化得到S单质，则MnO2与BaS的系数比应为1:1，根据后续流程可知产物还有Ba(OH)2，结合元素守恒可得化学方程式为：MnO2+BaS+H2O=Ba(OH)2+MnO+S；

(2)根据题目信息可知MnO2为两性氧化物，所以当MnO2过量时，会消耗反应产生的Ba(OH)2，从而使Ba(OH)2的量达到最大值或会减小；

(3)滤液I为结晶后剩余的Ba(OH)2饱和溶液，所以可以导入到蒸发操作中循环使用；

(4)净化时更好的除去Fe元素需要将Fe2+氧化为Fe3+，为了不引入新的杂质，且不将Mn元素氧化，加入的试剂X可以是H2O2；根据表格数据可知，Fe(OH)3和Al(OH)3为同种沉淀，而Al(OH)3的Ksp稍大，所以当Al3+完全沉淀时，Fe3+也一定完全沉淀，当c(Al3+)=1.0×10-5mol/L时，c(OHˉ)=3KspAlOH3cAl3+3=110-32.3-1-9.1+-4.9=10mol/Lc(H)=10mol/L，pH=4.9，即pH的理论最小值，所以molL110-5为4.9；

(5)碳化过程Mn2+和碳酸氢根电离出的碳酸根结合生成碳酸锰沉淀，促进碳酸氢根的电离，产生的氢离子和一水合氨反应生成铵根和水，所以离子方程式为Mn2++HCO3+NH3·H2O=MnCO3↓+NH4+H2O。

【举一反三】（2019·全国卷℃）硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：

-

在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为__________________________

______________________________________________。

【解析】“沉镁”中，碳酸铵溶液与硫酸镁溶液发生相互促进水解反应生成碱式碳酸镁：2MgSO4＋2(NH4)2CO3＋H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋2(NH4)2SO4＋CO2↑，或者反应生成碱式碳酸镁和碳酸氢盐。母液含硫酸铵，可以将母液返回“溶浸”工序循环使用，体现绿色化学理念和环境保护思想。碱式碳酸镁转化成轻质氧化镁，联系碳酸镁、氢氧化镁受热都能分解生成氧化镁，也可以联系碱式碳酸铜分解生成氧化铜、水高温和二氧化碳，可知采用的方法是高温焙烧法，MgCO3·Mg(OH)2=====2MgO＋H2O＋CO2↑。

22【答案】2Mg2＋3CO23＋2H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋2HCO3[或2Mg＋2CO3＋H2O===

＋－－＋－Mg(OH)2·MgCO3↓＋CO2↑]

【变式探究】（2019·全国卷℃）以重晶石(BaSO4)为原料，可按如下工艺生产立德粉：

℃在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为________________________________________________________________________。

回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为______________________________。

℃在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差，其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的________(填化学式)。

℃沉淀器中反应的离子方程式为____________________________________。

【解析】℃由流程图中经浸出槽后得到净化的BaS溶液以及回转炉尾气中含有有毒气体可知，在回转炉中BaSO4与过量的焦炭粉反应生成可溶性的BaS和CO；生产上可通过水蒸气变换反应除去回转炉中的有毒气体CO，即CO与H2O反应生成CO2和H2。℃所得“还原料”的主要成分是BaS，BaS在潮湿空气中长期放置能与空气中的H2O反应生成具有臭鸡蛋气味的H2S气体，“还原料”的水溶性变差，表明其表面生成了难溶性的BaCO3。℃结合立德粉的成分可写出沉淀器中S2、Ba2、Zn2、SO24反应生成ZnS·BaSO4的离子方程式。

900～1 200 ℃【答案】℃BaSO4＋4C=============BaS＋4CO↑ CO＋H2O===CO2＋H2 ℃BaCO3

－＋＋－

℃S2＋Ba2＋Zn2＋SO24===ZnS·BaSO4↓

－＋＋－