你好！陌生方程式

楊國(guó)明

我們所謂的“陌生反應(yīng)”主要包括有陌生物質(zhì)參加的化學(xué)反應(yīng)和熟悉物質(zhì)發(fā)生的陌生反應(yīng)兩種。綜觀近幾年全國(guó)各地高考試題發(fā)現(xiàn)，要求直接書寫教材中的反應(yīng)方程式或離子方程式的考題越來(lái)越少，而要求書寫教材中未曾出現(xiàn)過(guò)的陌生反應(yīng)方程式或離子方程式的試題越來(lái)越多。因此，熟練掌握陌生反應(yīng)方程式或離子方程式的書寫方法與技巧是取得優(yōu)異化學(xué)成績(jī)的重要保證。

一、老朋友，新變化

——熟悉物質(zhì)發(fā)生的陌生反應(yīng)

由于反應(yīng)物是我們熟悉的物質(zhì)，對(duì)反應(yīng)物的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)比較清楚，因此，可以根據(jù)反應(yīng)物的相關(guān)性質(zhì)和信息，分析出主要的反應(yīng)物和生成物，再由質(zhì)量守恒、電荷守恒等來(lái)分析、配平反應(yīng)方程式。

例1（全國(guó)高考題，有刪減）：實(shí)驗(yàn)室可由軟錳礦（主要成分為MnO2）制備KMnO4，方法如下：軟錳礦與過(guò)量固體KOH和KClO3在高溫下反應(yīng)，生成錳酸鉀（K2MnO4）和KCl;用水溶解，濾去殘?jiān)?，濾液酸化后得KMnO4。請(qǐng)回答：

（1）軟錳礦制備K2MnO4的化學(xué)方程式是： 。

（2）K2MnO4制備KMnO4的離子方程式是 。

（3）KMnO4能與熱的、經(jīng)硫酸酸化的Na2C2O4反應(yīng)生成Mn2+和CO2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。

解析：上述反應(yīng)中涉及的反應(yīng)物和生成物都是教材中出現(xiàn)過(guò)的熟悉的物質(zhì)，但發(fā)生的反應(yīng)卻是陌生的。根據(jù)題目提供的部分反應(yīng)物和生成物，運(yùn)用氧化還原反應(yīng)規(guī)律和各種守恒關(guān)系不難書寫出正確的反應(yīng)方程式。

（1）題目明確告訴了該反應(yīng)的反應(yīng)物為MnO2、KOH和KClO3;生成物有K2MnO4和KCl。這是一個(gè)氧化還原反應(yīng)，KClO3是氧化劑，還原產(chǎn)物為KCl，MnO2是還原劑，氧化產(chǎn)物為K2MnO4。由此可以得到如下關(guān)系：KClO3 + MnO2 +KOH→K2MnO4 + KCl。

由電子守恒和部分元素質(zhì)量守恒得到如下關(guān)系：KClO3 + 3MnO2 +6KOH→3K2MnO4 + KCl。

再根據(jù)元素質(zhì)量守恒，產(chǎn)物中一定還有H2O，故反應(yīng)方程式如下：KClO3 + 3MnO2 + 6KOH ? ? ? ? ?3K2MnO4 + KCl + 3H2O。

（2）K2MnO4轉(zhuǎn)化生成KMnO4，錳元素的化合價(jià)升高了，必然還有一種元素的化合價(jià)降低。鉀元素的化合價(jià)不可能降低，氧元素的已經(jīng)處于最低價(jià)也不可能降低，因此必然有一部分錳元素的化合價(jià)降低。由于氧化產(chǎn)物KMnO4溶于水，故還原產(chǎn)物一定為不溶于水的MnO2。由電子守恒可得如下關(guān)系：3MnO42-→2MnO4-+ MnO2↓。

由于反應(yīng)是在酸性條件下進(jìn)行的，由質(zhì)量守恒和電荷守恒，可以用H+和H2O來(lái)配平整個(gè)離子方程式：3MnO42-+ 4H+ = 2MnO4-+ MnO2↓+ 2H2O。

（3）氧化劑為KMnO4，還原產(chǎn)物為MnSO4;還原劑為Na2C2O4，氧化產(chǎn)物為CO2;同時(shí)反應(yīng)物中還有H2SO4。由電子守恒可得如下關(guān)系：2KMnO4 + 5Na2C2O4+ ?H2SO4→2MnSO4 + 10CO2↑。

根據(jù)元素質(zhì)量守恒，產(chǎn)物中一定還有K2SO4、Na2SO4和H2O，反應(yīng)方程式為：2KMnO4 + 5Na2C2O4 + 8H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2SO4 + 10CO2↑+ 8H2O 。

例2（天津高考題）：A和B均為鈉鹽的水溶液，A呈中性，B呈堿性并具有氧化性。下述為相關(guān)實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）寫出A、B和C的化學(xué)式：A ，B ，C 。

（2）依次寫出A→D和D→E（E中含有某+5價(jià)元素的含氧酸根離子）的離子方程式：

A→D： ;D→E： 。

（3）寫出將SO2氣體通入K溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式： 。

解析：此題中物質(zhì)的推斷并不難，難在（2）（3）兩問(wèn)中三個(gè)熟悉物質(zhì)發(fā)生的陌生反應(yīng)的離子方程式的書寫。

（1）由題目易知A為NaI，C為AgI。黃綠色氣體F為Cl2，F(xiàn)與NaOH溶液反應(yīng)生成鈉鹽B，根據(jù)B溶液呈堿性并具有氧化性，可知B為NaClO。NaClO具有強(qiáng)氧化性，能氧化NaI，少量NaClO將NaI氧化成I2，進(jìn)一步反應(yīng)生成NaIO3，其中I為+5價(jià);Cl2氧化FeCl2生成FeCl3，F(xiàn)eCl3又能氧化SO2生成SO42-。

（2）A→D：氧化劑為ClO-，還原產(chǎn)物為Cl-;還原劑為I-，氧化產(chǎn)物為I2，并由電子守恒配平化合價(jià)發(fā)生變化的元素Cl、I，可得到如下式子：ClO-+2I-→Cl-+I2。此時(shí)反應(yīng)物中含Cl、I、O三種元素，帶三個(gè)單位負(fù)電荷;生成物中只含Cl、I兩種元素，只帶一個(gè)單位的負(fù)電荷。要配平該離子方程式，要么在生成物中加含有氧元素、帶負(fù)電荷的微粒，要么在反應(yīng)物中加能與氧元素結(jié)合的陽(yáng)離子。綜合考慮質(zhì)量守恒和電荷守恒，可以得到如下兩個(gè)配平的離子方程式：①ClO-+2I-+H2O=Cl-+I2+2OH-;②ClO-+2I-+2H+=Cl-+I2+H2O。該反應(yīng)是A、B溶液之間的反應(yīng)，并沒(méi)有外加酸，所以反應(yīng)物中不能出現(xiàn)H+，但這并不是說(shuō)反應(yīng)不能生成酸或堿，故正確答案為①。

D→E：氧化劑為ClO-，還原產(chǎn)物為Cl-;還原劑為I2，氧化產(chǎn)物為IO3-，并由電子守恒配平化合價(jià)發(fā)生變化的元素Cl、I，可得到如下式子：5ClO-+I2→5Cl-+2IO3-。因前一步反應(yīng)后的溶液呈堿性，由質(zhì)量守恒和電荷守恒，用H2O和OH-來(lái)完成并配平整個(gè)離子方程式：5ClO-+

I2+2OH-=5Cl-+2IO3-+H2O。

（3）氧化劑為Fe3+，還原產(chǎn)物為Fe2+;還原劑為SO2，氧化產(chǎn)物為SO42-，由電子守恒配平化合價(jià)發(fā)生變化的元素Fe、S，可得到如下式子：2Fe3++SO2→2Fe2++SO42-。此時(shí)反應(yīng)物中氧原子數(shù)少于生成物中氧原子數(shù);反應(yīng)物所帶正電荷數(shù)多于生成物所帶正電荷數(shù)。綜合考慮質(zhì)量守恒和電荷守恒，用H2O和H+來(lái)完成并配平整個(gè)離子方程式：2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++SO42-+4H+。

書寫技巧

（1）在書寫反應(yīng)物中沒(méi)有酸或堿的陌生方程式或離子方程式時(shí)，不要在反應(yīng)物中出現(xiàn)酸（H+）或堿（OH-）。但根據(jù)質(zhì)量守恒、電荷守恒的需要，可以在生成物中出現(xiàn)酸（H+）或堿（OH-）等。如例2中的（2）（3）。

（2）在酸性條件下的離子方程式，最后可以用H2O和H+來(lái)完成、配平整個(gè)離子反應(yīng)方程;在堿性條件下的離子方程式，最后可以用H2O和OH-來(lái)完成、配平整個(gè)離子反應(yīng)方程。如例1中的（2），例2中的（2）。

（3）對(duì)于陌生的氧化還原反應(yīng)方程式或離子方程式的書寫，先找出氧化劑、還原產(chǎn)物和還原劑、氧化產(chǎn)物，并將化合價(jià)發(fā)生變化的元素先配相等將有利于方程式的快速書寫。

二、新面孔，老套路

——陌生物質(zhì)參加的化學(xué)反應(yīng)

有陌生物質(zhì)參加的陌生方程式的書寫，可有兩種書寫方法：一是根據(jù)題目的相關(guān)信息，確定陌生物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)，從而確定主要的反應(yīng)物和生成物，再由質(zhì)量守恒和電荷守恒等完成、配平整個(gè)方程式;二是如果陌生反應(yīng)物的組成與結(jié)構(gòu)一時(shí)難以確定，可以先將其他反應(yīng)物和生成物寫出來(lái)，再由元素守恒和質(zhì)量守恒等分析出未知物質(zhì)，進(jìn)而完成、配平整個(gè)方程式。

例3（江蘇高考題，有刪減）：圖中，A、C是工業(yè)上用途很廣的兩種重要化工原料，B為日常生活中常見(jiàn)的金屬，H、G是正四面體結(jié)構(gòu)的非極性分子，H是一種重要的能源，J是一種耐高溫材料，K是由兩種常見(jiàn)元素組成的化合物（圖中部分反應(yīng)物或生成物沒(méi)有列出）。

請(qǐng)寫出反應(yīng)③的化學(xué)方程式為： ? 。

解析：根據(jù)題給信息可推知：H為CH4，I為Al（OH）3。

K是由兩種常見(jiàn)元素組成的化合物且K與H2O反應(yīng)生成CH4和Al（OH）3，則K由Al、C兩種元素組成，由化合價(jià)規(guī)則可得K的化學(xué)式為Al4C3。聯(lián)想Mg3N2、CaC2與H2O的反應(yīng)：Mg3N2+3H2O=3Mg（OH）2+2NH3↑、CaC2+2H2O=

Ca（OH）2+C2H2↑，可以寫出反應(yīng)③的化學(xué)方程式為：

Al4C3 + 12H2O=4Al（OH）3+3CH4↑。

例4（由高考題整合）：（1）高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種強(qiáng)氧化劑，可作為水處理劑和高容量電池材料。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 ? 。

（2）與MnO2-Zn電池類似，K2FeO4-Zn也可以組成堿性電池，該電池總反應(yīng)的離子方程式為 ? 。

（3）CH3MgCl是一種重要的有機(jī)合成劑，其中鎂的化合價(jià)是 ，該化合物水解的化學(xué)方程式為 ? ? 。

解析：（1）FeCl3與KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)可制取K2FeO4，在該反應(yīng)中，F(xiàn)e3+為還原劑，F(xiàn)eO42-為氧化產(chǎn)物;ClO-為氧化劑，Cl-為還原產(chǎn)物。并由電子守恒配平化合價(jià)發(fā)生變化的元素Fe、Cl，可得到如下式子：2Fe3++3ClO-→2FeO42-+3Cl-。

反應(yīng)在堿性條件下進(jìn)行，用H2O和OH-調(diào)配，由質(zhì)量守恒、電荷守恒得到該反應(yīng)的離子方程式：2Fe3++

3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O。

（2）該電池反應(yīng)中，氧化劑為FeO42-，還原產(chǎn)物為Fe（OH）3;還原劑為Zn，氧化產(chǎn)物為Zn（OH）2。由電子守恒配平化合價(jià)發(fā)生變化的元素Fe、Zn，可得到如下式子：2FeO42-+3Zn→2Fe（OH）3+ 3Zn（OH）2。

反應(yīng)在堿性條件下進(jìn)行，用H2O和OH-調(diào)配，得到該電池總反應(yīng)的離子方程式為：2FeO42-+3Zn +8H2O=

2Fe（OH）3+ 3Zn（OH）2+4OH-。

（3）鎂沒(méi)有可變化合價(jià)，就是+2價(jià)。Mg（CH3）Cl 可以改寫為Mg（CH3）2·MgCl2，MgCl2的水解程度很小，但Mg（CH3）2類似于Mg3N2，聯(lián)想到Mg3N2

的水解反應(yīng)：Mg3N2+3H2O=3Mg（OH）2+2NH3↑，可以推斷Mg（CH3）2也能完全水解生成Mg（OH）2與CH4。即有：Mg（CH3）2·MgCl2+2H2O= Mg（OH）2+

MgCl2 +2CH4↑。于是可得Mg（CH3）Cl水解的方程式為：Mg（CH3）Cl+H2O=Mg（OH）Cl+CH4↑或

Mg（CH3）2·MgCl2+2H2O=Mg（OH）2+MgCl2 +

2CH4↑。

書寫技巧

（1）當(dāng)一個(gè)反應(yīng)中有一種陌生物質(zhì)時(shí)，其他反應(yīng)物或生成物一般都應(yīng)是熟悉的物質(zhì)。因此，可以先將熟悉的反應(yīng)物和生成物寫出來(lái)，再由元素守恒與質(zhì)量守恒等推導(dǎo)出陌生物質(zhì)的組成，從而寫出完整的化學(xué)方程式或離子方程式。

（2）當(dāng)陌生物質(zhì)的組成已經(jīng)確定時(shí)，可以根據(jù)類似已知物質(zhì)的反應(yīng)，采用類比、遷移的方法，分析出陌生物質(zhì)與某種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物，從而寫出完整的化學(xué)方程式或離子方程式。

無(wú)論是熟悉方程式還是陌生方程式的書寫，都是建立在元素化合物知識(shí)之上的。因此，只有熟練掌握元素化合物知識(shí)，運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律，采用類比、遷移等分析方法，才能快速、準(zhǔn)確地書寫各種化學(xué)反應(yīng)方程式或離子方程式。