高中化学信息型方程式的书写练习试题

信息型化学方程式的书写，是高中化学学习中的一项核心能力，它不仅考查学生对化学基本概念、反应规律的掌握程度，更考验学生从题目中获取有效信息、分析和解决实际问题的能力。这类题目往往情境新颖，涉及的物质可能是课本上未曾详细介绍的，但反应原理必然遵循化学的基本规律。下面，我们通过几组典型的练习来具体探讨这类问题的解决思路与方法。一、基于物质性质与反应现象的方程式书写例题1：将铜片加入到稀硫酸和过氧化氢的混合溶液中，铜片溶解，溶液变为蓝色，并有无色气体产生。请写出该反应的化学方程式。参考答案：Cu+H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+2H₂O解析：首先，我们从题目中提取关键信息。铜片溶解，溶液呈蓝色，这是Cu²⁺的特征颜色，说明铜被氧化为Cu²⁺。反应体系中有稀硫酸，提供H⁺和SO₄²⁻。过氧化氢（H₂O₂）在酸性条件下常作氧化剂。那么，氧化剂是什么？还原剂是铜。H₂O₂作为氧化剂，其还原产物通常在酸性条件下是H₂O（O从-1价降为-2价）。所以，初步判断反应物为Cu、H₂O₂和H₂SO₄。生成物中，Cu被氧化为CuSO₄（因为溶液中有SO₄²⁻），H₂O₂被还原为H₂O。题目中提到的“无色气体”是什么呢？如果H₂O₂分解会产生O₂，但在此反应中，Cu作为还原剂，H₂O₂主要应体现氧化性，将Cu氧化。若产生O₂，可能是H₂O₂自身分解，但题目强调“铜片溶解”时产生，更可能是主反应的产物。不过，我们先按氧化还原反应的基本规律来配平Cu、H₂O₂和H₂SO₄的反应。Cu→Cu²⁺，失去2e⁻。H₂O₂中的O从-1→-2，每个O₂²⁻得到2e⁻（两个O原子各得1e⁻）。因此，Cu与H₂O₂的化学计量数之比应为1:1。再结合H₂SO₄提供SO₄²⁻和H⁺，配平H和O，即可得到上述方程式。那么，无色气体是否为H₂？在酸性条件下，Cu的还原性不足以还原H⁺得到H₂，所以H₂O₂的还原产物只能是H₂O。题目中“无色气体”可能是描述上的轻微干扰，或H₂O₂少量分解，但主反应方程式如上。例题2：工业上常用石灰乳吸收氯气来制取漂白粉。在反应过程中，氯气一部分转化为次氯酸钙，另一部分转化为氯化钙。请写出该反应的化学方程式，并指出氧化剂和还原剂。参考答案：2Cl₂+2Ca(OH)₂=Ca(ClO)₂+CaCl₂+2H₂O氧化剂：Cl₂；还原剂：Cl₂解析：这是一个典型的歧化反应。石灰乳即Ca(OH)₂的悬浊液。氯气（Cl₂）与碱反应，一部分Cl的化合价升高，一部分降低。题目明确指出产物为次氯酸钙[Ca(ClO)₂]和氯化钙（CaCl₂）。在Ca(ClO)₂中，Cl为+1价；在CaCl₂中，Cl为-1价。因此，Cl₂既是氧化剂（生成Cl⁻），又是还原剂（生成ClO⁻）。根据得失电子守恒，生成1个ClO⁻失去2e⁻，生成1个Cl⁻得到2e⁻，所以ClO⁻与Cl⁻的物质的量之比应为1:1，进而推出Ca(ClO)₂与CaCl₂的化学计量数之比为1:1。再配平Cl₂、Ca(OH)₂和H₂O即可。二、结合新信息与元素化合物知识的方程式书写例题3：已知在酸性条件下，重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，自身被还原为Cr³⁺。写出该反应的离子方程式。参考答案：Cr₂O₇²⁻+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O解析：这是一个典型的氧化还原离子方程式书写。首先确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。氧化剂：Cr₂O₇²⁻→还原产物：Cr³⁺。Cr的化合价从+6→+3，每个Cr原子得到3e⁻，一个Cr₂O₇²⁻中有2个Cr原子，共得到6e⁻。还原剂：Fe²⁺→氧化产物：Fe³⁺。每个Fe²⁺失去1e⁻。因此，Cr₂O₇²⁻与Fe²⁺的化学计量数之比应为1:6（得失电子守恒：6e⁻=6×1e⁻）。根据Cr守恒，Cr³⁺的化学计量数为2；根据Fe守恒，Fe³⁺的化学计量数为6。反应在酸性条件下进行，用H⁺平衡电荷，并提供H生成H₂O。左边电荷总数：-2（Cr₂O₇²⁻）+6×(+2)（Fe²⁺）+n×(+1)（H⁺）=+10+n。右边电荷总数：2×(+3)（Cr³⁺）+6×(+3)（Fe³⁺）=+6+18=+24。因此，+10+n=+24，解得n=14。即H⁺的化学计量数为14。最后根据H原子守恒，生成H₂O的化学计量数为7。氧原子也可用于验证配平是否正确。例题4：二氧化氯（ClO₂）是一种高效消毒剂，可用氯酸钠（NaClO₃）和亚硫酸钠（Na₂SO₃）在酸性溶液中反应制得。请写出该反应的离子方程式。参考答案：2ClO₃⁻+SO₃²⁻+2H⁺=2ClO₂↑+SO₄²⁻+H₂O解析：题目给出了反应物（NaClO₃和Na₂SO₃，在酸性溶液中）和主要产物（ClO₂）。NaClO₃中的Cl为+5价，ClO₂中的Cl为+4价，因此ClO₃⁻是氧化剂，被还原为ClO₂，每个Cl得到1e⁻。Na₂SO₃中的S为+4价，在酸性条件下，且遇到强氧化剂，易被氧化为+6价的SO₄²⁻，因此SO₃²⁻是还原剂，每个S失去2e⁻。根据得失电子守恒，氧化剂（ClO₃⁻）与还原剂（SO₃²⁻）的化学计量数之比应为2:1（2×1e⁻=1×2e⁻）。因此，ClO₃⁻的化学计量数为2，SO₃²⁻的化学计量数为1。相应地，ClO₂的化学计量数为2，SO₄²⁻的化学计量数为1。反应在酸性溶液中，用H⁺平衡电荷并提供H。左边离子电荷：2×(-1)+(-2)+n×(+1)=n-4。右边离子电荷：2×(0，ClO₂是气体，不算离子)+(-2)+0（H₂O）=-2。因此，n-4=-2→n=2。即H⁺的化学计量数为2。最后配平H₂O，根据H原子，H₂O的化学计量数为1。氧原子也可验证：左边2×3+3+0=9；右边2×2+4+1=4+4+1=9，配平正确。三、综合应用与拓展例题5：在加热条件下，氨气（NH₃）能将黑色的氧化铜（CuO）还原为红色的铜，同时生成一种无色气体单质和一种液态氧化物。请写出该反应的化学方程式。参考答案：2NH₃+3CuO=3Cu+N₂↑+3H₂O解析：这是一个典型的氧化还原反应推断题。反应物为NH₃和CuO，条件是加热。CuO中的Cu为+2价，被还原为红色的Cu单质（0价），每个Cu得到2e⁻，CuO作氧化剂。NH₃中的N为-3价，是常见的还原剂，被氧化为“无色气体单质”。N元素的单质气体为N₂。因此，NH₃中的N被氧化为N₂，每个N原子失去3e⁻，每个N₂分子含有2个N原子，故每个N₂分子失去6e⁻。CuO→Cu，每个Cu得2e⁻，3个CuO则得到6e⁻。因此，N₂与CuO的化学计量数之比为1:3（6e⁻=3×2e⁻）。NH₃的化学计量数为2（因为生成1个N₂需要2个NH₃）。再根据H和O原子守恒，生成的“液态氧化物”应为H₂O。配平H：2个NH₃提供6个H，生成3个H₂O。O：3个CuO提供3个O，生成3个H₂O，氧原子守恒。因此，配平后的方程式为上述形式。四、解题策略总结与注意事项书写信息型化学方程式，关键在于“信息提取”与“知识迁移”。以下是几点核心策略：1.仔细审题，圈点关键信息：明确反应物、生成物（或其线索，如颜色、状态、气味、酸碱性、特征反应等）、反应条件（加热、点燃、催化剂、酸性/碱性环境等）。2.判断反应类型，初步确定物质价态变化：若为氧化还原反应，找出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。根据元素的常见化合价及题给信息，判断元素的升降价情况。3.运用守恒思想配平：氧化还原反应优先满足电子守恒（化合价升降总数相等），再结合质量守恒（原子守恒）、电荷守恒（离子方程式）进行配平。非氧化还原反应则主要依据质量守恒。4.注意反应介质的影响：酸性条件下，多以H⁺和H₂O来平衡H和O；碱性条件下，多以OH⁻和H₂O来平衡。产物的存在形式也与介质密切相关（如金属离子在碱性中可能以氢氧化物沉淀形式存在）。5.规范书写：气体符号（↑）、沉淀符号（↓）、反应条件、物质的聚集状态（热化学方程式或特定