关于方程式中“H⁺、OH^－、H₂O”匹配问题

                            古田一中  胡嘉谋

       在书写陌生的方程式时，常常要根据溶液的酸碱性确定生成物，许多教师教学时都是总结成一般规律来准确地建立好有关反应物与生成物的关系，从而正确书写陌生的方程式。

       一般规律：若为酸性溶液：左边或右边加酸，另一边则加水；若为碱性溶液：左边或右边加碱，另一边则加水；若为中性溶液：左边加水，右边则加酸或碱。

       但由于物质是千变万化的，有时受生成物组成的限制，往往不是机械地按照以上规律处理有关反应物与生成物。有时OH^－与H₂O可以同在一边；有时H⁺与H₂O也可以同在一边。例证如下，以供参考。

          一、OH^－与H₂O同在一边的方程式

       例1．(2015·福建质检改编)科技工作者提出用铝粉处理含亚硝酸盐废水的思路：调节亚硝酸盐废水酸碱性，使其pH﹥12，然后加入适量的铝粉、搅拌，从而实现预期目的。该反应的离子方程式为                             

       答案：2Al+NO₂^－+OH^－+6H₂O==2[Al(OH)₄]^－+NH₃·H₂O

或写成2Al+NO₂^－+OH^－+5H₂O==2[Al(OH)₄]^－+NH₃↑

       评价：为满足电荷守恒，左边加碱(OH^－)，由于生成物[Al(OH)₄]^－与NH₃·H₂O需大量氢原子，故左边加OH^－的同时，还必须加入H₂O，显然与以上一般反应规律相矛盾。

       例2．(2012·江苏高考18节选)用KMnO₄溶液滴定H₂O₂溶液，若滴定时不加稀硫酸酸化，MnO₄^－被还原成MnO₂，其离子方程式为                  

       答案：2MnO₄^－+3H₂O₂==2MnO₂↓+3O₂↑+2OH^－+2H₂O

       评价：由于不是酸性溶液，左边不能加H⁺，要使MnO₄^－的电荷守恒，必须在右边加上OH^－，反应物H₂O₂氢、氧原子较多，配平后OH^－与H₂O同在右边。

       例3．(2014·全国高考I卷27节选)H₃PO₂的工业制法是：将白磷(P₄)与氢氧化钡溶液反应生成PH₃气体和Ba(H₂PO₂)₂，后者再与硫酸反应，写出白磷与氢氧化钡溶液反应的化学方程式                             

       答案：2P₄+3Ba(OH)₂+6H₂O==3Ba(H₂PO₂)₂+2PH₃↑

       评价：由于生成物Ba(H₂PO₂)₂与PH₃需大量氢原子，反应物Ba(OH)₂中氢原子不足，故左边加H₂O使方程式平衡。

       OH^－与H₂O同在一边的其他实例还有：①金属铝在碱性环境下与NO₃^－发生氧化还原反应的离子方程式：

       8Al+3NO₃^－+5OH^－+2H₂O3NH₃↑+8AlO₂^－

      ②铝或氧化铝或氮化铝等溶于足量的强碱溶液反应的离子方程式：

       2Al+2OH^－+6H₂O==2[Al(OH)₄]^－+3H₂↑

       或2Al+2OH^－+2H₂O==3H₂↑+2AlO₂^－

       2Al₂O₃+2OH^－+3H₂O==2[Al(OH)₄]^－      

       AlN+OH^－+3H₂O==[Al(OH)₄]^－+NH₃↑

       ③Fe²⁺与ClO^－不共存的反应：

       2Fe²⁺+ClO^－+4OH^－+H₂O==2Fe(OH)₃↓+Cl^－

       ④(2011·江苏高考13改编)Ag₂O₂是银锌碱性电池的正极活性物质，银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag₂O₂转化为Ag，负极的Zn转化为K₂Zn(OH)₄。该反应的离子方程式为

       Ag₂O₂+2Zn+4OH^－+2H₂O==2[Zn(OH)₄]^2－+2Ag

       ⑤(2014·四川高考8改编)将铜单质的粉末加入NH₃的浓溶液中，通入O₂，(或加入H₂O₂)充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式：

       2Cu+8NH₃·H₂O+O₂==2[Cu(NH₃)₄]²⁺+4OH^－+6H₂O

       或Cu+4NH₃·H₂O+H₂O₂==[Cu(NH₃)₄]²⁺+2OH^－+4H₂O

       二、 H⁺与H₂O同在一边的方程式

       例4．向硫酸四氨合铜溶液中逐滴滴入稀硫酸有蓝色沉淀生成，该反应的离子方程式为                            

       答案：[Cu(NH₃)₄]²⁺+2H⁺+2H₂O==Cu(OH)₂↓+4NH₄⁺

       评价：由于Cu(OH)₂沉淀中含有氧元素，左边必须加入H₂O，配平后H⁺与H₂O同在左边。

       例5．在亚硫酸氢钠溶液中滴入碘酸钾溶液有碘单质生成，该反应的离子方程式为                                                             

           答案：2IO₃^－+5HSO₃^－==I₂+SO₄^2－+3H⁺+H₂O

        评价：为满足电荷守恒右边必须加H⁺，而亚硫酸氢根离子中氢原子多了，  配平后H⁺与H₂O同在右边。

       例6．(2015·全国高考I卷27节选)写出Mg₂B₂O₅·H₂O与硫酸反应制备硼酸

(H₃BO₃)的化学方程式是____               ___        _

       答案：Mg₂B₂O₅·H₂O+2H₂SO₄==2MgSO₄+2H₃BO₃

       评价：由于生成物H₃BO₃需较多的氢、氧原子，反应物Mg₂B₂O₅·H₂O相当于左边加H₂O。 

       H⁺与H₂O同在一边的其他实例还有：

       硅酸钠溶液或偏铝酸钠溶液与适量的盐酸反应分别生成原硅酸与氢氧化铝沉淀的离子方程式：SiO₃^2－+2H⁺+H₂O==H₄SiO₄↓

        AlO₂^－+H⁺+H₂O==Al(OH)₃↓

       三、其他情况

       例7．利用二氧化硫的还原性，可用酸性高锰酸钾溶液或溴水鉴别。写出用酸性高锰酸钾溶液鉴别二氧化硫的离子方程式                        

       答案：2MnO₄^－+5SO₂+2H₂O==2Mn²⁺+5SO₄^2－+4H⁺

       评价：高锰酸钾溶液是酸性的，照理左边要加酸，右边加水，但此处二者却相反。这是由于SO₂参与反应生成SO₄^2－时，需氧原子多，故只有利用左边加水以调节。这与以上一般反应规律没有矛盾，但要灵活应用反应规律。

       既然此类方程式“H⁺、OH^－、H₂O”匹配的各种可能都有，就要按一定程序规范书写陌生方程式。若陌生方程式属于氧化还原反应的离子方程式，则按“三守恒”的配平方式进行有序书写：即首先根据电子守恒写出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物并配平。其次，根据电荷守恒用H⁺或OH^－调节方程式两边电荷数并配平。最后，根据原子守恒用H₂O调节方程式两边H、O原子数并配平。若陌生方程式属于非氧化还原反应的离子方程式，则第一步电子守恒省略。这样，可以避免学生根据一般规律书写时无所适从或配不平方程式。

                                                                                  2015-09-18