如何運(yùn)用電子守恒法配平方程式

鄧艾梅

【摘 ? ?要】化學(xué)方程式的配平方法多種多樣，而學(xué)生最熟悉的是運(yùn)用根據(jù)原子守恒來配平。隨著化學(xué)方程式學(xué)習(xí)的不斷深入，我們發(fā)現(xiàn)有很多氧化還原反應(yīng)的方程式是不能用原子守恒法來配平的。本文將介紹配平方程式的另一種方法——電子守恒配平法。

【關(guān)鍵詞】化合價(jià) ?氧化劑 ?還原劑 ?得失電子數(shù)

中圖分類號(hào)：G4 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2015.12.085

學(xué)生普遍反映高中化學(xué)的難點(diǎn)集中在方程式的配平上，尤其是氧化還原法應(yīng)的方程式。高中化學(xué)接觸的方程式數(shù)量龐大，參與反應(yīng)的物質(zhì)學(xué)生根本不認(rèn)識(shí)。學(xué)生在遇到這種陌生的氧化還原反應(yīng)的方程式時(shí)，只要牢記配平方程式的方法，這類方程式的配平根本不是問題。大多數(shù)學(xué)生喜歡運(yùn)用最簡單的原子守恒法來配平方程式，卻發(fā)現(xiàn)在有些氧化還原反應(yīng)中原子守恒法并不能快速配平方程式，這就需要用到本文介紹的電子守恒法來進(jìn)行方程式的配平，相比于原子守恒法，這個(gè)方法的適用范圍更廣。

一、熟記元素的離子化合價(jià)與得失電子規(guī)律

化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)永遠(yuǎn)離不開元素周期表，學(xué)生應(yīng)當(dāng)對(duì)元素周期表相當(dāng)熟悉，前36號(hào)元素學(xué)生必須倒背如流，同時(shí)還要掌握分族記憶、分周期記憶的方法。這種記憶方法是有規(guī)律可循的，能夠使學(xué)生更加熟練地掌握化學(xué)元素最簡單離子的化合價(jià)。

但在元素周期表中，只有一種化合價(jià)的簡單離子并不多見，更多的是具有多種價(jià)態(tài)的離子，這就需要學(xué)生耐心和細(xì)心記憶，千萬不能記混，也一定不能漏記，否則很難運(yùn)用電子守恒法配平方程式的。如果學(xué)生背不過元素離子的化合價(jià)，那么就無法確定還原劑與氧化劑，所有的配平步驟都不能進(jìn)行，所有的配平方法也不能使用了。所以老師應(yīng)該時(shí)刻督促化學(xué)基礎(chǔ)差的學(xué)生進(jìn)行常見離子化合價(jià)的記憶，定期對(duì)他們進(jìn)行抽查檢測(cè)。

同時(shí)，老師應(yīng)當(dāng)要求學(xué)生記憶一些常見的復(fù)雜離子化合物的化合價(jià)，比如試題中經(jīng)常出現(xiàn)的高錳酸鉀（KMnO4）中的錳離子是正七價(jià)，而錳酸鉀（K2MnO4）中的錳離子是正六價(jià)。老師還需要要求學(xué)生記住一些常見的變價(jià)離子的化合價(jià)，比如S元素的離子需要掌握的化合價(jià)有負(fù)二價(jià)，零價(jià)，正四價(jià)和正六價(jià)。Fe元素的離子有正二價(jià)，正三價(jià)，以及四氧化三鐵（Fe3O4）中鐵的化合價(jià)分為正二價(jià)和正三價(jià)兩種。學(xué)生還應(yīng)該記住某些沒有正價(jià)的離子，比如氟離子，只有負(fù)一價(jià)。常見離子團(tuán)中某種元素的離子化合價(jià)學(xué)生也應(yīng)該熟記于心，例如常見的硝酸根離子中的氮元素，它的化合價(jià)為正五價(jià)，次氯酸根離子中的氯離子是正一價(jià)，尤其需要注意這里的次氯酸根離子，它無論在酸性還是堿性溶液中都有較強(qiáng)的氧化性，化合價(jià)一般降為零價(jià)或者負(fù)一價(jià)。

像次氯酸根離子這種常見的，具有氧化性的離子團(tuán)需要學(xué)生著重記憶。老師需要給學(xué)生總結(jié)出常見的具有氧化性及還原性的離子和離子團(tuán)，讓學(xué)生熟記于心。老師應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生打牢學(xué)習(xí)化學(xué)方程式的基礎(chǔ)，要提醒化學(xué)基礎(chǔ)差的同學(xué)多花點(diǎn)時(shí)間，更加努力地背誦常用離子和離子團(tuán)的化合價(jià)，畢竟是基礎(chǔ)性的東西，記憶得牢固才能進(jìn)行氧化還原反應(yīng)方程式的配平。

二、確定得失電子的物質(zhì)，標(biāo)出得失電子數(shù)

得失電子的物質(zhì)即氧化還原反應(yīng)中的氧化劑與還原劑，配平一個(gè)氧化還原方程式，第一步要做的就是要確定氧化劑與還原劑。電子守恒法配平方程式的基礎(chǔ)就是在氧化還原反應(yīng)中，還原劑失去的電子數(shù)等于氧化劑得到的電子數(shù)。

然而現(xiàn)實(shí)中很多學(xué)生對(duì)于判斷還原劑和氧化劑的方法并不熟練，很有可能記混、記錯(cuò)，學(xué)生理解不了老師上課時(shí)候講的判斷方法。這時(shí)老師可以教給學(xué)生一個(gè)偷懶記憶的方法，不需要學(xué)生理解原理，而是直接給學(xué)生總結(jié)一個(gè)朗朗上口的順口溜，便于學(xué)生記憶。例如“升失氧氧還氧產(chǎn)，降得還還氧還產(chǎn)”，這個(gè)順口溜的意義就是：化合價(jià)升高，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，被氧化，作還原劑，是氧化產(chǎn)物?；蟽r(jià)降低，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，被還原，作氧化劑，是還原產(chǎn)物。這樣的順口溜更便于學(xué)生理解和判斷氧化還原反應(yīng)中，得電子的氧化劑和失電子的還原劑各是什么，然后根據(jù)相應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物的離子化合價(jià)，計(jì)算出得失電子的數(shù)目，才能進(jìn)行配平。

學(xué)生在判斷出氧化劑和還原劑后，確定還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物的過程就會(huì)變得十分容易。與氧化劑含有相同元素的產(chǎn)物，極有可能是還原產(chǎn)物，與還原劑相同元素的產(chǎn)物，有可能是氧化產(chǎn)物。但是學(xué)生也不能妄下判斷，只要找到產(chǎn)物中含有與氧化劑相同的元素的物質(zhì)，就斷定它為還原產(chǎn)物，這種判斷方法顯然不可取。因?yàn)樵谟行┭趸€原反應(yīng)中，與氧化劑同元素的產(chǎn)物可能有多個(gè)，然而有的產(chǎn)物可能并沒有發(fā)生化合價(jià)的升降和電子的轉(zhuǎn)移，這個(gè)時(shí)候需要學(xué)生運(yùn)用背誦的有關(guān)物質(zhì)的化合價(jià)來進(jìn)行判斷。

學(xué)生確定出某個(gè)元素在某個(gè)產(chǎn)物中的化合價(jià)是多少，再將這個(gè)數(shù)值與反應(yīng)物的化合價(jià)進(jìn)行比較，判斷它是否發(fā)生了化合價(jià)的升降和電子的轉(zhuǎn)移。只有發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移的產(chǎn)物離子，才能運(yùn)用于電子守恒法的計(jì)算，而沒有發(fā)生化合價(jià)升降的產(chǎn)物，需要用原子守恒定律進(jìn)行下一步配平。

為了便于觀察和計(jì)算，老師可以要求學(xué)生在氧化劑和還原劑離子的上方標(biāo)出該離子的化合價(jià)，然后再在還原產(chǎn)物與氧化產(chǎn)物的上方標(biāo)出對(duì)應(yīng)離子的化合價(jià)，然后將對(duì)應(yīng)的兩個(gè)化合價(jià)相減，得出的數(shù)據(jù)的絕對(duì)值就分別是氧化還原反應(yīng)中氧化劑得到的電子數(shù)和還原劑失去的電子數(shù)。得失電子數(shù)的確定是運(yùn)用電子守恒法配平方程式的關(guān)鍵性步驟。

三、根據(jù)氧化劑得到的電子數(shù)和還原劑失去的電子數(shù)進(jìn)行配平

學(xué)生在計(jì)算出氧化劑的得到電子數(shù)與還原劑失去的電子數(shù)之后，就可以進(jìn)行配平了。根據(jù)電子守恒法則，氧化還原反應(yīng)中，氧化劑得到的電子數(shù)量與還原劑失去的電子數(shù)量相等。上一步求出的氧化劑得到的電子數(shù)與還原劑失去的電子數(shù)可能相等也可能不相等，如果兩個(gè)數(shù)值相等，方程式就很容易配平了，只需要再觀察一下是否有未發(fā)生化合價(jià)升降的同種元素，然后運(yùn)用原子守恒法則進(jìn)行一步配平。如果兩個(gè)數(shù)值不相等，那么方程式的配平問題還需要下一個(gè)步驟，計(jì)算出氧化劑得到的電子數(shù)與還原劑失去的電子數(shù)的最小公倍數(shù)，這個(gè)最小公倍數(shù)就是還原產(chǎn)物與氧化產(chǎn)物的系數(shù)，再尋找未發(fā)生化合價(jià)升降的元素，利用原子守恒定律，確定下氧化劑與還原劑的系數(shù)，至此，一個(gè)氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式的配平就完成了。

電子守恒法配平方程式的步驟看似復(fù)雜，其實(shí)不然，最關(guān)鍵的就是確定出氧化劑得到的電子數(shù)與還原劑失去的電子數(shù)，再利用小學(xué)數(shù)學(xué)關(guān)于最小公倍數(shù)的知識(shí)，就可以輕松配平任何氧化還原反應(yīng)的方程式了。因此，老師應(yīng)該強(qiáng)化學(xué)生運(yùn)用電子守恒法配平方程式的習(xí)慣，平時(shí)多做些氧化還原方程式配平的訓(xùn)練，幫助學(xué)生攻克配平復(fù)雜氧化還原反應(yīng)方程式的難關(guān)。