氧化還原反應(yīng)方程式的配平方法及技巧

氧化還原反應(yīng)方程式的配平方法及技巧

鐘永潔盧少波衷明華

(韓山師范學(xué)院化學(xué)系，廣東 潮州 521041)

摘要：氧化還原反應(yīng)是中學(xué)化學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是高考備考的重要一支。分析近四年的高考試卷氧化還原反應(yīng)方程式的配平一般不會(huì)單獨(dú)考察，而是貫穿于整個(gè)化學(xué)試卷，往往出現(xiàn)在選擇題，化工流程圖，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)題，以及推斷題中，不論如何考察，一般和電化學(xué)，阿伏伽德羅常數(shù)，離子共存等相聯(lián)系。這就要求我們的學(xué)生掌握并活用配平方法，而大部分學(xué)生不能很好地掌握及應(yīng)用，可見(jiàn)氧化還原反應(yīng)方程式的配平方法及技巧的歸納總結(jié)迫在眉睫。

關(guān)鍵詞：廣東省氧化還原反應(yīng)方程式配平高考

氧化還原反應(yīng)是中學(xué)化學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是高考備考的重要一支。分析近四年的高考試卷氧化還原反應(yīng)方程式的配平一般不會(huì)單獨(dú)考察，而是貫穿于整個(gè)化學(xué)試卷，往往出現(xiàn)在選擇題，化工流程圖，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)題，以及推斷題中，不論如何考察，一般和電化學(xué)，阿伏伽德羅常數(shù)，離子共存等相聯(lián)系。這就要求我們的學(xué)生掌握并活用配平方法，而大部分學(xué)生不能很好地掌握及應(yīng)用，可見(jiàn)氧化還原反應(yīng)方程式的配平方法及技巧的歸納總結(jié)迫在眉睫。

在學(xué)習(xí)氧化還原反應(yīng)方程式配平之前，必須了解何謂氧化還原反應(yīng)。氧化還原反應(yīng)即按照電子轉(zhuǎn)移觀點(diǎn)來(lái)看，凡有電子轉(zhuǎn)移的化學(xué)反應(yīng)都叫氧化—還原反應(yīng)。這種轉(zhuǎn)移包括在形成離子化合物時(shí)價(jià)電子的得失和在形成共價(jià)化合物時(shí)共用電子對(duì)的偏離或偏近。其中，某元素的原子或離子失去電子的變化叫做氧化反應(yīng)，得到電子的變化叫還原反應(yīng)。

從對(duì)氧化還原反應(yīng)的定義可以知道其本質(zhì)即電子的轉(zhuǎn)移，氧化劑得電子總數(shù)和還原劑失電子總數(shù)相等，即電荷守恒原則，表現(xiàn)為化合價(jià)降低總數(shù)和升高總數(shù)相等。由此，我們可以得到氧化還原反應(yīng)方程式的配平的原則：守恒原則。守恒原則又包括以下三種：

得失電子守恒：得失電子總數(shù)相等。

質(zhì)量守恒：反應(yīng)前后原子個(gè)數(shù)及種類不變。

電荷守恒：離子反應(yīng)前后，所帶電荷相等。

根據(jù)以上三個(gè)原則，我們可以把配平氧化還原反應(yīng)方程式的方法歸類為兩大類，三小節(jié)。

兩大類是指電荷守恒法和原子守恒法，三小節(jié)是指電荷守恒法中的電子得失法，離子電子法，氧化數(shù)法。

1.原子守恒法的解題技巧

從原子守恒法講起，先看下面一道例題，從例題中尋求突破口。

例：配平下面方程式

KAlSi3O8+H2CO3+H2O→KHCO3+H4SiO4+

Al2Si2O5(OH)4

設(shè)KAlSi3O8的系數(shù)為x，由K守恒可知KHCO3的系數(shù)為x，由Al守恒可知Al2Si2O5(OH)4的系數(shù)為x/2，由C守恒可知H2CO3的系數(shù)為x，由Si守恒可知H4SiO4的系數(shù)為2x，由H守恒可知H2O的系數(shù)為9/2x，于是得：

XKAlSi3O8+XH2CO3+9/2H2O=xKHCO3+2xH4SiO4+X/2Al2Si2O5(OH)4

由于系數(shù)是正整數(shù)且不可約分，令x=2，

2KAlSi3O8+2H2CO3+9H2O=2KHCO3+4H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4

從上述例子可以總結(jié)出院子守恒法的解題方法：先設(shè)反應(yīng)物中所含元素的種類最多的一種化合物的系數(shù)為x，也可設(shè)生成物，然后利用原子守恒推求其他相關(guān)物質(zhì)的系數(shù)。在一個(gè)未知數(shù)不能推求出所有物質(zhì)的系數(shù)，可設(shè)另一個(gè)未知數(shù)y，根據(jù)原子守恒列式或推算，以確定未知數(shù)的最小整數(shù)值，即可得出化學(xué)方程式的系數(shù)。

2.電荷守恒之電子得失法的相關(guān)技巧

用電子得失法配平氧化——還原反應(yīng)方法運(yùn)用得最廣泛。這種方法的關(guān)鍵是抓住氧化——還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子得失，抓住氧化劑得到的電子來(lái)自還原劑失去的電子，它們得失的電子必然相等，以分析氧化劑和還原劑的主要系數(shù)為突破口，進(jìn)行配平。其方法解析如下。

標(biāo)價(jià)態(tài)：寫出化合物和生成物分子式，并標(biāo)出有關(guān)元素的化合價(jià)。

列變化：列出前后化合價(jià)的變化值。

求總數(shù)：根據(jù)電子得失總數(shù)想的的原則，按最小公倍數(shù)的關(guān)系，使氧化劑和還原劑電子得失總數(shù)相等，并得出氧化劑和還原劑分子式前面的系數(shù)配系數(shù)。

細(xì)檢查：利用守恒三原則，查看是否配平。

高氯酸與鹽酸的反應(yīng)既是高中知識(shí)的重難點(diǎn)亦是高考的寵兒：

3.離子電子法

氧化還原反應(yīng)在酸性溶液中或堿性溶液中進(jìn)行時(shí)，即有H+或OH-和水參加反應(yīng)時(shí)，用離子電子法配平比較方便。配平方法如下。

寫出未配平的離子方程式；

KMnO4+K2SO3→MnSO4+K2SO4

MnO4-+SO32-→Mn2++SO42-

寫出表示氧化和還原的兩個(gè)半反應(yīng)方程式，并使組成和電荷都達(dá)到平衡；

氧化反應(yīng)：SO32-+H2O-2e=SO42-+2H+

還原反應(yīng)：MnO4-+8H++5e=Mn2++4H2O

合并兩個(gè)半反應(yīng)方程式，寫出配平的離子方程式；

2MnO4-+16H-+10e=2Mn2++8H2O

5SO32-+5H2O-10e=5SO42-+10H+

2MnO4++5SO32-+6H+=2Mn2++5SO42-+

3H2O

加上不參加氧化—還原反應(yīng)的陰，陽(yáng)離子，寫出相應(yīng)的分子式，就得到配平的化學(xué)方程式。

2KMnO4+5K2SO4+3H2O=2MnSO4+6K2SO4+3H2O

4.氧化數(shù)法

氧化數(shù)法的應(yīng)用更為廣泛，可以用來(lái)配平有機(jī)反應(yīng)中的氧化還原反應(yīng)方程式。這種配平方法第一步必須正確判斷有關(guān)元素的氧化數(shù)。確定氧化數(shù)的大體規(guī)則如下：

單質(zhì)中元素原子的氧化數(shù)指定為0；

任何顯電中性的化合物，個(gè)元素氧化數(shù)的代數(shù)和為0；

在化合物中，氫原子的氧化數(shù)一般指定為+1，但在活潑金屬的氫化物中，氫原子氧化數(shù)指定為-1。氧原子氧化數(shù)一般指定為-2，但在過(guò)氧化物中，指定為-1；

單原子離子的電荷數(shù)就是這種離子的氧化數(shù)；

多原子離子的電荷數(shù)等于各原子氧化數(shù)的代數(shù)和。

例：配平以下方程式。

K2Cr2O7+Fe3O4+H2SO4→Cr2(SO4)3+Fe2(SO4)3+K2SO4

這個(gè)反應(yīng)中3個(gè)Fe的氧化數(shù)改變值是1，所以它的系數(shù)可寫為1/1，即1.2個(gè)Cr的氧化數(shù)改變值是6，所以它的系數(shù)可寫為1/6，即

+6+3/3+3+3

K2Cr2O7+Fe3O4+H2SO4→Cr2(SO4)3+Fe2(SO4)3+K2SO4

這個(gè)反應(yīng)中3個(gè)Fe的氧化數(shù)改變值是1，所以它的系數(shù)可寫為1/1，即1.2個(gè)Cr的氧化數(shù)改變值是6，所以它的系數(shù)可寫為1/6，即：

1/6K2Cr2O7+Fe3O4+H2SO4→

將兩個(gè)系數(shù)同乘以6得：

K2Cr2O7+6Fe3O4+H2SO4→Cr2(SO4)3+9Fe2(SO4)3+K2SO4+H2O

檢查氫氧原子數(shù)，即得已配平的化學(xué)方程式：

+6+3/3 +3 +3

K2Cr2O7+6Fe3O4+31H2SO4=Cr2(SO4)3+9Fe2(SO4)3+K2SO4+31H2O

+6 +3/3 +3 +3

K2Cr2O7+Fe3O4+H2SO4→Cr2(SO4)3+Fe2(SO4)3+K2SO4

這個(gè)反應(yīng)中3個(gè)Fe的氧化數(shù)改變值是1，所以它的系數(shù)可寫為1/1，即1.2個(gè)Cr的氧化數(shù)改變值是6，所以它的系數(shù)可寫為1/6，即：

1/6K2Cr2O7+Fe3O4+H2SO4→

將兩個(gè)系數(shù)同乘以6得：

K2Cr2O7+6Fe3O4+H2SO4→Cr2(SO4)3+

9Fe2(SO4)3+K2SO4+H2O

檢查氫氧原子數(shù)，即得已配平的化學(xué)方程式：

+6 +3/3+3 +3

K2Cr2O7+6Fe3O4+31H2SO4=Cr2(SO4)3+9Fe2(SO4)3+K2SO4+31H2O

5.在配平氧化還原方程式時(shí)，我們不僅僅要熟記其反應(yīng)原理及配平原則，更要善于變通各種配平方法，下面給出三個(gè)小技巧：

(1)正向配平

對(duì)于被氧化，被還原的元素分別在不同物質(zhì)中的反應(yīng)，從左邊反應(yīng)物著手配平。即選擇反應(yīng)物作為基準(zhǔn)物質(zhì)。

(2)逆向配平

適用對(duì)象：部分氧化還原反應(yīng)，歧化反應(yīng)，自身氧化還原反應(yīng)。

注：部分還原氧化反應(yīng)。

化學(xué)計(jì)量數(shù)分兩部分：作氧化劑或還原劑，參加非氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)。

方法：從右邊生成物著手配平，即選擇氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物為基準(zhǔn)物質(zhì)。

(3)缺項(xiàng)配平

缺項(xiàng)方程式：某些反應(yīng)物或生成物的分子式未寫出，一般為水，酸，堿。

①先配氧化劑，還原劑，氧化產(chǎn)物，還原產(chǎn)物；

②再根據(jù)質(zhì)量守恒及電荷守恒寫出所缺的物質(zhì)的分子式；

③最后觀察配平其它物質(zhì)系數(shù)。

氧化還原反應(yīng)是歷年知識(shí)重難點(diǎn)及高考重難點(diǎn)，我再補(bǔ)充一點(diǎn)，氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)緊密聯(lián)系。在進(jìn)行電化學(xué)類題目解題時(shí)，我們要明確電解池及原電池，正負(fù)極及溶液的酸堿性，根據(jù)守恒原理及題干解題。

6.高考趨勢(shì)

氧化還原反應(yīng)還將是高考重點(diǎn)，還是以綜合性考察為主，并且取之生活高于生活，來(lái)自課本又升華于課本。

7.考生對(duì)策

近幾年的高考試題中，對(duì)于氧化反應(yīng)的考察多為基礎(chǔ)題?？忌龅矫鞔_氧化劑還原劑，氧化還原性的強(qiáng)弱以及中低級(jí)方程式配平。重視基礎(chǔ)，課本為主，練習(xí)為輔。重視概念解釋，學(xué)會(huì)舉一反三，對(duì)配平方法活學(xué)活用。