精簡、化歸、融合：氧化還原反應方程式配平的基本策略*

陳　益劉江田徐守兵

（1金陵中學　江蘇南京　210005；2南京市教研室　江蘇南京　210001）

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精簡、化歸、融合：氧化還原反應方程式配平的基本策略*

陳益1**劉江田2徐守兵1

（1金陵中學江蘇南京210005；2南京市教研室江蘇南京210001）

摘要：通過考查多種氧化還原反應方程式的配平方法，認為精簡、化歸、融合，是氧化還原反應方程式配平的基本策略，變換視角、價態(tài)歸一、拆分反應、物質(zhì)重組、待定系數(shù)等方法的靈活應用，可使配平過程變得簡便。

關鍵詞：精簡；化歸；融合；氧化還原反應；配平

*江蘇省中小學教研室第十一期規(guī)劃課題“基于核心素養(yǎng)的高中化學教學評一致性研究”。

**通訊聯(lián)系人：E-mai1：62chenyi@163.com

氧化還原反應是化學反應最常見和最普遍的一種類型。有關氧化還原反應方程式的配平方法一直為教學和評價所關注。針對氧化還原反應的不同類型和特征，人們概括歸納了多種配平方法。這些方法或技能的背后蘊含了怎樣的策略和思想，其本質(zhì)和內(nèi)在聯(lián)系是什么?筆者試圖作一系統(tǒng)梳理，以博采眾長、融會貫通。

一、精簡——元素消元法的實質(zhì)

徐瓏迪［1］提出了一種配平氧化還原反應方程式的新方法——元素消元法，令人耳目一新，頗受啟迪。元素消元法的一般步驟：①元素消去：逐個消去沒有發(fā)生價態(tài)變化的原子、離子或原子團；②電荷守恒：根據(jù)電荷守恒配平最簡的“離子方程式”；③復原補全：將各項系數(shù)代入原方程式對應物質(zhì)，并用元素守恒法將方程式配平完整，加上氣體、沉淀、加熱等符號。因為多數(shù)氧化還原反應中存在非氧化還原反應物質(zhì)，即便是氧化劑和還原劑以及氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物，也伴有價態(tài)未發(fā)生變化的元素，氧化還原反應的核心是氧化劑和還原劑中變價元素之間的反應。所以，第一步“元素消去”的本質(zhì)是去冗存精，留下變價的“骨干元素”；第二步“電荷守恒”的本質(zhì)是“電子守恒”，確定“骨干元素”計量數(shù)之比。

元素消元法采用逐步觀察、逐次消去的“元素消去”法，這種層層“剝皮”法，層次清晰，但步驟繁瑣，時間不經(jīng)濟。其實，只要理解本質(zhì)，大可不必亦步亦趨，完全可以一步“瘦身”到位。如：C6H12O6+K2Cr2O7+ H2SO4→K2SO4+Cr2（SO4）3+CO2↑+H2O，

③+“4復C r原（補SO全）”+得6 C ：OC6H↑12+O26+2 4H KO2C，r即2O7先+ 1將6 H“2S骨O4干=元2424322素”與核心物質(zhì)“等效代換”得：C6H12O6+4K2Cr2O7→4Cr2（SO4）3+6CO2↑，再根據(jù)元素守恒將非變價物質(zhì)配平。

再如：Na2Sx+NaC1O+NaOH→Na2SO4+NaC1+H2O，

②“電子守恒”得：

③“復原補全”得：Na2Sx+（3x+1）NaC1O+（2x-2）NaOH=xNa2SO4+（3x+1）NaC1+（x-1）H2O，即先將“骨干元素”與核心物質(zhì)“等效代換”得：Na2Sx+（3x+1）Na-C1O→xNa2SO4+（3x+1）NaC1，再根據(jù)元素守恒將非變價物質(zhì)配平。

二、化歸——不同配平方法的共謀

氧化還原反應的一般形式為：氧化劑+還原劑→氧化產(chǎn)物+還原產(chǎn)物，而其最簡單類型就是一種物質(zhì)作氧化劑，另一種物質(zhì)作還原劑，且氧化劑中只有一種元素化合價降低，還原劑中只有一種元素化合價升高，如：3Cu+8HNO3（?。?3Cu（NO3）2+2NO↑+ 4H2O等。

事實上，氧化還原反應類型繁多，從元素價態(tài)變化分，有分子內(nèi)的氧化還原反應、自身氧化還原反應、歧化反應、歸中反應等；從氧化劑和還原劑種數(shù)分，有單一氧化劑、多種還原劑的氧化還原反應，單一還原劑、多種氧化劑的氧化還原反應，多種還原劑、多種氧化劑的氧化還原反應等。與之對應的配平方法有多種，如逆向配平法、整體配平法、零價法、拆分配平法、半反應法、待定系數(shù)法等。仔細考察這些眾多的配平法，其共同策略就是“化歸”，采用變換視角、價態(tài)歸

一、拆分反應、物質(zhì)重組、待定系數(shù)等方法，從而實現(xiàn)化生為熟、化繁為簡、化難為易。

對于Fe3C+HNO3→Fe（NO3）3+NO↑+CO2↑+H2O這類一種物質(zhì)含有兩種（或兩種以上）價態(tài)變化元素的氧化還原反應，采用“價態(tài)歸一”法，保持鐵元素反應前后價態(tài)不變，將Fe3C中的鐵視作+3價，則將碳視作-9價，即將物質(zhì)中多價態(tài)元素變化，轉(zhuǎn)化為單一元素價態(tài)變化，使問題簡化。

對于I3-+IO3-+H2S+H+→I2+SO42-+H2O這類多氧化劑或多還原劑的氧化還原反應，將“復合反應”拆分為“單一反應”：I3-+IO3-+H+→I2+H2O和IO3-+H2S→I2+ SO42-+H2O+H+，分別配平為5I3-+IO3-+6H+→8I2+3H2O 和8IO3-+5H2S→4I2+5SO42-+4H2O+2H+，再疊加（按一定要求或方式）得總反應方程式：5I3-+9IO3-+5H2S+4H+=12I2+5SO42-+7H2O［2］。

三、融合——多種配平方法的變通

氧化還原反應的配平，其正確率和效率的提高，有賴于具體問題作具體分析，把握正確方向和基本策略，靈活選擇適應對路的方式方法［3］。

例如：P+CuSO4+H2O→Cu3P+H3PO4+H2SO4，該反應中一部分P和CuSO4作氧化劑，另一部分P作還原劑，并注意到還原產(chǎn)物Cu3P中的元素比，可將“P+ 3CuSO4”組合為氧化劑單元，即將反應化歸為：（P+ 3CuSO4）+P+H2O→Cu3P+H3PO4+H2SO4簡單形式后，再配平為：11P +15CuSO4+24H2O=5Cu3P +6H3PO4+ 15H2SO4。本例還可以采用“價態(tài)歸一”法，保持一部分磷元素反應前后價態(tài)為0價，則產(chǎn)物中Cu3P中的銅也視作0價，即將Cu3P中多價態(tài)元素變化，轉(zhuǎn)化為單一元素價態(tài)變化，使反應簡化為：P+CuSO4+H2O→Cu+ H3PO4+H2SO4，應用“元素消元法”：；③6P+ 15CuSO4→5Cu3P+6H3PO4，反應物中再加上“未變價”的“5P”，最后將H2SO4和H2O配平。

③9RuS2+4KC1O3→3RuO4+6RuC13+9H2S↑+9S+4KC1，最C1 后+9H 配S平↑為+9 ：S 9+ R4 uK SC21+。4K 如C果1 O該3+ 1反8 H應C配1=平要3 求R uO “4系+6 數(shù)Ru 取-32盡可能小的正整數(shù)”，可采用“待定系數(shù)法”：設RuC13、H2S、S系數(shù)分別為a、b、c，則有：（3+a）RuS2+4KC1O3+ 2bHC1→3RuO4+aRuC13+bH2S↑+cS+4KC1，由C1原子守恒得：2b=3a；由S原子守恒得：6+2a=b+c。取b=3，a=2，c=7，即滿足要求，得配平結(jié)果：5RuS2+4KC1O3+ 6以H利C 1 用=電3子R守u O恒4+，2建R u立C 1有3+ 3關H2Sa、↑b、+c7 S的+ 4關K系C 1，式當。然本，也例可還可以采用“拆分反應”法，即拆分為：3RuS2+4KC1O3= ↑+S 3，R u再O4疊+ 6S 加+4 得KC ：5 1R和u S 2R + u4 SK2C+16OH C+ 1 6=HC1 2=R uC 3 13R+u3OH2+S2342RuC13+3H2S↑+7S+4KC1。

綜上所述，電子守恒、原子守恒、電荷守恒，是氧化還原反應方程式配平的根本大法。觀察分析反應特征，精簡、化歸、融合，是氧化還原反應方程式配平的基本策略。變換視角、價態(tài)歸一、拆分反應、物質(zhì)重組、待定系數(shù)等方法的靈活應用，可使配平過程變得簡便。

參考文獻

［1］徐瓏迪.用元素消元法配平氧化還原反應方程式［J］.化學教學，2015，（10）：88-90

［2］胡列揚.復雜氧化還原反應配平技巧［J］.化學教育，1996，（8）：38

［3］張建東.氧化還原反應的類型及化學方程式配平方法［J］.數(shù)理化學習，2015，（9）：42-45

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.02.022

文章編號：1008-0546（2016）02-0070-02

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B