四步法快速配平氧化還原反應(yīng)方程式

摘要：作為承載化學(xué)核心素養(yǎng)的氧化還原反應(yīng)在全國各地化學(xué)高考中占很大比例，高考題中的反應(yīng)特別是陌生反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)，配平化學(xué)方程式則是氧化還原反應(yīng)中最為重要的問題.根據(jù)教學(xué)情況以及分析近幾年全國各地高考中考生答題情況看：配平此類反應(yīng)的化學(xué)方程式上存在的主要問題是配平的思路混亂，缺乏邏輯思維，甚至個別考生還應(yīng)用的觀察法，有的離子反應(yīng)遵循了元素守恒和電荷守恒，但得失電子數(shù)不相等.故介紹了從四個步驟快速配平任何形式的氧化還原反應(yīng)的方法.

關(guān)鍵詞：四步法;氧化還原反應(yīng);配平;高中化學(xué)

中圖分類號：G632文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1008-0333（2022）13-0136-04

思維模型配平氧化還原反應(yīng)的步驟：

第一步，確定變價(jià)元素：找變價(jià)，標(biāo)變價(jià)，看升降.即走好第一步.

第二步，選出配平的起點(diǎn)物質(zhì).從變價(jià)的兩劑和兩產(chǎn)物中選出一升一降物質(zhì)作為配平的起點(diǎn)物質(zhì).

第三步：先配平起點(diǎn)物質(zhì)：計(jì)算出物質(zhì)化合價(jià)的升降值，對這兩個數(shù)值求最小公倍數(shù)，如m×n，其中m是價(jià)的升高或者價(jià)的降低值，則擴(kuò)大的倍數(shù)n就是該物質(zhì)的系數(shù).

第四步，觀察配平其它物質(zhì)：按順序觀察，依次配平所有物質(zhì).

這4個步驟中最關(guān)鍵的是確定配平的2個起點(diǎn)物質(zhì)，應(yīng)該選擇哪些物質(zhì)作為起點(diǎn)？不同類型的反應(yīng)，確定起點(diǎn)物質(zhì)的方法不同，現(xiàn)以反應(yīng)類型來說明.

1 一般型的反應(yīng)（兩劑和兩產(chǎn)物是不同物質(zhì)）

選擇變價(jià)原子數(shù)較多的物質(zhì)為配平的起點(diǎn)物質(zhì).

例1配平下列氧化還原方程式：

（1）KMnO4+FeSO4+H2SO4——

K2SO4+MnSO4+Fe2（SO4）3+H2O

（2）SiO2+C+N2——SI3N4+CO

解析（1）第一步，從左到右掃描一遍每個元素，確定變價(jià)元素，并標(biāo)出變價(jià)值：

KMnO4+7+Fe+2SO4+H2SO4——

K2SO4+Mn+2SO4+Fe+32（SO4）3+H2O

第二步，2種錳數(shù)目一樣，可隨便選，本題選反應(yīng)物KMnO4，2種鐵原子數(shù)不同，必須選擇變價(jià)原子數(shù)多的氧化產(chǎn)物Fe2（SO4）3，即選出KMnO4和

Fe2（SO4）3作為配平的起點(diǎn).

第三步，Mn降低值是（7-2）=5，F(xiàn)e升高值是（3-2）×2=2，5和2求最小公倍數(shù).

KMnO4+7+Fe+2SO4+H2SO4——

5×2

K2SO4+Mn+2SO4+Fe+32（SO4）3+H2O

2×5

即KMnO4配2，F(xiàn)e2（SO4）3配5.

2KMnO4+FeSO4+H2SO4——

K2SO4+MnSO4+5Fe2（SO4）3+H2O

第四步，按下列次序觀察配平其它物質(zhì)：由左邊2Mn，配平MnSO4系數(shù)為2，右邊Fe10配平FeSO4的系數(shù)為10，由左邊2K配平K2SO4的系數(shù)為1（1不寫），由右邊總硫酸根是18，配平H2SO4的系數(shù)為8（18-10），最后由左邊的16個H，配平水的系數(shù)為8：

2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4

K2SO4+2MnSO4+5Fe2（SO4）3+8H2O

（2）第一步，標(biāo)變價(jià)：

SiO2+C0+N02——SI3N-34+CO+2

12×12×6

第二步，選CO和SI3N4為起點(diǎn)物質(zhì).

第三步，求最小公倍數(shù)：

SI3N4系數(shù)是1，CO系數(shù)是6.

SiO2+C+N2——SI3N4+6CO

第四步，按順序觀察配平其它物質(zhì)：

3SiO2+6C+2N2SI3N4+6CO

2 部分氧化還原反應(yīng)

部分變價(jià)者選產(chǎn)物，全變價(jià)者選原子數(shù)較多者為配平的起點(diǎn)物.

例2配平下列氧化還原方程式：

Fe3O4+HNO3——Fe（NO3）3+NO↑+H2O

解析硝酸既表現(xiàn)氧化性，也表現(xiàn)酸性，是部分被還原的物質(zhì)，要選生成物NO，鐵元素按化合價(jià)為+83價(jià)整體處理;

第一步，標(biāo)變價(jià)：

Fe+833O4+HNO3+5——Fe+3（NO3）3+NO+2↑+H2O

第二步，確定配平起點(diǎn)物質(zhì)為Fe3O4和NO.

第三步，升降值求最小公倍數(shù)：

Fe+833O4+HNO3+5——Fe+3（NO3）3+NO+2↑+H2O

1×33×1

3Fe3O4+HNO3——Fe（NO3）3+NO↑+H2O

第四步，按Fe（NO3）3、HNO3和H2O的順序觀察配平這幾種物質(zhì)：

3Fe3O4+28HNO39Fe（NO3）3+NO↑+14H2O

3 分解反應(yīng)

選氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物為配平起點(diǎn)物質(zhì).

例3配平下列氧化還原方程式：

（NH4）2PtCl6——NH3↑+N2↑+HCl↑+Pt

解析第一步，標(biāo)變價(jià)：

（N-3H4）2Pt+4Cl6——NH3↑+N02↑+HCl+Pt0

第二步，選起點(diǎn)物，就是氧化產(chǎn)物N2和還原產(chǎn)物Pt.

第三步，用N價(jià)的升高值6和Pt價(jià)的降低值4求最小公倍數(shù)，并確定這兩物質(zhì)的系數(shù).

（N-3H4）2Pt+4Cl6——NH3↑+N02↑+HCl+Pt0

6×24×3

（NH4）2PtCl6——NH3↑+2N2↑+HCl↑+3Pt

第四步，按（NH4）2PtCl6、NH3和HCl順序觀察配平這幾種物質(zhì).

3（NH4）2PtCl6

2NH3↑+2N2↑+18HCl↑+3Pt

4 中價(jià)物既是氧化劑也是還原劑型的歧化反應(yīng)

選氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物作為配平的起點(diǎn).而兩種中價(jià)反應(yīng)物的歧化反應(yīng)配平方法與一般反應(yīng)相同.

例4配平下列氧化還原方程式：

S+Ca（OH）2——CaS5+CaS2O3+H2O

解析第一步，標(biāo)變價(jià)：

S0+Ca（OH）2——CaS-255+CaS+22O3+H2O

第二步，選CaS5和CaS2O3為起點(diǎn)物，前硫價(jià)降低值為[0-（-25）×5]=2，后硫升高值為4.

第三步：求最小公倍數(shù)：

S+Ca（OH）2——CaS5+CaS2O3+H2O

2×24×1

2和1就是這2種物質(zhì)的系數(shù)：

S+Ca（OH）2——2CaS5+CaS2O3+H2O

第四步，按S+Ca（OH）2和H2O的順序配平這些物質(zhì).

12S+3Ca（OH）22CaS5+CaS2O3+3H2O

5 生成一種中價(jià)產(chǎn)物的歸中反應(yīng)

選氧化劑和還原劑作為配平的起點(diǎn)物，而生成2種中價(jià)的反應(yīng)，配平方法與一般反應(yīng)相同.

例5配平下列氧化還原方程式：

KIO3+KI+H2SO4——K2SO4+I2+H2O

解析標(biāo)價(jià)：

KI+5O3+KI-1+H2SO4——K2SO4+I02+H2O

選2種劑作為配平起點(diǎn)，2個升降值求最小公倍數(shù)，定系數(shù).

KIO3+KI+H2SO4——K2SO4+I2+H2O

5×11×5

KIO3+5KI+H2SO4——K2SO4+I2+H2O

按順序觀察依次配平I2、K2SO4、H2SO4和H2O：

KIO3+5KI+3H2SO43K2SO4+3I2+3H2O

6 有機(jī)氧化還原反應(yīng)

有機(jī)氧化還原反應(yīng)方程式屬于一般型的反應(yīng)，其特點(diǎn)在于對有機(jī)物中元素化合價(jià)的處理上，有2種方法：（1）所有碳或多數(shù)碳原子都變化，把氫看作

+1價(jià)，氧看作-2價(jià)，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和等于零計(jì)算碳元素的化合價(jià);

（2）只是部分基團(tuán)或官能團(tuán)變化時，按每加上1個氧原子或每去掉2個氫原子化合價(jià)升高2來解決.

例6配平檢測汽車司機(jī)是否酒駕的化學(xué)方程式：

C2H5OH+K2Cr2O7+H2SO4——

Cr2（SO4）3+K2SO4+CO2↑+H2O

解析橙色的K2Cr2O7被乙醇還原為綠色的

Cr2（SO4）3，用方法①可計(jì)算出C的化合價(jià)為-2，第一步：

C-22H5OH+K2Cr+62O7+H2SO4

——Cr+32（SO4）3+K2SO4+C+4O2↑+H2O

第二步：選原子數(shù)多的物質(zhì)，2種劑為起點(diǎn).

第三步：

C2H5OH+K2Cr2O7+H2SO4——

12×16×2

Cr2（SO4）3+K2SO4+CO2↑+H2O

C2H5OH+2K2Cr2O7+H2SO4——

Cr2（SO4）3+K2SO4+CO2↑+H2O

第四步：按CO2、Cr2（SO4）3、K2SO4、H2SO4和H2O的順序，觀察配平這幾種物質(zhì).

C2H5OH+2K2Cr2O7+8H2SO4

2Cr2（SO4）3+2K2SO4+2CO2↑+11H2O

7 含字母的化學(xué)方程式配平

把字母看作數(shù)字，計(jì)算化合價(jià)，再按照前述的6種方法配平.

例7配平下列氧化還原方程式：

Na2Sx+NaClO+H2SO4——Na2SO4+NaCl+H2O

解析把x看作數(shù)字，多硫化物中S的化合價(jià)為-2x.

第一步：Na2S-2xx+NaCl+1O+NaOH——

Na2S+6O4+NaCl-1+H2O

第二、第三步：選兩劑為起點(diǎn)物，兩個升降值（6x+2）和2求最小公倍數(shù)：

Na2Sx+NaClO+H2SO4——Na2S+6O4+NaCl-1+H2O

（6x+2）×12×（3x+1）

1Na2Sx+（3x+1）NaClO+ NaOH——

Na2SO4+NaCl+H2O

第四步：按Na2SO4、NaCl、NaOH和H2O順序觀察配平.

Na2Sx+（3x+1）NaClO+（2x-2）NaOH

xNa2SO4+（3x+1）NaCl+（x-1）H2O

8 生成兩種同價(jià)態(tài)的同一元素的產(chǎn)物

一種劑生成同種化合價(jià)的兩種產(chǎn)物，這種反應(yīng)只對兩種劑（配平的起點(diǎn)物質(zhì)）求最小公倍數(shù)，不管其它，對最小比例結(jié)合觀察法擴(kuò)大倍數(shù)，直到能配平為止.

例8硫酸亞鐵固體在空氣中變?yōu)榧t褐色，完成并配平硫酸亞鐵變質(zhì)的氧化還原方程式.

解析發(fā)生的反應(yīng)為：

FeSO4+O2+H2O——Fe2（SO4）3+Fe（OH）3

生成兩種氧化產(chǎn)物Fe2（SO4）3和Fe（OH）3.這種情況，只要對FeSO4價(jià)的升高值1和O2價(jià)的降低值4的求最小公倍數(shù)，得到最小系數(shù)比為4∶1，結(jié)合觀察法使兩邊的硫酸根相等，該比例要擴(kuò)大3倍，即可快速配平：

12FeSO4+3O2+6H2O

4Fe2（SO4）3+4Fe（OH）3

9 三種變價(jià)反應(yīng)的配平

這是指被氧化和被還原的元素有三種，包括歧化型和歸中型的變價(jià)，配平的基本方法就是把三種化合價(jià)的升降值變?yōu)橐簧唤祪煞N數(shù)值，即三變二，怎么變？

思維模型：固定比例者，合二為一.即3種變價(jià)中，哪兩種元素的原子個數(shù)比是固定的，就把這兩種變價(jià)的升降值合為一種，如為兩升和兩降就相加，如為一升一降就相減，與第三個數(shù)值的變化值求最小公倍數(shù)，而配平的起點(diǎn)物質(zhì)也必然是要合二為一的物質(zhì).

例9配平下列氧化還原方程式：

As2S3+HNO3+H2O——H3AsO4+H2SO4+N2O↑

解析標(biāo)變價(jià)：

As+32S-23+HN+5O3+H2O——

H3As+5O4+N+12O↑+H2S+6O4

其中As、S和N 3種元素的化合價(jià)都有變化，可以看到，As和S的原子個數(shù)比為2∶3是固定的，根據(jù)2∶3的比例關(guān)系把As和S的升降值合為一個值，兩種元素均為升高，升高值相加，即：

2×（5-3）+3×（6-（-2））=28

由于右邊N原子數(shù)多，要選N2O為配平起點(diǎn)物質(zhì).

As2S3+HNO3+H2O——H3AsO4+H2SO4+N2O↑

28×28×7

2As2S3+HNO3+H2O——

H3AsO4+H2SO4+7N2O↑

再按H3AsO4+H2SO4、HNO3和H2O的順序觀察配平.

2As2S3+14HNO3+5H2O

4H3AsO4+6H2SO4+7N2O↑

參考文獻(xiàn)：[1] 黃登榮.細(xì)說氧化還原反應(yīng)與2018年高考的親密關(guān)系[J].新課程（中學(xué)），2018（08）：281.

[責(zé)任編輯：季春陽]

收稿日期：2022-02-05

作者簡介：馬曉萍（1970-），

女，甘肅省天水人，本科，中小學(xué)高級教師，從事中學(xué)化學(xué)教學(xué)研究.[FQ）]