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)的重點和難點，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單獨考察，而是貫穿于整個化學(xué)試卷，往往出現(xiàn)在選擇題，化工流程圖，基礎(chǔ)實驗題，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)的重點和難點，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單獨考察，而是貫穿于整個化學(xué)試卷，往往出現(xiàn)在選擇題，化工流程圖，基礎(chǔ)實驗題，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)移觀點來看，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價電子的得失和在形成共價化合物時共用電子對的偏離或偏近。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)。在一個未知數(shù)不能推求出所有物質(zhì)的系數(shù)，可設(shè)另一個未知數(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，進行配平。其方法解析如下。

標價態(tài)：寫出化合物和生成物分子式，并標出有關(guān)元素的化合價。

列變化：列出前后化合價的變化值。

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)既是高中知識的重難點亦是高考的寵兒：

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行時，即有H+或OH-和水參加反應(yīng)時，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半反應(yīng)方程式，并使組成和電荷都達到平衡；

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，可以用來配平有機反應(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

這個反應(yīng)中3個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

這個反應(yīng)中3個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

這個反應(yīng)中3個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，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，下面給出三個小技巧：

(1)正向配平

對于被氧化，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)物作為基準物質(zhì)。

(2)逆向配平

適用對象：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)物為基準物質(zhì)。

(3)缺項配平

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

6.高考趨勢

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

7.考生對策

近幾年的高考試題中，對于氧化反應(yīng)的考察多為基礎(chǔ)題。考生要做到明確氧化劑還原劑，氧化還原性的強弱以及中低級方程式配平。重視基礎(chǔ)，課本為主，練習(xí)為輔。重視概念解釋，學(xué)會舉一反三，對配平方法活學(xué)活用。