“氧化还原方程式的配平”教学方法探讨

时间：2015-12-20 15:25:02 所属分类：教育理论 浏览量: 103

摘要：本文介绍了氧化还原方程式的两种基本配平方法：氧化数法和离子—电子法。利用这些方法可以比较容易地配平氧化还原方程式，特别是离子方程式，有利于提高教学质量。 关键词：氧化还原方程式；配平；氧化数法；离子—电子法 化学反应可按是否有电子得失

摘要：本文介绍了氧化还原方程式的两种基本配平方法：氧化数法和离子—电子法。利用这些方法可以比较容易地配平氧化还原方程式，特别是离子方程式，有利于提高教学质量。
关键词：氧化还原方程式；配平；氧化数法；离子—电子法
　　
　　化学反应可按是否有电子得失分为两类：一类是反应物之间没有发生电子转移的反应，如酸碱反应、沉淀反应等，统称为非氧化还原反应；与之相对应的是，反应物之间发生电子转移（包括得失、偏移）的反应，这类反应称氧化还原反应。非氧化还原反应的方程式较易配平，而氧化还原方程式的配平是中学化学教学的难点。配平的方法较多，这里只介绍氧化数法和离子—电子法两种。
　　一、氧化还原的基本概念
　　(一)氧化和还原
氧化反应：物质失去电子的反应。如，Na→Na++e-
还原反应：物质得电子的反应。如，Cl2+2e-→2Cl-
而电子有得者就必有失者，所以，氧化和还原往往是同时发生的，即氧化和还原反应合起来就
称为氧化还原反应。如，2Na+Cl2==2NaCl
　　氧化剂：在氧化还原反应中，氧化物本身被还原，即得电子的物质是氧化剂(如Cl2）。
　　还原剂：还原剂本身被氧化，即失电子的物质是还原剂(如Na)。
　　以上讨论的是有电子得失的反应。
　　另一类反应：H2+Cl2==2HCl
　　这类反应虽然没有电子得失，但电子对发生了偏移，这类反应也称氧化还原反应。
　　由此可见，氧化还原反应的本质在于电子的得失或偏移。
　　(二)氧化态(也叫氧化值)
　　定义：氧化数是某元素一个原子的荷电数，这种荷电数由假设把每个键中的电子指定给电负性更大的原子而求得。
　　确定氧化数的方法如下：
　　1.一些规定(人为)：
　　(1)在单质中，元素的氧化数皆为零。如白磷(P4)中磷的氧化数为零；Cl2、O2等中皆为零。∵同种原子构成的物质电子对不偏移。
　　(2)氧的氧化数在正常氧化物中皆为-2,如Na2O。例外的是过氧化物中氧为-1(H—O—O—H,∴O为-1)，氟化氧中氧为正值，如OF2中，∵ F的电负性大于O，∴ O的氧化数为+2。
　　(3)氢除了在活泼金属氢化物中为-1外(NaH)，在一般化合物中的氧化数皆为+1(H2O)。
　　2.在离子型化合物中，元素原子的氧化数就等于该原子的离子电荷。如NaCl中，Na+：+1，Cl-：-1。
　　3.在共价化合物中，将属于两原子的共用电子对指定给两原子中电负性更大的原子以后，在两原子上形成的电荷数就是它们的氧化数。如H—Cl，电子指定给Cl，∴Cl为-1，H为+1。∴共价化合物中元素的氧化数是原子在化合状态时的一种“形式电荷数”。
　　4．在结构未知的化合物中，某元素的氧化数可按下述规则求得：
　　分子或离子的总电荷数等于各元素氧化数的代数和。
　　即分子：所有元素的氧化数的代数和等于零（电荷数）。
　　离子：所有元素的氧化数的代数和等于离子的电荷数。
　　例如，分别求和连四硫酸中标*元素的氧化数。
　　解：H2SO4：(+1)×2+x+(-2)×4=0，∴x=+6，
　　二、氧化数法
　　1.配平原则
　　氧化剂和还原剂的氧化数变化相等。
　　2.基本要求
　　(1)氧化剂和还原剂的氧化数变化相等。
　　(2)方程两边的各种原子数必须相等(既包括化合价改变的原子，也包括化合价未变的原子)。
　　3.步骤
　　例1：(1)根据实验结果写出反应物和产物的化学式。
　　(2)求元素的氧化数变化。
　　(3)调整系数，使氧化数变化相等。
　　HCl中Cl有一部分氧化数未变，所以暂时不乘系数。
　　(4)配平反应前后氧化数未发生变化的原子数。一般用观察法。
　　通常先使钾原子和氯原子个数相等；最后再核对氢和氧原子数是否相等。
　　即
　　例2：高温反应(非水溶液)
　　三、离子—电子法

1.配平原则
　　氧化剂和还原剂的离子的电子得失数相等。
　　2.基本要求
　　(1)离子的电子得失数相等。
　　(2)方程两边的原子数必须相等。
　　(3)方程两边的电荷数必须相等。
　　3.步骤
　　例1：(1)根据实验结果写出主要产物。
　　酸性介质：
　　(2)把氧化剂中起氧化作用的离子及其还原产物，还原剂中起还原作用的离子及其氧化产物分别写成两个未配平的离子方程式。
　　(3)将原子数配平。
　　关键在于氧原子数的配平。根据反应式两边氧原子数目和溶液酸碱性的不同，可采用不同的方法。
　　∵酸性，∴反应两边可加H2O和H+，氧原子数少的一边加H2O，氧原子数多的一边加H+。
　　（不需加H2O或H+）
　　(4)将电荷数配平。
　　每个反应式左右两边的电荷总数不等可在两边加电子。
　　(5)反应式两边各乘以适当系数，使得失电子数相等，将两式相加，消去电子或重复的项。
　　(6)检查所得反应式两边的各种原子数及电荷数是否相等。
　　例2 碱性介质：
　　∵碱性介质，∴两边加H2O和OH-，H2O和OH-，OH-中H原子少，相对O原子多，∴OH-加在O原子少的一边，H2O加在O原子多的一边。
　　以上两种方法的应用范围：氧化数升降法适用范围较广，可以不限于水溶液中，在非水和高温情况下都可使用，而离子-电子法只适用于溶液中。然而后者的优点是可以避免求氧化数的麻烦，对于许多复杂化合物，特别是有机化合物参加的，水溶液中的氧化还原反应的配平是很方便的。遇到不同的具体方程式时可根据需要选用不同的配平方法。

参考文献：
[1]北京师范大学等编.无机化学(上、下册)第三版[S].北京：高等教育出版社，1992.
[2]天津大学无机化学教研室编.无机化学(第三版)[S].北京：高等教育出版社，2002.
[3]北京师范大学等编.无机化学(上、下册)第四版[S].北京：高等教育出版社，2003.
[4]武汉大学等校编.无机化学(上、下册)第三版[S].北京：高等教育出版社，1994.
[5]徐家宁等编.无机化学例题与习题[S].北京：高等教育出版社，2000.
[6]戚冠发等主编.无机化学选论[S].沈阳：辽宁教育出版社，1989.

Abstract: This paper introduces two methods of balancing of oxidation-reduction equations: oxidation state method and ionic-electronic method. These methods can be used to easily balance oxidation-reduction equations, especially for ionic equation, which is helpful to the improvement of teaching quality.
Key words: oxidation-reduction equations; balancing; oxidation state method; ionic-electronic method

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