如何運用電子守恒法配平方程式

鄧艾梅

【摘 ? ?要】化學方程式的配平方法多種多樣，而學生最熟悉的是運用根據(jù)原子守恒來配平。隨著化學方程式學習的不斷深入，我們發(fā)現(xiàn)有很多氧化還原反應的方程式是不能用原子守恒法來配平的。本文將介紹配平方程式的另一種方法——電子守恒配平法。

【關鍵詞】化合價 ?氧化劑 ?還原劑 ?得失電子數(shù)

中圖分類號：G4 ? ?文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2015.12.085

學生普遍反映高中化學的難點集中在方程式的配平上，尤其是氧化還原法應的方程式。高中化學接觸的方程式數(shù)量龐大，參與反應的物質(zhì)學生根本不認識。學生在遇到這種陌生的氧化還原反應的方程式時，只要牢記配平方程式的方法，這類方程式的配平根本不是問題。大多數(shù)學生喜歡運用最簡單的原子守恒法來配平方程式，卻發(fā)現(xiàn)在有些氧化還原反應中原子守恒法并不能快速配平方程式，這就需要用到本文介紹的電子守恒法來進行方程式的配平，相比于原子守恒法，這個方法的適用范圍更廣。

一、熟記元素的離子化合價與得失電子規(guī)律

化學學科的學習永遠離不開元素周期表，學生應當對元素周期表相當熟悉，前36號元素學生必須倒背如流，同時還要掌握分族記憶、分周期記憶的方法。這種記憶方法是有規(guī)律可循的，能夠使學生更加熟練地掌握化學元素最簡單離子的化合價。

但在元素周期表中，只有一種化合價的簡單離子并不多見，更多的是具有多種價態(tài)的離子，這就需要學生耐心和細心記憶，千萬不能記混，也一定不能漏記，否則很難運用電子守恒法配平方程式的。如果學生背不過元素離子的化合價，那么就無法確定還原劑與氧化劑，所有的配平步驟都不能進行，所有的配平方法也不能使用了。所以老師應該時刻督促化學基礎差的學生進行常見離子化合價的記憶，定期對他們進行抽查檢測。

同時，老師應當要求學生記憶一些常見的復雜離子化合物的化合價，比如試題中經(jīng)常出現(xiàn)的高錳酸鉀（KMnO4）中的錳離子是正七價，而錳酸鉀（K2MnO4）中的錳離子是正六價。老師還需要要求學生記住一些常見的變價離子的化合價，比如S元素的離子需要掌握的化合價有負二價，零價，正四價和正六價。Fe元素的離子有正二價，正三價，以及四氧化三鐵（Fe3O4）中鐵的化合價分為正二價和正三價兩種。學生還應該記住某些沒有正價的離子，比如氟離子，只有負一價。常見離子團中某種元素的離子化合價學生也應該熟記于心，例如常見的硝酸根離子中的氮元素，它的化合價為正五價，次氯酸根離子中的氯離子是正一價，尤其需要注意這里的次氯酸根離子，它無論在酸性還是堿性溶液中都有較強的氧化性，化合價一般降為零價或者負一價。

像次氯酸根離子這種常見的，具有氧化性的離子團需要學生著重記憶。老師需要給學生總結(jié)出常見的具有氧化性及還原性的離子和離子團，讓學生熟記于心。老師應當讓學生打牢學習化學方程式的基礎，要提醒化學基礎差的同學多花點時間，更加努力地背誦常用離子和離子團的化合價，畢竟是基礎性的東西，記憶得牢固才能進行氧化還原反應方程式的配平。

二、確定得失電子的物質(zhì)，標出得失電子數(shù)

得失電子的物質(zhì)即氧化還原反應中的氧化劑與還原劑，配平一個氧化還原方程式，第一步要做的就是要確定氧化劑與還原劑。電子守恒法配平方程式的基礎就是在氧化還原反應中，還原劑失去的電子數(shù)等于氧化劑得到的電子數(shù)。

然而現(xiàn)實中很多學生對于判斷還原劑和氧化劑的方法并不熟練，很有可能記混、記錯，學生理解不了老師上課時候講的判斷方法。這時老師可以教給學生一個偷懶記憶的方法，不需要學生理解原理，而是直接給學生總結(jié)一個朗朗上口的順口溜，便于學生記憶。例如“升失氧氧還氧產(chǎn)，降得還還氧還產(chǎn)”，這個順口溜的意義就是：化合價升高，失電子，發(fā)生氧化反應，被氧化，作還原劑，是氧化產(chǎn)物?；蟽r降低，得電子，發(fā)生還原反應，被還原，作氧化劑，是還原產(chǎn)物。這樣的順口溜更便于學生理解和判斷氧化還原反應中，得電子的氧化劑和失電子的還原劑各是什么，然后根據(jù)相應的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物的離子化合價，計算出得失電子的數(shù)目，才能進行配平。

學生在判斷出氧化劑和還原劑后，確定還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物的過程就會變得十分容易。與氧化劑含有相同元素的產(chǎn)物，極有可能是還原產(chǎn)物，與還原劑相同元素的產(chǎn)物，有可能是氧化產(chǎn)物。但是學生也不能妄下判斷，只要找到產(chǎn)物中含有與氧化劑相同的元素的物質(zhì)，就斷定它為還原產(chǎn)物，這種判斷方法顯然不可取。因為在有些氧化還原反應中，與氧化劑同元素的產(chǎn)物可能有多個，然而有的產(chǎn)物可能并沒有發(fā)生化合價的升降和電子的轉(zhuǎn)移，這個時候需要學生運用背誦的有關物質(zhì)的化合價來進行判斷。

學生確定出某個元素在某個產(chǎn)物中的化合價是多少，再將這個數(shù)值與反應物的化合價進行比較，判斷它是否發(fā)生了化合價的升降和電子的轉(zhuǎn)移。只有發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移的產(chǎn)物離子，才能運用于電子守恒法的計算，而沒有發(fā)生化合價升降的產(chǎn)物，需要用原子守恒定律進行下一步配平。

為了便于觀察和計算，老師可以要求學生在氧化劑和還原劑離子的上方標出該離子的化合價，然后再在還原產(chǎn)物與氧化產(chǎn)物的上方標出對應離子的化合價，然后將對應的兩個化合價相減，得出的數(shù)據(jù)的絕對值就分別是氧化還原反應中氧化劑得到的電子數(shù)和還原劑失去的電子數(shù)。得失電子數(shù)的確定是運用電子守恒法配平方程式的關鍵性步驟。

三、根據(jù)氧化劑得到的電子數(shù)和還原劑失去的電子數(shù)進行配平

學生在計算出氧化劑的得到電子數(shù)與還原劑失去的電子數(shù)之后，就可以進行配平了。根據(jù)電子守恒法則，氧化還原反應中，氧化劑得到的電子數(shù)量與還原劑失去的電子數(shù)量相等。上一步求出的氧化劑得到的電子數(shù)與還原劑失去的電子數(shù)可能相等也可能不相等，如果兩個數(shù)值相等，方程式就很容易配平了，只需要再觀察一下是否有未發(fā)生化合價升降的同種元素，然后運用原子守恒法則進行一步配平。如果兩個數(shù)值不相等，那么方程式的配平問題還需要下一個步驟，計算出氧化劑得到的電子數(shù)與還原劑失去的電子數(shù)的最小公倍數(shù)，這個最小公倍數(shù)就是還原產(chǎn)物與氧化產(chǎn)物的系數(shù)，再尋找未發(fā)生化合價升降的元素，利用原子守恒定律，確定下氧化劑與還原劑的系數(shù)，至此，一個氧化還原反應的化學方程式的配平就完成了。

電子守恒法配平方程式的步驟看似復雜，其實不然，最關鍵的就是確定出氧化劑得到的電子數(shù)與還原劑失去的電子數(shù)，再利用小學數(shù)學關于最小公倍數(shù)的知識，就可以輕松配平任何氧化還原反應的方程式了。因此，老師應該強化學生運用電子守恒法配平方程式的習慣，平時多做些氧化還原方程式配平的訓練，幫助學生攻克配平復雜氧化還原反應方程式的難關。