“分數(shù)系數(shù)法”配平有單質(zhì)的氧化還原反應(yīng)簡介

龍昌華

（湖南省鳳凰縣第二中學）

“分數(shù)系數(shù)法”配平有單質(zhì)的氧化還原反應(yīng)簡介

龍昌華

（湖南省鳳凰縣第二中學）

化學方程式的配平是化學學習的難點。這是因為配平“有法而無定法”。特別是初學者配平時多依賴于觀察和不斷的數(shù)字試驗，“顧此失彼”是學生配平時出現(xiàn)的常見問題。分數(shù)系數(shù)法引入數(shù)學意義的平衡思想用于有單質(zhì)的化學反應(yīng)配平。通過先非單質(zhì)元素后單質(zhì)元素的固定配平步驟和“一配一畢，互不干擾”的配平特點有效地克服了“顧此失彼”和配平“搖晃”現(xiàn)象的出現(xiàn)。運用于教學中效果良好，學生樂于接受。

化學方程式；配平；單質(zhì)；分數(shù)系數(shù)法

化學方程式的配平是化學學習的難點，對于尚處于化學啟蒙階段的九年級學生來說尤其如此。盡管在教學實踐中人們總結(jié)了諸如求最小公倍數(shù)法、奇數(shù)配偶法、化合價升降法、待定系數(shù)法等很多方法，但由于其有法而無定法（幾乎沒有一種方法能配平所有的化學方程式）的特性，在練習中面對較復雜的化學方程式時，同學們還是感到難于駕馭，很大程度上仍依賴于觀察和反復的數(shù)字試驗，寄希望于巧合，成功率不高。

九年級化學教材僅介紹一種配平方法——求最小公倍法。此法原理簡單、易于理解，但適應(yīng)性差——僅適用于待配平元素在反應(yīng)物和生成物里只存在于一種物質(zhì)中的化學方程式配平（例如KClO3—KCl+O2中的O元素，在反應(yīng)物中只存在于KClO3，在生成物中只存在于O2里），若待配平元素同時存在于多種物質(zhì)中，求最小公倍法就顯得捉襟見肘，難于應(yīng)對（例如H2O2—H2O+O2，在生成物中O元素分別存在于H2O和O2里）。配平時不同元素循環(huán)地相互干擾，難于兼顧。

以Fe2O3+CO—Fe+CO2的配平為例，按配平常規(guī)，把原子數(shù)目較多的O元素作為配平起點：反應(yīng)前后，O元素的原子數(shù)目分別是4和2，故在CO2前配2可使O元素平衡，即：Fe2O3+CO—Fe+ 2CO2；但很顯然地，O元素的平衡卻又導致了C元素的失衡，且重新配平C元素又會引起O元素的失衡——配平的“搖晃”現(xiàn)象即使是經(jīng)驗豐富的人在實踐中也并不鮮見。

在多年的教學實踐探索中，我們總結(jié)歸納了命名為“分數(shù)系數(shù)法”的配平方法。該法在配平有單質(zhì)的氧化還原反應(yīng)時由于方法簡單、步驟明晰、一配一畢互不干擾，能有效地克服“顧此失彼”的“搖晃”現(xiàn)象，優(yōu)勢明顯，深受學生喜愛，下面結(jié)合C2H2+O2—CO2+H2O實例（本文涉及的化學反應(yīng)均略去反應(yīng)條件）作簡要介紹。

一、配平方法

（一）適應(yīng)類型：有單質(zhì)的氧化還原反應(yīng)。

本例中O2為單質(zhì)，適用該法（若單質(zhì)有多種，可恰當選擇其中一種）。

（二）步驟固定：

步驟1：先配平非單質(zhì)元素，在配平時遵循“一配一畢、互不干擾”原則。

本例中，C、H為非單質(zhì)元素，先行配平。結(jié)果為：

C2H2+O2—2CO2+H2O

步驟2：在單質(zhì)前一次性配平單質(zhì)元素（可以配分數(shù)，故名）。

分析：通過步驟1非單質(zhì)元素C、H的配平，單質(zhì)元素O在反應(yīng)前后的原子數(shù)目分別是2和5。為避免出現(xiàn)“顧此失彼”的“搖晃”，分數(shù)系數(shù)法遵循“一配一畢，互不干擾”的原則，對單質(zhì)元素的配平在位置和方法上作了規(guī)定——單質(zhì)前，并強調(diào)一次性配平，可配分數(shù)系數(shù)；即本例中，應(yīng)在O2前配平O元素，由于反應(yīng)后O元素的原子數(shù)目為5，故應(yīng)在O2前配，使得反應(yīng)前后O元素的原子數(shù)目均為5，全部元素平衡。即：

顯然，此時化學方程式已經(jīng)實現(xiàn)數(shù)學意義的平衡，但是對于沒有引入“mol”概念的九年級學生來說，5個氧分子是不能容忍2的，因而可以去分母化整達到他們理解的真正意義上的化學平衡。

步驟3：去分母（如果步驟1、2配分數(shù)系數(shù)）：

分析：本例中，各項系數(shù)都乘以“2”，可將分母系數(shù)化為整數(shù)。即：2C2H2+5O2→4CO2+2H2O

配平完畢。

二、原理小結(jié)

分數(shù)系數(shù)法有別于其他方法的三個重要特點是：一是配平化學方程式時，引入了先行數(shù)學意義上的平衡再行化學意義上的平衡思想，引入了分數(shù)系數(shù)的配平思路；二是按先非單質(zhì)元素后單質(zhì)元素的固定配平順序；三是無論是單質(zhì)元素還是非單質(zhì)元素，都要求遵循“一配一畢，互不干擾”原則，從根源上避免了其他方法出現(xiàn)的顧此失彼的現(xiàn)象，“搖晃”得到遏制，這正是分數(shù)系數(shù)法的核心與精髓所在。

補例：配平Fe2O3+CO—Fe+CO2

1.確定單質(zhì)：Fe

2.先配平非單質(zhì)元素，即C、O元素。

分析：本例中C反應(yīng)前后原子數(shù)目均為1，已經(jīng)平衡；O元素在反應(yīng)前后的原子數(shù)目分別為4和2，沒有平衡。按照“一配一畢，互不干擾”要求，為避免O元素的配平導致C元素受干擾而失衡，因此只能在Fe2O3前配，使得O元素的原子數(shù)目在反應(yīng)前后均為2，實現(xiàn)平衡。即：Fe2O3+CO—Fe+CO2

3.在單質(zhì)前一次性配平單質(zhì)元素。即：

4.去分母。

各項系數(shù)都乘以“3”，可將分母系數(shù)化為整數(shù)。即：

配平完畢。

正如前文所述，化學方程式配平有法而無定法，分數(shù)系數(shù)法也難于“囊括”全部有單質(zhì)的化學方程式的配平。盡管如此，作為化合價升降法的過渡及求最小公倍數(shù)法和奇數(shù)配偶法的補充，分數(shù)系數(shù)法依然受到學生的推崇。

練習：用分數(shù)系數(shù)法配平下列化學方程式（反應(yīng)條件已略去）：

·編輯 謝尾合