電子守恒法配平氧化—還原反應方程式方法探究

陳翠環(huán)

摘要：氧化還原反應的本質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移，還原劑失電子總數(shù)=氧化劑得電子總數(shù).用電子守恒法配平氧化—還原反應方程式，可以同步明確物質(zhì)的作用以及電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目的確定等.

關(guān)鍵詞：電子守恒法；配平氧化—還原方程式

配平氧化還原反應方程式涉及較多的配平技巧如：正向配平法、逆向配平法、正逆向相結(jié)合法、整體配平法等，方法過于復雜，不利于學生的掌握.氧化還原反應的本質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移，還原劑失電子總數(shù)=氧化劑得電子總數(shù).用電子守恒法配平氧化還原反應方程式方法更簡單，學生更容易接受，用該方法配平方程式可以同步明確物質(zhì)的作用以及電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目的確定等.

Cu+HNO3（稀） —— Cu（NO3）2+NO↑+H2O

反應為例來談談電子守恒法配平氧化還原反應方程式的原理和步驟.

一、電子守恒法配平氧化還原反應方程式的原理

還原劑失電子總數(shù)=氧化劑得電子總數(shù)=該反應的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目

二、電子守恒法配平氧化還原反應方程式的步驟

例1Cu+HNO3（稀） ——Cu（NO3）+NO↑+H2O

（1）標好價

標好反應前后化合價發(fā)生改變的元素的化合價

0+5 +2 +2

Cu+HNO3（稀） ——Cu（NO3）2+NO↑+H2O

（2）列變化

根據(jù)變價元素原子守恒寫出兩個變化過程

氧化過程：還原劑-ne-氧化產(chǎn)物

還原過程：氧化劑+me-還原產(chǎn)物

注：兩個變化過程可以寫成變價物質(zhì)對變價物質(zhì)或變價物質(zhì)對變價原子或變價原子對變價原子

0 +2

Cu-2e-Cu（NO3）2

+5 +2

HNO3+3e-NO或

0+2

Cu -2e-Cu

+5+2

N+3e-N

（3）求總數(shù)（求最小公倍數(shù)）

使還原劑失電子總數(shù)=氧化劑得電子總數(shù)=最小公倍數(shù)=該反應的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目

2、3的最小公倍數(shù)為6，要使還原劑失電子總數(shù)等于氧化劑得電子總數(shù)，第（2）步過程變式為

3Cu-6e-3 Cu（NO3）2

2HNO3+6e-2NO或

0+2

3Cu-6e-3Cu

+5+2

2N+6e-2N

（4）配系數(shù)

電子守恒后便可先配出氧化劑、還原產(chǎn)物；還原劑、氧化產(chǎn)物前面的系數(shù)，最后用觀察法配平其它物質(zhì)前面的系數(shù).

電子守恒后從第（3）步可以看出Cu（NO3）2和Cu前面的系數(shù)均為3 ，NO前面的系數(shù)為2， HNO3前面的系數(shù)暫定為2，3Cu+2HNO3（稀） 3 Cu（NO3）2+2NO↑+H2O說明3mol的Cu參加反應反應有2molHNO3被還原.由于Cu（NO3）2前面的系數(shù)為3，說明3mol的Cu參加反應，有6molHNO3起酸的作用，故HNO3前面的系數(shù)最后為8，3Cu+（2+6）HNO3 ——3Cu（NO3）2+2NO↑+H2O，最后用觀察法配平其它物質(zhì)前面的系數(shù)，并將“—”改成“”3Cu+8HNO3（稀） 3 Cu（NO3）2+2NO+4H2O

（5）檢查

檢查方程式是否符合質(zhì)量守恒和電荷守恒

從配平過程中我們可以明確HNO3的作用，被還原的HNO3量占參加反應HNO3總量的14，同時可標出該反應的電子轉(zhuǎn)移情況：0價態(tài)的Cu原子失電子轉(zhuǎn)移給HNO3+5價的N原子，電子轉(zhuǎn)移數(shù)6e-，電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目可表示為：

3Cu+8HNO3 3 Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

三、若同一反應物變價原子有多種時，應先體現(xiàn)出變價原子的配比特點，再求最小公倍數(shù)

例2 +2-10+3-2+4-2

Fe S2+ O2——Fe2 O3 + SO2

（還原劑）（氧化劑）

（1）標好價

該反應中變價元素有3種，其中FeS2中+2價Fe元素和-1價的S元素化合價均發(fā)生改變，而且參加反應的Fe原子和S原子數(shù)目比為1∶2，配平時應先體現(xiàn)出變價的Fe原子和S原子的數(shù)目比1∶2的特點，再求使還原劑失電子總數(shù)等于氧化劑得電子總數(shù)的最小公倍數(shù).

（2）列變化

+2 +3

Fe -e-Fe

-1 +4

S -5e-S

0 -2

O2 +4e-2O

注：在-1價S原子的前面先配系數(shù)2，體現(xiàn)出參加反應的Fe原子和S原子的數(shù)目比為1∶2.上述過程變式為：

+2 +3

Fe -e-Fe

-1 +4

2S -10e-2S

0 -2

O2 +4e-2O

（3）求總數(shù)

從上述過程可以看出還原劑總共失去11個電子，氧化劑得到4個電子，4和11的最小公倍數(shù)是44，要使還原劑失電子總數(shù)等于氧化劑得電子總數(shù)，上述過程變式為：

+2+3

4Fe -4e-4 Fe

-1+4

8S -40e-8S

0 -2

11O2 +44e- 22O

（4）配系數(shù)

4Fe S2+11O22Fe 2O3+8SO2

從第（3）步我們可以看出+2價Fe原子失去4個電子轉(zhuǎn)移給O2，-1價的S原子失去40個電子轉(zhuǎn)移給O2，所以該反應的電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目為：

4Fe S2+11O22Fe 2O3+8SO2

四、對配平過程物質(zhì)前面出現(xiàn)分數(shù)的處理

例3+5 -1+40

KClO3+HCl——KCl + ClO2 + Cl2 + H2O

（氧化劑） （還原劑）

（1）標好價

該反應中變價元素只有一種Cl元素，屬于同一元素不同價態(tài)原子之間的氧化—還原反應，價態(tài)變化規(guī)律是“只靠攏，不相交.”

（2）列變化

+5+4

KClO3 + e- ClO2

-10

HCl-e-12Cl2

（3）求總數(shù)

上式還原劑失去電子總數(shù)已等于氧化劑得電子總數(shù)，即最小公倍數(shù)為1

（4）配系數(shù)

根據(jù)電子守恒KClO3和ClO2前面系數(shù)均為1，Cl2前面系數(shù)為12，HCl前面系數(shù)暫定為1，根據(jù)K原子守恒KCl前面系數(shù)為1，說明1mol KClO3參加反應有1mol HCl被氧化，1mol HCl起酸的作用，最終HCl前面的系數(shù)為2，最后用觀察法配平其它物質(zhì)前面的系數(shù)KClO3 + 2 HCl=KCl + ClO2 + 12Cl2 + H2O.

化學方程式的配平，各物質(zhì)前面的系數(shù)要化為最簡單的整數(shù)比，方程式的系數(shù)擴大幾倍，電子轉(zhuǎn)移數(shù)同時也擴大幾倍，所以上述方程式的系數(shù)及電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目為：

2KClO3 + 4 HCl2KCl + 2ClO2 + Cl2 + H2O

總之用電子守恒法配平氧化還原反應方程式方法更簡單，學生更容易接受，用該方法可以比較輕松地解決氧化還原反應的一些問題.