關(guān)于氧化還原反應(yīng)方程式配平的方法探究

朱文慧 徐汪華 湯心茹

摘要：中學(xué)階段的氧化還原反應(yīng)是中學(xué)教學(xué)的重點和難點，其中關(guān)于氧化還原反應(yīng)方程式的配平是歷年高考的熱點。本文借助一個典型的氧化還原反應(yīng)嘗試用多種方法進(jìn)行配平，以期培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性。

關(guān)鍵詞：氧化還原反應(yīng);化學(xué)方程式;配平

化學(xué)方程式的配平是化學(xué)學(xué)習(xí)的基本要求，是必須掌握的基本能力。本文主要對氧化還原反應(yīng)配平的多種方法做出深入探究。

1 配平原則

化學(xué)方程式的書寫必須建立在客觀事實的基礎(chǔ)上，不可自行臆想捏造產(chǎn)物，不可違背反應(yīng)進(jìn)行的基本原理，配平過程中需遵循質(zhì)量守恒的原則，反應(yīng)物與生成物的各元素種類以及原子個數(shù)均要守恒[1]。

2 配平方法

例如：配平化學(xué)方程式：P4 + P2I4 + H2O → PH4I + H3PO4

2.1 ?0價法

該氧化還原反應(yīng)中P的化合價復(fù)雜，不易分析，根據(jù)傳統(tǒng)的化合價升降進(jìn)行配平具有一定的難度。“0價法”是假設(shè)反應(yīng)物P4、P2I4中元素P與I的化合價為0，然后再分析化合價的升降：

0 ? 0 ?0 ? -3 ?-1 ?+5

P4 + P2 I4 + H2O → ?PH4I ?+ ?H3PO4

P：0→-3P：0→+5（共升高5）

I：0→-1

尋找最小公倍數(shù)[ ]為20，則可確定PH4I的系數(shù)為5，H3PO4的系數(shù)為4，再根據(jù)生成物的“量”推出反應(yīng)物的“量”，得到如下：

13/8 P4 + 5/4 P2I4 +16 H2O =5 PH4I + 4H3PO4

13P4 + 10P2I4 + 128H2O = 40PH4I + 32H3PO4

2.2 設(shè)未知數(shù)法

將該氧化還原反應(yīng)方程式中反應(yīng)物P4 、P2I4 的系數(shù)分別設(shè)為x、y（x、y為正整數(shù)）[1]，則：X P4 + y P2I4 +4（4x-2y） H2O =4y PH4I +（4x-2y） H3PO4

根據(jù)反應(yīng)前后“H”元素守恒列出等式：

2*4（4x-2y）=4y*4+3*（4x-2y） ? ?10x=13y

因為x，y為正整數(shù)，則x=13，y=10，代入化學(xué)方程式得到：

13P4 + 10P2I4 + 128H2O = 40PH4I + 32H3PO4

2.3 原子守恒法

原子守恒法配平是化學(xué)方程式配平中的基本方法[2]，分析該氧化還原反應(yīng)可知，“O”元素存在于H2O與H3PO4中，因此，若將生成物H3PO4系數(shù)定為1，根據(jù)原子守恒可確定H2O的系數(shù)為4;“H”元素存在于H2O、PH4I、H3PO4中，由H2O與H3PO4的系數(shù)可確定產(chǎn)物PH4I的系數(shù)，遵循先“O”后“H”、“I”、“P”的元素配平順序進(jìn)行配平，得到如下：

13/32 P4 +5/16 P2I4 +4 H2O =5/4 PH4I + H3PO4

13P4 + 10P2I4 + 128H2O = 40PH4I + 32H3PO4

2.4 還原分步法

分析該氧化還原反應(yīng)可知“P”元素的化合價既升又降，根據(jù)蓋斯定律的逆向推導(dǎo)，可將該反應(yīng)看成是兩個分步反應(yīng)的總反應(yīng)，生成物中“P”元素存在于PH4I 、H3PO4。可得到歧化反應(yīng)[3]①：

P4 + H2O → PH4I ?+ ?H3PO4

P：0→-3 ? 0→+5

尋找最小公倍數(shù)為15，則確定PH4I系數(shù)為5，H3PO4系數(shù)為3，根據(jù)H3PO4系數(shù)可確定H2O的系數(shù)為12，由此可看出方程式兩邊“H”、“I”元素不守恒，因此可確定歧化反應(yīng)①的等式左邊有HI參與反應(yīng)，得到如下：

2P4 + 12H2O +5HI =5 PH4I +3 H3PO4 ?①

由于給出的總反應(yīng)中并沒有出現(xiàn)HI，所以在分步反應(yīng)②中的生成物中存在HI，根據(jù)總反應(yīng)與①反應(yīng)可得出②：

P2I4 + H2O → PH4I ?+ ?H3PO4 ?+ ?HI ? ②

P：+2→-3 ? +2→+5

尋找最小公倍數(shù)為15，則可確定PH4I的系數(shù)為3，H3PO4的系數(shù)為5，得到如下：

4P2I4 + 20H2O =3 PH4I +5 H3PO4 +13HI ? ②

根據(jù)蓋斯定律可得總反應(yīng)式為①*13/5+②：

26 P4 +20 P2I4 +256 H2O =80 PH4I +64 H3PO4

13P4 + 10P2I4 + 128H2O = 40PH4I + 32H3PO4

2.5 拆分法

可將給出的化學(xué)方程式中的生成物PH4I分解為PH3+HI[6]，則總反應(yīng)為：P4 + P2I4 + H2O → H3PO4 + PH3 + HI

將總反應(yīng)按解法四還原成分步反應(yīng)可得到：

P4 + H2O → H3PO4 ?+ ?PH3

P：0→+50→-3

尋找最小公倍數(shù)為15，則可確定H3PO4的系數(shù)為3，PH3的系數(shù)為5，得到如下：

2P4 +12 H2O =3 H3PO4 +5 PH3 ? ①

根據(jù)總反應(yīng)與①反應(yīng)可得出②：

P2I4 + H2O → H3PO4 ?+ ?PH3 ?+ ?HI

P：+2→+5 ? +2→-3

尋找最小公倍數(shù)為15，則可以確定H3PO4的系數(shù)為5，PH3的系數(shù)為3，得到如下：

4P2I4 + 20H2O =5 H3PO4 +3 PH3 +16 HI ?②

由于PH4I=PH3+HI，因此在反應(yīng)式①②中的PH3 ：HI=1：1，只有①*13/5+②時才滿足此條件，反應(yīng)式才可成立，由此可得：

26 P4 +20 P2I4 +256 H2O =80 PH4I +64 H3PO4

13P4 + 10P2I4 + 128H2O = 40PH4I + 32H3PO4

3 結(jié)束語

關(guān)于氧化還原反應(yīng)的方程式配平方法有多種，針對具體的氧化還原反應(yīng)可選用不同方法進(jìn)行配平[7]，希望以上的方法探究對于教師的教學(xué)以及學(xué)生的學(xué)習(xí)會有一定的幫助，有效掌握氧化還原反應(yīng)方程式的配平方法，通過多種方法的探究以培養(yǎng)思維的靈活性，為今后的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 劉雙媛. 化學(xué)學(xué)習(xí)中配平方程式的技巧[J]. 中國高新區(qū)， 2018（02）：105.

[6] 郝明. 化學(xué)方程式配平三法[J]. 中學(xué)課程輔導(dǎo)：初三版， 2006， 000（009）：52-52.

[7] 龐娟. 淺談高中化學(xué)方程式配平教學(xué)[J]. 數(shù)理化學(xué)習(xí)（高三版）， 2015， 000（001）：61-62.

作者簡介：朱文慧（1997-），女，漢族，安徽銅陵人，安慶師范大學(xué)2020級學(xué)科教學(xué)（化學(xué)）碩士研究生，研究方向：中學(xué)化學(xué)教學(xué)

徐汪華，安慶師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，碩士研究生導(dǎo)師

湯心茹，安慶師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，2018級化學(xué)教育專業(yè)本科生