高三化学一轮复习中氧化还原反应配平的教学突破
2017-06-14黄明雄
黄明雄
【摘要】能运用电子得失守恒法对氧化还原反应进行配平是掌握氧化还原反应知识的关键,对我们理解和掌握氧化还原反应的本质、计算及信息型氧化还原反应方程式的书写都具有重要的意义,因此,本文就氧化还原反应的配平在高三化学一轮复习中的教学突破谈谈个人的一些看法。
【关键词】一轮复习 氧化还原反应 配平 教学突破
【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2017)20-0179-01
氧化还原反应是一类重要的化学反应,是高考化学考查的热点和重点。学生通过氧化还原反应知识的学习,最终是要学会从氧化还原反应的角度认识物质的性质,氧化还原知识对于离子反应、元素及其化合物和电化学等相关知识的学习也是有帮助的。信息型氧化还原反应方程式的书写是高考化学的热点和难点,所以迅速准确地配平陌生方程式是一种化学思维能力,也是高考制胜的关键之一。对于氧化还原反应的配平其实大家已有过很多的研究和讨论,但能否找到一种有一定普遍意义的配平方法,以解决教学上的难点呢?由于氧化还原反应的本质是反应前后有电子的转移,所以我认为学生在正确理解氧化还原反应的概念和规律的基础上,能运用电子得失守恒法对氧化还原反应进行配平是掌握氧化还原反应知识的关键,因此,本文就氧化还原反应的配平在高三化学一轮复习中的教学突破谈谈个人的一些看法。
1.学生在学习氧化还原反应配平前的基础知识准备
(1)要能正确标出元素的化合价。元素常见的化合价要记住,不熟悉或变价元素的化合价可结合化合物中各元素的化合价代数和等于零由已知的推测出来,如有机物可以从氢、氧元素的化合价逆推碳元素的化合价。
(2)熟知氧化还原反应相关概念之间的转化关系。可以熟记口诀:“氧化剂,得降还;还原剂:失升氧”。即“氧化剂,得到电子,化合价降低,被还原,发生还原反应,生成还原产物;还原剂,失去电子,化合价升高,被氧化,发生氧化反应,生成氧化产物”。
(3)能用双线桥正确表示氧化还原反应中电子转移的方向和数目,并判断出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。
2.配平依据
(1)电子守恒。即氧化剂和还原剂得失电子总数相等。
(2)質量守恒。即反应前后原子的种类和个数不变。
(3)电荷守恒。即反应前后阴、阳离子所带电荷总数相等。
3.配平步骤
(1)标变价。标出反应前后化合价发生变化的元素的化合价。
(2)列得失。标出电子得失的情况。注意①要先找出氧化剂、还原剂以及对应的还原产物和氧化产物,以决定是要采用正向配平法是逆向配平法;出一个物质得失电子数(一个物质的得失电子数=该物质的变价原子个数×化合价变化值)。
(3)求相等。即通过求最小公倍数使电子得失数目相等。
(4)配系数。先配出氧化剂和还原剂(或氧化产物和还原产物)的系数,再用观察法配平其他物质的系数。
(5)查守恒。即检查质量、电子、电荷是否守恒。
4.配平方法
常见的氧化还原反应的配平方法有正向配平法、逆向配平法、整体配平法、缺项配平、零价法、待定系数法等十余种,在具体运用过程中需要根据不同的情况采用不同的方法进行配平,下面举几种常用的谈谈。
(1)正向配平法
即从左边反应物中的氧化剂、还原剂着手配平,“列得失”时注明的是:一个氧化剂得多少电子和一个还原剂失多少电子。求电子得失相等时乘上的数值要作为对应的氧化剂和还原剂的系数。
如:Fe2O3 +Al —Fe+Al2O3
可采用正向配平法,“列得失”时,一个氧化剂Fe2O3得到6e-,一个还原剂Al失去3e-,得失电子的最小公倍数是6e-,所以Fe2O3前配系数1,Al前配系数2,这两种物质的系数确定后,再根据质量守恒观察配平其他物质的系数。
(2)逆向配平法
即从右边生成物中的氧化产物、还原产物着手配平。“列得失”时注明的是:一个氧化产物是失去多少电子生成的和一个还原产物是得到多少电子生成的。求电子得失相等时乘上的数值要作为对应的氧化产物和还原产物的系数。
如:Cu+HNO3(稀)—Cu(NO3)2+NO↑+H2O
可采用逆向配平法,“列得失”时,一个氧化产物Cu(NO3)2是失去2e- 生成的,一个还原产物NO是得到3e-生成的,得失电子的最小公倍数是6e-,所以Cu(NO3)2前配系数3,NO前配系数2,这两种物质的系数确定后,再根据质量守恒观察配平其他物质的系数。
通常我们遇到的很多氧化还原反应采用正向配平法或逆向配平法这两种方法就可以完成配平,那么什么情况下要采用正向配平法,什么情况下要采用逆向配平法呢?我认为可以先找出方程式中的氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物,当氧化剂、还原剂为不同物质,且氧化剂全部被还原,还原剂全部被氧化时,则采用正向配平法,否则采用逆向配平法,如自身氧化还原反应(包括分解、歧化反应)、部分氧化还原反应等采用逆向配平。
另外,其他常见的配平方法如整体配平法和缺项配平法,其实也要运用到正向配平法或逆向配平法的。
(3)整体配平法
在氧化还原反应中,一种反应物中有两种或两种以上的元素化合价发生变化或几种不同物质中的元素化合价经变化后同存在于一种产物中,此时,可以把该物质当成一个“整体”来考虑。
如:FeS2+O2—Fe2O3+SO2
经分析后,该反应采用正向配平法,“列得失”时,因为在FeS2中Fe的化合价由+2升到+3,S的化合价由-1升到+4,即同一种物质中有两种元素的化合价同时在变化,所以一个还原剂FeS2整体上是失去11e-的。
(4)缺项配平
对于化学方程式,所缺物质往往是酸、碱或水;如果是离子方程式,所缺物质往往是H+、OH-或H2O。所以,可以根据电子得失守恒先配平氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物的系数,再观察方程式两边的电荷。若反应物这边缺正电荷,一般反应物加H+,生成物加H2O(或反应物加H2O,生成物加OH-),若反应物这边缺负电荷,一般反应物加OH-,生成物加H2O(或反应物加H2O,生成物加H+),然后进行方程式两边电荷数配平。至于反应物这边加什么要考虑物质的环境,一般酸性溶液可加H+或H2O,碱性溶液可加OH-或H2O。
经分析后,该反应采用正向配平法,先根据电子得失守恒、质量守恒配平好ClO-、Fe(OH)3、Cl-、FeO系数分别为3、2、3、2,再观察两边的电荷,发现反应物这边缺负电荷,所以反应物加OH-,结合电荷守恒, OH-的系数配4,最后根据H守恒,H2O系数配5,即完成该方程式的配平。
氧化还原反应的配平很多学生在学习时会感到较难,但只要我们掌握电子得失守恒法对氧化还原反应进行配平的方法和技巧,再结合一些练习,对很多氧化还原反应的配平是可以做到迎刃而解的。另外,能熟练运用电子得失守恒法对氧化还原反应进行配平,对我们理解和掌握氧化还原反应的本质、计算及信息型氧化还原反应方程式的书写都具有重要的意义,所以高三一轮复习中一定要让学生把这一难点突破。