关于氧化还原反应方程式配平的方法探究

2021-10-15朱文慧徐汪华汤心茹

中学生学习报 2021年11期

关键词：化学方程式配平氧化还原反应

朱文慧徐汪华汤心茹

摘要：中学阶段的氧化还原反应是中学教学的重点和难点，其中关于氧化还原反应方程式的配平是历年高考的热点。本文借助一个典型的氧化还原反应尝试用多种方法进行配平，以期培养学生思维的灵活性。

关键词：氧化还原反应;化学方程式;配平

化学方程式的配平是化学学习的基本要求，是必须掌握的基本能力。本文主要对氧化还原反应配平的多种方法做出深入探究。

1 配平原则

化学方程式的书写必须建立在客观事实的基础上，不可自行臆想捏造产物，不可违背反应进行的基本原理，配平过程中需遵循质量守恒的原则，反应物与生成物的各元素种类以及原子个数均要守恒[1]。

2 配平方法

例如：配平化学方程式：P4 + P2I4 + H2O → PH4I + H3PO4

2.1 0价法

该氧化还原反应中P的化合价复杂，不易分析，根据传统的化合价升降进行配平具有一定的难度。“0价法”是假设反应物P4、P2I4中元素P与I的化合价为0，然后再分析化合价的升降：

0 0 0 -3 -1 +5

P4 + P2 I4 + H2O → PH4I + H3PO4

P：0→-3P：0→+5（共升高5）

I：0→-1

寻找最小公倍数[1]为20，则可确定PH4I的系数为5，H3PO4的系数为4，再根据生成物的“量”推出反应物的“量”，得到如下：

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

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

2.2 设未知数法

将该氧化还原反应方程式中反应物P4 、P2I4 的系数分别设为x、y（x、y为正整数）[2]，则：X P4 + y P2I4 +4（4x-2y） H2O =4y PH4I +（4x-2y） H3PO4

根据反应前后“H”元素守恒列出等式：

2*4（4x-2y）=4y*4+3*（4x-2y） 10x=13y

因为x，y为正整数，则x=13，y=10，代入化学方程式得到：

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

2.3 原子守恒法

原子守恒法配平是化学方程式配平中的基本方法[3]，分析该氧化还原反应可知，“O”元素存在于H2O与H3PO4中，因此，若将生成物H3PO4系数定为1，根据原子守恒可确定H2O的系数为4;“H”元素存在于H2O、PH4I、H3PO4中，由H2O与H3PO4的系数可确定产物PH4I的系数，遵循先“O”后“H”、“I”、“P”的元素配平顺序进行配平，得到如下：

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

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

2.4 还原分步法

分析该氧化还原反应可知“P”元素的化合价既升又降，根据盖斯定律的逆向推导，可将该反应看成是两个分步反应的总反应，生成物中“P”元素存在于PH4I 、H3PO4。可得到歧化反应[3]①：

P4 + H2O → PH4I + H3PO4

P：0→-3 0→+5

寻找最小公倍数为15，则确定PH4I系数为5，H3PO4系数为3，根据H3PO4系數可确定H2O的系数为12，由此可看出方程式两边“H”、“I”元素不守恒，因此可确定歧化反应①的等式左边有HI参与反应，得到如下：

2P4 + 12H2O +5HI =5 PH4I +3 H3PO4 ①

由于给出的总反应中并没有出现HI，所以在分步反应②中的生成物中存在HI，根据总反应与①反应可得出②：

P2I4 + H2O → PH4I + H3PO4 + HI ②

P：+2→-3 +2→+5

寻找最小公倍数为15，则可确定PH4I的系数为3，H3PO4的系数为5，得到如下：