论文部分内容阅读
【摘 要】化学方程式的配平方法多种多样，而学生最熟悉的是运用根据原子守恒来配平。随着化学方程式学习的不断深入，我们发现有很多氧化还原反应的方程式是不能用原子守恒法来配平的。本文将介绍配平方程式的另一种方法——电子守恒配平法。
【关键词】化合价 氧化剂 还原剂 得失电子数
中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2015.12.085
学生普遍反映高中化学的难点集中在方程式的配平上，尤其是氧化还原法应的方程式。高中化学接触的方程式数量庞大，参与反应的物质学生根本不认识。学生在遇到这种陌生的氧化还原反应的方程式时，只要牢记配平方程式的方法，这类方程式的配平根本不是问题。大多数学生喜欢运用最简单的原子守恒法来配平方程式，却发现在有些氧化还原反应中原子守恒法并不能快速配平方程式，这就需要用到本文介绍的电子守恒法来进行方程式的配平，相比于原子守恒法，这个方法的适用范围更广。
一、熟记元素的离子化合价与得失电子规律
化学学科的学习永远离不开元素周期表，学生应当对元素周期表相当熟悉，前36号元素学生必须倒背如流，同时还要掌握分族记忆、分周期记忆的方法。这种记忆方法是有规律可循的，能够使学生更加熟练地掌握化学元素最简单离子的化合价。
但在元素周期表中，只有一种化合价的简单离子并不多见，更多的是具有多种价态的离子，这就需要学生耐心和细心记忆，千万不能记混，也一定不能漏记，否则很难运用电子守恒法配平方程式的。如果学生背不过元素离子的化合价，那么就无法确定还原剂与氧化剂，所有的配平步骤都不能进行，所有的配平方法也不能使用了。所以老师应该时刻督促化学基础差的学生进行常见离子化合价的记忆，定期对他们进行抽查检测。
同时，老师应当要求学生记忆一些常见的复杂离子化合物的化合价，比如试题中经常出现的高锰酸钾（KMnO4）中的锰离子是正七价，而锰酸钾（K2MnO4）中的锰离子是正六价。老师还需要要求学生记住一些常见的变价离子的化合价，比如S元素的离子需要掌握的化合价有负二价，零价，正四价和正六价。Fe元素的离子有正二价，正三价，以及四氧化三铁（Fe3O4）中铁的化合价分为正二价和正三价两种。学生还应该记住某些没有正价的离子，比如氟离子，只有负一价。常见离子团中某种元素的离子化合价学生也应该熟记于心，例如常见的硝酸根离子中的氮元素，它的化合价为正五价，次氯酸根离子中的氯离子是正一价，尤其需要注意这里的次氯酸根离子，它无论在酸性还是碱性溶液中都有较强的氧化性，化合价一般降为零价或者负一价。
像次氯酸根离子这种常见的，具有氧化性的离子团需要学生着重记忆。老师需要给学生总结出常见的具有氧化性及还原性的离子和离子团，让学生熟记于心。老师应当让学生打牢学习化学方程式的基础，要提醒化学基础差的同学多花点时间，更加努力地背诵常用离子和离子团的化合价，毕竟是基础性的东西，记忆得牢固才能进行氧化还原反应方程式的配平。
二、确定得失电子的物质，标出得失电子数
得失电子的物质即氧化还原反应中的氧化剂与还原剂，配平一个氧化还原方程式，第一步要做的就是要确定氧化剂与还原剂。电子守恒法配平方程式的基础就是在氧化还原反应中，还原剂失去的电子数等于氧化剂得到的电子数。
然而现实中很多学生对于判断还原剂和氧化剂的方法并不熟练，很有可能记混、记错，学生理解不了老师上课时候讲的判断方法。这时老师可以教给学生一个偷懒记忆的方法，不需要学生理解原理，而是直接给学生总结一个朗朗上口的顺口溜，便于学生记忆。例如“升失氧氧还氧产，降得还还氧还产”，这个顺口溜的意义就是：化合价升高，失电子，发生氧化反应，被氧化，作还原剂，是氧化产物。化合价降低，得电子，发生还原反应，被还原，作氧化剂，是还原产物。这样的顺口溜更便于学生理解和判断氧化还原反应中，得电子的氧化剂和失电子的还原剂各是什么，然后根据相应的还原产物和氧化产物的离子化合价，计算出得失电子的数目，才能进行配平。
学生在判断出氧化剂和还原剂后，确定还原产物和氧化产物的过程就会变得十分容易。与氧化剂含有相同元素的产物，极有可能是还原产物，与还原剂相同元素的产物，有可能是氧化产物。但是学生也不能妄下判断，只要找到产物中含有与氧化剂相同的元素的物质，就断定它为还原产物，这种判断方法显然不可取。因为在有些氧化还原反应中，与氧化剂同元素的产物可能有多个，然而有的产物可能并没有发生化合价的升降和电子的转移，这个时候需要学生运用背诵的有关物质的化合价来进行判断。
学生确定出某个元素在某个产物中的化合价是多少，再将这个数值与反应物的化合价进行比较，判断它是否发生了化合价的升降和电子的转移。只有发生了电子转移的产物离子，才能运用于电子守恒法的计算，而没有发生化合价升降的产物，需要用原子守恒定律进行下一步配平。
为了便于观察和计算，老师可以要求学生在氧化剂和还原剂离子的上方标出该离子的化合价，然后再在还原产物与氧化产物的上方标出对应离子的化合价，然后将对应的两个化合价相减，得出的数据的绝对值就分别是氧化还原反应中氧化剂得到的电子数和还原剂失去的电子数。得失电子数的确定是运用电子守恒法配平方程式的关键性步骤。
三、根据氧化剂得到的电子数和还原剂失去的电子数进行配平
学生在计算出氧化剂的得到电子数与还原剂失去的电子数之后，就可以进行配平了。根据电子守恒法则，氧化还原反应中，氧化剂得到的电子数量与还原剂失去的电子数量相等。上一步求出的氧化剂得到的电子数与还原剂失去的电子数可能相等也可能不相等，如果两个数值相等，方程式就很容易配平了，只需要再观察一下是否有未发生化合价升降的同种元素，然后运用原子守恒法则进行一步配平。如果两个数值不相等，那么方程式的配平问题还需要下一个步骤，计算出氧化剂得到的电子数与还原剂失去的电子数的最小公倍数，这个最小公倍数就是还原产物与氧化产物的系数，再寻找未发生化合价升降的元素，利用原子守恒定律，确定下氧化剂与还原剂的系数，至此，一个氧化还原反应的化学方程式的配平就完成了。
电子守恒法配平方程式的步骤看似复杂，其实不然，最关键的就是确定出氧化剂得到的电子数与还原剂失去的电子数，再利用小学数学关于最小公倍数的知识，就可以轻松配平任何氧化还原反应的方程式了。因此，老师应该强化学生运用电子守恒法配平方程式的习惯，平时多做些氧化还原方程式配平的训练，帮助学生攻克配平复杂氧化还原反应方程式的难关。
【关键词】化合价 氧化剂 还原剂 得失电子数
中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2015.12.085
学生普遍反映高中化学的难点集中在方程式的配平上，尤其是氧化还原法应的方程式。高中化学接触的方程式数量庞大，参与反应的物质学生根本不认识。学生在遇到这种陌生的氧化还原反应的方程式时，只要牢记配平方程式的方法，这类方程式的配平根本不是问题。大多数学生喜欢运用最简单的原子守恒法来配平方程式，却发现在有些氧化还原反应中原子守恒法并不能快速配平方程式，这就需要用到本文介绍的电子守恒法来进行方程式的配平，相比于原子守恒法，这个方法的适用范围更广。
一、熟记元素的离子化合价与得失电子规律
化学学科的学习永远离不开元素周期表，学生应当对元素周期表相当熟悉，前36号元素学生必须倒背如流，同时还要掌握分族记忆、分周期记忆的方法。这种记忆方法是有规律可循的，能够使学生更加熟练地掌握化学元素最简单离子的化合价。
但在元素周期表中，只有一种化合价的简单离子并不多见，更多的是具有多种价态的离子，这就需要学生耐心和细心记忆，千万不能记混，也一定不能漏记，否则很难运用电子守恒法配平方程式的。如果学生背不过元素离子的化合价，那么就无法确定还原剂与氧化剂，所有的配平步骤都不能进行，所有的配平方法也不能使用了。所以老师应该时刻督促化学基础差的学生进行常见离子化合价的记忆，定期对他们进行抽查检测。
同时，老师应当要求学生记忆一些常见的复杂离子化合物的化合价，比如试题中经常出现的高锰酸钾（KMnO4）中的锰离子是正七价，而锰酸钾（K2MnO4）中的锰离子是正六价。老师还需要要求学生记住一些常见的变价离子的化合价，比如S元素的离子需要掌握的化合价有负二价，零价，正四价和正六价。Fe元素的离子有正二价，正三价，以及四氧化三铁（Fe3O4）中铁的化合价分为正二价和正三价两种。学生还应该记住某些没有正价的离子，比如氟离子，只有负一价。常见离子团中某种元素的离子化合价学生也应该熟记于心，例如常见的硝酸根离子中的氮元素，它的化合价为正五价，次氯酸根离子中的氯离子是正一价，尤其需要注意这里的次氯酸根离子，它无论在酸性还是碱性溶液中都有较强的氧化性，化合价一般降为零价或者负一价。
像次氯酸根离子这种常见的，具有氧化性的离子团需要学生着重记忆。老师需要给学生总结出常见的具有氧化性及还原性的离子和离子团，让学生熟记于心。老师应当让学生打牢学习化学方程式的基础，要提醒化学基础差的同学多花点时间，更加努力地背诵常用离子和离子团的化合价，毕竟是基础性的东西，记忆得牢固才能进行氧化还原反应方程式的配平。
二、确定得失电子的物质，标出得失电子数
得失电子的物质即氧化还原反应中的氧化剂与还原剂，配平一个氧化还原方程式，第一步要做的就是要确定氧化剂与还原剂。电子守恒法配平方程式的基础就是在氧化还原反应中，还原剂失去的电子数等于氧化剂得到的电子数。
然而现实中很多学生对于判断还原剂和氧化剂的方法并不熟练，很有可能记混、记错，学生理解不了老师上课时候讲的判断方法。这时老师可以教给学生一个偷懒记忆的方法，不需要学生理解原理，而是直接给学生总结一个朗朗上口的顺口溜，便于学生记忆。例如“升失氧氧还氧产，降得还还氧还产”，这个顺口溜的意义就是：化合价升高，失电子，发生氧化反应，被氧化，作还原剂，是氧化产物。化合价降低，得电子，发生还原反应，被还原，作氧化剂，是还原产物。这样的顺口溜更便于学生理解和判断氧化还原反应中，得电子的氧化剂和失电子的还原剂各是什么，然后根据相应的还原产物和氧化产物的离子化合价，计算出得失电子的数目，才能进行配平。
学生在判断出氧化剂和还原剂后，确定还原产物和氧化产物的过程就会变得十分容易。与氧化剂含有相同元素的产物，极有可能是还原产物，与还原剂相同元素的产物，有可能是氧化产物。但是学生也不能妄下判断，只要找到产物中含有与氧化剂相同的元素的物质，就断定它为还原产物，这种判断方法显然不可取。因为在有些氧化还原反应中，与氧化剂同元素的产物可能有多个，然而有的产物可能并没有发生化合价的升降和电子的转移，这个时候需要学生运用背诵的有关物质的化合价来进行判断。
学生确定出某个元素在某个产物中的化合价是多少，再将这个数值与反应物的化合价进行比较，判断它是否发生了化合价的升降和电子的转移。只有发生了电子转移的产物离子，才能运用于电子守恒法的计算，而没有发生化合价升降的产物，需要用原子守恒定律进行下一步配平。
为了便于观察和计算，老师可以要求学生在氧化剂和还原剂离子的上方标出该离子的化合价，然后再在还原产物与氧化产物的上方标出对应离子的化合价，然后将对应的两个化合价相减，得出的数据的绝对值就分别是氧化还原反应中氧化剂得到的电子数和还原剂失去的电子数。得失电子数的确定是运用电子守恒法配平方程式的关键性步骤。
三、根据氧化剂得到的电子数和还原剂失去的电子数进行配平
学生在计算出氧化剂的得到电子数与还原剂失去的电子数之后，就可以进行配平了。根据电子守恒法则，氧化还原反应中，氧化剂得到的电子数量与还原剂失去的电子数量相等。上一步求出的氧化剂得到的电子数与还原剂失去的电子数可能相等也可能不相等，如果两个数值相等，方程式就很容易配平了，只需要再观察一下是否有未发生化合价升降的同种元素，然后运用原子守恒法则进行一步配平。如果两个数值不相等，那么方程式的配平问题还需要下一个步骤，计算出氧化剂得到的电子数与还原剂失去的电子数的最小公倍数，这个最小公倍数就是还原产物与氧化产物的系数，再寻找未发生化合价升降的元素，利用原子守恒定律，确定下氧化剂与还原剂的系数，至此，一个氧化还原反应的化学方程式的配平就完成了。
电子守恒法配平方程式的步骤看似复杂，其实不然，最关键的就是确定出氧化剂得到的电子数与还原剂失去的电子数，再利用小学数学关于最小公倍数的知识，就可以轻松配平任何氧化还原反应的方程式了。因此，老师应该强化学生运用电子守恒法配平方程式的习惯，平时多做些氧化还原方程式配平的训练，帮助学生攻克配平复杂氧化还原反应方程式的难关。