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摘 要:化学教学过程中,氧化还原反应的学习一直都是重点也是难点。这就要求化学教师在氧化还原反应讲解时,注重引导学生对知识加以深刻理解,由浅入深层层递进。帮助学生将抽象的化学知识进一步具像化、生活化,使学生可以根据实际情况展开联想,锻炼学生对于氧化还原反应方程式的配平技巧,进而提高氧化还原反应知识部分的教学质量。
关键词:高中化学 氧化还原反应 配平技巧
化学是一门以实践和理论为基础的自然科学,需要学生有极强的理论分析能力。学生接触氧化还原反应知识,对于这一全新的知识点认知尚不全面。因此,学生普遍反映氧化还原反应方程式的配平难度很大,尤其是部分学习基础不扎实的学生,好像在“听天书”。针对学生实际学习情况,需要教师着重解决氧化还原反应方程式配平难的问题。针对这一问题现将配平方法总结归纳如下:
一、零价法氧化还原配平
教师可以运用零价法进行氧化还原的方程式配平。针对分子中含有不容易确定元素实际化合价的物质,学生可以先将该物质确定为配平的标准,而后假设该物质之中的各元素化合价都是0(也可以在满足化合物之中各个元素的化合价相加之和为0的大前提下,设为其他的数值),这样操作对配平结果不会产生实质性的影响。
例如,FeS2+O2 → Fe2O3+SO2的化学反应方程式中,便可应用零价法进行氧化还原方程式的配平。实际的问题分析步骤如下:首先,在化合物FeS2中Fe元素的实际化合价为+2价,发生氧化还原反应之后,在氧气的氧化作用铁的化合价由之前的+2价变成了+3价,而S的化合价则是由-1价变成了+4价。也就是说同一物质中的两种元素都发生了化合价的价态变化,故而我们可以将硫化亚铁看为一个零价的整体,思考实际的方程配平方法。
二、平均价态法配平方程式
学生在解答相关化学方程式的配平问题时,会遇到方程式中的化合物中的同一个元素的原子,经过反应之后出现两种及以上的不同价态时,可以暂时将它们同等看待,也就是暂时假定这些物质中的化合价是相同的。而后依照化合物中各个化合价代数和为零的原则,予以平均标价,假如化学方程式出现双原子的分子时,这些原子个数要扩大2倍。
例如,学生遇到经典的分解反应NH4NO3——HNO3 + N2 +H2O时,教师为学生进行整体分析:其中,NH4NO3中N的平均化合价为+1价,元素化合价升降关系为NH4NO3 →HNO3:其中N元素的化合价由+1价→+5价,总共升高了4×1价,而NH4NO3 →N2:其中N元素的化合价由+1价→0价,共计下降1×2价。因此,教师指导学生进行方程式的整理后可得方程式的实际配平该方程式:5NH4NO3 =2HNO3 +4N2 +9H2O 。
三、缺项的方程式配平方法
学生普遍反映,在遇到缺少必要反应物的时候,很难完成方程式的配平工作。对于这样的问题,就需要教师为学生打好缺项配平的基础。若是题目给出的化学方程式存在反应物或生成物缺失的情况,则需要学生在方程式配平的过程中进行适当的“略读”。假如缺失的物质不涉及电子得失,只是提供发生氧化还原反应的具体环境,学生则可以先将有化合价升降的元素进行配平,而后倒推所缺物质,最后填写系数即可。若是缺少的物质涉及到氧化还原反应的化合价变化,则需要学生将相关的元素升降问题理清,之后再根据反映的物质多少确定相关的系数,把所有的物质列出之后,整理相关元素做差,便能够倒推出实际的反应物质。
例如,BiO3-+Mn2++ →Bi3++MnO4-+H2O的方程式中,涉及到的便是缺項配平问题。因此需要教师根据化合价的升降,进行配平步骤的讲解。其中,有变价元素的有关物质BiO3-+2Mn2++ → 5Bi3++2MnO4-+H2O。最后因为氧原子的守恒,可以进一步确定H2O的系数是7,根据质量守恒和电荷守恒可以确定反应物中所缺物质是H+。再者,aFeCl2+bKNO3+cHCl=dFeCl3+eKCl+fX+gH2O中已知b=1,d=3,X为生成物,其分子式是什么?根据实际问题可知,a=d=3,FeCl2 和3FeCl3的系数是3,KNO3的系数是1,综合分析转移电子数以及Cl-,即可得到实际的各个系数,最后做差既可得X为NO。
四、逆向配平法配平方程式
当学生遇到氧化剂(或还原剂)中的某种元素,对应的化合价并未完全发生改变,这时就需要学生从氧化产物以及还原产物着手进行配平。应当先考虑生成物的价态变化,然后通过逆向思维倒推反应物的实际系数。学生解决类似问题时需要明白问题的突破口在于如何确定实际的反应思路。
例如,P+CuSO4+H2O→ Cu3P + H3PO4 + H2SO4,整个反应的过程中起到氧化剂作用的是P和CuSO4两种,反应得到的还原产物为Cu3P而H3PO4则是氧化产物。因此,需要逆向倒推出以1molCu3P和1molH3PO4 为实际的物质的量,进而求得最终的反应方程式为11P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P + 6H3PO4 + 15H2SO4
综上所述,教师需要整合以上氧化还原反应方程式的配平技巧,指导学生灵活运用这些配平技巧,遵守得失电子数目守恒、质量守恒以及电荷数目守恒定律,使学生提升方程式的配平技巧。
参考文献
关键词:高中化学 氧化还原反应 配平技巧
化学是一门以实践和理论为基础的自然科学,需要学生有极强的理论分析能力。学生接触氧化还原反应知识,对于这一全新的知识点认知尚不全面。因此,学生普遍反映氧化还原反应方程式的配平难度很大,尤其是部分学习基础不扎实的学生,好像在“听天书”。针对学生实际学习情况,需要教师着重解决氧化还原反应方程式配平难的问题。针对这一问题现将配平方法总结归纳如下:
一、零价法氧化还原配平
教师可以运用零价法进行氧化还原的方程式配平。针对分子中含有不容易确定元素实际化合价的物质,学生可以先将该物质确定为配平的标准,而后假设该物质之中的各元素化合价都是0(也可以在满足化合物之中各个元素的化合价相加之和为0的大前提下,设为其他的数值),这样操作对配平结果不会产生实质性的影响。
例如,FeS2+O2 → Fe2O3+SO2的化学反应方程式中,便可应用零价法进行氧化还原方程式的配平。实际的问题分析步骤如下:首先,在化合物FeS2中Fe元素的实际化合价为+2价,发生氧化还原反应之后,在氧气的氧化作用铁的化合价由之前的+2价变成了+3价,而S的化合价则是由-1价变成了+4价。也就是说同一物质中的两种元素都发生了化合价的价态变化,故而我们可以将硫化亚铁看为一个零价的整体,思考实际的方程配平方法。
二、平均价态法配平方程式
学生在解答相关化学方程式的配平问题时,会遇到方程式中的化合物中的同一个元素的原子,经过反应之后出现两种及以上的不同价态时,可以暂时将它们同等看待,也就是暂时假定这些物质中的化合价是相同的。而后依照化合物中各个化合价代数和为零的原则,予以平均标价,假如化学方程式出现双原子的分子时,这些原子个数要扩大2倍。
例如,学生遇到经典的分解反应NH4NO3——HNO3 + N2 +H2O时,教师为学生进行整体分析:其中,NH4NO3中N的平均化合价为+1价,元素化合价升降关系为NH4NO3 →HNO3:其中N元素的化合价由+1价→+5价,总共升高了4×1价,而NH4NO3 →N2:其中N元素的化合价由+1价→0价,共计下降1×2价。因此,教师指导学生进行方程式的整理后可得方程式的实际配平该方程式:5NH4NO3 =2HNO3 +4N2 +9H2O 。
三、缺项的方程式配平方法
学生普遍反映,在遇到缺少必要反应物的时候,很难完成方程式的配平工作。对于这样的问题,就需要教师为学生打好缺项配平的基础。若是题目给出的化学方程式存在反应物或生成物缺失的情况,则需要学生在方程式配平的过程中进行适当的“略读”。假如缺失的物质不涉及电子得失,只是提供发生氧化还原反应的具体环境,学生则可以先将有化合价升降的元素进行配平,而后倒推所缺物质,最后填写系数即可。若是缺少的物质涉及到氧化还原反应的化合价变化,则需要学生将相关的元素升降问题理清,之后再根据反映的物质多少确定相关的系数,把所有的物质列出之后,整理相关元素做差,便能够倒推出实际的反应物质。
例如,BiO3-+Mn2++ →Bi3++MnO4-+H2O的方程式中,涉及到的便是缺項配平问题。因此需要教师根据化合价的升降,进行配平步骤的讲解。其中,有变价元素的有关物质BiO3-+2Mn2++ → 5Bi3++2MnO4-+H2O。最后因为氧原子的守恒,可以进一步确定H2O的系数是7,根据质量守恒和电荷守恒可以确定反应物中所缺物质是H+。再者,aFeCl2+bKNO3+cHCl=dFeCl3+eKCl+fX+gH2O中已知b=1,d=3,X为生成物,其分子式是什么?根据实际问题可知,a=d=3,FeCl2 和3FeCl3的系数是3,KNO3的系数是1,综合分析转移电子数以及Cl-,即可得到实际的各个系数,最后做差既可得X为NO。
四、逆向配平法配平方程式
当学生遇到氧化剂(或还原剂)中的某种元素,对应的化合价并未完全发生改变,这时就需要学生从氧化产物以及还原产物着手进行配平。应当先考虑生成物的价态变化,然后通过逆向思维倒推反应物的实际系数。学生解决类似问题时需要明白问题的突破口在于如何确定实际的反应思路。
例如,P+CuSO4+H2O→ Cu3P + H3PO4 + H2SO4,整个反应的过程中起到氧化剂作用的是P和CuSO4两种,反应得到的还原产物为Cu3P而H3PO4则是氧化产物。因此,需要逆向倒推出以1molCu3P和1molH3PO4 为实际的物质的量,进而求得最终的反应方程式为11P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P + 6H3PO4 + 15H2SO4
综上所述,教师需要整合以上氧化还原反应方程式的配平技巧,指导学生灵活运用这些配平技巧,遵守得失电子数目守恒、质量守恒以及电荷数目守恒定律,使学生提升方程式的配平技巧。
参考文献
[1]龚子清.无机氧化还原反应方程式的配平方法[J].农家参谋,2017(19):98.
[2]钟永洁,卢少波,衷明华.氧化还原反应方程式的配平方法及技巧[J].江西化工,2015(03):179-181.