“分數系數法”配平有單質的氧化還原反應簡介

龍昌華

（湖南省鳳凰縣第二中學）

“分數系數法”配平有單質的氧化還原反應簡介

龍昌華

（湖南省鳳凰縣第二中學）

化學方程式的配平是化學學習的難點。這是因為配平“有法而無定法”。特別是初學者配平時多依賴于觀察和不斷的數字試驗，“顧此失彼”是學生配平時出現的常見問題。分數系數法引入數學意義的平衡思想用于有單質的化學反應配平。通過先非單質元素后單質元素的固定配平步驟和“一配一畢，互不干擾”的配平特點有效地克服了“顧此失彼”和配平“搖晃”現象的出現。運用于教學中效果良好，學生樂于接受。

化學方程式；配平；單質；分數系數法

化學方程式的配平是化學學習的難點，對于尚處于化學啟蒙階段的九年級學生來說尤其如此。盡管在教學實踐中人們總結了諸如求最小公倍數法、奇數配偶法、化合價升降法、待定系數法等很多方法，但由于其有法而無定法（幾乎沒有一種方法能配平所有的化學方程式）的特性，在練習中面對較復雜的化學方程式時，同學們還是感到難于駕馭，很大程度上仍依賴于觀察和反復的數字試驗，寄希望于巧合，成功率不高。

九年級化學教材僅介紹一種配平方法——求最小公倍法。此法原理簡單、易于理解，但適應性差——僅適用于待配平元素在反應物和生成物里只存在于一種物質中的化學方程式配平（例如KClO3—KCl+O2中的O元素，在反應物中只存在于KClO3，在生成物中只存在于O2里），若待配平元素同時存在于多種物質中，求最小公倍法就顯得捉襟見肘，難于應對（例如H2O2—H2O+O2，在生成物中O元素分別存在于H2O和O2里）。配平時不同元素循環地相互干擾，難于兼顧。

以Fe2O3+CO—Fe+CO2的配平為例，按配平常規，把原子數目較多的O元素作為配平起點：反應前后，O元素的原子數目分別是4和2，故在CO2前配2可使O元素平衡，即：Fe2O3+CO—Fe+ 2CO2；但很顯然地，O元素的平衡卻又導致了C元素的失衡，且重新配平C元素又會引起O元素的失衡——配平的“搖晃”現象即使是經驗豐富的人在實踐中也并不鮮見。

在多年的教學實踐探索中，我們總結歸納了命名為“分數系數法”的配平方法。該法在配平有單質的氧化還原反應時由于方法簡單、步驟明晰、一配一畢互不干擾，能有效地克服“顧此失彼”的“搖晃”現象，優勢明顯，深受學生喜愛，下面結合C2H2+O2—CO2+H2O實例（本文涉及的化學反應均略去反應條件）作簡要介紹。

一、配平方法

（一）適應類型：有單質的氧化還原反應。

本例中O2為單質，適用該法（若單質有多種，可恰當選擇其中一種）。

（二）步驟固定：

步驟1：先配平非單質元素，在配平時遵循“一配一畢、互不干擾”原則。

本例中，C、H為非單質元素，先行配平。結果為：

C2H2+O2—2CO2+H2O

步驟2：在單質前一次性配平單質元素（可以配分數，故名）。

分析：通過步驟1非單質元素C、H的配平，單質元素O在反應前后的原子數目分別是2和5。為避免出現“顧此失彼”的“搖晃”，分數系數法遵循“一配一畢，互不干擾”的原則，對單質元素的配平在位置和方法上作了規定——單質前，并強調一次性配平，可配分數系數；即本例中，應在O2前配平O元素，由于反應后O元素的原子數目為5，故應在O2前配，使得反應前后O元素的原子數目均為5，全部元素平衡。即：

顯然，此時化學方程式已經實現數學意義的平衡，但是對于沒有引入“mol”概念的九年級學生來說，5個氧分子是不能容忍2的，因而可以去分母化整達到他們理解的真正意義上的化學平衡。

步驟3：去分母（如果步驟1、2配分數系數）：

分析：本例中，各項系數都乘以“2”，可將分母系數化為整數。即：2C2H2+5O2→4CO2+2H2O

配平完畢。

二、原理小結

分數系數法有別于其他方法的三個重要特點是：一是配平化學方程式時，引入了先行數學意義上的平衡再行化學意義上的平衡思想，引入了分數系數的配平思路；二是按先非單質元素后單質元素的固定配平順序；三是無論是單質元素還是非單質元素，都要求遵循“一配一畢，互不干擾”原則，從根源上避免了其他方法出現的顧此失彼的現象，“搖晃”得到遏制，這正是分數系數法的核心與精髓所在。

補例：配平Fe2O3+CO—Fe+CO2

1.確定單質：Fe

2.先配平非單質元素，即C、O元素。

分析：本例中C反應前后原子數目均為1，已經平衡；O元素在反應前后的原子數目分別為4和2，沒有平衡。按照“一配一畢，互不干擾”要求，為避免O元素的配平導致C元素受干擾而失衡，因此只能在Fe2O3前配，使得O元素的原子數目在反應前后均為2，實現平衡。即：Fe2O3+CO—Fe+CO2

3.在單質前一次性配平單質元素。即：

4.去分母。

各項系數都乘以“3”，可將分母系數化為整數。即：

配平完畢。

正如前文所述，化學方程式配平有法而無定法，分數系數法也難于“囊括”全部有單質的化學方程式的配平。盡管如此，作為化合價升降法的過渡及求最小公倍數法和奇數配偶法的補充，分數系數法依然受到學生的推崇。

練習：用分數系數法配平下列化學方程式（反應條件已略去）：

·編輯 謝尾合