電子守恒法配平氧化—還原反應方程式方法探究

陳翠環

摘要：氧化還原反應的本質是電子轉移，還原劑失電子總數=氧化劑得電子總數.用電子守恒法配平氧化—還原反應方程式，可以同步明確物質的作用以及電子轉移的方向和數目的確定等.

關鍵詞：電子守恒法；配平氧化—還原方程式

配平氧化還原反應方程式涉及較多的配平技巧如：正向配平法、逆向配平法、正逆向相結合法、整體配平法等，方法過于復雜，不利于學生的掌握.氧化還原反應的本質是電子轉移，還原劑失電子總數=氧化劑得電子總數.用電子守恒法配平氧化還原反應方程式方法更簡單，學生更容易接受，用該方法配平方程式可以同步明確物質的作用以及電子轉移的方向和數目的確定等.

Cu+HNO3（稀） —— Cu（NO3）2+NO↑+H2O

反應為例來談談電子守恒法配平氧化還原反應方程式的原理和步驟.

一、電子守恒法配平氧化還原反應方程式的原理

還原劑失電子總數=氧化劑得電子總數=該反應的電子轉移數目

二、電子守恒法配平氧化還原反應方程式的步驟

例1Cu+HNO3（稀） ——Cu（NO3）+NO↑+H2O

（1）標好價

標好反應前后化合價發生改變的元素的化合價

0+5 +2 +2

Cu+HNO3（稀） ——Cu（NO3）2+NO↑+H2O

（2）列變化

根據變價元素原子守恒寫出兩個變化過程

氧化過程：還原劑-ne-氧化產物

還原過程：氧化劑+me-還原產物

注：兩個變化過程可以寫成變價物質對變價物質或變價物質對變價原子或變價原子對變價原子

0 +2

Cu-2e-Cu（NO3）2

+5 +2

HNO3+3e-NO或

0+2

Cu -2e-Cu

+5+2

N+3e-N

（3）求總數（求最小公倍數）

使還原劑失電子總數=氧化劑得電子總數=最小公倍數=該反應的電子轉移數目

2、3的最小公倍數為6，要使還原劑失電子總數等于氧化劑得電子總數，第（2）步過程變式為

3Cu-6e-3 Cu（NO3）2

2HNO3+6e-2NO或

0+2

3Cu-6e-3Cu

+5+2

2N+6e-2N

（4）配系數

電子守恒后便可先配出氧化劑、還原產物；還原劑、氧化產物前面的系數，最后用觀察法配平其它物質前面的系數.

電子守恒后從第（3）步可以看出Cu（NO3）2和Cu前面的系數均為3 ，NO前面的系數為2， HNO3前面的系數暫定為2，3Cu+2HNO3（稀） 3 Cu（NO3）2+2NO↑+H2O說明3mol的Cu參加反應反應有2molHNO3被還原.由于Cu（NO3）2前面的系數為3，說明3mol的Cu參加反應，有6molHNO3起酸的作用，故HNO3前面的系數最后為8，3Cu+（2+6）HNO3 ——3Cu（NO3）2+2NO↑+H2O，最后用觀察法配平其它物質前面的系數，并將“—”改成“”3Cu+8HNO3（稀） 3 Cu（NO3）2+2NO+4H2O

（5）檢查

檢查方程式是否符合質量守恒和電荷守恒

從配平過程中我們可以明確HNO3的作用，被還原的HNO3量占參加反應HNO3總量的14，同時可標出該反應的電子轉移情況：0價態的Cu原子失電子轉移給HNO3+5價的N原子，電子轉移數6e-，電子轉移的方向和數目可表示為：

3Cu+8HNO3 3 Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

三、若同一反應物變價原子有多種時，應先體現出變價原子的配比特點，再求最小公倍數

例2 +2-10+3-2+4-2

Fe S2+ O2——Fe2 O3 + SO2

（還原劑）（氧化劑）

（1）標好價

該反應中變價元素有3種，其中FeS2中+2價Fe元素和-1價的S元素化合價均發生改變，而且參加反應的Fe原子和S原子數目比為1∶2，配平時應先體現出變價的Fe原子和S原子的數目比1∶2的特點，再求使還原劑失電子總數等于氧化劑得電子總數的最小公倍數.

（2）列變化

+2 +3

Fe -e-Fe

-1 +4

S -5e-S

0 -2

O2 +4e-2O

注：在-1價S原子的前面先配系數2，體現出參加反應的Fe原子和S原子的數目比為1∶2.上述過程變式為：

+2 +3

Fe -e-Fe

-1 +4

2S -10e-2S

0 -2

O2 +4e-2O

（3）求總數

從上述過程可以看出還原劑總共失去11個電子，氧化劑得到4個電子，4和11的最小公倍數是44，要使還原劑失電子總數等于氧化劑得電子總數，上述過程變式為：

+2+3

4Fe -4e-4 Fe

-1+4

8S -40e-8S

0 -2

11O2 +44e- 22O

（4）配系數

4Fe S2+11O22Fe 2O3+8SO2

從第（3）步我們可以看出+2價Fe原子失去4個電子轉移給O2，-1價的S原子失去40個電子轉移給O2，所以該反應的電子轉移方向和數目為：

4Fe S2+11O22Fe 2O3+8SO2

四、對配平過程物質前面出現分數的處理

例3+5 -1+40

KClO3+HCl——KCl + ClO2 + Cl2 + H2O

（氧化劑） （還原劑）

（1）標好價

該反應中變價元素只有一種Cl元素，屬于同一元素不同價態原子之間的氧化—還原反應，價態變化規律是“只靠攏，不相交.”

（2）列變化

+5+4

KClO3 + e- ClO2

-10

HCl-e-12Cl2

（3）求總數

上式還原劑失去電子總數已等于氧化劑得電子總數，即最小公倍數為1

（4）配系數

根據電子守恒KClO3和ClO2前面系數均為1，Cl2前面系數為12，HCl前面系數暫定為1，根據K原子守恒KCl前面系數為1，說明1mol KClO3參加反應有1mol HCl被氧化，1mol HCl起酸的作用，最終HCl前面的系數為2，最后用觀察法配平其它物質前面的系數KClO3 + 2 HCl=KCl + ClO2 + 12Cl2 + H2O.

化學方程式的配平，各物質前面的系數要化為最簡單的整數比，方程式的系數擴大幾倍，電子轉移數同時也擴大幾倍，所以上述方程式的系數及電子轉移的方向和數目為：

2KClO3 + 4 HCl2KCl + 2ClO2 + Cl2 + H2O

總之用電子守恒法配平氧化還原反應方程式方法更簡單，學生更容易接受，用該方法可以比較輕松地解決氧化還原反應的一些問題.