复杂氧化还原反应方程式配平的特殊方法探讨

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　　【摘 要】作为高中化学知识体系结构中的重要组成部分，氧化还原反应主要考察高中生对不同物质的化学性质、反应原理、变化规律等知识点的掌握水平，化学方程式配平也是高中生所应掌握的一项基本技能。本文结合学习实际分析了复杂氧化还原反应的基本特点，并着重探讨了物质系数代换法、介质分析法、化合价归零法等几种特殊方法在复杂氧化还原反应方程式配平中的具体应用，以供参考。
　　【关键词】高中化学；氧化还原反应；方程式配平
　　【中图分类号】O6-O641 【文献标识码】A 【文章编号】1671-8437（2019）04-0026-02
　　通过对当前阶段掌握的化学知识进行分析，可以发现氧化还原反应在高中阶段化学学科的学习中占据了较大的比重，伴随当前学习难度与深度的不断增加，如今高中生所接触到的氧化还原反应的类型也日趋复杂，相关化学方程式的配平需要涉及到较强的思维跨度，这就对高中生的化学思维能力提出了更高的要求。如何有效强化配平技能的锻炼与提高，值得我们进行深入的探讨。
　　1 复杂氧化还原反应的特点分析
　　在高中化学阶段涉及到诸多种类繁多、形态复杂的氧化还原反应，其特点也各有差异。从氧化还原反应中涵盖的微粒种类层面进行分析，存在氧化剂与还原剂是同种物质、两种物质以及多于两种物质等三种类型；从氧化还原反应中涵盖的元素种类层面进行分析，涵盖了一种物质中一种元素、同种元素、多种元素的化合价升降等三种类型[1]。同时，还有部分氧化还原反应方程式中的元素化合价发生了变化，但该元素的反应式与产物化学式中所呈现出的原子数却各不相同。
　　如在HClO发生分解反应的化学方程式中，O元素在反应物化学式中含有1个原子，却在产物化学式中包含2个原子。诸此种种复杂的氧化还原反应对高中生的配平技能掌握水平提出了较高的要求，还需要依据具体情况运用特殊方法解决问题。
　　2 几种特殊方法在复杂氧化还原反应方程式配平中的具体应用
　　2.1 物质系数代换法
　　物质系数代换法的应用主要是在化学方程式中选取任一反应物或生成物，将其中一种物质前面的系数设置为1，将同侧另一种反应物或生成物的系数设为x，依据原子守恒定律确保化学反应前后原子总数不变，进而确定其余各物质前的系数值。以C2H2与氧气的氧化还原反应为例，运用物质系数代换法后其化学反应方程式为：
　　由于C2H2在反应前系数为1、包含2个氢原子，由此可推断出反应后所生成物质中也应当包含2个氢原子，进而推断出H2O、CO2的化学计量数分别为1、2。
　　然后进行x值的计算，通过观察化学式可以得出有2x个氧原子参与了化学反应，因此反应生成物中包含的氧原子数量也应当为2x，而H2O、CO2中分别包含1、2个氧原子，基于原子守恒原则可以推断出反应后也应当包含2x个氧原子，则可以得出等式：2x=1+2×2=2.5。由此可以判断x的值为2.5，进而将x值放入方程式中进行代换。由于化学方程式配平要求系数取整数值，因此还需要将O2前的系数2.5进行整数化转换，将化学方程式中各物质系数乘以2，便可以得出最终配平结果为：
　　最后，还应当依据质量守恒定律进行原子个数的检查，确保反应前后原子个数相等则可以证明方程式得到配平。
　　2.2 介质分析法
　　在许多复杂的氧化还原反应中存在一些特殊的反应物，这类介质的元素化合价始终保持一致，当我们在配平这类化学方程式时需要格外注重此类介质与氧化剂、还原剂的区分。
　　一方面可以利用分拆法进行计算，当存在氧化剂充当介质时，如铜和硫酸发生化学反应，此处硫酸既充当氧化还原反应中的氧化剂，又同时充当反应中的酸性介质，由此可以将原有的化学方程式拆分为：
　　其中针对CuCuSO4得出的计算结果为
　　（0-2）=-2，-2×1=-2，针对H2SO4SO2得出的计算结果
　　为（6-4）=+2，2×1=+2，进而将系数带入到方程式中并将其合并后可以得出：
　　另一方面还可以借助缺项配平法进行计算，通常在某些复杂氧化还原反应中，介质的酸碱性会对反应产物产生一定的影响，导致反应生成物呈现出缺项的状态，如高锰酸钾作为氧化剂，在强酸性介质中会被还原成Mn2+，在近中性介质中会生成MnO2，在强碱性介质中会生成MnO42-。对于这类反应可以依照“酸中出水，碱中出水；水中出酸，水中出碱”的规律进行配平[2]。如针对以下方程式进行填充物质的判断：
　　通过观察方程式可以发现Mn元素在反应中化学价由+7价转变为+2价，依据介质产物规律可以基本判断出该反应的介质种类为酸性介质，再依据方程式中所出现的元素种类进行判断，则可以判断出填充物质可能是H2SO4、KHSO4、NaHSO4中的某一种，以H2SO4为例，其反应方程
　　式为：
　　其中Mn：（7-2）=5、5×2=+10，
　　S：（4-6）=-2、-2×5=-10，由此可以推导出其配平式为：
　　同理可推导出其余两种填充物质的配平式为：
　　2.3 化合价归零法
　　以复杂无机氧化还原反应为例，其方程式为：
　　首先可以设As2S3的系数为1，其中As、S两种元素的化合价为0，基于原子守恒定律進行H3ASO4与H2SO4系数的配平，其结果为：
　　接下来进行具体分析，由于H3AsO4中As元素的化合价为+5、H2SO4中S元素的化合价为+6，由此可以计算出As2S3在反应中失去的电子数为2×5+3×6=28，其中Cl2在转化为HCl的过程中得到了2个电子，基于电子得失守恒原则可以判断出Cl2的系数为28÷2=14，HCl的系数为28，H2O的系数为20，最终可以得出配平方程式为：
　　总而言之，在当前高中化学学习的过程中，不同学习阶段都会面临着不同复杂程度的氧化还原反应，对高中生的方程式配平技能提出了更高的要求。要想切实提高高中生对化学反应方程式配平技能的掌握水平，还应当注重加强在陌生学习情境下特殊信息的收集与分析工作，逐步建立对基准物质、化合价变化守恒关系的正确认知，从而有效形成自动化、程序化配平思维，进一步促进化学核心素养的提升。
　　【参考文献】
　　[1]麦裕华.高中化学氧化还原反应方程式配平技能学习进阶的探讨[J].化学教育，2014（17）.
　　[2]万景民.配平氧化还原反应方程式的一种新方法——“分合法”[J].高考，2013（2）.
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