常见氧化还原反应配平“一法多用”的解题思路

刘元昊　林红

一、氧化还原反应的重要性及其配平的考查方式

氧化还原反应作为人教版化学教科书必修一中的重点、难点的理论课，其辐射范围很广，贯穿整个高中化学的学习生涯。纵观近5年来的高考试题，并不会单独且直接的考查氧化还原反应的配平问题，而是贯穿着整个试卷，如选择题，化工流程题，基础实验题，以及推断题中，不论如何考察，一般和电化学、阿伏伽德罗常数、离子共存等相联系。这就要求学生在学习氧化还原反应的过程中真正意义上的理解什么是氧化还原反应，怎么去利用氧化还原反应的理论来对习题进行举一反三。

二、从氧化还原反应的“实质”中找解决问题的关键和突破口

氧化还原反应的实质是电子的得失或共用电子对的偏移。但单单从这十几个字来看，并不能看出到底它对解题有什么样的作用，而是要更深层次的认识到氧化还原反应“实质”中隐藏的特点。从得失电子角度来看，氧化剂中元素的得电子数和还原剂中元素的失电子数是一致的，而从化合价的的角度来看还原剂中元素的化合价升高总数和氧化剂中元素化合价降低总数也是一致的，在同一个氧化还原反应中，得电子数和失电子数与化学价升降总数在数值上来看也是一致的。因此，不难从氧化还原的实质中得到了一个重要的结论：

得电子总数=失电子总数=元素化合价升高总数=元素化合价降低总数。

化合价升降法正是利用氧化还原反应的这一特点，通过控制化合价升降总数对化学方程式进行配平的。在本文中笔者会详细介绍化合价升降法的使用。其对解决高中化学氧化还原反应配平是一个关键性的突破口。

三、利用化合价升降法解决高中化学常见的氧化还原反应配平，实现“一法多用”

在高中阶段，氧化还原反应的配平问题，最常见的三种有，正向配平问题、逆向配平问题、缺项配平问题。以下将介绍化合价升降法对以上问题的解决方法。

1.正向配平问题

这种方程式的配平比较简单，首先观察方程式中，对于价态改变的元素是否全部被氧化（或全部被还原）。换言之，氧化剂只对应一种还原产物，还原剂只对应一种氧化产物。从反应物向生成物配平或从生成物向反应物配平均可。

例1 （ ）KI+ （ ）KMnO4+（ ）H2SO4（ ）K2SO4 +（ ）MnSO4+（ ）I2+（ ）H2O

其中还原剂是KI 对应的氧化产物只有I2，氧化剂KMnO4 对应的还原产物只有MnSO4。

这就是一个典型的正向配平问题，可以直接从反应物入手配平。根据氧化还原反应的特点，利用化合价升高和降低总数相等的方法进行配平，可称之为化合价升降法。

（1）标出化合价发生改变元素的化合价。

如：KI中I的化合价为-1价，I2中I的化合价为0价。KMnO4中Mn的化合价为+7价，MnSO4中Mn的化合价为+2价。

（2）计算出变价元素化合价的变化值。

如：KI→I2，化合价变化值{0-（-1）}×2=2 KMnO4→MnSO4，化合价的变化值7-2=5

（3）利用最小公倍数法给各化合价的变化值乘一个系数，使化合价的升高总数和化合价的降低总数相同。

如2×5=10，5×2=10

（4）根据化合价升高总数=化合价降低总数。先对氧化剂和还原剂配平，再对氧化产物和还原产物配平，最后再调整配平其他项。

如：KMnO4→MnSO4 每转移电子一次，化合价变化5，需要转移2次，化合价的变化值才能是10。因此KMnO4的化学计量数是2。KI→I2，KI每次能向I2转移一个电子，化合价变化1，需要转移10次，化合价的变化值才能为10。因此KI的化学计量数是10。还原产物MnSO4中的Mn每次化合价变化5，需要转移2次电子，化合价的变化值才能达到10。氧化产物I2中I的每次化合价变化2价，只需要转移5次，化合价的变化值就能达到10。因此MnSO4 和I2中的化学计量数分别是2和5。反应物中含K元素的化合物全部配完，因此可确定K的离子个数为12。因此K2SO4的化学计量数为6。生成物中含硫酸根离子的化合物的系数已完全配完，因此可确定H2SO4 的化学计量数为8，又可确定反应物中氢离子的个数为16，从而确定生成物中H2O的化学计量数为8。得到方程式：

10KI+2KMnO4+8H2SO4

6K2SO4+2MnSO4+5I2+8H2O

（5）检查元素、电荷、原子是否守恒。

2.逆向配平问题

当给定的氧化还原反应方程式中，氧化剂或还原剂中的一种元素出现几种不同的价态时。换言之，自身氧化还原反应（包括歧化反应和同一物质中不同种元素间的反應），若从反应物开始配平则有一定的难度，可从生成物开始配平，即逆向配平。

例2 （ ）Cu+（ ）HNO3

（ ）Cu（NO3）2 +（ ）NO↑+（ ）H2O

根据例1中使用的化合价升降法，只需对第四步进行调整，从生成物开始配平。

（1）、（2）、（3）步简述：

Cu→Cu（NO3）2 ，Cu的化合价由0价变为+2价 化合价变化值为2-0=2

HNO3→NO，N的化合价由+5价变为+2价 化合价变化值为5-2=3

2×3=6 3×2=6

（4）由于生成物中N的化合价有两种，若从反应物开始配平无法确定HNO3的化学计量数，反之从生成物开始配平则方便。

由于变化6个化学价能使化合价升高和降低总数相等。因此可以从NO和Cu（NO3）2入手，NO中N的化合价变化一次改变3价，一共需要改变2次才能使化合价变化值为6。因此NO的化学计量数是2，而Cu（NO3）2中的Cu每次化合价变化2，需要改变3次才能使化合价的变化值为6，因此Cu（NO3）2的化学计量数是3。生成物中含N元素和Cu元素的化合物都已经完成配平，因此可以确定HNO3的化学计量数为8，Cu的化学计量数为3。反应中氢元素的化学计量数已经确定，因此H2O的化学计量数为4。因此得到方程式：endprint

3Cu+8HNO33Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

（5）检查元素、电荷、原子是否守恒。

3.缺项配平问题

缺项配平是氧化还原反应方程式配平中的一个难点问题，某些反应物或生成物的化学式未写出，在水溶液中的反应所缺的物质通常是H+、OH-和 H2O，在反应物或生成物一边加H+、OH-和H2O即可配平氧化还原反应方程式。这类方程式的配平不仅要配平化学计量数，还要写出未知物的化学计量数，再通过比较反应物与生成物，观察增减的原子或离子数，确定未知物并配平。

例3 （ ）MnO-4+（ ）H2O2 +（ ）（ ）Mn2++（ ）O2↑+

（ ）H2O

根据例1中使用的化合价升降法，只需对第四步进行调整。

（1）、（2）、（3）步简述：

MnO-4→Mn2+ ，Mn的化合价由+7价变为+2价 化合价变化值为7-2=5

H2O2 →O2 ，O的化合价由-1价变为0价 化合价变化值为{0-（-1）}×2=2

5×2=10 2×5=10

（4）可以利用正向配平或逆向配平的方法，将氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物配平。再对反应物（或生成物）中存在的缺项进行补充，如例3中的方程式，配平氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物后，生成物中的离子数目已经确定，若生成物中多正电荷，则反应物的缺项应该补充H+。若生成物中多负电荷，则反应物的缺项应该补充OH-。若生成物中和反应物中的电荷数已经守恒，则反应物的缺项应该补充H2O 。

根据例1和例2的配平手段，可知MnO-4的化学计量数为2，H2O2的化学计量数为5。Mn2+ 的化学计量数为2，O2的化学计量数为5。由于生成物中的离子数目已经确定，带4个正电荷，

反应物中所带电荷数与生成物电荷数一致，反应物中有2个负电荷，所以需要补充6个正电荷，满足（-2）+6=4，使左右兩边的电荷数一致，因此缺项的位置和缺项位置的化学计量数应该是6H+，氢离子的个数全部确定，因此可确定H2O的化学计量数为8，得到方程式：

2MnO-4+5H2O2+6H+2Mn2++5O2↑+8H2O

（5）检查元素、电荷、原子是否守恒。

氧化还原反应的配平方法其实还有很多，比如零价配平法、平均化合价法、合一配平法、奇数配偶法等，但氧化还原是基础教育化学教学的重点和难点，其本质是反应中组成物质的原子或离子间发生电子转移，特征是反应前后元素化合价发生变化。因此，化合价升降法是氧化还原反应配平最有效的方法，其配平结果可信可靠，对高中生的学习不但简便，而且更容易吸收和内化。总之，高中生遇到复杂的氧化还原反应配平，首先要分析方程式属于哪种类型，并灵活的运用化合价升降法，这样高中生涯常见的配平问题也将得到很好的解决。endprint