关于氧化还原反应方程式配平的方法探究

朱文慧 徐汪华 汤心茹

摘要：中学阶段的氧化还原反应是中学教学的重点和难点，其中关于氧化还原反应方程式的配平是历年高考的热点。本文借助一个典型的氧化还原反应尝试用多种方法进行配平，以期培养学生思维的灵活性。

关键词：氧化还原反应;化学方程式;配平

化学方程式的配平是化学学习的基本要求，是必须掌握的基本能力。本文主要对氧化还原反应配平的多种方法做出深入探究。

1 配平原则

化学方程式的书写必须建立在客观事实的基础上，不可自行臆想捏造产物，不可违背反应进行的基本原理，配平过程中需遵循质量守恒的原则，反应物与生成物的各元素种类以及原子个数均要守恒[1]。

2 配平方法

例如：配平化学方程式：P4 + P2I4 + H2O → PH4I + H3PO4

2.1  0价法

该氧化还原反应中P的化合价复杂，不易分析，根据传统的化合价升降进行配平具有一定的难度。“0价法”是假设反应物P4、P2I4中元素P与I的化合价为0，然后再分析化合价的升降：

0   0  0   -3  -1  +5

P4 + P2 I4 + H2O →  PH4I  +  H3PO4

P：0→-3P：0→+5（共升高5）

I：0→-1

寻找最小公倍数[1]为20，则可确定PH4I的系数为5，H3PO4的系数为4，再根据生成物的“量”推出反应物的“量”，得到如下：

13/8 P4 + 5/4 P2I4 +16 H2O =5 PH4I + 4H3PO4

13P4 + 10P2I4 + 128H2O = 40PH4I + 32H3PO4

2.2 设未知数法

将该氧化还原反应方程式中反应物P4 、P2I4 的系数分别设为x、y（x、y为正整数）[2]，则：X P4 + y P2I4 +4（4x-2y） H2O =4y PH4I +（4x-2y） H3PO4

根据反应前后“H”元素守恒列出等式：

2*4（4x-2y）=4y*4+3*（4x-2y）    10x=13y

因为x，y为正整数，则x=13，y=10，代入化学方程式得到：

13P4 + 10P2I4 + 128H2O = 40PH4I + 32H3PO4

2.3 原子守恒法

原子守恒法配平是化学方程式配平中的基本方法[3]，分析该氧化还原反应可知，“O”元素存在于H2O与H3PO4中，因此，若将生成物H3PO4系数定为1，根据原子守恒可确定H2O的系数为4;“H”元素存在于H2O、PH4I、H3PO4中，由H2O与H3PO4的系数可确定产物PH4I的系数，遵循先“O”后“H”、“I”、“P”的元素配平顺序进行配平，得到如下：

13/32 P4 +5/16 P2I4 +4 H2O =5/4 PH4I + H3PO4

13P4 + 10P2I4 + 128H2O = 40PH4I + 32H3PO4

2.4 还原分步法

分析该氧化还原反应可知“P”元素的化合价既升又降，根据盖斯定律的逆向推导，可将该反应看成是两个分步反应的总反应，生成物中“P”元素存在于PH4I 、H3PO4。可得到歧化反应[3]①：

P4 + H2O → PH4I  +  H3PO4

P：0→-3   0→+5

寻找最小公倍数为15，则确定PH4I系数为5，H3PO4系数为3，根据H3PO4系數可确定H2O的系数为12，由此可看出方程式两边“H”、“I”元素不守恒，因此可确定歧化反应①的等式左边有HI参与反应，得到如下：

2P4 + 12H2O +5HI =5 PH4I +3 H3PO4  ①

由于给出的总反应中并没有出现HI，所以在分步反应②中的生成物中存在HI，根据总反应与①反应可得出②：

P2I4 + H2O → PH4I  +  H3PO4  +  HI   ②

P：+2→-3   +2→+5

寻找最小公倍数为15，则可确定PH4I的系数为3，H3PO4的系数为5，得到如下：

4P2I4 + 20H2O =3 PH4I +5 H3PO4 +13HI   ②

根据盖斯定律可得总反应式为①*13/5+②：

26 P4 +20 P2I4 +256 H2O =80 PH4I +64 H3PO4

13P4 + 10P2I4 + 128H2O = 40PH4I + 32H3PO4

2.5 拆分法

可将给出的化学方程式中的生成物PH4I分解为PH3+HI[6]，则总反应为：P4 + P2I4 + H2O → H3PO4 + PH3 + HI

将总反应按解法四还原成分步反应可得到：

P4 + H2O → H3PO4  +  PH3

P：0→+50→-3

寻找最小公倍数为15，则可确定H3PO4的系数为3，PH3的系数为5，得到如下：

2P4 +12 H2O =3 H3PO4 +5 PH3   ①

根据总反应与①反应可得出②：

P2I4 + H2O → H3PO4  +  PH3  +  HI

P：+2→+5   +2→-3

寻找最小公倍数为15，则可以确定H3PO4的系数为5，PH3的系数为3，得到如下：

4P2I4 + 20H2O =5 H3PO4 +3 PH3 +16 HI  ②

由于PH4I=PH3+HI，因此在反应式①②中的PH3 ：HI=1：1，只有①*13/5+②时才满足此条件，反应式才可成立，由此可得：

26 P4 +20 P2I4 +256 H2O =80 PH4I +64 H3PO4

13P4 + 10P2I4 + 128H2O = 40PH4I + 32H3PO4

3 结束语

关于氧化还原反应的方程式配平方法有多种，针对具体的氧化还原反应可选用不同方法进行配平[7]，希望以上的方法探究对于教师的教学以及学生的学习会有一定的帮助，有效掌握氧化还原反应方程式的配平方法，通过多种方法的探究以培养思维的灵活性，为今后的学习奠定基础。

参考文献：

[1][5] 刘泽宇. 氧化还原反应方程式的配平技巧分析[J]. 农家参谋， 2018， 597（19）：210.

[2][3] 冯露. 化学方程式的配平多解探究[J]. 化学教学， 2018， 000（004）：78-81.

[4] 刘双媛. 化学学习中配平方程式的技巧[J]. 中国高新区， 2018（02）：105.

[6] 郝明. 化学方程式配平三法[J]. 中学课程辅导：初三版， 2006， 000（009）：52-52.

[7] 庞娟. 浅谈高中化学方程式配平教学[J]. 数理化学习（高三版）， 2015， 000（001）：61-62.

作者简介：朱文慧（1997-），女，汉族，安徽铜陵人，安庆师范大学2020级学科教学（化学）硕士研究生，研究方向：中学化学教学

徐汪华，安庆师范大学化学化工学院，硕士研究生导师

汤心茹，安庆师范大学化学化工学院，2018级化学教育专业本科生