“分数系数法”配平有单质的氧化还原反应简介

2016-04-11龙昌华

新课程(中学) 2016年12期

关键词：配平单质方程式

龙昌华

（湖南省凤凰县第二中学）

“分数系数法”配平有单质的氧化还原反应简介

龙昌华

（湖南省凤凰县第二中学）

化学方程式的配平是化学学习的难点。这是因为配平“有法而无定法”。特别是初学者配平时多依赖于观察和不断的数字试验，“顾此失彼”是学生配平时出现的常见问题。分数系数法引入数学意义的平衡思想用于有单质的化学反应配平。通过先非单质元素后单质元素的固定配平步骤和“一配一毕，互不干扰”的配平特点有效地克服了“顾此失彼”和配平“摇晃”现象的出现。运用于教学中效果良好，学生乐于接受。

化学方程式；配平；单质；分数系数法

化学方程式的配平是化学学习的难点，对于尚处于化学启蒙阶段的九年级学生来说尤其如此。尽管在教学实践中人们总结了诸如求最小公倍数法、奇数配偶法、化合价升降法、待定系数法等很多方法，但由于其有法而无定法（几乎没有一种方法能配平所有的化学方程式）的特性，在练习中面对较复杂的化学方程式时，同学们还是感到难于驾驭，很大程度上仍依赖于观察和反复的数字试验，寄希望于巧合，成功率不高。

九年级化学教材仅介绍一种配平方法——求最小公倍法。此法原理简单、易于理解，但适应性差——仅适用于待配平元素在反应物和生成物里只存在于一种物质中的化学方程式配平（例如KClO3—KCl+O2中的O元素，在反应物中只存在于KClO3，在生成物中只存在于O2里），若待配平元素同时存在于多种物质中，求最小公倍法就显得捉襟见肘，难于应对（例如H2O2—H2O+O2，在生成物中O元素分别存在于H2O和O2里）。配平时不同元素循环地相互干扰，难于兼顾。

以Fe2O3+CO—Fe+CO2的配平为例，按配平常规，把原子数目较多的O元素作为配平起点：反应前后，O元素的原子数目分别是4和2，故在CO2前配2可使O元素平衡，即：Fe2O3+CO—Fe+ 2CO2；但很显然地，O元素的平衡却又导致了C元素的失衡，且重新配平C元素又会引起O元素的失衡——配平的“摇晃”现象即使是经验丰富的人在实践中也并不鲜见。

在多年的教学实践探索中，我们总结归纳了命名为“分数系数法”的配平方法。该法在配平有单质的氧化还原反应时由于方法简单、步骤明晰、一配一毕互不干扰，能有效地克服“顾此失彼”的“摇晃”现象，优势明显，深受学生喜爱，下面结合C2H2+O2—CO2+H2O实例（本文涉及的化学反应均略去反应条件）作简要介绍。

一、配平方法

（一）适应类型：有单质的氧化还原反应。

本例中O2为单质，适用该法（若单质有多种，可恰当选择其中一种）。

（二）步骤固定：

步骤1：先配平非单质元素，在配平时遵循“一配一毕、互不干扰”原则。

本例中，C、H为非单质元素，先行配平。结果为：

C2H2+O2—2CO2+H2O

步骤2：在单质前一次性配平单质元素（可以配分数，故名）。

分析：通过步骤1非单质元素C、H的配平，单质元素O在反应前后的原子数目分别是2和5。为避免出现“顾此失彼”的“摇晃”，分数系数法遵循“一配一毕，互不干扰”的原则，对单质元素的配平在位置和方法上作了规定——单质前，并强调一次性配平，可配分数系数；即本例中，应在O2前配平O元素，由于反应后O元素的原子数目为5，故应在O2前配，使得反应前后O元素的原子数目均为5，全部元素平衡。即：

显然，此时化学方程式已经实现数学意义的平衡，但是对于没有引入“mol”概念的九年级学生来说，5个氧分子是不能容忍2的，因而可以去分母化整达到他们理解的真正意义上的化学平衡。

步骤3：去分母（如果步骤1、2配分数系数）：

分析：本例中，各项系数都乘以“2”，可将分母系数化为整数。即：2C2H2+5O2→4CO2+2H2O

配平完毕。

二、原理小结

分数系数法有别于其他方法的三个重要特点是：一是配平化学方程式时，引入了先行数学意义上的平衡再行化学意义上的平衡思想，引入了分数系数的配平思路；二是按先非单质元素后单质元素的固定配平顺序；三是无论是单质元素还是非单质元素，都要求遵循“一配一毕，互不干扰”原则，从根源上避免了其他方法出现的顾此失彼的现象，“摇晃”得到遏制，这正是分数系数法的核心与精髓所在。

补例：配平Fe2O3+CO—Fe+CO2

1.确定单质：Fe

2.先配平非单质元素，即C、O元素。

分析：本例中C反应前后原子数目均为1，已经平衡；O元素在反应前后的原子数目分别为4和2，没有平衡。按照“一配一毕，互不干扰”要求，为避免O元素的配平导致C元素受干扰而失衡，因此只能在Fe2O3前配，使得O元素的原子数目在反应前后均为2，实现平衡。即：Fe2O3+CO—Fe+CO2

3.在单质前一次性配平单质元素。即：