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悟教化学园

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氧化还原反应方程式的配平  

2010-10-25 14:18:12|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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氧化还原反应方程式的配平

一、教学目的要求

使学生掌握用化合价升降法配平氧化还原反应方程式。

二、教材分析和教学建议

氧化还原反应方程式的配平是正确书写氧化还原反应方程式的一个重要步骤,也是侧重理科学习的高中学生所应掌握的一项基本技能。常用的氧化还原反应方程式的配平方法有“氧化数升降法”和“离子电子法”。本节介绍的是第一种方法。因中学化学教材中没有介绍氧化数的概念,所以本节教材中介绍的“化合价升降法”,实质上就是“氧化数升降法”。这种配平方法对分子方程式或离子方程式都可适用。

教材从化学反应中的物质变化遵守质量守恒定律引入,说明氧化还原反应方程式可以根据质量守恒定律来配平,但对于较复杂的氧化还原反应,由于根据质量守恒定律来配平不太方便,而根据氧化还原反应的本质──电子发生了转移,有些元素的化合价有升降变化,而且化合价升降的总数一定相等的原则来配平更方便,从而转入了对用化合价升降法配平氧化还原反应方程式的步骤和一些可供借鉴的经验的讨论。

本节教材主要是采用例题的方式来展开的。〔例题1〕介绍的是比较经典的氧化还原反应方程式配平的一般步骤。〔例题2〕在〔例题1〕的基础上,增加了一个步骤,即对于只有部分反应物参加的氧化还原反应,应将没有参加氧化还原反应的原子(或原子团)数加到有关氧化剂或还原剂的化学计量数上。接着,教材又以Cl2与KOH溶液的反应为例,介绍了对于这类氧化剂和还原剂为同一物质的氧化还原反应,可采用逆向配平的方法来配平。这既是经验之谈,又是对学生进行辩证思维训练的较好内容。可教育学生辩证、灵活地看待氧化还原反应方程式的配平,只要配平时遵守了化合价升降的总数相等的原则,不论采用正向配平还是逆向配平都是可以的,只是需考虑采用哪种方法更方便即可。

对于有离子参加的氧化还原反应,以学生较易出现错误的Cu + Fe3+=Fe2+ + Cu2+为例,采用讨论的方式,要求学生判断该离子方程式是否正确,并说明为什么。学生通过讨论,可以对该类反应配平的关键性步骤──使反应前后离子所带的电荷数相等留下深刻的印象,有利于能力的培养。

教材最后采用小结的方式,以说明氧化还原反应方程式配平的标志,这与教材前面介绍的该类反应的配平原则在本质上是一致的。

本节教材具有以下特点:

1.与以前所学的有关氧化还原反应的概念以及元素化合物之间的反应联系很密切,因此,应重视新旧知识间的联系。

2.注意典型例子和反例的选取,并注意通过对这些例子的介绍,使学生逐步掌握氧化还原反应方程式的配平方法。

3.注意训练学生的辩证思维方法,使学生能较灵活地根据不同的氧化还原反应而采用适宜的方法来配平。

本节教学重点:氧化还原反应方程式配平的原则和步骤。

本节教学难点:氧化还原反应方程式配平的一些可供借鉴的经验。

教学建议如下:

1.在介绍配平方法前,可先组织学生复习质量守恒定律,以及什么是氧化还原反应等知识,进一步明确氧化还原反应的本质及变化的特征。

2.结合课本中的【例题1】和【例题2】,可采用学生自学和教师指导总结的方法,使学生熟悉配平的步骤和方法。然后师生可共同总结出配平的一般步骤和方法:标出化合价、找出化合价变化、求最小公倍数、配平计量数。

3.观察法对于配平一些简单的氧化还原反应是比较简便的方法,但配平一些复杂的反应就容易出错。所以,在学生初学配平的方法时,教师应指导学生按照正常步骤练习。

4.对于氧化还原反应用离子方程式表时的配平,可以利用课本中的“讨论”,由学生来分析,教师再进行指导和讲解。通过学生讨论和教师讲解,归纳出离子方程式配平时应满足:反应前后原子的种类和个数相等、化合价升降总数相等、反应前后离子所带的电荷数相等。

5.教师可结合具体反应,介绍一些经验方法,但不易将其作为规律来强化,应指导学生在练习中体会。

6.课堂上可组织学生进行练习,但应把握好练习的难度,不宜选择过于复杂的氧化还原反应。

三、资料

1.氧化还原反应的类型

从化学反应的形式来看,无机化学反应一般分为四种基本类型:化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应。从电子转移的观点来看,化学反应可以分成两大类型:氧化还原反应、非氧化还原反应。

根据氧化剂跟还原剂的反应方式,氧化还原反应一般可以分成三种类型:分子间的氧化还原反应、分子内的氧化还原反应和自身氧化还原反应。

(1)分子间的氧化还原反应

这是一种最普遍的氧化还原反应。反应中,电子的得失或电子对的偏移发生在两种不同物质的分子之间。

(2)分子内的氧化还原反应

在这类反应中,电子的转移发生在同一分子内的不同原子之间。

例如:

(3)自身氧化还原反应

在这类反应中,电子的转移发生在同一分子里的同种价态、同种元素的原子上。这种反应又称为歧化反应。

例如:

在氧化还原反应的方程式里,有的箭号不跨过等号(又称单线桥),有的箭号跨过了等号(又称双线桥)。在许多书刊上,这两种表示方法都有采用。箭号不跨过等号的,一般用于表示电子转移的方向和数目,它表明了多少个电子从还原剂中某元素的原子转移给氧化剂中某元素的原子,电子数前不用标出“得到”或“失去”。箭号跨过了等号的,一般用于表示发生氧化还原的元素本身得、失电子的变化,在电子数前要标明“得到”还是“失去”。这两种方法,仅仅是表示形式不同,它们都是用于表示氧化还原反应中电子得失(或转移)情况的。

2.用离子-电子法配平氧化还原反应方程式

在水溶液中进行的氧化还原反应,除用化合价升降法配平外,一般常用离子电子法配平。其配平原则是:反应过程中,氧化剂获得的电子总数等于还原剂失去的电子总数。现在结合以下实例说明其配平步骤。

在酸性介质中,KMnO4与K2SO3反应生成MnSO4和K2SO4,配平此化学方程式。

配平的具体步骤如下:

(1)根据反应写出未配平的离子方程式

MnO4- + SO32- → Mn2+ + SO42-                  ①

(2)写出两个半反应式,一个表示还原剂被氧化的反应,另一个表示氧化剂被还原的反应:

氧化反应                                 SO32- → SO42-

式中产物的氧原子数较反应物中的多,反应又在酸性介质中进行,所以可在上式反应物中加H2O,生成物中加H+,然后进行各元素原子数及电荷数的配平,可得:

SO32- + H2O → SO42- + 2H+ + 2e-             ②

还原反应                       MnO4-→Mn2+

式中产物中的氧原子数减少,应加足够多的氢离子(氧原子减少数的2倍),使它结合为水,配平后则得:

        MnO4- + 8H+  +5e- → Mn2+ + 4H2O        ③

(3)根据氧化剂和还原剂得失电子数相等的原则,在两个半反应式中各乘以适当的系数,即以②×5,③×2,然后相加得到一个配平的离子方程式。

(4)写出完全的反应方程式:

5K2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4=6K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O

化合价升降法是一种适用范围较广的配平氧化还原反应方程式的方法。离子电子法虽然仅适用于溶液中离子方程式的配平,但它避免了化合价的计算。在水溶液中进行的较复杂的氧化还原反应,一般均用离子-电子法配平。这两种配平方法可以相互补充。

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