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3.1 化合价升降法配平步骤

氧化还原反应及其规律 · 高一
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 通过计算反应中元素化合价升降总数相等,确定氧化剂与还原剂化学计量数的配平方法。

从哪来 建立在2.2 各类物质的化学性质(识别氧化剂、还原剂及其转化产物)和4.3 氧化物的分类判断(理解元素价态变化规律)之上。

为什么 氧化还原反应的本质是电子转移。根据电荷守恒和原子守恒,还原剂失去的电子总数必须等于氧化剂得到的电子总数。化合价升降数值代表了电子转移的数量,因此“升价总数=降价总数”是配平的核心逻辑,随后再根据原子守恒补齐其他原子。

口诀引导法
适合记忆型、基础薄弱的学生。 步骤口诀:“一标变价二画线,三配系数四补全”。 1. 标:标出发生变价元素的化合价。 2. 线:画箭头连接反应前后同种元素,标出升降数值。 3. 配:找最小公倍数,确定氧化剂和还原剂的系数(交叉相乘)。 4. 补:根据原子守恒,配平其他未变价元素(通常是H、O),最后检查电荷守恒(若是离子方程式)。
电子守恒逻辑法
适合逻辑推理能力强、理解型的学生。 强调“得失电子守恒”而非简单的数字游戏。 1. 分析谁得电子(氧化剂),谁失电子(还原剂)。 2. 计算单个分子/离子得失电子数。 3. 设氧化剂系数为 $x$,还原剂系数为 $y$,建立方程:$x \times (\text{得电子数}) = y \times (\text{失电子数})$。 4. 解出最简整数比,确定系数。 5. 利用质量守恒定律(原子个数不变)配平剩余物质。 此法强调因果关系,避免死记硬背。
分步拆解演示法
适合视觉型、注意力易分散的学生。 使用彩色粉笔或不同颜色标记。 1. 用红色标出氧化剂及变价元素。 2. 用蓝色标出还原剂及变价元素。 3. 用绿色标出升降数值。 4. 用黑色写系数。 5. 最后用紫色检查其他原子。 通过颜色编码将抽象的数字对应到具体的物质上,降低认知负荷。
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练一道
基础题
配平 $Cu + HNO_3(\text{稀}) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + NO\uparrow + H_2O$
变式
配平 $KMnO_4 + HCl(\text{浓}) \rightarrow KCl + MnCl_2 + Cl_2\uparrow + H_2O$
看解答过程
1. 标变价:Cu从0价升至+2价;N从+5价($HNO_3$)降至+2价($NO$)。 2. 算升降:Cu升2价;N降3价。 3. 求公倍数:2和3的最小公倍数是6。 - Cu系数配3($3 \times 2 = 6$) - $NO$系数配2($2 \times 3 = 6$) - 此时$HNO_3$中参与变价的N原子有2个,故$HNO_3$系数至少为2。 4. 补其他: - 左边Cu为3,右边$Cu(NO_3)_2$系数为3。 - 右边$NO_3^-$总数:$3 \times 2 (\text{来自} Cu(NO_3)_2) + 0 (\text{来自} NO) = 6$个$NO_3^-$。 - 左边$HNO_3$需提供6个$NO_3^-$和2个变价的N,共需8个$HNO_3$。 - 左边H为8,右边$H_2O$系数为4。 5. 最终结果:$3Cu + 8HNO_3(\text{稀}) = 3Cu(NO_3)_2 + 2NO\uparrow + 4H_2O$
试试手自己判
检测题
配平下列方程式:$Fe_2O_3 + CO \rightarrow Fe + CO_2$
看答案和判分标准
答案:$Fe_2O_3 + 3CO = 2Fe + 3CO_2$
判对标准:
1. 系数正确:$Fe_2O_3$系数为1,$CO$系数为3,$Fe$系数为2,$CO_2$系数为3。
2. 过程正确(若要求写过程):
- Fe从+3降至0,降3价,2个Fe共降6价。
- C从+2升至+4,升2价。
- 最小公倍数6,故$CO$系数为3,$Fe$系数为2。
- 检查O原子:左边$3+3=6$,右边$3 \times 2=6$,守恒。
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