新疆喀什市第三师第一中学 王德林
摘要: 本文首次提出了半反应思维法概念，详细介绍了半反应思维法的运用，构建了一种认识氧化还原反应重要方法。
关键词: 半反应 半反应思维法 氧化还原反应
氧化还原反应是高中化学核心知识点，是高考必考点。怎样深入理解氧化还原反应，较系统的解决氧化还原反应中一些问题？本文结合氧化还原反应特征、实质及其规律等内容，构建了半反应思维方法，运用这种思维方法能有效的解决氧化还原反应中一些问题。
一、半反应和半反应思维法
半反应以及半反应法在一些文献中有所提及，但是比较片面，不成系统，还没形成完整的思维方法。
半反应是指氧化还原反应中氧化反应和还原反应。在原电池和电解池中，电极反应也是半反应。
半反应思维法就是利用半反应来分析、解决氧化还原反应问题的方法。
二、半反应的书写方法
半反应思维法的核心是会写出半反应，半反应的书写一般分为三步。
1、找对应关系
在氧化还原反应中，按氧化剂对应还原产物，还原剂对应氧化产物的对应关系找到确切两个物质（或微粒）。这个步骤是半反应书写的关键步骤。例如，在2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O反应中，KMnO4→MnCl2（或
），HCl→Cl2(或Cl-→Cl2)。
2、半反应通式
半反应之还原反应（正极或阴极上电极反应）：氧化剂+xe-→还原产物。
半反应之氧化反应（负极或阳极上电极反应）：还原剂-xe-→氧化产物。
其中“+”表示得电子，“-”表示失电子。“→”表示变化，不能写成“=”，因为它只表示被氧化（或被还原）元素前后变化，且前后原子个数相等，其它元素原子个数不一定相等。比如KMnO4→MnCl2变化中，锰原子前后相等，而钾、氧、氯元素前面是不等的。xe-是指半反应转移电子的个数。
3、配平半反应
半反应的配平首先是配平化合价变化的元素微粒个数。例如，在Cr2O72-+ xe-→Cr3+中，需在后面的Cr3+前配系数2，使得铬前后个数相等。其次，计算x的值。x可以通过某元素微粒个数乘以该元素微粒前后化合价之差绝对值来计算。例如Mg3N2→2NO变化中，化合价变化的元素是氮，其原子个数为2，化合价由-3价到+2价，故x=2×|[(-3)-(+2)]|=10。
综上所述，在2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O中，半反应为KMnO4+5e-→MnCl2和2HCl-2e-→Cl2。
三、半反应思维法运用
1、在配平氧化还原反应中的运用
用半反应思维法配平氧化还原反应与化合价升降法本质上是一样的，但是半反应思维法要拆分反应，一半一半的考虑，相对简单些。其步骤首先是写出化学反应方程式或离子反应方程式；其次是把方程式拆分为两个半反应，即氧化反应与还原反应；再次是配平两个半反应，要注意两个半反应得失电子相等；然后将半反应中物质的系数对应的写到方程式中，观察配平其它物质系数；最后检查电荷、质量是否守恒。
例1.用半反应思维法配平下反应：
□NaCl＋□H2O 
□NaClO3＋□ 。（2014年高考福建卷23题）
解析：反应中氯元素化合价升高，分析可知水中的氢元素化合价应该降低，确定未知物质是H2。按得失电子相等要求，半反应为NaCl-6e-→NaClO3和3H2O+6e-→3H2。把上述两个半反应中物质系数配到方程式中，故有1NaCl＋3H2O = 1NaClO3＋3 H2 。
2、在计算电子转移数目中的运用
利用半反应思维法计算电子的转移数目，其优点是不需要写出复杂的反应方程式，只需写出其中的一个半反应，计算得（或失）电子数就是电子转移的数目。
例2.判断下列说法是否正确：
（1）（2014年高考江苏卷6D）在过氧化钠与水的反应中，每生成0.1mol氧气，转移电子的数目为0.4NA。
（2）（2013广东卷9D）1molNa被完全氧化生成Na2O2，失去2 NA个电子。
解析：（1）2
- 2e- → O2
2 1
n(e-) 0.1mol
所以，n(e-)=0.2mol，为0.2NA，（1）错误；
（2）2Na - 2e- → Na2O2
2 2
1mol n(e-)
所以，n(e-)=1mol，为NA，（2）也错误。
3、在计算元素化合价中的运用
例3. 2.00×10-4mol重铬酸钾（K2Cr2O7），用去0.100mol∕L的硫酸亚铁铵溶液12ml刚好反应，则产物中元素铬的化合价是（ ）
A．+6 B．+3 C．+2 D．0
解析：12ml 0.100mol∕L的硫酸亚铁铵溶液，可知Fe2+物质的量为1.20×10-3mol。
Fe2+ - e- → Fe3+
1 1
1.20×10-3mol n(e-)失
所以，n(e-)失=1.20×10-3mol，因而n(e-)得=n(e-)失=1.20×10-3mol，令产物中铬元素化合价为χ则有：
K2Cr2O7 + 2(6-χ) e- →未知物质
1 2(6-χ)
2.00×10-4mol 1.20×10-3mol
解得χ=3，选B。
4、在计算氧化剂（还原剂）的物理量中的运用
例4.（2013年高考天津卷11）在一定条件下，PbO2与Cr3+反应产物是Cr2O72-和Pb2+，如果消耗1mol Cr3+，则应消耗PbO2为( )
A. 3mol B. 1 mol C. 0.75mol D. 1.5mol
解析： 2Cr3+ - 6e- → Cr2O72-
2 6
1mol n(e-)失
所以，n(e-)失=3mol，故n(e-)得= n(e-)失=3mol
PbO2 + 2e- →Pb2+
1 2
n(PbO2) 3mol
所以n(PbO2) =1.5mol，答案选D
5、在物质推断中的运用
例5. (2009年高考上海卷24题)已知0.2molKBrO3在反应中得到１mol电子生成X，则X的化学式为 。
解析：令产物中溴元素化合价为χ则有
KBrO3 + (5-χ) e- →X
1 5-χ
0.2mol 1mol
解得χ=0，产物中溴元素化合价为零，以游离态存在，故为Br2。
半反应思维法是氧化还原反应中的一种思维方法，发展了氧化还原反应概念体系，是我们认识氧化还原反应一种重要方法。
参考文献:
[1]张峰,张建功. 配平复杂的有机氧化-还原反应方程式——“分子—原子”半反应法[J]. 中学化学教学参考,1988,05:16.
[2]粟智,陈黎,马成,陈慧杰. 氧化还原反应方程式的半反应配平法[J]. 新疆师范大学学报(自然科学版),1998,04:68-72+76.
注：此文是兵团海峡能力生根论坛“能力生根计划与教学质量问题的研究”兵团教研室重点项目的重点子课题（“化学基础知识问题化记忆法的研究”，批文号：BT2014003J）研究成果。