氧化還原反應(yīng)是中學化學教學的重點和難點,而它的配平更使很多同學在學習時非常感到吃力。事實上,只要我們掌握一些特殊技巧,結(jié)合少量的練習,就可以做到對氧化還原反應(yīng)的配平迎刃而解。下面本文分三個部分簡單介紹氧化還原反應(yīng)的配平原則、一般方法和特殊技巧。
一、配平原則
由于在氧化還原反應(yīng)里存在著電子的轉(zhuǎn)移,因此元素的化合價必然有升有降,我們把化合價能升高的元素或含該元素的物質(zhì)稱還原劑;反之稱為氧化劑。由氧化還原反應(yīng)的知識我們不難得出配平原則:還原劑失電子總數(shù)=氧化劑的電子總數(shù),即還原劑(元素)化合價升高的總價數(shù)=氧化劑(元素)化合價降低的總價數(shù)。
二、氧化還原反應(yīng)方程式配平的一般方法與步驟
1、一般方法:從左向右配。
2、步驟:標變價、找變化、求總數(shù)、配系數(shù)。即
⑴ 標出變化元素化合價的始態(tài)和終態(tài);
⑵ 始態(tài) 終態(tài) 變化的總價數(shù) = 變化 × 系數(shù)
注:假設(shè)以上變化均以正價表示,其中(b-a)×(d-c) 為最小公倍數(shù)。
⑶ 將 上的系數(shù),分別填在還原劑和氧化劑化學式的前面作為系數(shù);
⑷ 用觀察法配平其它元素;
⑸ 檢查配平后的方程式是否符合質(zhì)量守恒定律(離子方程式還要看是否符合電荷守恒)
例1、 C + HNO3(濃)- NO2 + CO2 + H2O
分析:⑴標變價
C(0) + HN(+5)O3(濃)- N(+4)O2 + C(+4)O2 + H2O
⑵ 找變化
始態(tài) 終態(tài) 變化的總價數(shù) = 變化 × 系數(shù)
⑶ 求總數(shù)
1 × 4 = 4
⑷ 配系數(shù)
C 的系數(shù)為 1 HNO3的系數(shù)為 4 ,用觀察法將其它系數(shù)配平
后,經(jīng)檢查滿足質(zhì)量守恒定律。配平后的化學方程式為:
C + 4 HNO3(濃)= 4 NO2 + CO2 + 2 H2O
三、氧化還原反應(yīng)配平的特殊技巧。
1、從右向左配平法
例2、Cu + HNO3(濃)- Cu(NO3)2 + NO2 + H2O
分析:由于HNO3在反應(yīng)中有兩個作用即酸性和氧化性,因此如按照一般的方法從左向右配的話比較麻煩,但如采用從右向左配平法的方法,這個問題顯得很簡單。
不同之處:配系數(shù)時只需將 中的系數(shù)先寫在對應(yīng)產(chǎn)物化學式之前,其它步驟相同。
始態(tài) 終態(tài) 變化的總價數(shù) = 變化 × 系數(shù)
Cu + 4 HNO3(濃)= Cu(NO3)2 +2 NO2 + 2H2O
總結(jié)使用范圍:此法最適用于某些物質(zhì)(如硝酸、濃硫酸的反應(yīng))部分參加氧化還原反應(yīng)的類型。
2、整體總價法(零價法)
適用范圍:在氧化還原反應(yīng)中,一種反應(yīng)物中有兩種或兩種以上的元素化合價發(fā)生變化或幾種不同物質(zhì)中的元素化合價經(jīng)變化后同存在于一種產(chǎn)物中。
技巧:把該物質(zhì)當成一個“整體”來考慮。
例3、FeS2 + O2 — Fe2O3 + SO2
分析:在FeS2 中Fe的化合價由+2變到+3,S的化合價由-1變到+4,即同一種物質(zhì)中有兩種元素的化合價同時在改變,我們可以用整體總價法,把FeS2當成一個“整體”來考慮。
故 4FeS2 +11 O2 =2 Fe2O3 +8 SO2
3、歧化歸一法
適用范圍:同種元素之間的歧化反應(yīng)或歸一反應(yīng)。
技巧:第三種價態(tài)元素之前的系數(shù)等于另兩種元素價態(tài)的差值與該價態(tài)原子數(shù)目的比值。
例4、Cl2 + KOH — KCl + KClO + H2O
分析:在氧化還原反應(yīng)中,電子轉(zhuǎn)移只發(fā)生在氯元素之間,屬于歧化反應(yīng)。
0 -1 +5
Cl2 + KOH — KCl + KClO3 + H2O
Cl2 的系數(shù)為6/2=3 KCl的系數(shù)為5 KClO3的系數(shù)為1
故 3Cl2 + 6KOH = 5KCl + KClO3 +3 H2O
4、判斷未知物
顧名思義,在一個氧化還原反應(yīng)中缺少反應(yīng)物或生成物。
技巧:一般是把反應(yīng)物和生成物中的所有原子進行比較,通過觀察增加或減少了哪種元素:
①若增加的元素是除H、O以外的非金屬,未知物一般是相應(yīng)的酸;
②若增加的元素是金屬,未知物一般是相應(yīng)的堿;
③若反應(yīng)前后經(jīng)部分配平后發(fā)現(xiàn)兩邊氫、氧原子不平衡,則未知物是水。
例5、KMnO4 + KNO2 + — MnSO4 + K2SO4 + KNO3 + H2O
分析:經(jīng)比較發(fā)現(xiàn),生成物中增加了S元素,則未知物是H2SO4 ,其它步驟同上略。
2KMnO4 + 5KNO2 + 3 H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 5KNO3 + 3H2O
5、單質(zhì)后配法
適用范圍:反應(yīng)物或生成物中有單質(zhì)參加或單質(zhì)生成,如有機物的燃燒
都可用此法。
技巧:把游離態(tài)的那種元素放在最后來配。
例6、FeS2 + O2 — Fe2O3 + SO2
分析:反應(yīng)物中有單質(zhì)O2 ,我們可以把O元素放在最后來配。首先假定
Fe2O3的系數(shù)為1,則FeS2 的系數(shù)為2,那么SO2的系數(shù)為4,因此O2的系數(shù)為11/2,然后把每種物質(zhì)前的系數(shù)都擴大2倍,即可配平。
4FeS2 +11 O2 =2 Fe2O3 +8 SO2
6、待定系數(shù)法
技巧:將各種物質(zhì)的系數(shù)分別設(shè)為不同的未知數(shù),然后根據(jù)質(zhì)量守恒定律列方程求解最后配平。
7、加合法
技巧:把某個復雜的反應(yīng)看成是某幾個反應(yīng)的疊加而成。
例7、Na2O2 + H2O — NaOH + O2
分析:我們可把這個反應(yīng)看成是以下兩個反應(yīng)的疊加:
Na2O2 + 2H2O = 2NaOH + H2O2 ①
2H2O2 = 2H2O + O2 ②
把①× 2+ ② ,最后我們得到:2Na2O2 +2 H2O = 4NaOH + O2
總結(jié):從以上示例我們發(fā)現(xiàn),對于同一氧化還原反應(yīng),有時可采用不同的方法來配平,也有時用幾種方法綜合應(yīng)用??傊灰覀兡苷莆找陨霞记?,配平氧化還原反應(yīng)方程式會易如反掌。
附練習:
1、P +Cl2 — PCl3
2、Cu + HNO3(?。? Cu(NO3)2 + NO + H2O
3、Cu2S + HNO3 — Cu(NO3)2 +NO +H2SO4 + H2O
4、KI + KIO3 + H2SO4 — I2 + K2SO4+ H2O
5、H2O2+Cr2(SO4)3 + — K2SO4+ H2O+ K2CrO4
6、AgNO3 — Ag + NO2 +O2
7、FeSO4 + H2O + O2 — Fe2(SO4)3 + Fe(OH)3
8、NO2 + O2 + H2O — HNO3
參考答案
1、2,3,2
2、3,8,3,2,4
3、3,22,6,10,3,8
4、5,1,3,3,3,3
5、5,1,10KOH,3,2,8
6、2,2,2,1
7、12,6,3,4,4
8、4,1,2,4