氧化还原方程式的配平

1氧化还原方程式的配平一、理解策略1．例举法理解归中规律氧化还原反应中，化合价变化的归中规律，也叫做化合价变化的高变高、低变低规律(或高高低低规律)，是指同种元素间发生氧化还原反应时，该元素在氧化产物中的化合价小于等于这种元素在还原产物中的化合价．如对H2S与浓H2SO4的反应(未配平)的认识：①观点是正确的，②观点是错误的．再如对NaH与H2O的反应(未配平)的认识：①观点是错误的，②观点是正确的．又如对KClO3与浓盐酸的反应(未配平)的理解：①、②两观点都是错误的，③观点是正确的．2．层析法理解化合价的概念离子化合物中元素化合价的数值，一般较易确定，因为它就是其简单阴、阳离子所带电荷的数目．共价化合物中元素化合价的确定有的却较难，怎样确定？须层析化合价的概念而认识．元素化合价的概念指出，共价化合物中元素化合价的数值就是这种元素的一个原子与其他元素的原子所形成的共用电子对的数目，电子对偏离者显正价，电子对偏向者显负价．这一概念须从以下两方面认识．(1)共用电子对在同种元素之间时，不计化合价．如CH3CH2OH中C的化合价：第一个C原子共用4个电子对，其中3个电子对与H原子共用，由于这3个共用电子对都偏向C原子，所以使这个C原子显－3价；第二个C原子也共用4个电子对，其中有22个电子对与H原子共用，这两个共用电子对偏向C原子，有1个电子对与O原子共用，这个共用电子对偏离C原子，总的来说，这个C原子显－1价；两个C原子还公用1个电子对，但其不引起C化合价的变化．CH3CH2OH中C元素的平均化合价是,这个数值也可由化合物中H、O元素的化合价而求出(它的分子式是C2H6O)(2)孤对电子形成的共用电子对，在不同种元素的原子之间时，若提供孤对电子的原子吸引电子的能力强，则不引起化合价的变化．如NH3中N元素是－3价，NH中N元素也是－3价，但NH中的N原子比NH3中的N原子多了1个共用电子对．即：若提供孤对电子的原子吸引电子的能力弱，则相当于把2个电子送给了对方．如H2SO4中S元素的化合价是＋6价，但S原子只与其他原子共用4个电子对：孤对电子形成的共用电子对在同种元素的原子之间时，两原子吸引电子对的能力相当，其结果相当于提供孤对电子的原子把1个电子送给了对方．如H2S2O3中，中心S原子是孤对电子提供者，其化合价为＋5，外围S原子是孤对电子受益者，其化合价为－1．二、记忆策略关于氧化还原方程式的配平，没有什么需要死记硬背的东西，关键是掌握一定的配平技巧，通过习题积累自己的配平经验．三、解题方法［例1］配平下列化学方程式解析：(正向配平法)①标出价态发生变化的元素——I元素反应前后的化合价，选择KI和KIO3作配平基准．KI中I元素由－1价上升为0价，化合价升高数值为1，KIO3中I元素由＋5价降低到0价，化合价降低数值为5．②使化合价升降总值相等(最小公倍数法)：3③首先确定KI和KIO3的化学计量数分别为5和1．再根据I原子守恒确定I2的化学计量数3，根据K原子守恒确定K2SO4的化学计量数3，根据S原子(或SO)守恒确定H2SO4的化学计量数3，根据H原子守恒确定H2O的化学计量数3；根据O原子守恒验证确定所配方程式的正误．④将“——”改为：“＝＝＝＝”得：5KI＋1KIO3＋3H2SO4＝＝＝＝3I2＋3K2SO4＋3H2O答案：5，1，3；3，3，3评注：物质间不同价态的同种元素间的氧化还原反应，氧化产物和还原产物为同一物质时，只能选氧化剂和还原剂为基准，正向配平．［例2］配平下列化学方程式：解析：(逆向配平法)①标出价态发生变化的元素——Cr元素和Cl元素反应前后的化合价，由于HCl并没完全被氧化，所以选择CrCl3和Cl2作配平基准．CrCl3中＋3价的Cr由＋6价变化而来，化合价降低总数为3；Cl2中0价的Cl由－1价变化而来，化合价升高总数为1×2＝2；则②利用最小公倍数法，使化合价升降总值相等：③首先确定CrCl3和Cl2的化学计量数分别是2和3，然后根据Cr原子守恒确定K2Cr2O7的化学计量数是1，再根据K原子守恒确定KCl的化学计量数是2；其次根据Cl原子守恒确定HCl的化学计量数是14，根据H原子守恒确定H2O的化学计量数为7；最后根据O原子守恒验证所配化学方程式的正误．④将“——”改为：“＝＝＝＝”得(下同，省略)：K2Cr2O7＋14HCl(浓)＝＝＝＝2KCl＋2CrCl3＋3Cl2↑＋7H2O答案：1，14；2，2，3，74评注：化合物中某种元素部分被氧化(或部分被还原)的反应，可选择氧化产物、还原产物作基准，逆向配平．分子内不同原子间的氧化还原反应，以及分子内同种同价态原子间的氧化还原反应，较适合逆向配平．［例3］配平下列化学方程式：解析：(整体归一法)①标出价态发生变化的元素——P元素、Cu元素的化合价，并将Cu3P看作一个整体．Cu3P整体化合价变化为：(1－2)×3＋［(－3)－0］＝－6(负数表示降低)，H3PO4中P元素化合价变为：＋5－0＝＋5(正数表示升高)．即：②利用最小公倍数法，使化合价升降总值相等：③首先确定Cu3P和H3PO4的化学计量数分别是5和6；其次确定P4和CuSO4的化学计量数分别是11/4和15，并将方程式两边暂定化学计量数都乘以4，变分数为整数；其次根据S原子守恒确定H2SO4的化学计量数，根据H原子守恒确定H2O的化学计量数；最后根据O原子守恒验证所配化学方程式的正误．得：11P4＋60CuSO4＋96H2O＝＝＝＝20Cu3P＋24H3PO4＋60H2SO4答案：11，60，96；20，24，60评注：氧化还原反应中，某些反应物或生成物分子内两种或两种以上原子的化合价在化学反应前后都发生了变化，那么在配平时，可将该物质看作一个整体，并选其作基准，结合其他基准配平之．［例4］配平下列化学方程式：解析：(零价配平法)P4S3中P、S元素的化合价难以确定，可将它视为一个整体，并令P、S化合价都为0配平之．5④3P4S3＋38HNO3＋8H2O＝＝＝＝12H3PO4＋9H2SO4＋38NO↑答案：3，38，8；12，9，38评注：配平氧化还原方程式时，有时会遇到我们并不熟悉且又难以确定其各元素化合价的化合物，这时可将该化合物看作整体，在不影响化合物中正负化合价的代数和等于零的前提下，任意确定各元素的化合价(显然以各元素都定为零价最为方便)，并不影响配平结果．［例5］配平下列化学方程式：解析：(合并配平法)由于生成物中无离子，根据电荷守恒的原则可知，反应物H2PO和Ag＋的化学计量数应相等，所以，可将H2PO和Ag＋合并为一个整体“H2PO＋Ag＋”，再进行配平：答案：2，2，4；2，2，3评注：当有三种以上的元素价态发生变化时，可对反应物和生成物进行分析，找出某两种物质间的定量关系，将其合并为一个整体而配之．［例6］已知硝酸铵受热易发生分解反应，分解方式因条件不同而有多种，下面是其中的一种分解方式，试配平该化学方程式：解析：题给化学反应有如下特点：NH4NO3既是氧化剂，又是还原剂；N2既是氧化产物又是还原产物．为了找出配平标准，需将其中一种物质拆分为两种表现形式．本题有以下两种配平方法．方法1：(拆分配平法)拆分NH4NO3为：“NH＋NO”6③根据电荷守恒(或根据NH4NO3的组成)可知需在反应物中添加2NO：④5NH4NO3＝＝＝＝4N2↑＋2HNO3＋9H2O方法二：拆分N2为：“N＋N”(或为“N2＋N2”)③由被氧化N原子的化学计量数，可知NH4NO3的化学计量数为5：④5NH4NO3＝＝＝＝4N2↑＋2HNO3＋9H2O答案：5；4，2，9评注：当氧化剂和还原剂是一种物质，同时氧化产物和还原产物也是同一种物质时，配平时须将氧化剂和还原剂(或氧化产物和还原产物)拆分为二，然后配平之．［例7］将白磷放在浓硝酸中加热，发生如下反应，所列方程式中还缺少一种反应物(或生成物)，请完成下列化学方程式：解析：(缺项配平法)一般说来，进行缺项配平，可先对所列物质进行配平，然后根据质量守恒定律，再判定所缺物质是什么，是反应物还是生成物．7④根据质量守恒定律可知，左边比右边多了8个氢原子、4个氧原子，因而所缺物质是水，为生成物．P4＋20HNO3＝＝＝＝4H3PO4＋20NO2↑＋4H2O答案：1，20；4，20，4H2O［例8］配平下列化学方程式：解析：本题有以下两种解法：方法1(0价配平法)：①题给反应中PbN6和Cr(MnO4)2中Pb、N、Cr、Mn四元素的化合价难以确定，可选PbN6和Cr(MnO4)2为配平标准：④15PbN6＋44Cr(MnO4)2＝＝＝＝22Cr2O3＋88MnO2＋5Pb3O4＋90NO↑方法2(万能配平法)：先设出化学方程式中某些物质的化学计量数，一般是方程式一边的化学计量数，即反应物(或生成物)的化学计量数，通常用1，x,y,z等数字和字母表示，然后根据原子个数守恒可求出x,y,z等未知数．这种方法对大多数化学方程式都是适合的，所以叫做万能配平法：②先根据Cr、Mn、Pb、N原子个数守恒，得出生成物的暂定计量数：PbN6＋xCr(MnO4)2——x/2Cr2O3＋2xMnO2＋1/3Pb3O4＋6NO↑6PbN6＋6xCr(MnO4)2——3xCr2O3＋12xMnO2＋2Pb3O4＋36NO↑再根据O原子守恒得到下列等式，并求出x：48x＝9x＋24x＋8＋36x＝44/15③15PbN6＋44Cr(MnO4)2＝＝＝＝22Cr2O3＋88MnO2＋5Pb3O4＋90NO↑答案：15，44；22，88，5，908评注：万能配平法虽然是一种很好的配平方法，可用于解决疑难配平，但也有它自身的缺点：一是配平速度慢，二是虽然原子个数守恒，但电子的得失不一定相等．虽然在中学阶段很少会遇到这样的方程式，但是在最后进行化合价升降总值是否相等的验证还是必要的．【同步达纲练习】1．已知下列反应：①H2S＋I2＝＝＝＝S↓＋2H＋＋2I－②H2SO3＋2H2S＝＝＝＝3S↓＋3H2O③2I－＋Br2＝＝＝＝I2＋2Br－④H2SO3＋I2＋H2O＝＝＝＝4H＋＋2I－＋SO则下列物质按还原性由强到弱的顺序排列正确的是A．H2S、H2SO3、I－、Br－Ｂ．I－、Br－、H2SO3、H2SC．H2S、I－、Br－、H2SO3Ｄ．I－、Br－、H2S、H2SO32．24mL浓度为0．050mol·L－1的Na2SO3溶液，恰好与20mL浓度为0．020mol·L－1的K2Cr2O7溶液完全反应，则元素Cr在被还原的产物中的化合价是A．＋6B．＋3C．＋2D．03．已知下列反应：①2KMnO4＋5H2O2＋3H2SO4＝＝＝＝K2SO4＋2MnSO4＋8H2O＋5O2↑②K2MnO4＋2H2O2＋2H2SO4＝＝＝＝K2SO4＋MnSO4＋4H2O＋2O2↑③MnO2＋H2O2＋H2SO4＝＝＝＝MnSO4＋2H2O＋O2↑④2MnO2＋4H2O2＋2H2SO4＝＝＝＝2MnSO4＋6H2O＋3O2↑其中，正确的是A．①②③④B．①②③C．①③D．④4．配平下列化学方程式：5．配平下列化学方程式：96．配平下列化学方程式：7．配平下列化学方程式：8．配平下列化学方程式：9．配平下列化学方程式：10．配平下列化学方程式：1011．配平下列化学方程式：(1)氰酸HOCN(结构为：H—O—C≡N)与NO的反应：(2)无氧炸药硝化甘油C3H5N3O9的爆炸反应：12．配平下列化学方程式：(2)人体内O对健康有害，使人过早衰老，但在催化剂SOD存在下可发生如下反应，请完成该反应的离子方程式(x≥2)：13．配平下列方程式：14．配平下列方程式：(1)下面是黑火药爆炸反应的化学方程式：请将合适的化学计量数填在上述方程式中．(2)某温度下，将Cl2通入NaOH(aq)中发生下列反应：经测定溶液中：c(ClO－)∶c(ClO)＝1∶3,试将合适的化学计量数填入上述方程式中．1115．氯酸钾和浓盐酸在一定温度下反应会生成黄绿色的二氧化氯．其变化可表述为：