关于氧化还原反应方程式的配平.doc
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关于氧化还原反应方程式的配平
近来有很多学生问到氧化还原反应方程式的配平问题,现总结如下几点,希望对大家有些帮助。
对于氧化还原反应来讲,在配平的时候不但要求质量守恒,更要求得失电子想等,只不过大家不要把这个当成一个额外的负担,因为要使得失电子总数相等,不但不会对我们的配平带来困难,反而会更快的让我们配平化学反应方程式。
现将几类重要的化学配平方法总结如下:
1.有关概念和规律
①氧化还原反应的实质就是反应物质的有关元素之间发生电子转移(电子的得失或共用电子对的偏移)。
②通常的氧化还原反应具下列规律
且:
a.氧化性:
氧化剂>氧化产物
还原性:
还原剂>还原产物
b.氧化剂得电子总数=还原剂失电子总数
c.氧化剂中相关元素化合价降低总数=还原剂中相关元素化合价升高总数
2.几种类型的氧化还原反应
①不同物质之间的氧化还原反应
如:
2Fe+3Cl22FeCl3
②不同物质同种元素之间的氧化还原反应
如:
2H2S+SO2=3S↓+2H2O
③同一物质不同元素之间的氧化还原反应
如:
2KClO32KCl+3O2↑
④同一物质同种元素之间的氧化还原反应
如:
3NO2+H2O=2HNO3+NO
⑤部分氧化还原反应
如:
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
反应中HCl一半作还原剂(生成Cl2),另一半表现酸性(生成MnCl2)。
3.氧化还原反应方程式的配平
①依据:
a.电子守恒(化合价升降总数守恒),即在反应中还原剂失去的电子总数与氧化剂得到的电子总数相等。
b.质量守恒,反应前后各元素的原子个数相等。
c.电荷守恒,在离子反应的氧化还原反应中,反应前后离子所带的正负电荷总数相等。
②步骤:
(以铜与稀硝酸的反应为例)
1.先写出反应物和生成物的化学式,并列出发生氧化和还原反应的元素的正负化合价。
2.列出元素的化合价的变化
3.使化合价升高和降低的总数相等
4.用观察的方法配平其它物质的化学计量数,在上述反应里,有6个NO没有参与氧化还原反应,所以HNO3的化学计量数应是8,H2O的化学计量数应是4,因为有2个NO还原成NO,其中4个氧原子跟HNO3中氢原子结合成水,配平后,把单线改成等号。
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
氧化还原反应方程式的配平步骤可简单总结如下:
划好价、列变化、求总数、配化学计量数。
第一阶梯
例1、G、Q、X、Y、Z均为氯的含氧化合物,我们不了解它们的化学式,但知道它们在一定条件下具有如下的转换关系(未配平):
①G→Q+NaCl
②Q+H2O电解X+H2
③Y+NaOH→G+Q+H2O
④Z+NaOH→G+X+H2O
这五种化合物中氯的化合价由低到高的顺序为( )
A、QGZYX B、GYQZX C、GYZQX D、ZXGYQ
解析:
根据氧化还原反应中元素化合价升降总数相等这一规律,对应①,G→NaCl变化中,Cl的化合价降低,则G→Q变化中Cl的化合价必然升高,亦即氯的化合价:
Q>G;同理,由②可判氯的化合价:
X>Q;由③并结合Q>G可判断氯的化合价:
Q>Y>G;由④并结合X>Q可判氯的化合价:
X>Z>Q。
答案:
B
例2、配平下面的化学方程式:
(NH4)2PtCl6—Pt+NH4Cl+HCl↑+N2↑
思路分析:
该反应是(NH4)2PtCl6中N与Pt之间发生的氧化还原反应,可从生成物着手,先确定Pt和N2的化学计量数。
确定了Pt和N2的化学计量数分别为3和2之后,再用观察法配平其余物质的化学计量
,可得3(NH4)2PtCl6=3Pt+2NH4Cl+16HCl↑+2N2↑,若最后根据Cl数守恒则检查H数,若最后根据H数守恒则检查Cl数。
答案:
3(NH4)2PtCl6=3Pt+2NH4Cl+16HCl↑+2N↑
第二阶梯
【例1】一定条件下硝酸铵受热分解的未配平化学方程式为:
NH4NO3——HNO3+N2+H2O,在反应中被氧化与被还原的氮原子数之比为()。
A.5∶3 B.5∶4 C.1∶1 D.3∶5
解析:
根据化合价变化可知:
N2既是氧化产物又是还原产物,则NH4NO3中NH氮原子化合价升高,NO的氮原子化合价降低,即
→化合价升高3
→化合降低5
由化合价升降总数相等可求出答案为5∶3
答案:
A
解本题的关键是抓住氧化剂与还原剂得失电子总数相等(或化合价降升总数相等)的规律。
当然,本题还可先配平化学方程式再求解。
【例2】24mL浓度为0.05mol·L-1的Na2SO3溶液恰好与20mL浓度为0.02mol·L-1的K2Cr2O7溶液完全反应。
已知Na2SO3被K2Cr2O7氧化为Na2SO4,则元素Cr在还原产物中的化合价为( )
A.+2 B.+3 C.+4 D.+5
解析:
根据氧化还原反应中得失电子总数相等,判断Cr元素在还原产物里的价态。
n(Na2SO3)=0.05×0.024=0.0012(mol),
n(K2Cr2O7)=0.02×0.02=0.0004(mol)。
K2Cr2O7在反应中得电子:
0.0004×2(6-x)mole-;
Na2SO3在反应中失电子:
0.0012×2mole-。
根据氧化还原反应中,氧化剂和还原剂在反应中得失电子数相等,则有:
0.0004×2(6-x)=0.0012×2,解得x=3。
答案:
B
氧化还原反应比较典型的计算有:
求氧化剂与还原剂物质的量之比或质量比,计算参加反应的氧化剂或还原剂的量,确定反应前后某一元素的价态变化等。
计算的关键是依据氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数,列出守恒关系式求解。
从试题的变化趋势来看,有一类题目已知参加反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比,计算确定产物。
计算公式如下:
氧化剂物质的量×变价元素的个数×化合价的变化值=还原剂物质的量×变化元素的个数×化合价的变化值。
【例3】配平□KMnO4+□HCl-□KCl+□Cl2+□MnCl2+□H2O
解析:
锰元素完全被还原,生成MnCl2,而氯元素部分被氧化后,生成物是Cl2,因此应先配出MnCl2和Cl2前面的系数。
化合价降5×2
化合价升2×5
即2KMnO4+HCl——KCl+2MnCl2+5Cl2+H2O
然后,根据质量守恒,用观察法配平其他物质的系数。
答案:
2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
用化合价升降法配平氧化还原反应方程式,一定要先找准参加了氧化还原反应的元素,再依步骤进行配平。
第三阶梯
【例1】将NO3-+OH-+H2O+Zn→NH3+Zn(OH)42-配平后,离子方程式中H2O的系数(化学计量数)是()
A、2 B、4 C、6 D、8
解析:
此题考查的是氧化还原反应离子方程式的配平方法。
由得失电子数目守恒可知NO3-、Zn、NH3、Zn(OH)42-的系数分别为1、4、1、4,再由电荷守恒可知OH-的系数为7,最后由原子守恒得H2O的系数为6。
答案:
C
【例2】配平下列化学方程式:
(NH4)2PtCl6Pt+NH4Cl+HCl+N2
解析:
此题为自身氧化还原反应方程式的配平,反应物(NH4)2PtCl6中既有N的化合价升高,又有Pt化合价降低,它前面的系数不便确定,故把生成物Pt和N2作配平起点。
化合价升高6价×2
Pt→Pt 化合价降低4价×3
即(NH4)2PtCl63Pt+NH4Cl+HCl+2N2
再用观察法配平。
答案:
3(NH4)2PtCl63Pt+2NH4Cl+16HCl+2N2↑
对于分解反应和自身氧化还原反应最好采用从右至左配平的方法,即逆向配平法。
【例3】配平下列离子方程式:
MnO+SO+H+——Mn2++SO+H2O
分析:
化合价降5×2
化合价升2×5
得:
2MnO+5SO+H+——2Mn2++5SO+H2O
再根据电荷守恒确定其他物质的系数。
反应物(除H+外)所带电荷:
-2-10=-12
生成物所带电荷:
+4-10=-6
因此,H+的系数应配“6”,则H2O的系数为3。
答案:
2MnO+5SO+6H+=2Mn2++5SO+3H2O
配平离子方程式时,一定要遵守三个原则:
①电子得失守恒;
②原子守恒;
③电荷守恒。
【例4】配平方程式:
Fe3C+HNO3—Fe(NO3)3+NO2↑+CO2↑+H2O
解析:
Fe3C中各元素的化合价凭现有的知识无法标出,且仅靠观察也不能配平,不妨先假设Fe和C元素的化合价无为零价,然后观察生成物中Fe和C元素的价态都是升高的,我们可以把Fe3C作为一个整体计算化合价升高总数进行配平。
即
还原剂:
Fe3C
氧化剂:
HNO3降1价|×13
按化合价升降总数相等原则,将变价元素配平:
1Fe3C+13HNO3—3Fe(NO3)3+13NO2↑+CO2↑+H2O
再观察发现,NO3-有部分未参加氧化还原反应,最终配平的化学方程式为:
Fe3C+22HNO3==3Fe(NO3)3+13NO2↑+CO2↑+11H2O
在化学反应方程式配平过程中,当遇到某物质的元素化合价难以确定时,可假设其中所有元素的化合价都为0;并把该物质视作一个电中性的整体,然后采用化合价升降法配平方程式,不会影响配平的结果。
这种配平法可称为“零价配平法”。
(实际上,该题也采用了整体配平的思想。
)
[练一练]
1.P4+HNO3(浓)—H3PO4+NO2+H2O
2.Zn+HNO3—Zn(NO3)2+N2O+H2O
3.FeS2+O2—Fe2O3+SO2
4.
5.Cl2+KOH(热、浓)—KCl+KClO3+H2O
6.配平化学方程式:
KMnO4+H2O2+H2SO4——K2SO4+MnSO4+O2↑+H2O
7.白磷与烧碱溶液发生下列反应,试加以配平:
P+NaOH+H2O——PH3+NaH2PO3
8.在反应3BrF3+5H2O=HBrO3+9HF+O2↑+Br2中,若有7.5molH2O参加反应,被H2O还原的BrF3为()
A.1mol B.2mol C.3mol D.4.5mol
9.在100mL含等物质的量的HBr和H2SO3的溶液里通入0.01molCl2,有一半Br—变为Br2(已知Br2能氧化H2SO3)。
原溶液中HBr和H2SO3的浓度是( )
A.0.0075mol/L B.0.008mol/L
C.0.075mol/L D.0.08mol/L
10.ClO2是一种广普型的消毒剂,根据世界环保联盟的要求,ClO2将逐渐取代Cl2成为生产自来水的消毒剂。
工业上ClO2常用NaClO3和Na2SO3溶液混合并加入H2SO4酸化后反应制得。
在
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- 关于 氧化 还原 反应 方程式