1. 【高一化學】氧化還原反應如何配平
個人建議簡單點的就用觀察法,復雜的就用待定系數法。。。
最小公倍數也可以考慮。。。
自己看吧。。。
氧化還原反應方程式的配平是正確書寫氧化還原反應方程式的一個重要步驟,是中學化學教學要求培養的一項基本技能。
氧化還原反應配平原則
反應中還原劑化合劑升高總數(失去電子總數)和氧化劑化合價降低總數(得到電子總數)相等,
反應前後各種原子個數相等。
下面介紹氧化-還原反應的常用配平方法
觀察法
觀察法適用於簡單的氧化-還原方程式配平。配平關鍵是觀察反應前後原子個數變化,找出關鍵是觀察反應前後原子個數相等。
例1:Fe3O4+CO ¾ Fe+CO2
分析:找出關鍵元素氧,觀察到每一分子Fe3O4反應生成鐵,至少需4個氧原子,故此4個氧原子必與CO反應至少生成4個CO2分子。
解:Fe3O4+4CO¾ ® 3Fe+4CO2
有的氧化-還原方程看似復雜,也可根據原子數和守恆的思想利用觀察法配平。
例2:P4+P2I4+H2O ¾ PH4I+H3PO4
分析:經觀察,由出現次數少的元素原子數先配平。再依次按元素原子守恆依次配平出現次數較多元素。
解:第一步,按氧出現次數少先配平使守恆
P4+P2I4+4H2O ¾ PH4I+H3PO4
第二步:使氫守恆,但仍維持氧守恆
P4+P2I4+4H2O¾ ® PH4I+H3PO4
第三步:使碘守恆,但仍保持以前調平的O、H
P4+5/16P2I4+4H2O ¾ 5/4PH4I+H3PO4
第四步:使磷元素守恆
13/32P4+5/16P2I4+4H2O ¾ ® 5/4PH4I+H3PO4
去分母得
13P4+10P2I4+128H2O¾ ® 40PH4I+32H3PO4
2、最小公倍數法
最小公倍數法也是一種較常用的方法。配平關鍵是找出前後出現「個數」最多的原子,並求出它們的最小公倍數
例3:Al+Fe3O4 ¾ Al2O3+Fe
分析:出現個數最多的原子是氧。它們反應前後最小公倍數為「3´ 4」,由此把Fe3O4系數乘以3,Al2O3系數乘以4,最後配平其它原子個數。
解:8Al+3Fe3O4¾ ® 4Al2O3+9Fe
3:奇數偶配法
奇數法配平關鍵是找出反應前後出現次數最多的原子,並使其單(奇)數變雙(偶)數,最後配平其它原子的個數。
例4:FeS2+O2 ¾ Fe2O3+SO2
分析:由反應找出出現次數最多的原子,是具有單數氧原子的FeS2變雙(即乘2),然後配平其它原子個數。
解:4FeS2+11O2¾ ® 2Fe2O3+8SO2
4、電子得失總數守恆法
這種方法是最普通的一方法,其基本配平步驟課本上已有介紹。這里介紹該配平時的一些技巧。
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對某些較復雜的氧化還原反應,如一種物質中有多個元素的化合價發生變化,可以把這種物質當作一個整體來考慮。
例5:
FeS+H2SO4(濃) ¾ ® Fe2(SO4)3+S+SO2+H2O
分析:先標出電子轉移關系
FeS+H2SO4¾ ® 1/2Fe2(SO4)3+S+SO2+H2O
該反應中FeS中的Fe,S化合價均發生變化,可將式中FeS作為一個「整體」,其中硫和鐵兩元素均失去電子,用一個式子表示失電子總數為3e。
2FeS+3H2SO4¾ ® Fe2(SO4)3+2S+3SO2+H2O
然後調整未參加氧化還原各項系數,把H2SO4調平為6H2SO4,把H2O調平為6H2O。
解: 2FeS+6H2SO4¾ ® Fe2(SO4)3+2S+3SO2+6H2O
(二)零價法
對於Fe3C,Fe3P等化合物來說,某些元素化合價難以確定,此時可將Fe3C,Fe3P中各元素視為零價。零價法思想還是把Fe3C,Fe3P等物質視為一整價。
例7:
Fe3C+HNO3 ¾ Fe(NO3)3+CO2+NO2+H2O
Fe3C+HNO3 ¾ ® Fe(NO3)3+CO2+NO2+H2O
再將下邊線橋上乘13,使得失電子數相等再配平。
解:
Fe3C+22HNO3(濃)¾ ® 3Fe(NO3)3+CO2+13NO2+11H2O
練習:
Fe3P+HNO3 ¾ ® Fe(NO3)3+NO+H3PO4+H20
得3Fe3P+41HNO39Fe(NO3)3+14NO+3H3PO4+16H2O
(三)歧化反應的配平
同一物質內同一元素間發生氧化-還原反應稱為歧化反應。配平時將該物質分子式寫兩遍,一份作氧化劑,一份作還原劑。接下來按配平一般氧化-還原方程式配平原則配平,配平後只需將該物質前兩個系數相加就可以了。
例8:
Cl2+KOH(熱)¾ KClO3+KCl+H2O
分析:將Cl2寫兩遍,再標出電子轉移關系
3Cl2+6KOH ¾ ® KClO3+5KCl+3H2O
第二個Cl2前面添系數5,則KCl前需添系數10;給KClO3前添系數2,將右邊鉀原子數相加,得12,添在KOH前面,最後將Cl2合並,發現可以用2進行約分,得最簡整數比。
解:
3Cl2+6KOH ¾ ® KClO3+5KCl+3H2O
(四)逆向配平法
當配平反應物(氧化劑或還原劑)中的一種元素出現幾種變價的氧化—還原方程式時,如從反應物開始配平則有一定的難度,若從生成物開始配平,則問題迎刃而解。
例9:
P+CuSO4+H2O ¾ ® Cu3P+H3PO4+H2SO4
分析:這一反應特點是反應前後化合價變化較多,在配平時可選擇變化元素較多的一側首先加系數。本題生成物一側變價元素較多,故選右側,採取從右向左配平方法(逆向配平法)。應注意,下列配平時電子轉移都是逆向的。
P+CuSO4+H2O ¾ ® Cu3P+H3PO4+H2SO4
所以,Cu3P的系數為5,H3PO4的系數為6,其餘觀察配平。
解:
11P+15CuSO4+24H2O ¾ ® 5Cu3P+6H3PO4+15 H2SO4
5、原子個數守恆法(待定系數法)
任何化學方程式配平後,方程式兩邊各種原子個數相等,由此我們可以設反應物和生成物的系數分別是a、b、c¼ ¼ 。
然後根據方程式兩邊系數關系,列方程組,從而求出a、b、c¼ ¼ 最簡數比。
例10:KMnO4+FeS+H2SO4¾ K2SO4+MnSO4+Fe2(SO4)3+S+H2O
分析:此方程式甚為復雜,不妨用原子個數守恆法。設方程式為:
aKMnO4+bFeS+cH2SO4¾ ® d K2SO4+eMnSO4+fFe2(SO4)3+gS+hH2O
根據各原子守恆,可列出方程組:
a=2d (鉀守恆)
a=e(錳守恆)
b=2f(鐵守恆)
b+c=d+e+3f+g(硫守恆)
4a+4c=4d+4e+12f+h(氧守恆)
c=h(氫守恆)
解方程組時,可設最小系數(此題中為d)為1,則便於計算:得a=6,b=10,d=3,
e=6,f=5,g=10,h=24。
解:6KMnO4+10FeS+24H2SO4¾ ® 3K2SO4+6MnSO4+5Fe2(SO4)3+10S+24H2O
例11:Fe3C+HNO3 ¾ CO2+Fe(NO3)3+NO+H2O
分析:運用待定系數法時,也可以不設出所有系數,如將反應物或生成物之一加上系數,然後找出各項與該系數的關系以簡化計算。給Fe3C前加系數a,並找出各項與a的關系,得
aFe3C+HNO3 ¾ ® aCO2+3aFe(NO3)3+(1-9a)NO+1/2H2O
依據氧原子數前後相等列出
3=2a+3´ 3´ 3a+2´ (1-9a)+1/2 a=1/22
代入方程式
1/22 Fe3C+HNO3¾ ® 1/22CO2+3/22Fe(NO3)3+13/22NO+1/2H2O
化為更簡整數即得答案:
Fe3C+22HNO3¾ ® CO2+3Fe(NO3)3+13NO+11H2O
6、離子電子法
配平某些溶液中的氧化還原離子方程式常用離子電子法。其要點是將氧化劑得電子的「半反應」式寫出,再把還原劑失電子的「半反應」式寫出,再根據電子得失總數相等配平。
例11、KMnO4+SO2+H2O ¾ K2SO4+MnSO4+H2SO4
分析:先列出兩個半反應式
KMnO4- +8H+ +5e ¾ ® Mn2+ + 4H2O ¬
SO2 + 2H2O - 2e ¾ ® SO42- + 4H+
將¬ ´ 2, ´ 5,兩式相加而得離子方程式。
2KMnO4+5SO2+2H2O ¾ ® K2SO4+2MnSO4+2H2SO4
下面給出一些常用的半反應。
1)氧化劑得電子的半反應式
稀硝酸:NO3- +4H+ + 3e ¾ ® NO + 2H2O
濃硝酸:NO3- +2H+ + e ¾ ® NO2 + H2O
稀冷硝酸:2NO3- +10H+ + 8e ¾ ® N2O + H2O
酸性KMnO4 溶液:MnO4- + 8H+ + 5e ¾ ® Mn2+ + 4H2O
酸性MnO2:MnO2 +4H+ + 2e ¾ ® Mn2+ + 2H2O
酸性K2Cr2O7溶液:Cr2O72- +14H+ + 6e ¾ ® 2Cr3+ + 7H2O
中性或弱鹼性KMnO4 溶液:MnO4- + 2H2O + 3e ¾ ® MnO2¯ + 4OH-
2)還原劑失電子的半反應式:
SO2 + 2H2O - 2e ¾ ® SO42- + 4H+
SO32- + 2OH- - 2e ¾ ® SO42- + H2O
H2C2O4 - 2e ¾ ® 2CO2 +2H+
7、分步配平法
此方法在濃硫酸、硝酸等為氧化劑的反應中常用,配平較快,有時可觀察心算配平。先列出「O」的設想式。
H2SO4(濃)¾ ® SO2 + 2H2O +[O]
HNO3(稀)¾ ® 2 NO+H2O +3[O]
2HNO3(濃)¾ ® 2 NO2+H2O + [O]
2KMnO4+ 3H2SO4 ¾ ® K2SO4+2MnSO4+ 3H2O+5[O]
K2Cr2O7+ 14H2SO4 ¾ ® K2SO4+Cr2(SO4)3+ 3 [O]
此法以酸作介質,並有水生成。此時作為介質的酸分子的系數和生成的水分子的系數可從氧化劑中氧原子數目求得。
例12: KMnO4+ H2S + H2SO4 ¾ K2SO4+2MnSO4+ S + H2O
分析:H2SO4為酸性介質,在反應中化合價不變。
KMnO4為氧化劑化合價降低「5」, H2S化合價升高「2」。它們的最小公倍數為「10」。由此可知,KMnO4中氧全部轉化為水,共8個氧原子,生成8個水分子,需16個氫原子,所以H2SO4系數為「3」。
解:2KMnO4+ 5H2S + 3H2SO4 ¾ ® K2SO4+2MnSO4+ 5S + 8H2O
2. 氧化還原反應如何配平
有效的方法主要有兩種:
一、根據氧化還原的特徵配平(主要是電子守恆),適用於雙元素氧化還原或歧化反應
1'根據氧化還原的元素配平
標出發生氧化還原的原子的前後化合價,用雙線橋標明化合價升降數(即失得電子數),然後求最小公倍數,再用最小公倍數除以升降數,交換即得系數
2'根據氧化還原的分子配平
標出每個分子中元素化合價升降的代數和,求最小公倍數,除以代數和,交換即得系數
二、根據質量守恆定律配平(通法),但計算量大,通常只用於難配平的方程式
1'把各項的系數分別設為未知數,然後根據原子守恆列出方程組(一般是不定方程組),再把含最少未知數的關系式代入化學方程式,將系數化到最簡
2'由於上一方法的計算量特別大,所以可以採取定「一」法
將第一項的系數定為一,然後對其他項的系數設元,列方程組求解,最後將系數化到最簡
[註:對於反應物和生成物同的化學方程式,其配平的結果不一定是相同的]
3. 氧化還原配平的方法
一般配平法(化合價升降法)步驟:
Zn+ HNO3= Zn(NO3)2+ NH4NO3+ H2O
氧化還原反應分析:
(1)標注
0 +5 +2 +5 -3 +5
Zn+ HNO3= Zn(NO3)2+ NH4NO3+ H2O
(2)列變化
0 +2
Zn~Zn(NO3)2 升高 2* 4 被氧化
+5 -3
HNO3 NH4NO3 下降 8* 1 被還原
(3)配平氧化還原反應部分
4Zn+ HNO3=4Zn(NO3)2+NH4NO3+ H2O
觀察法配平復分解反應部分
4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O
通過以上四步能解決大部分氧化還原反應配平與分析.
整體配平法舉例(較難):
Fe3C + HNO3 - Fe(NO3)3 + NO2 + CO2 + H2O.
在Fe3C 中,Fe C 均看作為單質零價
0 +3
Fe3C中 3Fe~3Fe(NO3)3 升高9
0 +4 共升高13
CO2 升高4
配平結果:Fe3C + 22HNO3 = 3Fe(NO3)3 + 13 NO2 + CO2 +11 H2O
4. 氧化還原反應的配平
用化合價升降法配平氧化還原反應方程式,必須遵循兩個基本原則:一是反應中還原劑各元素化合價升高的總數和氧化劑各元素化合價降低的總數必須相等,即得失電子守恆;二是反應前後各種原子個數相等,即質量守恆。在掌握一般配平方法、步驟的基礎上,根據反應的不同類型和特點,選擇和運用一些不同的配平方法和技巧,以提高配平的速度和准確性。下面介紹一些常用的配平技巧。
1. 逆配法:部分氧化還原反應、自身氧化還原反應、歧化反應等宜選用此種方法配平,即先從氧化產物和還原產物開始配平。
2. 零價法:對於不易確定元素化合價的物質(如鐵、砷、碳等組成的化合物)參加的氧化還原反應,根據化合物中各元素的化合價代數和為零的原則,把組成該物質的各元素化合價看作零價,然後計算出各元素化合價的升降值,並使升降值相等。
3. 變一法:假設化合物中只有一種元素的化合價在反應前後發生變化,其他元素的化合價在反應前後沒有變化,依據化合物中各元素的化合價代數和為零的原則,確定該元素的起始價態。計算出元素化合價的升降值,並使升降值相等。
4. 待定系數法:一般設組成元素較多的物質的化學計量數為1,其他物質的化學計量數分別設為a、b、c……,根據原子個數守恆列等式求解,若化學計量數為分數,應化為整數。此法適用於一切氧化還原反應,主要用於變價元素在三種或三種以上的復雜氧化還原反應。
5. 定組成法:對一個確定的化合物而言,各組成元素的原子個數之比一定,由此決定了反應物或生成物中可能有兩種或兩種以上的物質的比例關系一定,據此可實現配平。
6. 整體標價法:當化合物中某一元素有多個(或為不定數)時,可將它作為整體,計算其整體的化合價。
7. 缺項配平法:此類反應可先配平含變價元素物質的化學計量數,再根據質量守恆定律確定缺項物質的化學式和化學計量數。缺項物質一般為酸、鹼、水,常見的有H2SO4、HCl、KOH、NaOH、H2O等。
8. 氧化還原型離子方程式的配平法:離子方程式的配平依據是得失電子守恆、電荷守恆和質量守恆,即首先根據得失電子守恆配平氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物的化學計量數,在此基礎上根據電荷守恆,配平兩邊離子所帶電荷數,最後根據質量守恆配平其餘物質的化學計量數。
5. 化學中的氧化還原反應怎樣配平(詳細)
一. 氧化還原反應的判斷
通過標出反應前後各元素的化合價,可以看出有無元素發生化合價改變,從而得知此反應是否氧化還原反應。那如何來標化合價呢?對於常見的,根據原子核外電子排布規律寫出原子結構示意圖,應用所學知識寫出常見化合價。對於一些不常見的,首先標出常見化合價,根據已有知識:化合物的正負化合價之和為零,算出未知元素化合價的平均值,如:中氧是非金屬應顯最低負價,則三個鐵的化合價之和為,每一個鐵的化合價為。
二. 配平前的准備工作
左右相等原則(發生化合價升和降的元素):
(1)元素從一種價態到一種價態生成物只有一種,在配平前應考慮左右相等(應用原子守恆)。例:中發生化合價升高的和發生化合價降低的,在配平前考慮左右相等。
(2)元素從一種價態到一種價態生成物不只一種,在配平前無需考慮左右相等。例:中發生化合價降低的O由0~生成物有和,在配平前不需考慮左右相等。
(3)元素從一種價態到多種價態,在配平前無需考慮左右相等。例:中的分別從0~生成,從0~+5生成,在配平前無需考慮左右相等。
(4)元素從多種價態到一種價態,在配平前無需考慮左右相等。例:中的從+5~生成,中的從生成,在配平前無需考慮左右相等。
三. 氧化還原反應配平的一般步驟
氧化還原反應有三個主要特點,在氧化還原反應配平中一般抓住化合價的升等於降這一主要特點來配平,下面舉例來說明這一過程。
例如:
(1)標化合價變化:中從,由此可判斷該反應是氧化還原反應。
(2)左右相等原則:從一種價態到一種價態生成物只有一種,在配平前應考慮左右相等。
(3)列出變化:將升高和降低的分別放在一起
升高:
降低:
(4)抓住氧化還原反應的特點:化合價的升等於降。取化合價升之和與降之和的最小化倍數,升之和:,降之和:,最小公倍數是54,則升高的所有元素數目擴大2倍,降低的元素數目擴大27倍:
這樣就配平好了發生氧化還原反應的元素。
(5)應用質量守恆(原子守恆)觀察配平
四. 氧化還原反應配平常見類型
1. 兩種元素間的氧化還原反應配平(無機)。
例1.
(1)標化合價變化:中從,由此可判斷該反應是氧化還原反應。
(2)左右相等原則:從一種價態到一種價態生成物只有一種,在配平前應考慮左右相等。
(3)列出變化:將升高和降低的分別放在一起
升高:
降低:
(4)抓住氧化還原反應的特點:化合價的升等於降。取化合價升之和與降之和的最小公倍數,升之和:,降之和:2,最小公倍數:,則升高的所有元素數目擴大2倍,降低的元素數目擴大倍:
,這樣就配平好了發生氧化還原反應的元素。
(5)應用質量守恆(原子守恆)觀察配平
例2.
(1)標化合價變化:P生成中Cu從,由此可判斷該反應是氧化還原反應。
(2)左右相等原則:從一種價態到另一種價態生成物只有一種,在配平前應考慮左右相等,P從一種價態生成兩種價態,在配平前需考慮左右相等。
(3)列出變化:將升高和降低的分別放在一起
升高:
降低:
(4)抓住氧化還原反應的特點:化合價的升等於降。取化合價升之和與降之和的最小公倍數,升之和:5,降之和:,最小公倍數:30,則升高的所有元素數目擴大6倍,降低的元素數目擴大5倍:
,這樣就配平好了發生氧化還原反應的元素。
(5)應用質量守恆(原子守恆)觀察配平
2. 多元素間(兩種以上)的氧化還原反應配平(無機)
例3.
(1)標化合價變化:中中O從,由此可判斷該反應是氧化還原反應。
(2)左右相等原則:從一種價態到一種價態在配平前應考慮左右相等。
(3)列出變化:將升高和降低的分別放在一起
升高:
降低:
(4)抓住氧化還原反應的特點:化合價的升等於降。取化合價升之和與降之和的最小公倍數,升之和:,降之和:,最小公倍數:44,則升高的所有元素數目擴大1倍,降低的元素數目擴大1倍:,這樣就配平好了發生氧化還原反應的元素。
(5)應用質量守恆(原子守恆)觀察配平。
3. 同種元素間的氧化還原反應配平(無機)
例4.
(1)標化合價變化:,,由此可判斷該反應是氧化還原反應。
(2)左右相等原則:的兩種價態生成一種價態,在配平前無需考慮左右相等。
(3)列出變化:
升高:
降低:
(4)抓住氧化還原反應的特點:化合價的升等於降。取化合價升之和與降之和的最小公倍數,升之和:1,降之和:5,最小公倍數:5,則升高的所有元素數目擴大5倍,降低的元素數目擴大1倍:
,這樣就配平好了發生氧化還原反應的元素。
(5)應用質量守恆(原子守恆)觀察配平
4. 有機氧化還原反應配平
例5.
(1)標化合價變化:先寫出分子式,分別為:抓住O和H的常見化合價為得出C的平均化合價分別為,發現,由此可判斷該反應是氧化還原反應。
(2)左右相等原則:從一種價態到一種價態生成物只有一種,在配平前應考慮左右相等。
(3)列出變化:將升高和降低的分別放在一起
升高:
降低:
(4)抓住氧化還原反應的特點:化合價的升等於降。取化合價升之和與降之和的最小公倍數,升之和:,降之和:,最小公倍數:12,則升高的所有元素數目擴大3倍,降低的元素數目擴大2倍:
,這樣就配平好了發生氧化還原反應的元素。
(5)應用質量守恆(原子守恆)觀察配平
通過以上學習,我們發現氧化還原反應方程式的配平並不難,只要我們掌握了方法,就會得心應手,融會貫通。