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化学氧化还原反应中如何配平

发布时间:2022-08-27 13:02:07

1. 【高一化学】氧化还原反应如何配平

个人建议简单点的就用观察法,复杂的就用待定系数法。。。
最小公倍数也可以考虑。。。
自己看吧。。。

氧化还原反应方程式的配平是正确书写氧化还原反应方程式的一个重要步骤,是中学化学教学要求培养的一项基本技能。

氧化还原反应配平原则

反应中还原剂化合剂升高总数(失去电子总数)和氧化剂化合价降低总数(得到电子总数)相等,

反应前后各种原子个数相等。

下面介绍氧化-还原反应的常用配平方法

观察法

观察法适用于简单的氧化-还原方程式配平。配平关键是观察反应前后原子个数变化,找出关键是观察反应前后原子个数相等。

例1:Fe3O4+CO ¾ Fe+CO2

分析:找出关键元素氧,观察到每一分子Fe3O4反应生成铁,至少需4个氧原子,故此4个氧原子必与CO反应至少生成4个CO2分子。

解:Fe3O4+4CO¾ ® 3Fe+4CO2

有的氧化-还原方程看似复杂,也可根据原子数和守恒的思想利用观察法配平。

例2:P4+P2I4+H2O ¾ PH4I+H3PO4

分析:经观察,由出现次数少的元素原子数先配平。再依次按元素原子守恒依次配平出现次数较多元素。

解:第一步,按氧出现次数少先配平使守恒

P4+P2I4+4H2O ¾ PH4I+H3PO4

第二步:使氢守恒,但仍维持氧守恒

P4+P2I4+4H2O¾ ® PH4I+H3PO4

第三步:使碘守恒,但仍保持以前调平的O、H

P4+5/16P2I4+4H2O ¾ 5/4PH4I+H3PO4

第四步:使磷元素守恒

13/32P4+5/16P2I4+4H2O ¾ ® 5/4PH4I+H3PO4

去分母得

13P4+10P2I4+128H2O¾ ® 40PH4I+32H3PO4

2、最小公倍数法

最小公倍数法也是一种较常用的方法。配平关键是找出前后出现“个数”最多的原子,并求出它们的最小公倍数

例3:Al+Fe3O4 ¾ Al2O3+Fe

分析:出现个数最多的原子是氧。它们反应前后最小公倍数为“3´ 4”,由此把Fe3O4系数乘以3,Al2O3系数乘以4,最后配平其它原子个数。

解:8Al+3Fe3O4¾ ® 4Al2O3+9Fe

3:奇数偶配法

奇数法配平关键是找出反应前后出现次数最多的原子,并使其单(奇)数变双(偶)数,最后配平其它原子的个数。

例4:FeS2+O2 ¾ Fe2O3+SO2

分析:由反应找出出现次数最多的原子,是具有单数氧原子的FeS2变双(即乘2),然后配平其它原子个数。

解:4FeS2+11O2¾ ® 2Fe2O3+8SO2

4、电子得失总数守恒法

这种方法是最普通的一方法,其基本配平步骤课本上已有介绍。这里介绍该配平时的一些技巧。

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对某些较复杂的氧化还原反应,如一种物质中有多个元素的化合价发生变化,可以把这种物质当作一个整体来考虑。

例5:

FeS+H2SO4(浓) ¾ ® Fe2(SO4)3+S+SO2+H2O

分析:先标出电子转移关系

FeS+H2SO4¾ ® 1/2Fe2(SO4)3+S+SO2+H2O

该反应中FeS中的Fe,S化合价均发生变化,可将式中FeS作为一个“整体”,其中硫和铁两元素均失去电子,用一个式子表示失电子总数为3e。

2FeS+3H2SO4¾ ® Fe2(SO4)3+2S+3SO2+H2O

然后调整未参加氧化还原各项系数,把H2SO4调平为6H2SO4,把H2O调平为6H2O。

解: 2FeS+6H2SO4¾ ® Fe2(SO4)3+2S+3SO2+6H2O

(二)零价法

对于Fe3C,Fe3P等化合物来说,某些元素化合价难以确定,此时可将Fe3C,Fe3P中各元素视为零价。零价法思想还是把Fe3C,Fe3P等物质视为一整价。

例7:

Fe3C+HNO3 ¾ Fe(NO3)3+CO2+NO2+H2O

Fe3C+HNO3 ¾ ® Fe(NO3)3+CO2+NO2+H2O

再将下边线桥上乘13,使得失电子数相等再配平。

解:

Fe3C+22HNO3(浓)¾ ® 3Fe(NO3)3+CO2+13NO2+11H2O

练习:

Fe3P+HNO3 ¾ ® Fe(NO3)3+NO+H3PO4+H20

得3Fe3P+41HNO39Fe(NO3)3+14NO+3H3PO4+16H2O

(三)歧化反应的配平

同一物质内同一元素间发生氧化-还原反应称为歧化反应。配平时将该物质分子式写两遍,一份作氧化剂,一份作还原剂。接下来按配平一般氧化-还原方程式配平原则配平,配平后只需将该物质前两个系数相加就可以了。

例8:

Cl2+KOH(热)¾ KClO3+KCl+H2O

分析:将Cl2写两遍,再标出电子转移关系

3Cl2+6KOH ¾ ® KClO3+5KCl+3H2O

第二个Cl2前面添系数5,则KCl前需添系数10;给KClO3前添系数2,将右边钾原子数相加,得12,添在KOH前面,最后将Cl2合并,发现可以用2进行约分,得最简整数比。

解:

3Cl2+6KOH ¾ ® KClO3+5KCl+3H2O

(四)逆向配平法

当配平反应物(氧化剂或还原剂)中的一种元素出现几种变价的氧化—还原方程式时,如从反应物开始配平则有一定的难度,若从生成物开始配平,则问题迎刃而解。

例9:

P+CuSO4+H2O ¾ ® Cu3P+H3PO4+H2SO4

分析:这一反应特点是反应前后化合价变化较多,在配平时可选择变化元素较多的一侧首先加系数。本题生成物一侧变价元素较多,故选右侧,采取从右向左配平方法(逆向配平法)。应注意,下列配平时电子转移都是逆向的。

P+CuSO4+H2O ¾ ® Cu3P+H3PO4+H2SO4

所以,Cu3P的系数为5,H3PO4的系数为6,其余观察配平。

解:

11P+15CuSO4+24H2O ¾ ® 5Cu3P+6H3PO4+15 H2SO4

5、原子个数守恒法(待定系数法)

任何化学方程式配平后,方程式两边各种原子个数相等,由此我们可以设反应物和生成物的系数分别是a、b、c¼ ¼ 。

然后根据方程式两边系数关系,列方程组,从而求出a、b、c¼ ¼ 最简数比。

例10:KMnO4+FeS+H2SO4¾ K2SO4+MnSO4+Fe2(SO4)3+S+H2O

分析:此方程式甚为复杂,不妨用原子个数守恒法。设方程式为:

aKMnO4+bFeS+cH2SO4¾ ® d K2SO4+eMnSO4+fFe2(SO4)3+gS+hH2O

根据各原子守恒,可列出方程组:

a=2d (钾守恒)

a=e(锰守恒)

b=2f(铁守恒)

b+c=d+e+3f+g(硫守恒)

4a+4c=4d+4e+12f+h(氧守恒)

c=h(氢守恒)

解方程组时,可设最小系数(此题中为d)为1,则便于计算: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:运用待定系数法时,也可以不设出所有系数,如将反应物或生成物之一加上系数,然后找出各项与该系数的关系以简化计算。给Fe3C前加系数a,并找出各项与a的关系,得

aFe3C+HNO3 ¾ ® aCO2+3aFe(NO3)3+(1-9a)NO+1/2H2O

依据氧原子数前后相等列出

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

化为更简整数即得答案:

Fe3C+22HNO3¾ ® CO2+3Fe(NO3)3+13NO+11H2O

6、离子电子法

配平某些溶液中的氧化还原离子方程式常用离子电子法。其要点是将氧化剂得电子的“半反应”式写出,再把还原剂失电子的“半反应”式写出,再根据电子得失总数相等配平。

例11、KMnO4+SO2+H2O ¾ K2SO4+MnSO4+H2SO4

分析:先列出两个半反应式

KMnO4- +8H+ +5e ¾ ® Mn2+ + 4H2O ¬

SO2 + 2H2O - 2e ¾ ® SO42- + 4H+ ­

将¬ ´ 2,­ ´ 5,两式相加而得离子方程式。

2KMnO4+5SO2+2H2O ¾ ® K2SO4+2MnSO4+2H2SO4

下面给出一些常用的半反应。

1)氧化剂得电子的半反应式

稀硝酸:NO3- +4H+ + 3e ¾ ® NO + 2H2O

浓硝酸: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

中性或弱碱性KMnO4 溶液:MnO4- + 2H2O + 3e ¾ ® MnO2¯ + 4OH-

2)还原剂失电子的半反应式:

SO2 + 2H2O - 2e ¾ ® SO42- + 4H+

SO32- + 2OH- - 2e ¾ ® SO42- + H2O

H2C2O4 - 2e ¾ ® 2CO2­ +2H+

7、分步配平法

此方法在浓硫酸、硝酸等为氧化剂的反应中常用,配平较快,有时可观察心算配平。先列出“O”的设想式。

H2SO4(浓)¾ ® SO2 + 2H2O +[O]

HNO3(稀)¾ ® 2 NO+H2O +3[O]

2HNO3(浓)¾ ® 2 NO2+H2O + [O]

2KMnO4+ 3H2SO4 ¾ ® K2SO4+2MnSO4+ 3H2O+5[O]

K2Cr2O7+ 14H2SO4 ¾ ® K2SO4+Cr2(SO4)3+ 3 [O]

此法以酸作介质,并有水生成。此时作为介质的酸分子的系数和生成的水分子的系数可从氧化剂中氧原子数目求得。

例12: KMnO4+ H2S + H2SO4 ¾ K2SO4+2MnSO4+ S + H2O

分析:H2SO4为酸性介质,在反应中化合价不变。

KMnO4为氧化剂化合价降低“5”, H2S化合价升高“2”。它们的最小公倍数为“10”。由此可知,KMnO4中氧全部转化为水,共8个氧原子,生成8个水分子,需16个氢原子,所以H2SO4系数为“3”。

解:2KMnO4+ 5H2S + 3H2SO4 ¾ ® K2SO4+2MnSO4+ 5S + 8H2O

2. 氧化还原反应如何配平

有效的方法主要有两种:
一、根据氧化还原的特征配平(主要是电子守恒),适用于双元素氧化还原或歧化反应
1'根据氧化还原的元素配平
标出发生氧化还原的原子的前后化合价,用双线桥标明化合价升降数(即失得电子数),然后求最小公倍数,再用最小公倍数除以升降数,交换即得系数
2'根据氧化还原的分子配平
标出每个分子中元素化合价升降的代数和,求最小公倍数,除以代数和,交换即得系数
二、根据质量守恒定律配平(通法),但计算量大,通常只用于难配平的方程式
1'把各项的系数分别设为未知数,然后根据原子守恒列出方程组(一般是不定方程组),再把含最少未知数的关系式代入化学方程式,将系数化到最简
2'由于上一方法的计算量特别大,所以可以采取定“一”法
将第一项的系数定为一,然后对其他项的系数设元,列方程组求解,最后将系数化到最简
[注:对于反应物和生成物同的化学方程式,其配平的结果不一定是相同的]

3. 氧化还原配平的方法

一般配平法(化合价升降法)步骤:
Zn+ HNO3= Zn(NO3)2+ NH4NO3+ H2O
氧化还原反应分析:
(1)标注
0 +5 +2 +5 -3 +5
Zn+ HNO3= Zn(NO3)2+ NH4NO3+ H2O
(2)列变化
0 +2
Zn~Zn(NO3)2 升高 2* 4 被氧化
+5 -3
HNO3 NH4NO3 下降 8* 1 被还原
(3)配平氧化还原反应部分
4Zn+ HNO3=4Zn(NO3)2+NH4NO3+ H2O
观察法配平复分解反应部分
4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O
通过以上四步能解决大部分氧化还原反应配平与分析.
整体配平法举例(较难):
Fe3C + HNO3 - Fe(NO3)3 + NO2 + CO2 + H2O.
在Fe3C 中,Fe C 均看作为单质零价
0 +3
Fe3C中 3Fe~3Fe(NO3)3 升高9
0 +4 共升高13
CO2 升高4
配平结果:Fe3C + 22HNO3 = 3Fe(NO3)3 + 13 NO2 + CO2 +11 H2O

4. 氧化还原反应的配平

用化合价升降法配平氧化还原反应方程式,必须遵循两个基本原则:一是反应中还原剂各元素化合价升高的总数和氧化剂各元素化合价降低的总数必须相等,即得失电子守恒;二是反应前后各种原子个数相等,即质量守恒。在掌握一般配平方法、步骤的基础上,根据反应的不同类型和特点,选择和运用一些不同的配平方法和技巧,以提高配平的速度和准确性。下面介绍一些常用的配平技巧。
1. 逆配法:部分氧化还原反应、自身氧化还原反应、歧化反应等宜选用此种方法配平,即先从氧化产物和还原产物开始配平。
2. 零价法:对于不易确定元素化合价的物质(如铁、砷、碳等组成的化合物)参加的氧化还原反应,根据化合物中各元素的化合价代数和为零的原则,把组成该物质的各元素化合价看作零价,然后计算出各元素化合价的升降值,并使升降值相等。

3. 变一法:假设化合物中只有一种元素的化合价在反应前后发生变化,其他元素的化合价在反应前后没有变化,依据化合物中各元素的化合价代数和为零的原则,确定该元素的起始价态。计算出元素化合价的升降值,并使升降值相等。
4. 待定系数法:一般设组成元素较多的物质的化学计量数为1,其他物质的化学计量数分别设为a、b、c……,根据原子个数守恒列等式求解,若化学计量数为分数,应化为整数。此法适用于一切氧化还原反应,主要用于变价元素在三种或三种以上的复杂氧化还原反应。
5. 定组成法:对一个确定的化合物而言,各组成元素的原子个数之比一定,由此决定了反应物或生成物中可能有两种或两种以上的物质的比例关系一定,据此可实现配平。

6. 整体标价法:当化合物中某一元素有多个(或为不定数)时,可将它作为整体,计算其整体的化合价。
7. 缺项配平法:此类反应可先配平含变价元素物质的化学计量数,再根据质量守恒定律确定缺项物质的化学式和化学计量数。缺项物质一般为酸、碱、水,常见的有H2SO4、HCl、KOH、NaOH、H2O等。

8. 氧化还原型离子方程式的配平法:离子方程式的配平依据是得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒,即首先根据得失电子守恒配平氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数,在此基础上根据电荷守恒,配平两边离子所带电荷数,最后根据质量守恒配平其余物质的化学计量数。

5. 化学中的氧化还原反应怎样配平(详细)

一. 氧化还原反应的判断
通过标出反应前后各元素的化合价,可以看出有无元素发生化合价改变,从而得知此反应是否氧化还原反应。那如何来标化合价呢?对于常见的,根据原子核外电子排布规律写出原子结构示意图,应用所学知识写出常见化合价。对于一些不常见的,首先标出常见化合价,根据已有知识:化合物的正负化合价之和为零,算出未知元素化合价的平均值,如:中氧是非金属应显最低负价,则三个铁的化合价之和为,每一个铁的化合价为。
二. 配平前的准备工作
左右相等原则(发生化合价升和降的元素):

(1)元素从一种价态到一种价态生成物只有一种,在配平前应考虑左右相等(应用原子守恒)。例:中发生化合价升高的和发生化合价降低的,在配平前考虑左右相等。

(2)元素从一种价态到一种价态生成物不只一种,在配平前无需考虑左右相等。例:中发生化合价降低的O由0~生成物有和,在配平前不需考虑左右相等。

(3)元素从一种价态到多种价态,在配平前无需考虑左右相等。例:中的分别从0~生成,从0~+5生成,在配平前无需考虑左右相等。

(4)元素从多种价态到一种价态,在配平前无需考虑左右相等。例:中的从+5~生成,中的从生成,在配平前无需考虑左右相等。

三. 氧化还原反应配平的一般步骤

氧化还原反应有三个主要特点,在氧化还原反应配平中一般抓住化合价的升等于降这一主要特点来配平,下面举例来说明这一过程。

例如:

(1)标化合价变化:中从,由此可判断该反应是氧化还原反应。

(2)左右相等原则:从一种价态到一种价态生成物只有一种,在配平前应考虑左右相等。

(3)列出变化:将升高和降低的分别放在一起

升高:

降低:

(4)抓住氧化还原反应的特点:化合价的升等于降。取化合价升之和与降之和的最小化倍数,升之和:,降之和:,最小公倍数是54,则升高的所有元素数目扩大2倍,降低的元素数目扩大27倍:

这样就配平好了发生氧化还原反应的元素。

(5)应用质量守恒(原子守恒)观察配平

四. 氧化还原反应配平常见类型

1. 两种元素间的氧化还原反应配平(无机)。

例1.

(1)标化合价变化:中从,由此可判断该反应是氧化还原反应。

(2)左右相等原则:从一种价态到一种价态生成物只有一种,在配平前应考虑左右相等。

(3)列出变化:将升高和降低的分别放在一起

升高:

降低:

(4)抓住氧化还原反应的特点:化合价的升等于降。取化合价升之和与降之和的最小公倍数,升之和:,降之和:2,最小公倍数:,则升高的所有元素数目扩大2倍,降低的元素数目扩大倍:

,这样就配平好了发生氧化还原反应的元素。

(5)应用质量守恒(原子守恒)观察配平

例2.

(1)标化合价变化:P生成中Cu从,由此可判断该反应是氧化还原反应。

(2)左右相等原则:从一种价态到另一种价态生成物只有一种,在配平前应考虑左右相等,P从一种价态生成两种价态,在配平前需考虑左右相等。

(3)列出变化:将升高和降低的分别放在一起

升高:

降低:

(4)抓住氧化还原反应的特点:化合价的升等于降。取化合价升之和与降之和的最小公倍数,升之和:5,降之和:,最小公倍数:30,则升高的所有元素数目扩大6倍,降低的元素数目扩大5倍:

,这样就配平好了发生氧化还原反应的元素。

(5)应用质量守恒(原子守恒)观察配平

2. 多元素间(两种以上)的氧化还原反应配平(无机)

例3.

(1)标化合价变化:中中O从,由此可判断该反应是氧化还原反应。

(2)左右相等原则:从一种价态到一种价态在配平前应考虑左右相等。

(3)列出变化:将升高和降低的分别放在一起

升高:

降低:

(4)抓住氧化还原反应的特点:化合价的升等于降。取化合价升之和与降之和的最小公倍数,升之和:,降之和:,最小公倍数:44,则升高的所有元素数目扩大1倍,降低的元素数目扩大1倍:,这样就配平好了发生氧化还原反应的元素。

(5)应用质量守恒(原子守恒)观察配平。

3. 同种元素间的氧化还原反应配平(无机)

例4.

(1)标化合价变化:,,由此可判断该反应是氧化还原反应。

(2)左右相等原则:的两种价态生成一种价态,在配平前无需考虑左右相等。

(3)列出变化:

升高:

降低:

(4)抓住氧化还原反应的特点:化合价的升等于降。取化合价升之和与降之和的最小公倍数,升之和:1,降之和:5,最小公倍数:5,则升高的所有元素数目扩大5倍,降低的元素数目扩大1倍:

,这样就配平好了发生氧化还原反应的元素。

(5)应用质量守恒(原子守恒)观察配平

4. 有机氧化还原反应配平

例5.

(1)标化合价变化:先写出分子式,分别为:抓住O和H的常见化合价为得出C的平均化合价分别为,发现,由此可判断该反应是氧化还原反应。

(2)左右相等原则:从一种价态到一种价态生成物只有一种,在配平前应考虑左右相等。

(3)列出变化:将升高和降低的分别放在一起

升高:

降低:

(4)抓住氧化还原反应的特点:化合价的升等于降。取化合价升之和与降之和的最小公倍数,升之和:,降之和:,最小公倍数:12,则升高的所有元素数目扩大3倍,降低的元素数目扩大2倍:

,这样就配平好了发生氧化还原反应的元素。

(5)应用质量守恒(原子守恒)观察配平

通过以上学习,我们发现氧化还原反应方程式的配平并不难,只要我们掌握了方法,就会得心应手,融会贯通。

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