氧化还原反应配平方法及技巧

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⑷ 配系数

C 的系数为 1 HNO3的系数为 4 ,用观察法将其它系数配平 后,经检查满足质量守恒定律。配平后的化学方程式为: C + 4 HNO3(浓)= 4 NO2 + CO2 + 2 H2O

七、氧化还原反应配平的特殊技巧。 1、从右向左配平法

例2、Cu + HNO3(浓)- Cu(NO3)2 + NO2 + H2O

分析:由于HNO3在反应中有两个作用即酸性和氧化性,因此如按照一般的方法从左向右配的话比较麻烦,但如采用从右向左配平法的方法,这个问题显得很简单。

不同之处:配系数时只需将 中的系数先写在对应产物化学式之前,其它步骤相同。

始态 终态 变化的总价数 = 变化 × 系数 Cu + 4 HNO3(浓)= Cu(NO3)2 +2 NO2 + 2H2O

总结使用范围:此法最适用于某些物质(如硝酸、浓硫酸的反应)部分参加氧化还原反应的类型。

2、整体总价法(零价法) 适用范围:在氧化还原反应中,一种反应物中有两种或两种以上的元素化合价发生变化或几种不同物质中的元素化合价经变化后同存在于一种产物中。 技巧:把该物质当成一个“整体”来考虑。 例3、FeS2 + O2 — Fe2O3 + SO2

分析:在FeS2 中Fe的化合价由+2变到+3,S的化合价由-1变到+4,即同一种物质中有两种元素的化合价同时在改变,我们可以用整体总价法,把FeS2当成一个“整体”来考虑。

故 4FeS2 +11 O2 =2 Fe2O3 +8 SO2 3、歧化归一法

适用范围:同种元素之间的歧化反应或归一反应。 技巧:第三种价态元素之前的系数等于另两种元素价态的差值与该价态原子数目的比值。

例4、Cl2 + KOH — KCl + KClO + H2O

分析:在氧化还原反应中,电子转移只发生在氯元素之间,属于歧化反应。 0 -1 +5

Cl2 + KOH — KCl + KClO3 + H2O

Cl2 的系数为6/2=3 KCl的系数为5 KClO3的系数为1 故 3Cl2 + 6KOH = 5KCl + KClO3 +3 H2O 4、判断未知物

顾名思义,在一个氧化还原反应中缺少反应物或生成物。

技巧:一般是把反应物和生成物中的所有原子进行比较,通过观察增加或减少了哪种元素: ①若增加的元素是除H、O以外的非金属,未知物一般是相应的酸; ②若增加的元素是金属,未知物一般是相应的碱; ③若反应前后经部分配平后发现两边氢、氧原子不平衡,则未知物是水。 例5、KMnO4 + KNO2 + — MnSO4 + K2SO4 + KNO3 + H2O

分析:经比较发现,生成物中增加了S元素,则未知物是H2SO4 ,其它步骤

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同上略。

2KMnO4 + 5KNO2 + 3 H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 5KNO3 + 3H2O 5、单质后配法

适用范围:反应物或生成物中有单质参加或单质生成,如有机物的燃烧 都可用此法。

技巧:把游离态的那种元素放在最后来配。

例6、FeS2 + O2 — Fe2O3 + SO2

分析:反应物中有单质O2 ,我们可以把O元素放在最后来配。首先假定 Fe2O3的系数为1,则FeS2 的系数为2,那么SO2的系数为4,因此O2的系数为11/2,然后把每种物质前的系数都扩大2倍,即可配平。 4FeS2 +11 O2 =2 Fe2O3 +8 SO2 6、待定系数法 技巧:将各种物质的系数分别设为不同的未知数,然后根据质量守恒定律列方程求解最后配平。 7、加合法

技巧:把某个复杂的反应看成是某几个反应的叠加而成。 例7、Na2O2 + H2O — NaOH + O2

分析:我们可把这个反应看成是以下两个反应的叠加: Na2O2 + 2H2O = 2NaOH + H2O2 ① 2H2O2 = 2H2O + O2 ② 把①× 2+ ② ,最后我们得到:2Na2O2 +2 H2O = 4NaOH + O2

总结:从以上示例我们发现,对于同一氧化还原反应,有时可采用不同的方法来配平,也有时用几种方法综合应用。总之,只要我们能掌握以上技巧,配平氧化还原反应方程式会易如反掌。

P+CuSO4+H2O---Cu3P+H3PO4+H2SO4 P 化合价变化:0----〉-1(Cu3P中) 0---〉+5 Cu2+变化 :+2----〉+1

化合价升高的是P 0---〉+5 降低的:P与Cu

可见: 生成一个Cu3P 总共降低 6价 生成一个H3PO4升高 5 价

可知Cu3P 与H3PO4系数比应该是5:6

初步得到: P+CuSO4+H2O==5Cu3P+6H3PO4+H2SO4

再由观察法配出: 9P+15CuSO4+24H2O===5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4

八、氧化还原反应的五条基本规律:

(1)电子得失守恒规律:氧化剂得到电子总数=还原剂失去电子总数; (2)“以强制弱”规律:氧化剂+还原剂=较弱氧化剂+较弱还原剂;这是氧化还原反应发生的条件。

(3)价态归中规律:同一元素不同价态间发生的氧化还原反应,化合价的变化

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规律遵循:高价+低价→中间价态,中间价态可相同、可不同,但只能靠近不能相互交叉(即价态向中看齐)。

-5e- +5e-

+6e-

-6e-

KClO3+6HCl =KCl+3Cl2+3H2O 而不是KClO3+6HCl=KCl+3Cl2+3H2O

(4)歧化反应规律:发生在同一物质分子内、同一价态的同一元素之间的氧化还原反应,叫做歧化反应。其反应规律是:所得产物中,该元素一部分价态升高,一部分价态降低,即“中间价→高价+低价”。具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应,如: Cl2十2NaOH=NaCl十NaClO十H20

(5)优先反应原理: 在溶液中如果存在多种氧化剂(还原剂),当向溶液中加入一种还原剂(或氧化剂)时,还原剂(或氧化剂)先把氧化性(或还原性)强的氧化剂(或还原剂)还原(或氧化)。

20.(2005·广东)化合物KxFe(C2O4)y·zH2O是一种重要的光化学试剂,其中铁为+3价。分别称取该样品0.491g两份,其中一份在110℃干燥脱水,至质量恒定为0.437g。另一份置于锥形瓶中,加入足量的3mol/LH2SO4和适量的蒸馏水,加热到75℃,趁热加入0.0500mol/L KMnO4溶液24.0mL,恰好完全反应;再向溶液中加入适量的某种还原剂,将Fe3+完全转化为Fe2+,该溶液中Fe2+刚好与4.0mL 0.0500mol/L KMnO4溶液完全反应。通过计算,分别求:

(1)0.491g样品中结晶水的物质的量。 (2)化合物中草酸根的质量分数。 (3)化合物的化学式。

已知:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O

MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O

[解析](1)n(H2O) = (0.491g-0.437g)/18g·mol-1 = 0.00300mol

(2)n(C2O42-) = 0.0500mol·L-1×0.024L×5/2 = 0.00300mol m(C2O42-) = 0.00300mol×88g·mol-1 = 0.264g w(C2O42-) = 0.264g/0.491g ×100% = 53.8%

(3)因为n (Fe3+) = n(Fe2+) = 0.0500 mol·L-1×0.004L×5 = 0.00100mol

故有:1 : y : z = 0.00100mol : 0.00300mol : 0.00300mol = 1 : 3 : 3 则:Y = 3 , z = 3

根据电荷守恒有:x+3 = 2y, 得 x = 3 所以,化合物的化学式为:K3Fe(C2O4)2·3H2O

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