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配平氧化还原方程式的关键点

来源:家教策略与学习规律作者:王笃年 点击:所属专题: 氧化还原方程式配平
对于有很多种物质参与的复杂氧化还原反应来说,观察法很难直接配平。 这时,我们可以根据氧化还原反应中“氧化剂得电子数等于还原剂失电子数”,运用最小公倍数法则先行确定氧化剂和还原剂的化学计量数(或氧化产物与还原产物的),再以此为基础观察配平其它物质的化学

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对于有很多种物质参与的复杂氧化还原反应来说,观察法很难直接配平。

这时,我们可以根据氧化还原反应中“氧化剂得电子数等于还原剂失电子数”,运用最小公倍数法则先行确定氧化剂和还原剂的化学计量数(或氧化产物与还原产物的),再以此为基础观察配平其它物质的化学计量数。

如此把配平操作分为2步或3步,使得配平过程变得有章可循,比较容易。

关键点1.以分子为单位计算得失去电子数

因为我们最终是给分子赋以化学计量数,故必须以分子为单位计算氧化剂和还原剂的得、失电子数,而不能只看一种元素、一个原子的化合价变了多少。

例1配平方程式:As2S3+ HNO3+H2O = H3AsO4+NO↑+ H2SO4

第一步,全面分析元素化合价变化的情况我们看到,As2S3中两种元素的化合价均有升高,As2S3是该反应的还原剂;HNO3中氮元素的化合价降低,HNO3是该反应的氧化剂;

第二步,以一个分子为单位分别计算氧化剂、还原剂的得失电子数;

配平氧化还原方程式的关键点

这样,我们就可先给HNO3配以化学计量数28,而As2S3配以化学计量数3。

3As2S3+ 28HNO3+H2O = H3AsO4+NO↑+ H2SO4

第三步,观察法配平其他物质的化学计量数;先观察氧化产物H3AsO4和H2SO4,依照As、S原子守恒,它们的化学计量数应该分别为6、9,由n(原子守恒),还原产物NO的化学计量数为28;最后计算未参与氧化还原过程的H2O的化学计量数,根据H原子或O原子守恒关系可知,其化学计量数应该是4。

3As2S3+ 28HNO3+4H2O = 6H3AsO4+28NO↑+ 9H2SO4

小结:以分子为单位计算得失电子数的策略,避免了只计算一种元素、一个原子造成的差错,切实符合配平方程式中分子(物质)的化学计量数的根本需求。

下边的两个方程式,供你练习用(答案见文章最后,下同):

练习1:FeS2+O2= Fe2O3+SO2

练习2:Fe(OH)3+Cl2+NaOH = Na2FeO4+NaCl +H2O

关键点2.“身兼二职”物质的化学计量数由两部分构成

有些物质参与反应时,一部分被氧化(还原)而另一部分没有被氧化(还原),只是起到了提供酸性(碱性)条件的作用,这些物质的化学计量数由两部分(参与氧化还原的部分和未参与氧化还原的部分)加和而成。

例2配平方程式Cu2S + HNO3= Cu(NO3)2+NO↑ + S↓ + H2O

第一步,以分子为单位计算得失电子数,给氧化剂、还原剂配上化学计量数:

Cu2S:2Cu+1→+2失2e-,1S -2→0失2e-,共失去4e-

HNO3:1N+5→+2,得3e-

故Cu2S的化学计量数为3,而起氧化剂作用的HNO3的化学计量数是4(或者说,NO的化学计量数为4,因为它是HNO3得到电子后变成的)。

3Cu2S +(4+x)HNO3= Cu(NO3)2+4NO↑ + S↓ + H2O

第二步,根据Cu2S的化学计量数判断产物Cu(NO3)2、S的化学计量数分别为6、3。

3Cu2S +(4+x)HNO3= 6Cu(NO3)2+4NO↑ + 3S↓ + H2O

第三步,计算HNO3的化学计量数:

HNO3的化学计量数由两部分组成,它应该是4+6×2=16[式中“6×2”对应于Cu(NO3)2中NO3的量,它们未被还原,只是由酸变为盐,我们说这一部分硝酸只是表现了酸性]。

3Cu2S + 16HNO3= 6Cu(NO3)2+4NO↑ + 3S↓ + H2O

第四步,计算未参与氧化还原的H2O的化学计量数。

3Cu2S + 16HNO3= 6Cu(NO3)2+4NO↑ + 3S↓ + 8H2O。

小结:这类物质最为常见的不过是H2SO4(浓)、HNO3、HCl、NH3等几种,只要我们善于分析,看透反应的本质,还是比较容易判断的。

练习3:FeO + HNO3= Fe(NO3)3+NO↑ + H2O

练习4:K2Cr2O7+HCl= KCl + CrCl3+Cl2↑ + H2O

练习5:NH3+Cl2= NH4Cl N2

关键点3.同一物质既做氧化剂又做还原剂时采用逆向配平法

当遇到同一物质既做氧化剂又做还原剂的情况时,计算它的得失电子数是无意义的。这时可看一看产物里的情况,因为氧化产物是失去了电子的物质,而还原产物则是得到了电子的物质,它们的得失电子数应该是相等的,我们可以先行配平它们的化学计量数,再据此观察配平其它物质的化学计量数。是为“逆向配平法”。

例3配平下列方程式:S + NaOH = Na2S + Na2SO3+H2O

这是硫在碱性溶液里的歧化反应,应该从产物入手配平。先计算氧化产物Na2SO3和还原产物Na2S的得失电子数并配平它们的化学计量数。

Na2SO3:1S 0→+4失4e-

Na2S:1S  0→-2得2e-

故Na2SO3、Na2S的化学计量数分别为1和2,据此观察反应物中S的化学计量数应该是3,进而可观察配平其他物质的化学计量数:

3S + 6NaOH = 2Na2S+ Na2SO3+3H2O。

小结:逆向配平法适合于同一物质既是氧化剂、又是还原剂的反应,包括歧化反应。

练习6:Br2+Na2CO3=NaBr + NaBrO3+CO2

练习7:P4+CuSO4+H2O= Cu3P + H2SO4+H3PO4

关键点4.配平离子方程式时注意运用“电荷守恒原则”

例4配平下列氧化还原离子方程式:3NO2+ Cr2O72+H= NO3+ Cr3++ H2O

第一步,根据元素化合价变化分别计算Cr2O72、NO2的得失电子数:

Cr2O72:2Cr +6 →+3得6e-

NO2:1N +3 →+5失2e-

故Cr2O72、NO2的化学计量数分别为1和3。

3NO2+ 1Cr2O72+ H= NO3+ Cr3++ H2O

第二步,观察法配平氧化产物NO3、还原产物Cr3+的化学计量数:

3NO2+ 1Cr2O72+ H= 3NO3+ 2Cr3++ H2O

第三步,根据离子方程式中“电荷守恒原则”,计算其它带电荷离子的化学计量数。本例中只有H,要使电荷守恒,它的化学计量数应该是8。

3NO2+ 1Cr2O72+ 8H= 3NO3+ 2Cr3++ H2O

第四步,观察配平未参与氧化还原过程的H2O的化学计量数:

3NO2+ 1Cr2O72+ 8H= 3NO3+ 2Cr3++ 4H2O

小结:此类方程式配平过程中,一是注意分清楚化合价与离子所带电荷,不要受离子符号的影响;二是运用电荷守恒原则,观察配平未参与氧化还原的离子的化学计量数。

练习8:Fe2++ NO3+H= Fe3++ NO↑ + H2O

练习9:MnO4+ SO32+ H= Mn2++ SO42+ H2O


参考答案:

练习1:4FeS2+11O2= 2Fe2O3+8SO2

练习2:2Fe(OH)3+3Cl2+10NaOH = 2Na2FeO4+6NaCl +8H2O

练习3:3FeO + 10HNO3= 3Fe(NO3)3+NO↑ + 5H2O

练习4:K2Cr2O7+14HCl = 2KCl + 2CrCl3+3Cl2↑ + 7H2O

练习5:8NH3+3Cl2= 6NH4Cl + N2

练习6:3Br2+3Na2CO3= 5NaBr + NaBrO3+3CO2

练习7:11P4+ 60CuSO4+96H2O = 20Cu3P + 60H2SO4+24H3PO4

练习8:3Fe2++ NO3+ 4H= 3Fe3++ NO↑ + 2H2O

练习9:2MnO4+ 5SO32+ 6H= 2Mn2++ 5SO42+ 3H2O

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