氧化还原反应方程式配平方法和技巧

氧化还原反应方程式配平方法和技巧河南省汝南高中冯爱红化学方程式的配平一直是中学化学的难点之一，特别是氧化还原反应方程式的配平更使许多学生感到困惑。在中学阶段，教材及其它辅导资料都着重介绍了用化合价升降法配平氧化还原方程式，但学生在运用此方法进行配平时容易出错；原因在于氧化还原反应繁杂多样，各有其特点，本文着重介绍如何从氧化还原反应的特点出发运用化合价升降法配平氧化还原反应方程式的一些价态处理技巧。配平原则⒈反应前后各元素的原子个数相等，即质量守恒。⒉氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等，即电子守恒。⒊氧化剂化合价降低的总数值与还原剂化合价升高的总数值相等。配平步骤⒈标变价：写出反应物和生成物的化学式，标出变价元素的化合价。⒉列变化：列出反应前后元素化合价的升、降变化值。⒊求总数：使化价升高和降低的总数相等。⒋配系数：用观察的方法配平其他物质的化学计量数，配平后，把单线改成等号。⒌查守恒：检查方程式两边是否“质量守恒”和“电荷守恒”。配平方法1．零价法用法：先令无法用常规方法确定化合价的物质中各元素均为零价，然后计算出各元素化合价的升降值，并使元素化合价升降值相等，最后用观察法配平其他物质的化学计量数。例1：试配平Fe3C+HNO3－Fe(NO3)3+NO2+CO2+H2O。分析：复杂物质Fe3C按常规化合价分析无法确定其中Fe和C的具体化合价，此时可令组成该物质的各元素化合价均为零价，再根据化合价升降法配平。Fe3C→Fe(NO3)3和CO2整体升高13价，HNO3→NO2下降13价（除了Fe、C以外，只有N变价）。易得Fe3C+22HNO3＝3Fe(NO3)3+13NO2+CO2+11H2O。2．平均标价法用法：当同一反应物中的同种元素的原子出现两次且价态不同时，可将它们同等对待，即假定它们的化合价相同，根据化合物中化合价代数和为零的原则予以平均标价，若方程式出现双原子分子时，有关原子个数要扩大2倍。例2：试配平NH4NO3－HNO3+N2+H2O。分析：NH4NO3中N的平均化合价为+1价，元素化合价升降关系为：NH4NO3→HNO3：+1→+5升4×1价NH4NO3→N2：+1→0降1×2价易得5NH4NO3＝2HNO3+4N2+9H2O3。整体标价法用法：当某一元素的原子或原子团（多见于有机反应配平）在某化合物中有数个时，可将它作为一个整体对待，根据化合物中元素化合价代数和为零的原则予以整体标价。例3：试配平S+Ca(OH)2－CaSx+CaS2O3+H2O分析：NH4NO3中N的平均化合价为+1价（NH4中-3价，NO3中+5价），元素化合价升降关系为：NH4NO3→HNO3：+1→+5升4×1价NH4NO3→N2：+1→0降2×2价易得2(x+1)S+3Ca(OH)2＝2CaSx+CaS2O3+3H2O4。逆向配平法若氧化剂（或还原剂）中某元素化合价只有部分改变，配平宜从氧化产物、还原产物开始，即先考虑生成物，逆向配平;自身氧化还原反应方程式，宜从生成物开始配平，即逆向配平。例如：P＋CuSO4＋H2O－CU3P＋H3PO4＋H2SO4该反应的氧化剂是P、CuSO4，还原剂是P，以反应物作标准求得失电子数比较困难，但是氧化产物只H3PO4、还原产物只CU3P，所以以1molH3PO4和1molCU3P作标准物容易求得失电子数。答案：11152456155．有机反应的配平法——有机物参入的氧化还原反应，通常首先规定有机物中H为＋1价，O为－2价，并以此确定碳元素的平均化合价。再根据还原剂化合价升高总数与氧化剂化合价降低总数相等原则，结合观察法配平。例如：H2C2O4＋KMnO4＋H2SO4－CO2＋K2SO4＋MnSO4＋H2O解析：H2C2O4中，令H为＋1价，O为－2价，则C的平均化合价为＋3价。1个H2C2O4化合价升高数为2，1个KMnO4化合价降低数为5，最小公倍数为10，故H2C2O4的系数为5，KMnO4的系数为2。配平的方程式为：5H2C2O4＋2KMnO4＋3H2SO4＝10CO2＋K2SO4＋2MnSO4＋8H2O6．缺项方程式的配平：如果所给的化学方程式中有反应物或生成物没有写出来，在配平时，如果所空缺的物质不发生电子的得失，仅仅是提供一种发生反应的酸、碱、中性的环境，可先把有化合价升降的元素配平，再确定出所缺的物质，把系数填上即可。例如：BiO3－＋Mn2＋＋－Bi3＋＋MnO4－＋H2O解析：首先根据化合价的升降配平有变价元素的有关物质：5BiO3－＋2Mn2＋＋－5Bi3＋＋2MnO4－＋H2O根据氧原子守恒，可以确定H2O的系数为7，根据质量守恒和电荷守恒规律可以确定反应物所缺的是氢离子H＋。答案：5214H＋527除这几种常用方法外，还有一些简易方法也可用于一些方程式的配平如：（1）最小公倍数法这种方法适合常见的难度不大的化学方程式。例如，KClO3→KCl+O2↑在这个反应式中右边氧原子个数为2，左边是3，则最小公倍数为6，因此KClO3前系数应配2，O2前配3，式子变为：2KClO3→KCl+3O2↑，由于左边钾原子和氯原子数变为2个，则KCl前应配系数2，短线改为等号，标明条件即：2KClO3==2KCl+3O2↑（2）奇偶配平法这种方法适用于化学方程式两边某一元素多次出现，并且两边的该元素原子总数有一奇一偶，例如：C2H2+O2→CO2+H2O，此方程式配平从先出现次数最多的氧原子配起。O2内有2个氧原子，无论化学式前系数为几，氧原子总数应为偶数。故右边H2O的系数应配2（若推出其它的分子系数出现分数则可配4），由此推知C2H2前2，式子变为：2C2H2+O2→CO2+2H2O，由此可知CO2前系数应为4，最后配单质O2为5，把短线改为等号，写明条件即可：2C2H2+5O2==4CO2+2H2O（3）观察法配平有时方程式中会出现一种化学式比较复杂的物质，我们可通过这个复杂的分子去推其他化学式的系数，例如：Fe+H2O——Fe3O4+H2，Fe3O4化学式较复杂，显然，Fe3O4中Fe来源于单质Fe，O来自于H2O，则Fe前配3，H2O前配4，则式子为：3Fe+4H2O＝Fe3O4+H2由此推出H2系数为4，写明条件，短线改为等号即可：3Fe+4H2O==Fe3O4+4H2（4）归一法找到化学方程式中关键的化学式，定其化学式前计量数为1，然后根据关键化学式去配平其他化学式前的化学计量数。若出现计量数为分数，再将各计量数同乘以同一整数，化分数为整数，这种先定关键化学式计量数为1的配平方法，称为归一法。做法：选择化学方程式中组成最复杂的化学式，设它的系数为1，再依次推断。第一步：设NH3的系数为11NH3+O2——NO+H2O第二步：反应中的N原子和H原子分别转移到NO和H2O中，由第三步：由右端氧原子总数推O2系数笔者在多年的教学实践中体味到：只要掌握一般的标价原则，确定好配平方向，从而灵活运用好“化合价升降法“这一基本方法，便能解决中学化学中绝大多数的氧化还原反应方程式的配平问题。