杂谈

1.氧化还原反应的实质:参加反应的原子间有电子转移(包括电子得失或共用电子对的转移)
2. 概念间的关系:
3.氧化还原反应方程式的配平
(1)配平依据:
氧化剂化合价降低总数与还原剂化合价升高总数相等,即得失电子守恒和质量守恒。
(2)配平的步骤:
划好价、列变化、求总数、配化学计量数
(3)配平基本技能:
①全变从左边配:
氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的,一般从左边反应物着手配平。
例如:NH3+ O2NO + H2O
(左边,N与O2分别变化5、4,互为化学计量数)
KMnO4+ H2S + H2SO4K2SO4+ S↓ + MnSO4+ H2O
(左边,Mn,S化合价变化分别为5、2,互为化学计量数)
K2Cr2O + KI + H2SO4Cr2(SO4)3+ K2SO4+ I2+ H2O
(左边,
价态变化分别为6、1互为化学计量数)
Pt + HNO3+ HCl H2PtCl6+ NO + H2O
(左边,Pt,N价态变化为4、3互为化学计量数)
②自变从右边配:
自身氧化还原反应(包括分解、歧化)一般从右边着手配平
例如:Cl2+ KOH KCl + KClO3+ H2O
(右边变成
变化为1、5互为化学计量数)
Cu(NO3)2CuO + NO2+ O2
(右边NO、O2生成,价态变化为1、4,互为化学计量数)
(NH4)2PtCl6Pt + NH4Cl + HCl + N2
(右边Pt,N2价态变化为4、6,互为化学计量数)
③归中从左边配:
归中反应(反歧化,化合型氧化还原反应)一般从左边着手配平,
例如:H2S + SO2S + H2O
(左边:
变化分别为2、4,互为化学计量数)
KI + KIO3+ H2SO4I2+ K2SO4+ H2O
(左边:
变化1、5,互为计量数)
FeSO4+ H2SO4+ O2
(左边
变为1,4,互为化学计量)
④部分变由两边配:
一部分发生氧化一还原反应的物质化学计量数应为变与不变之和,
例如:HCl + KMnO4KCl + MnCl2+ Cl2↑ + H2O
(HCl 化学计量数应为被氧化与未被氧化之和)
Zn + HNO3Zn(NO3)2+ NH4NO3+ H2O
(HNO3化学计量应为被还原与未被还原的HNO3之和)
【典型应用】
1、基础篇
例1:(NH4)2SO4在强热条件下发生分解,生成NH3、SO2、N2和H2O。该反应的生成物中氧化产物与还原产物物质的量之比是
A.1∶ 3 B.3∶ 1 C.3∶ 4 D.4∶ 3
解题分析:在给出该反应的反应物和生成物之后,可根据反应中元素的价态变化,配平该氧化还原反应的化学方程式,并确定氧化产物和还原产物。即:
根据此反应的化学方程式,知氧化产物N2和还原产物SO2物质的量之比为1∶3。
答案:A
例2:1986年人类首次用非电解法制取单质氟的反应如下,试配平此化学方程式:
解题分析:根据反应方程式两边物质所含元素化合价的变化看出:Mn由+ 4价降低为+ 3价;F由+1价升高到0价。由于不容易判断出产物氟单质中的氟元素是来自于K2MnF6,还是来自于SbF5,所以从产物考虑配平较为方便。
Mn:+4 → +3 降低1
2F:-1→ 0升高2
得到F2的系数为1,MnF3的系数为2。再用观察法推导出其他分子式的系数。
答案:
例3:在金属锌和某稀硝酸恰好完全反应生成硝酸锌、硝酸铵和水的反应中,如有3.6gHNO3被还原,则未被还原的HNO3质量应是 g。
错误解法一:完成该反应的化学方程式为:
,然后按题中要求进行计算。
错误解法二:完成该反应的化学方程式为4Zn + 10HNO3=== 4Zn(NO3)2+ NH4NO3+ 3H2O后,认为此反应中,由生成的4mol Zn(NO3)2确定8有mol HNO3未被还原;得到未被还原和被还原的HNO3物质的量之比为:8∶(10-8) = 4∶1;也是两者的质量比。求得未被还原的HNO3的质量为3.6×4 = 14.4 (g)。
错误原因:上述解法一的错误是,不仅忽略生成物H2O,而且没有考虑氧化还原反应方程式必须根据“化合价升高、降低总数必相等”的原则进行配平,即配平后的化学方程式,各元素的化合价变化,不可违背此规律。
上述解法二中的化学方程式配平是正确的,但对式中10 mol HNO3里被还原的HNO3为1 mol不明确。导致未被还原的HNO3误认为是8 mol,使计算结果错误。
正确解法:完全反应的化学方程式为:
。知其中1 mol HNO3还原为1 mol NH
离子,得到未还原和被还原的HNO3物质的量之比,也就是其质量比为9∶1。当3.6 g HNO3被还原时,未被还原的HNO3为3.6×9 = 32.4 (g)
答案:32.4 (g)
例4:配平如下离子反应方程式:
An + By-Ax-+ Bm
错误解法一:根据元素的原子个数配平为:
An + mBy-=== nAx-+ Bm
错误解法二:根据离子反应中离子所带电荷配平为:
An + By-=== yAx-+ Bm
错误原因:上述两解法,无论是考虑各元素的原子个数,还是考虑离子反应中离子所带电荷,都忽略了对于氧化还原反应方程式进行配平时,应确保反应中“化合价升高、降低总数必相等”的原则。
正确解法:对于反应:An + By-=== Ax-+ Bm来说,这是一道由抽象数字的离子反应方程式配平题。
本题中给出的物质或离子符号均用字母表示。离子方程式的配平方法和步骤与分子方程式相同。此题在配平时要用字母来表示其化合价及配平系数。
反应中A的化合价从0价降低到-x价,B的化合价从-y价升高到0价,配平时可表达为:
nA: 0→ -x 降低nx;
mB: -y→0 升高my;
可知反应物An的系数为my,生成物Bm的系数为nx。再通观察法确定Bx-和Ay-的系数分别为mnx和mny。
答案:myAn + mnxBx-==== mnyAy-+ nxBm
你这个可以使用下面介绍的整体总价法(零价法)得到:
5NH4NO3=4N2+2HNO3+9H2O
下面就来介绍氧化还原反应方程式的配平技巧
氧化还原反应是中学化学教学的重点和难点,而它的配平更使很多同学在学习时非常感到吃力。事实上,只要我们掌握一些特殊技巧,结合少量的练习,就可以做到对氧化还原反应的配平迎刃而解。下面本文分三个部分简单介绍氧化还原反应的配平原则、一般方法和特殊技巧。
一、配平原则
由于在氧化还原反应里存在着电子的转移,因此元素的化合价必然有升有降,我们把化合价能升高的元素或含该元素的物质称还原剂;反之称为氧化剂。由氧化还原反应的知识我们不难得出配平原则:还原剂失电子总数=氧化剂的电子总数,即还原剂(元素)化合价升高的总价数=氧化剂(元素)化合价降低的总价数。
二、氧化还原反应方程式配平的一般方法与步骤
1、一般方法:从左向右配。
2、步骤:标变价、找变化、求总数、配系数。即
⑴ 标出变化元素化合价的始态和终态;
⑵ 始态 终态 变化的总价数 = 变化 × 系数
还原剂 +a +b (b-a) (b-a) × (d-c)
氧化剂 +c +d (d-c) (d-c) × (b-a)
注:假设以上变化均以正价表示,其中(b-a)×(d-c) 为最小公倍数。
⑶ 将 上的系数,分别填在还原剂和氧化剂化学式的前面作为系数;
⑷ 用观察法配平其它元素;
⑸ 检查配平后的方程式是否符合质量守恒定律(离子方程式还要看是否符合电荷守恒)
例1、 C + HNO3(浓)- NO2 + CO2 + H2O
分析:⑴标变价
C(0) + HN(+5)O3(浓)- N(+4)O2 + C(+4)O2 + H2O
说明:括号内是化合价.
⑵ 找变化
始态 终态 变化的总价数 = 变化 × 系数
还原剂C C 0 +4 4 4 × 1
氧化剂HNO3 N +5 +4 1 1 × 4
⑶ 求总数
1 × 4 = 4
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
三、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
氧化产物(Cu2+ )Cu 0 +2 2 2 × 1
还原产物(NO2 ) N +5 +4 1 1 × 2
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。
FeS2: Fe +2 +3 1
S -1 +4 5 Í2 = 10 11Í 4
O2 : O 0 -2 2 Í2 = 4Í 11
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。
附练习:
1、P +Cl2 — PCl3
2、Cu + HNO3(稀)- Cu(NO3)2 + NO + H2O
3、Cu2S + HNO3 — Cu(NO3)2 +NO +H2SO4 + H2O
4、KI + KIO3 + H2SO4 — I2 + K2SO4+ H2O
5、H2O2+Cr2(SO4)3 + — K2SO4+ H2O+ K2CrO4
6、AgNO3 — Ag + NO2 +O2
7、FeSO4 + H2O + O2 — Fe2(SO4)3 + Fe(OH)3
8、NO2 + O2 + H2O — HNO3
参考答案
1、2,3,2
2、3,8,3,2,4
3、3,22,6,10,3,8
4、5,1,3,3,3,3
5、5,1,10KOH,3,2,8
6、2,2,2,1
7、12,6,3,4,4
8、4,1,2,4