氧化-还原方程式的配平技巧
例1.配平:FeS2 + O2 --- Fe2O3 + SO2
升1×?
l ↓
+2-1 0 +3-2 +4-2
FeS2 + O2 --- Fe2O3 + SO2
l 降2×?↑ ↑
l 降2×? l
在计算Fe的化合价总数时,是乘FeS2处的角标1,还是乘Fe2O3处的角标2?另外O的化合价在Fe2O3和SO2两处的分配情况如何?是平均分配吗?那么又如何计算呢?针对这个矛盾,本文介绍的方法能方便地解决这个问题,从而使配平过程显得非常简单。
一、方法的表示及步骤
例2.配平:Cu + HNO3 --- Cu(NO3)2 + NO↑ + H2O
步骤:
1.标出化合价
0 +5 +2 +2
Cu + HNO3 --- Cu(NO3)2 + NO↑ + H2O
2.标出化合价变化情况
0 +5 +2 +2
Cu + HNO3 --- Cu(NO3)2 + NO↑ + H2O
表示氮元素 表示氮元素
的化合价降低总数3(=3×1) 的化合价降低数目3(=(+5)-(+2))
说明:
(1)“↑”表示化合价升高,“↓”表示化合价降低。
(2)“↑、↓”标在何处,就考虑该处的角标,别的不予考虑。
3.使化合价总数相等
0 +5 +2 +2
3Cu + HNO3 --- Cu(NO3)2 +2NO↑ + H2O
↑2×1 ↓3×1
2×3----将3配到Cu前 3×2----将2配到NO前
说明:此时先确定元素化合价发生变化的原子个数,后确定化合价未变化的原子。
4.利用观察法配平方程式
0 +5 +2 +2
3Cu + 8HNO3 --- 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
↑2×1 ↓3×1
2×3 3×2
说明:
(1)配平顺序:当Cu、NO两项的系数确定后,左边Cu的原子数的个数也就确定了,因此Cu(NO3)2前的系数就应是3;此时右边N的原子个数也确定了,因此HNO3前的系数就是8;现在左边的H原子个数也定了,故在H2O前配4。简写为Cu→N→H。
(2)配平顺序原则:先定后动,即首先确定原子个数已知的,后确定未知的。
5.查:检查原子是否守恒,并将“---”改为“===”。
0 +5 +2 +2
3Cu + 8HNO3 === 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
↑2×1 ↓3×1
2×3 3×2
说明:所有原子中,只有氧原子未配过,但此时各项系数已经确定,故只需查氧就够了。
例3.配平:NH3 + O2 --- NO + H2O
-3 0 +2-2 -2
4NH3 + 5O2 === 4NO + 6H2O
↑5×1 ↓2×2
5×4 4×5
说明:配平顺序:N→H→O
二、配平关键
以上配平的方法关键在于第二步,即“↑、↓”标在何处为最佳位置?有何规律可寻?原则上是哪里简单就标在哪,哪里能合并就标在哪。
1.从简原则
简:化合价只有升或只有降时,即为简。
例如:例2中Cu处铜元素的化合价只有升,故为简;HNO3中氮元素的化合价有一部分降低,另有一部分未发生变化,故为繁,因此标在NO处。
例4.配平:FeS2 + O2 --- Fe2O3 + SO2
+2-1 0 +3-2 +4-2
4FeS2 + 11O2 === 2Fe2O3 + 8SO2
1×1↑↑5×2 ↓2×2
1 10 4×11
∨
↓
11×4
说明:
(1)FeS2中Fe、S的化合价均为升,故为简;O2中的O的化合价全为降,也为简。
(2)配平顺序:Fe→S→O
2.合并原则
有两种或两种以上元素的化合价同时升高或同时降低时,尽量在同一化合物中合并,目的是化简为只有一升一降。
例如:例4中FeS2中Fe、S的化合价同时升高,故将其合并,合并后并求出化合价升高的总数。(注意表达形式)
例5.配平:P + CuSO4 + H2O --- Cu3P + H3PO4 + H2SO4 (88.全国高考)
0 +2 1-3 +5
11P + 15CuSO4 + 24H2O === 5Cu3P + 6H3PO4 + 15H2SO4
1×3↓↓3×1 ↑5×1
3 3 5×6
∨
↓
6×5
说明:
(1)P处虽形式简单,但P的化合价有升又有降,故为繁。
(2)Cu3P处的Cu、P的化合价均为降,而且可以合并,因此将“↓”标在此处。
(3)配平顺序:P→Cu→S→H→O
例6.配平:Cu2S + HNO3 --- Cu(NO3)2 + NO↑ + H2SO4 + H2O (89.全国高考)
+1-2 +5 +2 +2 +6
3Cu2S + 22HNO3 === 6Cu(NO3)2 + 10NO↑ + 3H2SO4 + 8H2O
1×2↑↑8×1 ↓3×1
2 8 3×10
∨
↑
10×3
说明:
(1)Cu2S中Cu、S的化合价同时升高,故在此合并。
(2)配平顺序:Cu→S→N→H→O
三、特殊例子
例7.配平:KMnO4 + KNO2 + --- MnSO4 + K2SO4 + KNO3 + H2O (90.全国高考)
+7 +3 +2 +5
5KMnO4 + 5KNO2 + 3 === 2MnSO4 + 1K2SO4 + 5KNO3 + 3H2O
↓5×1 ↑2×1
5×2 2×5
说明:
(1)配平顺序:Mn→N→K→S→H→O
(2)K2SO4前的1也写上,表示已配过。
(3)此处有缺项配平,观察方程式右边多出了H+和SO42-,因此左边缺项就是H2SO4。其实有时缺H、O未平就是H2O或OH-,缺H、Cl未平就是HCl。