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氧化-还原方程式的配平技巧

来源:本站原创  发布人:admin  发布时间:2008-12-10  浏览次数:
氧化-还原反应方程式的配平是氧化-还原理论中的一大难点,难就难在利用课本中介绍的方法配平时,对于化学式中的角标处理及原子分配问题。

    例1.配平:FeS2 + O2 --- Fe2O3 + SO2

                      升1×?  

                  l             

                 +2-1   0      +3-2    +4-2

               FeS2 + O2 --- Fe2O3 + SO2

                        l 2×?   

                        l    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

      2×1                         3×1----表示化学式NO处N的角标1

        2                             3

                    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。