化合价升降法配平氧化还原反应方程式
化合价升降法配平氧化还原反应方程式
一、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。 二、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”。 在配平时,是先考虑反应物,还是先考虑生成物,一般有如下规律:
⒈若氧化剂和还原剂中某元素的化合价全部改变,配平宜从氧化剂、还原剂开始,即先考虑反应物。(正向配平)
如:
⒉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)
如:
⒊自身氧化还原反应方程式,宜从生成物开始配平。(逆向配平)
如:
⒋同一反应物中有多种元素变价,可将该物质作为一个整体考虑,即求该物质的一个分子中各变价元素的化合价升、降值的代数和。
如:零价配平法
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:配平 □Fe3C+□HNO3-□Fe(NO3) 3+□NO2+□CO2+□H2O
析:复杂物质Fe 3C 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。
1Fe3C+□HNO3-□Fe(NO3)3+13NO2+□CO2+□H2O 1Fe3C+□HNO3-3
Fe(NO3)3+13NO2+1CO2+□H2O 1Fe3C+22HNO3-3Fe(NO3)3+13NO2+1CO2+11H2O Fe3C+22HNO3=3Fe(NO3)3+13NO2+CO2+11H2O 平均标价配平法
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:配平 □NH4NO 3-□HNO3+□N2+□H2O
析:NH 4NO 3中N 的平均化合价为+1价,元素化合价升降关系为: NH 4NO 3→HNO3:+1→+5 升4×1价 NH 4NO 3→N2: +1→0 降2×2价 □NH4NO 3
32+□H2O □NH4NO 3
32+□H2O NH 4NO 3
32+□H2O NH 4NO 3
32+H 2O 整体标价配平法
当某一元素的原子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:配平 □S+□Ca(OH)2-□CaSx +□CaS2O 3+□H2O
析:将CaS x 、CaS 2O 3中的“Sx ”、“S2”各作为一个整体分别标为-2、+4价,则元素化合价升降关系为:
S x :0→-2 降2×2价 S 2:0→+4 升4×1价 □S+□Ca(OH)2
x 2O 3+□H2O 2(x+1)S+□Ca(OH)2
x 2O 3+□H2O
2(x+1)S+Ca(OH)2
x 2O 3+□H2O 2(x+1)S+Ca(OH)2
x 2O 3+H 2O 特殊标价配平法
从便于确定元素化合价升降关系着手,将化学方程式中原子出现次数多的元素定为常规化合价,然后根据化合物中元素化合价代数和为零的原则,确定化合物中另一元素的化合价。 例:配平 □K2O x +□FeSO4+□H2SO 4-□K2SO 4+□Fe2(SO4) 3+□H2O
析:观察此化学方程式,原子出现次数最多的是O ,可设定K 2O x 中的O 为-2价,则K 2O x 中的K 为+x价,元素化合价升降关系为:
K 2O x →K2SO 4: 2(+x→+1) 降2(x-1)×1价 FeSO 4→Fe2(SO4) 3: +2→+3 升1×2(x-1) 价
2O x +2(x-1)FeSO4+□H2SO 4-□K2SO 4+□Fe2(SO4) 3+□H2O
2O x +2(x-1)FeSO4+□H2SO 4-1K 2SO 4+(x-1)Fe2(SO4) 3+□H2O
2O x +2(x-1)FeSO4+x H 2SO 4-1K 2SO 4+(x-1)Fe2(SO4) 3+H 2O 缺项配平法
所谓缺项方程式,即某些反应物或生成物的化学式未写出,这类方程式的配平,不仅要配平化学计量数,还要写出未知物的化学式。
一、缺项为未参加氧化还原反应的物质(一般为水、酸、碱):
这类题中氧化剂、还原剂及还原产物、氧化产物都已出现,所缺项为未参加氧化还原反应的物质。解这类题的步骤是,先配平含变价元素物质的化学计量数,观察方程式前后元素的种类及电荷数,确定补充所缺元素的化合物或离子,并配平。
例1:配平 □Pt+□HNO3+□HCl-□H2PtCl 6+□NO↑+□ 解析:先配平含变价元素物质的化学计量数: Pt→H2PtCl 6:Pt:0→+4 升4×3价 HNO 3→NO: N:+5→+2 降3×4价 3Pt+4HNO3+□HCl-3H 2PtCl 6+4NO↑+□ 3Pt+4HNO3+18HCl -3H 2PtCl 6+4NO↑+□ 观察发现,右边少H 、O 原子,由此考虑缺项为。 3Pt+4HNO3+18HCl -3H 2PtCl 6+4NO↑+□ H2O 3Pt+4HNO3+18HCl -3H 2PtCl 6+4NO↑+8 H2O
例2:配平 □H2O 2+□Cr2(SO4) 3+□ -□K2SO 4+□K2CrO 4+□H2O 解析:先配平含变价元素物质的化学计量数: H 2O 2中O: 2×( -1→-2 ) 降2×3价
Cr 2(SO4) 3中Cr:2×(+3→+6) 升6×1价 3H 2O 2+1Cr2(SO4) 3+□ -□K2SO 4+□ K 2CrO 4+□H2O 设“1”配平法
设某一反应物或生成物(一般选组成元素较多的物质)的化学计量数为“1”,其余各物质的化学计量数可根据原子守恒原理列方程求得。 例:配平 □P4O+□Cl2-□POCl3+□P2Cl 5 析:令P 4O 的化学计量数为“1”,则: 1P 4O+□Cl2-□POCl3+□P2Cl 5
根据O 原子守恒得:1P 4O+□Cl2-1POCl 3+□P2Cl 5 根据P 原子守恒得:1P 4O+□Cl2-1POCl 3+3/2P 2Cl 5 根据Cl 原子守恒得:1P 4O+21/4Cl 2-1POCl 3+3/2P 2Cl 5 两边同乘以4,得:4P 4O+Cl 2=4POCl 3+P 2Cl 5 待定化学计量数配平法
对于有几种物质参与的氧化还原反应,且较难找出化合价升降变化的关系式的反应,可以设未知量表示各物质的化学计量数,根据原子守恒原理列方程求解。 例:配平 □KI+□H2S+□KIO3-□K2SO 4+□I2+□H2O 析:此题可设为a KI+b H 2S+KIO 3=b K 2SO 4+d I 2+H 2O
K 原子守恒:a+c=2b I原子守恒:a+c=2d O原子守恒:3c=4b+b 解得:b=d 3c=5b 3a=b 可取:a=1 b=3 c=5 d=3 即:KI+3H2S+5KIO3=3K2SO 4+3I2+3H2O
也可设其中一物质(较复杂者)的化学计量数为1, 其余用字母表示:KI+H 2S+1KIO3=K 2SO 4+I 2+b H 2O a+1=2b a+1=2c 3=4b+b 解得:a= 0.2 b=0.6 c=0.6
代入上式得:KI+H 2S+1KIO3=K 2SO 4+I 2+0.6H 2O 上式整数化:KI+3H2S+5KIO3=3K2SO 4+3I2+3H2O