高一化学寒假作业 专题二 氧化还原反应方程式的配平

专题二：氧化还原反应方程式的配平【学习目标】1了解氧化还原反应方程式配平的几种情况2掌握利用化合价升降总数相等(或得失电子总数相等)来配平的方法。【专题细语】在必修1的教材中，我们学习了氧化还原反应，也认识了常见的氧化剂和还原剂，了解了它们通常发生氧化还原反应时得到的产物。可是，在实际书写氧化还原反应方程式时，我们发现很多同学在配平上耗费了很多时间，而且经常配错。下面就氧化还原反应配平的情况和方法做一个总结。(1)配平原则(2)一般氧化还原反应方程式的配平化合价升降法在整个高中阶段我们所遇到的绝大多数氧化还原反应均为元素化合价一升一降的反应，如：3CO+Fe2O33CO2+2Fe；对于诸如此类一升一降型的氧化还原反应方程式的配平。我们采用的基本配平方法就是利用“元素化合价升高的总数=元素化合价降低的总数”也就是得失电子总数相等这一特点来配平。一、配平的一般方法：【例1】配平“C+ H2SO4(浓)SO2+CO2+H2O”【步骤】第一步：分析化合价，并标出变价元素的化合价，双线桥连接变价元素。H2O4(浓) O2O2H2O第二步：算出当下未配平时，各变价元素变化的总价数(或得失电子数)，标注于线桥上。升4价(或失4e-)降2价(或得2e-)H2O4(浓) O2O2H2O第三步：此时，化合价升降总数(或得失电子数)往往是不相等的，因此只需将线桥两端的物质均乘上一定的系数，就可以让其相等。换言之，乘上系数以后，氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的系数就已经配出。升4价1降2价212H2O4(浓) 2O22O2H2O注意：(1)不要只在线桥上乘了系数，而忘了在线桥两端的物质前加系数，因为线桥上乘系数，本质原因还是因为物质的系数改变了。(2)如若系数乘的是“1”最好在配平过程中，也把其乘上，并在物质前也写上。这样做是避免给自己造成误解，不写的话会误认为该物质的系数还没配出来，从而影响下一步。最终配平完成时，可将“1”省略不写。(3)线桥两端的物质要同时乘系数，否则原子个数不守恒。第四步：对于没有参与氧化还原过程的物质，采用观察法，利用原子个数守恒即可配平。如本例中，最后运用“H”或“O”原子个数守恒，即可配得水的系数为“2”。升4价1降2价212H2O4(浓)2O22O22H2O第五步：当所有物质的系数都已经出来以后，根据原子个数守恒的原则检查一下，如果守恒，则配平正确。C+ 2H2SO4(浓) 2SO2+2CO2+2H2O二、配平的各种情况1常规型：如上例中，一升一降，线桥前后均只有一个原子。2前多后少型：【例2】配平“_K2C2O4+_H2SO4+_KMnO4-_CO2+_K2SO4+_MnSO4+_H2O”【分析】此反应经化合价分析以后变价元素如下，可是接下来在算升降价数目时，出现了一个问题，反应前是两个“C”原子，而反应后只有一个“C”原子，这时计算升了多少价时，是以一个“C”算呢？还是以两个“C”算呢？ K22O4+ H2SO4+ KO4- O2+ K2SO4+ SO4+ H2O其实，导致这种问题根源就是后面少了“C”，那是因为方程式还没有配平，若配平了，怎么可能会少了“C”呢！原子个数要守恒嘛！所以，解决这个问题很简单，在还没计算升降价数目之前，先将CO2前配个“2”再进行计算即可。即按下面顺序来：(1) K22O4+ H2SO4+ KO4- 2 O2+ K2SO4+ SO4+ H2O(2) K22O4+ H2SO4+ KO4- 2 O2+ K2SO4+ SO4+ H2O升2价降5价升2价5降5价2(3) 5 K22O4+ H2SO4+ 2 KO4- 25 O2+ K2SO4+ 2 SO4+ H2O利用K+、SO42-以及H原子守恒配平剩下的物质，最后检查，正确配平如下：(4) 5 K2C2O4+ 8 H2SO4+ 2 KMnO4= 10 CO2+ 6 K2SO4+ 2 MnSO4+ 8 H2O3前少后多型：【例3】配平“_ClO2+_HI-_ I2+_HCl +_H2O”【分析】此种情况与上述“前多后少型”类似，只要先将前面少的变价元素前先配上一个系数，使前后原子一致了，即可计算化合价升降数。此例大致按下列步骤：(1) O2+ 2 H- 2+ H+ H2O(2) O2+ 2 H- 2+ H+ H2O降5价升2价(3) 2 O2+ 25 H- 5 2+ 2 H+ H2O降5价2升2价5(4)观察配平： 2 ClO2+ 10 HI= 5 I2+ 2 HCl + 4 H2O4前后均不一致型：【例4】配平“_H2O2 +_KI+_HCl-_ I2 +_KCl+_H2O”【分析】反应前后“I”原子和“O”原子均不一致，而化合价变化的恰巧就是这两元素，做法与前面类似，只要将前面的KI和后面的H2O均先配上一个2就可以准确计算化合价升降数了。此例大致按下列步骤：(1) H22 + 2 K+ HCl- 2 + KCl+ 2 H2降2价1升2价1(2) 1 H22 + 21 K+ HCl- 1 2 + KCl+ 21 H2(3)观察配平： 1 H2O2+ 2 KI+ 2 HCl = 1 I2+ 2 KCl + 2 H2O【注意】在各物质前用“ ”或“”表示，当配平后的计量数是“1”时，“1”不可省略。5歧化反应型：变价元素只有1个，并且从一种价态变成一高一低两种价态。【例5】配平“_Cl2+_NaOH-_NaCl+_NaClO3+_H2O”【分析】这种方程式前面一种价态变成了后面两种价态，在算化合价升降数时，以生成物中的原子个数计算，如上例中，升高和降低的原子个数不是以“Cl2”中的2个氯算，而是以“NaCl”和“NaClO”中有几个氯进行计算。“Cl2”的系数等“NaCl”和“NaClO”的系数出来后，再根据氯原子守恒算。上例大致按下列步骤：(1) 2+_NaOH-_Na +_NaO3+_H2O降1价升5价(2) 2+ NaOH- 5 Na + 1 NaO3+_H2O降1价5升5价1【注意】此时“Cl2”的系数既不是乘上1也不是乘上5，“Cl2”的系数是根据“NaCl”和“NaClO”中的“Cl”原子之和算出来的，应该为“3”，即： 3 2+ NaOH- 5 Na + 1 NaO3+_H2O降1价5升5价1(3)据Na+、H原子或O原子守恒，观察法配平剩余物质得：_3 Cl2+ 6 NaOH= 5 NaCl+ 1 NaClO3+ 3 H2O6归中反应型：变价元素只有1个，并且从一高一低两种价态变成中间某一价态。【例6】配平“_NH3+_ NO2-_ N2+_ H2O”【分析】此种方程式配平与“歧化反应型”类似，以反应前变价元素原子的个数计算化合价升降数，配出“NH3”和“NO2”的系数，再进一步依据“N”原子守恒算出“N2”的系数。此例大致按下列步骤：(1) H3+_O2-_2 +_H2O升3价降4价(2) 4 H3+ 3 O2- 2 +_H2O升3价4降4价372(3)观察法配平剩余物质：_4 H3+ 3 O2= 2 + 6 H2O72(4)由于系数不为分数，所以将系数统统扩大2倍即可：_8 NH3+ 6 NO2= 7 N2 + 12 H2O7部分氧化还原型：这类反应的特点是变价元素中有一部分发生了变价，还有一部分没变，在依据化合价升降总数相等配平时，由于我们只考虑化合价变化的部分，往往容易忽略没有发生变化的部分。配平时只要在最后确定系数时把未变部分的个数加上即可。【例7】配平“ Cu+ HNO3- Cu(NO3)2+ NO + H2O”【分析】根据前面介绍的“常规型”配平，我们直接配得的结果是：_3 + 2 HO3- 3 (NO3)2+ 2 O+ 1 H2O升2价3降3价2显然，结果是错误的，产生这种错误的原因在于，HNO3前面乘的“2”只能代表被还原的硝酸是2个，可是在3个Cu(NO3)2中还有共6个+5价“N”化合价未变，但也来自于HNO3，所以硝酸的系数需要把这一部分也加上，同时“H2O”的系数也就跟着发生变化了。正确的配平结果应该是：_3 + 8 HO3= 3 (NO3)2+ 2 O+ 4 H2O8特殊变价型：有些反应中的某些物质的化合价不太好分析，尤其是出现混合价态时(如：Fe3O4)，配平就难在分析化合价。【例8】配平“_Fe3O4+_HNO3(稀) - _Fe(NO3)3+_ NO+_H2O”【分析】本例有两种做法，一种是知道“Fe3O4”中有2个+3价Fe，1个+2价铁，利用前面介绍的“前多后少型”进行配平；另一种方法是把“Fe3O4”中的“Fe”就当做+价，按“前多后少型”去计算化合价升降数。最后还要注意这个反应同时也是“部分氧化还原型”，在配HNO3系数时要把未被还原的部分(在“Fe(NO3)3”中)加上。大致按以下步骤：_3O4+_HO3(稀) - 3 (NO3)3+_O+_H2O升(3-8/3)3价3降3价即： _3O4+_HO3(稀) - 3 (NO3)3+_O+_H2O升1价3降3价3 3O4+_HO3(稀) - 33 (NO3)3+ 1 O+_H2O升1价3降3价13 3O4+ (1+27) HO3(稀) = 33 (NO3)3+ 1 O+ 14 H2O升1价3降3价1即：3Fe3O4+28HNO3(稀) = 9Fe(NO3)3+NO+14H2O通过以上分析，我们对氧化还原反应方程式的配平有了一个简单的了解，其实有了这些方法，解决大多数高中阶段的反应就不成问题了。但也还有一些化合价“多升多降”、化合价难以分析、反应非常复杂的反应我们暂时还不会配平。有兴趣的同学可以去查阅资料，了解其他的一些配平方法，如“待定系数法(设1法或设1、x法)”、“零价法”等等。【专题巩固与提升】结合前面的专题讲解，配平下列氧化还原反应的方程式：1_NaClO+_ Fe(OH)3+_ NaOH = _NaCl+_Na2FeO4+_H2O2_Fe2+ +_H+ +_NO3- = _Fe3+_NO+_H2O3_ ClO2+_ SO32-+_H2O = _ SO42-+_ Cl-+_ H+4_Cu2O+_H+_NO3- = _Cu2+_NO2+_H2O5_Na2O2+_Na2S+_H2O = _S+_NaOH6_MnO4-+_H+_Cl- = _Cl2+_Mn2+_H2O7_NH3+_Cl2=_ N2+_NH4Cl8_SiO2 +_C+ _N2 = _Si3N4+_CO9_Cl2+_NaOH = _NaCl+_NaClO+_H2O10_S+_OH- = _S2-+_SO32-+_H2O11_NH3+_ NO _ N2+_ H2O12_KClO3+_HCl(浓) = _Cl2+_KCl+_H2O13_Fe3O4+_HNO3(浓) = _Fe(NO3)3+_ NO2+_H2O14_FeO+_ HNO3(稀) = _Fe (NO3) 3 +_NO+_H2O15_PbO2+_HCl(浓) = _Cl2+_PbCl2+_H2O专题二13NaClO+2Fe(OH)3+4NaOH = 3NaCl+2Na2FeO4+5H2O23Fe2+ +4H+ +NO3- = 3Fe3+NO+2H2O32ClO2+5SO32-+H2O = 5SO42-+2Cl-+2 H+4Cu2O+6H+2NO3- = 2Cu2+2NO2+3H2O5Na2O2+Na2S+2H2O = S+4NaOH62MnO4-+16H+10Cl- = 5Cl2+2Mn2+8H2O78NH3+ 3Cl2 = N2+6NH4Cl83SiO2 +6C+ 2N2 = Si3N4+6CO9Cl2+2NaOH = NaCl+NaClO+H2O103S+6OH- = 2S2+SO32-+3H2O114NH3+6NO 5N2+6H2O12KClO3+6HCl(浓) = 3Cl2+KCl+3H2O13Fe3O4+10HNO3(浓) = 3Fe(NO3)3+NO2+5H2O143FeO+10HNO3(稀) = 3Fe (NO3) 3 +NO+5H2O15PbO2+4HCl(浓) = Cl2+PbCl2+2H2O