化合价升降法配平氧化还原反应方程式
氧化还原反应方程式的配平方法有:化合价升降法、离子-电子法、待定系数法等;配平技巧有:零价配平法、平均标价法、化整为零法、整体分析法等等。笔者在多年的教学实践中体味到:只要掌握一般的标价原则,确定好配平方向,从而灵活运用好“化合价升降法“这一基本方法,便能解决中学化学中绝大多数的氧化还原反应方程式的配平问题。
为使同学们快速灵活地运用“化合价升降法“配平氧化还原反应方程式,本文介绍如下,希望对大家有所启发。
一、化合价升降法配平氧化还原反应方程式的步骤
1.正确标出反应前后变价元素的化合价(注:有机物中,H 为+1价,O 为-2价,C 的化合价由物质的化合价代数和为零来确定。)
2.确定配平方向:氧化剂、还原剂不属于同一种物质,正向配平,即从氧化剂、还原剂着手;氧化剂、还原剂属于同一种物质,逆向配平,即从氧化产物、还原产物着手。(注:从哪边配平,以哪边变价元素的原子个数为准来表示价态变化。)
3.求最小公倍数,使化合价升降总数相等,从而确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的系数。 4.根据质量守恒定律用观察法配平其它物质的系数。
5.检查是否符合质量守恒、电荷守恒和电子守恒。
二、常见三种形式的氧化还原反应方程式的配平
1.一般化学方程式的配平
+1 -2 +5 +2 +2 +6
例:Cu2S+HNO3─Cu(NO3)2+NO↑+H2SO4+H2O
【分析】从化合价的变化可知,Cu2S 为还原剂,HNO3为氧化剂,氧化剂、还原剂不属于同一种物质,应正向配平,以正向变价元素的原子个数为准来表示价态变化。Cu2S 中两个+1价的Cu 变为两个+2价的Cu 化合价升高了2,一个-2价的S 变为一个+6价的S 化合价升高了8,共升高了10;而在HNO3中,一个+5价的N 变为+2价的N 化合价降低了3。求最小公倍数使化合价升降总数相等,则Cu2S 的系数为3,HNO3的系数为10。这一过程可直观的表示为(“↑“表示化合价的升高,“↓“表示化合价的降低,对应“ד前的数值;“ד后的数值表示含变价元素物质的系数。下同)
+1 +2
2Cu→2Cu ↑2
-1 +6 ↑10×3
S→S ↑8
+5 +2
N→N ↓3×10
所以Cu2S 的系数为3,HNO3的系数为10,进而确定氧化产物Cu(NO3)2、H2SO4的系数分别为6和10;再根据质量守恒定律配平其它物质的系数得(注:要把未变价的HNO3加上):
3Cu2S+22HNO3 6Cu(NO3)2+10NO↑+3H2SO4+8H2O
-3 +6 +4 0
例:(NH4)2SO4¬¬¬¬¬¬¬─NH3↑+SO2↑+N2↑+H2O
【分析】从化合价的变化知:氧化剂、还原剂属于同一种物质,应逆向配平,以逆向物质中变价元素的原子个数为准来表示价态的变化。则有:
+6 +4
S→S ↓2×3
-3 0
2N→2N ↑3×2
可确定SO2的系数为3,N2的系数为1;进而确定(NH4)2SO4的系数为3;最后根据质量守恒配平其它物质的系数得:
3(NH4)2SO4 4NH3↑+3SO2↑+N2↑+6H2O
-2∕X +2 +3 -2
例:K2Ox +FeSO4+H2SO4─K2SO4+Fe2(SO4)3+H2O
【分析】从化合价变化知,氧化剂、还原剂不属于同一中物质,应正向配平。则:
-2∕x -2
xO→xO ↑(2x-2)×1
+2 +3
Fe→Fe ↓1×(2x-2)
可确定K2OX 、FeSO4的系数分别为1和(2x-2),进而确定Fe2(SO4)3和H2O 的系数分别为(x -
1)和x ,再根据质量守恒配平其它物质的系数得:
K2OX+(2x-2)FeSO4+xH2SO4═K2SO4+(x-1)Fe2(SO4)3+xH2O
2.氧化还原反应离子方程式的配平
可先根据化合价升降相等配平含变价元素物质的系数,再根据电荷守恒、质量守恒配平其它物质的系数。
+7 +4 +6
例:MnO4-+SO32-+H+─Mn2++SO42-+H2O
【分析】从化合化变化可知:氧化剂、还原剂不属于同一种物质,应正向配平。则:
+7 +2
Mn→Mn↓5×2
+4 +6
S→S↑2×5
可确定的MnO4- SO32- Mn2+ SO42- 系数分别为2、5、2、5;进而根据电荷守恒确定H+的系数为6,最后根据质量守恒确定H2O 的系数为3,即:
2MnO4-+5SO32-+6H+ ═2Mn2++ 5SO42-+3H2O
3.缺项方程式的配平
所谓缺项方程式,即某些反应物或生成物在方程式中未写出,它们一般为水、酸、碱。配平方法是:先根据化合价升降法配平含变价元素物质的系数,再通过比较反应物和生成物,观察增减的原子或原子团来确定未知物,然后根据质量守恒进行配平。
-1 +3 +6 -2
例:H2O2+Cr2(SO4)3+□─K2SO4+K2CrO4+H2O
【分析】从化合价变化可知:氧化剂、还原剂不属于同一种物质,应正向配平。则: -1 -2
2O→2O ↓2×3
+3 +6
2Cr →2Cr ↑6×1
初步配平可得:3H2O2+Cr2(SO4)3+□─3K2SO4+2K2CrO4+H2O
因为方程式右边有K+,所以左边反应物中必有K+;而K+在水、酸、碱三类物质中只可能在碱KOH 中,故所缺物质为KOH ;再根据质量守恒配平其它物质的系数得:
3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH═3K2SO4+2K2CrO4+8H2O
+5 -2 0 +4
例:NO3-+CH3OH─N2↑+CO2↑+H2O+□
【分析】从化合价变化可知:氧化剂、还原剂不属于同一种物质,应正向配平。则:
+5 0
N → N ↓5×6
-2 +4
C → C ↑6×5
可先确定NO3-、CH3OH 的系数为6和5,再确定N2、CO2的系数为3和5;因所缺物质为水、酸、碱,根据电荷守恒知,所缺物质为OH-,且其系数为6,最后根据质量守恒配平其它物质的系数得: 6NO3-+5CH3OH═3N2↑+5CO2↑+7H2O+6OH-
【练习题】配平下列氧化还原反应方程式
1. P+CuSO4+H2O─Cu3P+H3PO4+H2SO4 (提示:逆向配平)
2. Fe3C+HNO3─Fe(NO3)3+CO2↑+NO2↑+H2O(提示:可令C 为+4价,则Fe 为+8/3价) (答案)
1. 11、15、24、5、6、15
2. 1、22、3、1、13、11
3. 5、6、9、10、6、3、4H2O
4. 5、(4X -6)、(12X -8)、5X 、(4X -6)、(6X -4)
化合价升降法配平氧化还原反应方程式
氧化还原反应方程式的配平方法有:化合价升降法、离子-电子法、待定系数法等;配平技巧有:零价配平法、平均标价法、化整为零法、整体分析法等等。笔者在多年的教学实践中体味到:只要掌握一般的标价原则,确定好配平方向,从而灵活运用好“化合价升降法“这一基本方法,便能解决中学化学中绝大多数的氧化还原反应方程式的配平问题。
为使同学们快速灵活地运用“化合价升降法“配平氧化还原反应方程式,本文介绍如下,希望对大家有所启发。
一、化合价升降法配平氧化还原反应方程式的步骤
1.正确标出反应前后变价元素的化合价(注:有机物中,H 为+1价,O 为-2价,C 的化合价由物质的化合价代数和为零来确定。)
2.确定配平方向:氧化剂、还原剂不属于同一种物质,正向配平,即从氧化剂、还原剂着手;氧化剂、还原剂属于同一种物质,逆向配平,即从氧化产物、还原产物着手。(注:从哪边配平,以哪边变价元素的原子个数为准来表示价态变化。)
3.求最小公倍数,使化合价升降总数相等,从而确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的系数。 4.根据质量守恒定律用观察法配平其它物质的系数。
5.检查是否符合质量守恒、电荷守恒和电子守恒。
二、常见三种形式的氧化还原反应方程式的配平
1.一般化学方程式的配平
+1 -2 +5 +2 +2 +6
例:Cu2S+HNO3─Cu(NO3)2+NO↑+H2SO4+H2O
【分析】从化合价的变化可知,Cu2S 为还原剂,HNO3为氧化剂,氧化剂、还原剂不属于同一种物质,应正向配平,以正向变价元素的原子个数为准来表示价态变化。Cu2S 中两个+1价的Cu 变为两个+2价的Cu 化合价升高了2,一个-2价的S 变为一个+6价的S 化合价升高了8,共升高了10;而在HNO3中,一个+5价的N 变为+2价的N 化合价降低了3。求最小公倍数使化合价升降总数相等,则Cu2S 的系数为3,HNO3的系数为10。这一过程可直观的表示为(“↑“表示化合价的升高,“↓“表示化合价的降低,对应“ד前的数值;“ד后的数值表示含变价元素物质的系数。下同)
+1 +2
2Cu→2Cu ↑2
-1 +6 ↑10×3
S→S ↑8
+5 +2
N→N ↓3×10
所以Cu2S 的系数为3,HNO3的系数为10,进而确定氧化产物Cu(NO3)2、H2SO4的系数分别为6和10;再根据质量守恒定律配平其它物质的系数得(注:要把未变价的HNO3加上):
3Cu2S+22HNO3 6Cu(NO3)2+10NO↑+3H2SO4+8H2O
-3 +6 +4 0
例:(NH4)2SO4¬¬¬¬¬¬¬─NH3↑+SO2↑+N2↑+H2O
【分析】从化合价的变化知:氧化剂、还原剂属于同一种物质,应逆向配平,以逆向物质中变价元素的原子个数为准来表示价态的变化。则有:
+6 +4
S→S ↓2×3
-3 0
2N→2N ↑3×2
可确定SO2的系数为3,N2的系数为1;进而确定(NH4)2SO4的系数为3;最后根据质量守恒配平其它物质的系数得:
3(NH4)2SO4 4NH3↑+3SO2↑+N2↑+6H2O
-2∕X +2 +3 -2
例:K2Ox +FeSO4+H2SO4─K2SO4+Fe2(SO4)3+H2O
【分析】从化合价变化知,氧化剂、还原剂不属于同一中物质,应正向配平。则:
-2∕x -2
xO→xO ↑(2x-2)×1
+2 +3
Fe→Fe ↓1×(2x-2)
可确定K2OX 、FeSO4的系数分别为1和(2x-2),进而确定Fe2(SO4)3和H2O 的系数分别为(x -
1)和x ,再根据质量守恒配平其它物质的系数得:
K2OX+(2x-2)FeSO4+xH2SO4═K2SO4+(x-1)Fe2(SO4)3+xH2O
2.氧化还原反应离子方程式的配平
可先根据化合价升降相等配平含变价元素物质的系数,再根据电荷守恒、质量守恒配平其它物质的系数。
+7 +4 +6
例:MnO4-+SO32-+H+─Mn2++SO42-+H2O
【分析】从化合化变化可知:氧化剂、还原剂不属于同一种物质,应正向配平。则:
+7 +2
Mn→Mn↓5×2
+4 +6
S→S↑2×5
可确定的MnO4- SO32- Mn2+ SO42- 系数分别为2、5、2、5;进而根据电荷守恒确定H+的系数为6,最后根据质量守恒确定H2O 的系数为3,即:
2MnO4-+5SO32-+6H+ ═2Mn2++ 5SO42-+3H2O
3.缺项方程式的配平
所谓缺项方程式,即某些反应物或生成物在方程式中未写出,它们一般为水、酸、碱。配平方法是:先根据化合价升降法配平含变价元素物质的系数,再通过比较反应物和生成物,观察增减的原子或原子团来确定未知物,然后根据质量守恒进行配平。
-1 +3 +6 -2
例:H2O2+Cr2(SO4)3+□─K2SO4+K2CrO4+H2O
【分析】从化合价变化可知:氧化剂、还原剂不属于同一种物质,应正向配平。则: -1 -2
2O→2O ↓2×3
+3 +6
2Cr →2Cr ↑6×1
初步配平可得:3H2O2+Cr2(SO4)3+□─3K2SO4+2K2CrO4+H2O
因为方程式右边有K+,所以左边反应物中必有K+;而K+在水、酸、碱三类物质中只可能在碱KOH 中,故所缺物质为KOH ;再根据质量守恒配平其它物质的系数得:
3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH═3K2SO4+2K2CrO4+8H2O
+5 -2 0 +4
例:NO3-+CH3OH─N2↑+CO2↑+H2O+□
【分析】从化合价变化可知:氧化剂、还原剂不属于同一种物质,应正向配平。则:
+5 0
N → N ↓5×6
-2 +4
C → C ↑6×5
可先确定NO3-、CH3OH 的系数为6和5,再确定N2、CO2的系数为3和5;因所缺物质为水、酸、碱,根据电荷守恒知,所缺物质为OH-,且其系数为6,最后根据质量守恒配平其它物质的系数得: 6NO3-+5CH3OH═3N2↑+5CO2↑+7H2O+6OH-
【练习题】配平下列氧化还原反应方程式
1. P+CuSO4+H2O─Cu3P+H3PO4+H2SO4 (提示:逆向配平)
2. Fe3C+HNO3─Fe(NO3)3+CO2↑+NO2↑+H2O(提示:可令C 为+4价,则Fe 为+8/3价) (答案)
1. 11、15、24、5、6、15
2. 1、22、3、1、13、11
3. 5、6、9、10、6、3、4H2O
4. 5、(4X -6)、(12X -8)、5X 、(4X -6)、(6X -4)