如何快速配平氧化還原反應
一、電子守恆法
1、配平原理
發生氧化還原反應時,還原劑失去電子、氧化劑得到電子。因為整個過程的本質好比是還原劑把電子給了氧化劑,在這一失一得之間,電子守恆。故根據還原劑失去電子的數目和氧化劑得到電子的數目相等,結合二者化合價的改變情況,可以分別把氧化劑、還原劑的計量數計算出來,這樣整個氧化還原反應就順利配平了。
2、方法和步驟
①標出發生變化的元素的化合價,並確定氧化還原反應的配平方向。
在配平時,需要確定先寫方程式那邊物質的計量數。有時先寫出方程式左邊反應物的計量數,有時先寫出方程式右邊生成物的計量數。一般遵循這樣的原則:
自身氧化還原反應→ 先配平生成物的計量數;
部分氧化還原反應 → 先配平生成物的計量數;
一般的氧化還原反應→既可先配平生成物的計量數,也可先配平反應物的計量數。
②列出化合價升降的變化情況。當升高或降低的元素不止一種時,需要根據不同元素的原子個數比,將化合價變化的數值進行疊加。
③根據電子守恆配平化合價變化的物質的計量數。
④根據質量守恆配平剩餘物質的計量數。最終並根據質量守恆檢查配平無誤。
3、實戰演練
+7 -1 0 +2
⑴ KMnO4+HCl ___________ Cl2+MnCl2+KCl+H2O
標出化合價,因該反應是部分氧化還原反應,故確定先配平生成物Cl2和MnCl2,同時列出化合價升降情況,配平化合價變化的物質Cl2和MnCl2的計量數。
+7 +2
降低Mn → Mn 5e ×
-1 0
升高Cl → Cl2 2e × 5
所以先配平為 KMnO4+HCl 5Cl2+2MnCl2+KCl+H2O
再根據質量守恆配平剩餘的物質,並根據質量守恆檢查配平無誤。最終配平結果為
2KMnO4+16HCl =5Cl2+2MnCl2+2KCl+8H2O
-3 +6 0 +4
⑵ ***NH4***2SO4 __________ NH3+N2+SO2+H2O
標出化合價,因該反應是自身氧化還原反應,故確定先配平生成物N2和SO2 ,同時列出化合價升降的情況,配平化合價變化的物質N2和SO2的計量數。
+6 +4
降低S → S 2e × 3
-3 0
升高N N2 6e × 1
所以方程式先配平為 ***NH4***2SO4 ___________ NH3+1N2+3SO2+H2O
再根據質量守恆配平剩餘的物質,並根據質量守恆檢查配平無誤。最終配平結果為
3***NH4***2SO4 =4NH3+1N2+3SO2+6H2O
+1-2 +5 +2 +6 +2
⑶ Cu2S+HNO3 Cu***NO3***2+H2SO4+NO+H2O
標出化合價,因該反應是部分氧化還原反應,故確定先配平生成物Cu***NO3***2 、H2SO4和NO,同時列出化合價升降的情況,配平化合價變化的物質Cu***NO3***2 、H2SO4和NO的計量數。***因為Cu和S的化合價均升高,且它們來自於反應物Cu2S ,Cu和S的原子個數比為2:1,按此比例疊加化合價變化數目***
+5 +2
降低N N 3e × 10
-2 +6
升高S S
+1 +2 10e × 3
2Cu 2Cu
所以方程式先配平為Cu2S+HNO3 6Cu***NO3***2+3H2SO4+10NO+H2O
再根據質量守恆配平剩餘的物質,並根據質量守恆檢查配平無誤。最終配平結果為
3Cu2S+22HNO3 =6Cu***NO3***2+3H2SO4+10NO+8H2O
〔練一練〕配平下列氧化還原反應方程式。
1. FeS2+O2 SO2+Fe2O3
2. FeS+H2SO4 Fe2***SO4***3+SO2+H2O+S
3. Ag NO3 Ag+NO2+O2
二、待定係數法
1、配平原理
質量守恆定律告訴我們,在發生化學反應時,反應體系的各個物質的每一種元素的原子在反應前後個數相等。通過設出未知數***如x、y、z等均大於零***把所有物質的計量數配平,再根據每一種元素的原子個數前後相等列出方程式,解方程式***組***。計量數有相同的未知數,可以通過約分約掉。
2、方法和步驟
對於氧化還原反應,先把元素化合價變化較多的物質的計量數用未知數表示出來,再利用質量守恆吧其他物質的計量數也配平出來,最終每一個物質的計量數都配平出來後,根據某些元素的守恆,列方程解答。
3、實戰演練***將以上所列出的方程式一一利用待定係數法配平***
⑴ KMnO4+HCl Cl2+MnCl2+KCl+H2O
因為錳元素和氯元素的化合價變化,故將Cl2和MnCl2的計量數配平,分別為x、y ,再根據質量守恆將其他物質配平,即配平為
yKMnO4+***3y+2x***HCl=xCl2+yMnCl2+yKCl+4yH2O ,最後根據氫元素守恆,列出x和y的關係式:3y+2x=8y,得出2.5y=x ,把方程式中的x都換成y ,即
yKMnO4+8yHCl=2.5yCl2+yMnCl2+yKCl+4yH2O ,將x約掉,並將計量數變為整數,故最終的配平結果為
2KMnO4+16HCl =5Cl2+2MnCl2+2KCl+8H2O。
⑵ ***NH4***2SO4 NH3+N2+SO2+H2O
因為氮元素和硫元素的化合價變化,故將N2和SO2的計量數配平,分別為x、y ,再根據質量守恆將其他物質配平,即配平為y***NH4***2SO4 =***2y-2x***NH3+xN2+ySO2+***y+3x***H2O ,最後根據氧元素守恆,列出x和y的關係式:
4y=2y+y+3x,得出3x=y ,把方程式中的y都換成x ,即3x***NH4***2SO4 =4xNH3+xN2+3xSO2+6xH2O ,將x約掉,故最終的配平結果為
3***NH4***2SO4 =4NH3+1N2+3SO2+6H2O。
⑶ Cu2S+HNO3 __________ Cu***NO3***2+H2SO4+NO+H2O
因為氮元素和銅元素、硫元素的化合價變化,故將Cu2S和HNO3的計量數配平,分別為x、y ,再根據質量守恆將其他物質配平,即配平為
xCu2S+yHNO3 =2xCu***NO3***2+xH2SO4+***y-4x***NO+***2y-12x***H2O ,最後根據氫元素守恆,列出x和y的關係式:y=2x+4y-24x,得出x=y ,把方程式中的y都換成x ,即xCu2S+xHNO3 =2xCu***NO3***2+xH2SO4+xNO+xH2O,將x約掉,並將計量數變為整數,故最終的配平結果為3Cu2S+22HNO3 =6Cu***NO3***2+3H2SO4+10NO+8H2O。