配平简介:
化学反应方程式严格遵守质量守恒定律,书写化学反应方程式写出反应物和生成物后,往往左右两边各原子数目不相等,不满足质量守恒定律,这就需要通过配平来解决。
配平原则:
(1)电子守恒原则:反应中还原剂失去电子的总数与氧化剂得到电子的总数相等
(2)电荷守恒原则:若为离子反应,反应前后离子所带正负电荷总数相等
(3)质量守恒原则:反应前后各元素的原子个数相等
配平步骤: (1)一标:标明反应前后化合价有变化的元素的化合价
(2)二等:通过求最小公倍数使化合价升降总值相等
(3)三定:确定氧化剂与还原剂的化学计量数
氧化剂(还原剂)化学计量数=降(升)价的最小公倍数÷1mol氧化剂(还原剂)降(升)价总数
(4)四平:用观察法配平其他物质的化学计量数
(5)五查:检查质量与电荷、电子是否分别守恒
配平技巧:
(1)逆向配平法:部分氧化还原反应、自身氧化还原反应等可用逆向配平法,即选择氧化产物、还原产物为基准物来配平(一般从反应物很难配平时,可选用逆向配平法)
例:
通过表明氧化产物、还原产物化合价的升降,确定CrCl
3、Cl
2的计量数为2和3,然后再用观察法配平。
(2)设“1”配平法:设某一反应物或生成物(一般选用组成元素较多的物质作基准物)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:P
4O+Cl
2→POCl
3+P
2Cl
6 可令P
4O前的系数为1,Cl
2的系数为x,则
1P4O+xCl
2→POCl
3+3/2P
2Cl
6 ,再由Cl原子守恒得2x=3+3/2×6 得x=6 即可配平
(3)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总数相等,最后用观察法配平其他物质的化学计量数。
例:Fe
3C+HNO
3=Fe(NO
3)
3+CO
2↑+NO
2↑+H
2O
复杂化合物Fe
3C按照常规方法分析,无法确定其Fe和C的具体化合价,此时可令组成物质的各元素化合价为零价,根据化合价升降法配平。
再用观察法确定物质的化学计量数。
(4)整体标价法:当某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原则予以整体标价。
例:S+Ca(OH)
2→CaS
x+Ca
2S
2O
3+H
2O
生成物CaS
x、Ca
2S
2O
3中的S
x、S
2作为一个整体标价为-2、+4价,则化合价升降关系为:
S
x 0→-2 降2×2
S
2 0→+4 升4×1
即可配平。
(5)缺项配平法:一般先确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量系数,再通过比较反应物与生成物,确定缺项(一般为H
2O、H
+或OH
-),最后观察配平。
(6)有机氧化还原反应的配平:有机物中元素的化合价一般来讲,氢元素显+1价,氧元素显-2价,然后再根据化合价的代数和为零求酸碳元素的平均化合价。
氧化还原反应方程式配平的一般方法与步骤:
- 一般方法:从左向右配。
- 步骤:标变价,找变化,求总数,配系数。
- 标出元素化合价变化的始态和终态
- 求升价元素或降价元素化合价的变化数
- 求化合价变化数的最小公倍数,分别作为氧化剂或还原剂的系数
- 配平变价元素
- 用观察法配平其他元素
- 检查配平后的方程式是否符合质量守恒定律(离子方程式还要看电荷是否守恒)
如:
特殊技巧:
配平时若同一物质内既有元素的化合价上升又有元素的化合价下降,若从左向右配平较困难,可以采用从右向左配平,成为逆向配平法。
电极反应式的书写:
1.根据装置书写电极反应式
(1)根据电源确定阴、阳两极→确定阳极是否是活性电极→据电极类型及电解质溶液中阴、阳离子的放电顺序写出电极反应式。
(2)在确保阴、阳两极转移电子数目相同的条件下,将两极电极反应式合并即得总反应式。
2.由氧化还原反应方程式书写电极反应式
(1)找出发生氧化反应和还原反应的物质→确定两极名称和生成物→利用电子守恒分别写出两极反应式。
(2)若写出一极反应式,而另一极反应式不好写,可用总反应式减去已写出的电极反应式,即得另一电极反应式。
氧化还原滴定法:
1.特点:氧化还原滴定法在药物分析中应用广泛,用于测定具有氧化性和还原性的物质,对不具有氧化性或还原性的物质,可进行间接测定。氧化还原反应较复杂,常伴有各种副反应,反应速度较慢,因此,氧化还原滴定法要注意选择合适条件使反应能定量、迅速、完全进行。
2.反应条件:
(1)滴定反应必须按一定的化学反应式定量反应,且反应完全,无副反应。
(2)反应速度必须足够快。
(3)必须有适当的方法确定化学计量点。
3.若氧化还原反应的速度极慢,该反应就不能直接用于滴定。通常采用提高氧化还原反应速度的方法主要有以下几点。
(1)增大反应物的浓度
(2)升高温度
(3)通过催化作用
4.氧化还原滴定法终点的判断
(1)自身指示剂如KMnO
4滴定H
2C
2O
4时,KMnO
4既是标准溶液又是指示剂。
(2)特殊指示剂如用于碘量法中的淀粉溶液,本身不参与氧化还原反应,但它能与氧化剂作用产生特殊的颜色,因而可指示终点。
(3)氧化还原指示剂
5.高锰酸钾法
(1)基本原理和条件高锰酸钾法是以具有强氧化能力的高锰酸钾做标准溶液,利用其氧化还原滴定原理来测定其他物质的滴定分析方法。强酸性溶液中 MnO
4-+8H
++5e
-→Mn
2++4H
2O
注意:但酸度太高时,会导致高锰酸钾分解,因此酸度控制常用3mol/L的H
2SO
4来调节,而不用HNO
3或HCl来控制酸度。因为硝酸具有氧化性会与被测物反应;而盐酸具有还原性能与KMnO
4反应。
(2)测定方法:
①直接滴定法由于高锰酸钾氧化能力强,滴定时无需另加指示剂,可直接滴定具有还原性的物质。
②返滴定法可测定一些不能直接滴定的氧化性和还原性物质。
③间接滴定法有些非氧化性或还原性物质不能用直接滴定法或返滴定法测定时,可采用此法。
(3)标准溶液的配制与标定
①高锰酸钾溶液的配制市售KMnO
4试剂常含有杂质,而且在光、热等条件下不稳定,会分解变质。因此高锰酸钾标准溶液不能直接配制使用,通常先配成浓溶液放置储存,需要时再取适量稀释成近似浓度的溶液,然后标定使用。
②高锰酸钾溶液的标定常用于标定KMnO
4的基准物是Na
2C
2O
4。Na
2C
2O
4在105℃~110℃烘干2h,放入干燥器中冷却后,即可使用。已标定过的KMnO
4溶液在使用一段时间后必须重新标定。标定反应为:2MnO
4-+5C
2O
42-+16H
+==2Mn
2++10CO
2↑+8H
2O
(4)标定时注意事项:
①滴定速度:开始时因反应速度慢,滴定速度要慢;开始后反应本身所产生的Mn
2+起催化作用,加快反应进行,滴定速度可加快。
②温度:近终点时加热至65℃,促使反应完全
③酸度:保持一定的酸度(3mol/LH
2SO
4)。
④滴定终点:滴入微过量高锰酸钾,利用自身的粉红色指示终点(30秒不褪色)。
6.碘量法
(1)基本原理碘量法是利用碘的氧化性、碘离子的还原性进行物质含量测定的方法。I
2是较弱的氧化剂;I
-是中等强度的还原剂。碘量法可用直接测定和间接测定两种方式进行。
(2)①直接碘量法(或碘滴定法)直接碘量法是直接用I2标准溶液滴定还原性物质,又叫做碘滴定法。直接碘量法只能在酸性、中性或弱碱性溶液中进行。直接碘量法可用淀粉指示剂指示终点。直接碘量法还可利用碘自身的颜色指示终点,化学计量点后,溶液中稍过量的碘显黄色而指示终点。
②间接碘量法(或滴定碘法)对氧化性物质,可在一定条件下,用I
-还原,产生I
2,然后用Na
2S
2O
3标准溶液滴定释放出的I
2。这种方法就叫做间接碘量法或滴定碘法。间接碘量法也是使用淀粉溶液作指示剂,溶液由蓝色变无色为终点。
③间接碘量法的反应条件和滴定条件
A. 酸度的影响:I
2与Na
2S
2O
3应在中性、弱酸性溶液中进行反应。
B. 防止I
2挥发的方法:在滴定前,加入过量KI(比理论值大2~3倍),减少I
2挥发。
C. 防止I
-被氧化
(3)标准溶液的配制和标定
①碘标准溶液(0.05mol/L)的配制和标定
A. 配制由于碘具有挥发性和腐蚀性,通常情况下,碘标准溶液是采用间接法配制。配制0.05mol/L时,可取碘13g,加碘化钾36g与水50ml溶解后,加稀盐酸3滴与水适量稀释至1000ml,摇匀,贮存于棕色试剂瓶中备用。
B. 标定:用三氧化二砷(As
2O
3)为基准物质,甲基橙为指示剂,用待标定的碘标准溶液滴定至终点。
②硫代硫酸钠标准溶液(0.1mol/L)的配制和标定
A. 配制:Na
2S
2O
3溶液采取间接法配制。操作步骤:称取硫代硫酸钠26g与无水碳酸钠0.2g,加新煮沸过的冷水适量稀释至1000ml,摇匀,放置8~10天,滤过,备用。
在Na
2S
2O
3溶液的配制过程中应采取下列措施:
第一、为了除去水中的微生物,用新煮沸冷却后的蒸馏水配制。
第二、配制时加入少量的Na
2CO
3,使溶液呈弱碱性,可减少溶解在水中的CO
2、O
2和杀死微生物。
第三、将配制溶液置于棕色瓶中,放置8~10天,待其浓度稳定后再标定,但若发现溶液浑浊,需重新配制。
B. 标定:以K
2Cr
2O
7为基准物,加入碘化钾置换出定量的碘,再用硫代硫酸钠标准溶液滴定碘
标定方法为:精密称取在120℃干燥至恒重的基准物质重铬酸钾0.15g,置碘量瓶中,加水50ml溶解,加碘化钾2.0g,轻轻振摇,加稀硫酸40ml,摇匀,密塞,水封后在暗处放置10分钟,取出加水50ml稀释,用待标定Na
2S
2O
3溶液滴定至近终点时,加淀粉指示剂3ml,继续滴定至溶液由蓝色变亮绿色为终点。
滴定反应为: