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。
氧化剂:
(1)定义:得到电子(或电子对偏向)的物质,在反应时所含元素的化合价降低。
(2)常见的氧化剂:
①活泼非金属单质:如 Cl
2、Br
2、O
2等。
②某些高价氧化物,如SO
3、MnO
2等。
③氧化性含氧酸,如 浓H
2SO
4、HNO
3、HClO等
④元素(如Mn、Cl、Fe等)处于高化合价时的盐,如KMnO
4、K
2Cr
2O
7、KClO
3、FeCl
3等。
⑤过氧化物,如Na
2O
2、H
2O
2等。
⑥某些金属阳离子:如Ag
+、Fe
3+等
还原剂:
(1)定义:失去电子(或电子对偏离)的物质,在反应时所含元素的化合价升高。
(2)常见的还原剂:
①活泼金属单质:如 Na、A1、Zn、Fe等。
②低价态的金属阳离子:如Fe
2+等;
③某些非金属单质:如 H
2、C等。
④元素(如C、S等)处于低价时的氧化物,如CO、NO、SO
2等。
⑤元素(如Cl、S等)处于低化合价时的氢化物:如 H
2S、HCl、HI、NH
3等 。
⑥元素(如S、Fe等)处于低化合价时的盐或酸,如Na
2SO
3、H
2SO
3、H
2C
2O
4、FeSO
4等。
常见的氧化剂及对应的还原产物:
氧化剂 |
还原产物 |
Cl2、ClO- |
Cl- |
KMnO4(H+)、MnO2 |
Mn2+ |
HNO3 |
NOx、N2、NH4+ |
浓H2SO4 |
SO2 |
Ag+、Fe3+ |
Ag、Fe2+ |
H2O2 |
H2O |
常见的还原剂及对应的氧化产物:
还原剂 |
氧化产物 |
Na、K等金属单质 |
Na+、K+ |
某些非金属C、S |
CO2、SO2 |
非金属的氢化物CH4、H2S、NH3等 |
CO2、S/SO2、NO |
某些低价态的氧化物CO、SO2 |
CO2、SO3 |
某些低价态的酸或盐H2SO3、Na2SO3等 |
SO42- |
某些低价态的阳离子Fe2+ |
Fe3+ |
H2O2 |
O2 |
易错易混点:
(1)金属单质只具有还原性,金属最高价阳离子只具有氧化性,处于中间价态的物质既有氧化性,又有还原性;
(2)非金属单质常作氧化剂,某些非金属单质也是较强的还原性物质,比如H2、C等等
(3)元素化合价的变化:
①元素最低价只有还原性,最高价只有氧化性,中间价态既有氧化性又有还原性
②同一元素在反应中化合价发生变化,只能接近不能交叉。
例如:
氧化反应(被氧化):
反应物中某元素失电子,化合价升高的反应过程。
还原反应(被还原):
反应物中某元素得电子,化合价降低的反应过程。
氧化反应与还原反应的关系:
氧化还原反应是氧化反应与还原反应的矛盾的统一体,两者相反相成。
氧化剂 + ne- = 还原产物
还原剂 - ne- = 氧化产物
把氧化反应和还原反应分开,是构造原电池的前提。把原电池分成氧化—还原两部分,通过导线相连,就可以使电子沿导线运动,形成电流。