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        例析“電子得失守恒法”配平氧化還原反應(yīng)方程式的技巧和策略

        2018-03-05 02:41:09
        新課程(下) 2018年1期
        關(guān)鍵詞:配平化合價還原劑

        金 宇

        (浙江省蘭溪市第三中學)

        氧化還原反應(yīng)是在日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)代科技中經(jīng)常遇到的一類重要的化學反應(yīng)。它貫穿中學化學學習的全過程,是學習中學化學的主線和關(guān)鍵之一。其中,氧化還原方程式的配平問題在化學教學中既是重點,也是難點,還是高考??嫉臒狳c問題。在眾多的配平方法中,電子得失守恒法配平是最基本的配平方法之一,學生掌握得好壞,將直接影響到氧化還原方程式配平的學習。下面筆者結(jié)合自己多年的教學經(jīng)驗,就其配平方法談?wù)劶记珊筒呗?,供參考?/p>

        一、電子得失守恒法配平步驟

        用氧化劑得電子總數(shù)與還原劑失電子的總數(shù)相等來進行配平的方法,叫電子得失法。以C+HNO3——CO2↑+NO2↑+H2O為例,其配平步驟為:

        (一)標變價

        根據(jù)化合價升降規(guī)律只標出變價元素的化合價。

        (二)調(diào)整系數(shù)

        反應(yīng)物和產(chǎn)物中變價原子數(shù)不同時,可以先添加系數(shù)。

        (三)求轉(zhuǎn)移電子數(shù)

        根據(jù)得失電子數(shù)的最小公倍數(shù)確定標準物的系數(shù)。通常選用化合價變化情況單一的1mol的氧化劑(或還原產(chǎn)物)和1mol的還原劑(或氧化產(chǎn)物)作標準,根據(jù)元素的變價求出1mol的氧化劑(或還原產(chǎn)物)和1mol的還原劑(或氧化產(chǎn)物)中所有變價元素的得失電子數(shù)。該步是電子得失守恒法配平氧化還原反應(yīng)方程式的關(guān)鍵,配平技巧就是如何確定得失電子數(shù)的方法。

        (四)根據(jù)得失電子數(shù)的最小公倍數(shù)求標準物的系數(shù)

        確定 C、HNO3、CO2、NO2的系數(shù)分別為 1、4、1、4。

        C+4HNO3——CO2↑+4NO2↑+H2O

        (五)依據(jù)元素守恒,配平方程式

        利用觀察法配平未參加反應(yīng)的元素原子個數(shù),使反應(yīng)方程式滿足質(zhì)量守恒規(guī)律。通常在配平未變價的原子時,先確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的系數(shù),再確定其他物質(zhì)的系數(shù)(通常先配H,然后配O)。

        (六)檢查所配方程式,將短線改為等號

        C+4HNO3=CO2↑+4NO2↑+2H2O

        檢查氧化還原反應(yīng)方程式是否配平,要看是否滿足得失電子守恒、質(zhì)量守恒和電荷守恒,若是離子型氧化還原反應(yīng),檢查電子得失守恒最穩(wěn)妥,檢查電荷守恒最方便。

        二、電子得失守恒法的具體分類

        由于氧化還原反應(yīng)類型的不同,利用電子得失守恒法配平時常選用不同的方法進行。這些方法包括:正向配平法、逆向配平法、左右同時配平法、平均價態(tài)配平法、零價配平法等,其本質(zhì)都是得失電子總數(shù)相等。

        (一)正向配平法

        即先確定氧化劑和還原劑系數(shù)的方法。

        例1配平Pt+HNO3+HCl——H2PtCl6+NO↑+H2O

        解析:本題屬于“一對一”(即一種氧化劑對應(yīng)一種還原產(chǎn)物,一種還原劑對應(yīng)一種氧化產(chǎn)物)的簡單類型,在確定系數(shù)時,常由左至右便能較快地配平。

        例2配平FeS2+O2——Fe2O3+SO2

        解析:本題屬于“一對二”(即一種還原劑被氧化成兩種氧化產(chǎn)物)的類型,在確定系數(shù)時,先左后右較為方便。

        即4FeS2+11O2——Fe2O3+SO2

        所以有4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2

        (二)逆向配平法

        有時,以反應(yīng)物作為配平的起點物質(zhì),往往難以解決問題,但若從生成物中確定首先配平的物質(zhì),可使問題迎刃而解,這就是“逆向法”(即在確定系數(shù)時,先右后左)。這種方法適用的類型有:①歧化反應(yīng);②還原劑(或氧化劑)中只有一種元素變價,而氧化劑(或還原劑)中某元素只有部分變價的反應(yīng)。

        例3配平KMnO4+HCl——MnCl2+KCl+Cl2↑+H2O

        解析:氧化劑中只有錳元素變價,而還原劑的氯元素有一部分變價,另一部分沒有變價。配平時,先確定MnCl2和Cl2的系數(shù)。

        即KMnO4+HCl——2MnCl2+KCl+5Cl2↑+H2O

        配平得:2KMnO4+16HCl=2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O

        (三)左右同時配平法

        當還原劑(或氧化劑)轉(zhuǎn)化為多種產(chǎn)物,氧化劑(或還原劑)中某種元素只有一部分變價,則選取還原劑和還原產(chǎn)物(或氧化劑和氧化產(chǎn)物)同時確定系數(shù),即左右兩邊同時各確定一種物質(zhì)的系數(shù)。

        例4配平Cu2S+HNO3——Cu(NO3)2+NO↑+H2SO4+H2O

        解析:還原劑Cu2S氧化后轉(zhuǎn)化為兩種產(chǎn)物(硝酸銅和硫酸),而氧化劑HNO3中的氮元素只有一部分轉(zhuǎn)化為NO,配平時先確定Cu2S和NO的系數(shù)。

        即3Cu2S+HNO3——Cu(NO3)2+10NO↑+H2SO4+H2O

        配平得:3Cu2S+22HNO3=6Cu(NO3)2+10NO↑+3H2SO4+8H2O

        (四)平均價態(tài)配平法

        即對某元素取化合價平均值進行配平的方法。當反應(yīng)物(或產(chǎn)物)中某種元素化合價難確定的時候,采用此法較為方便。

        例5配平K2Cr2O7+H2C2O4+H2SO4——K2SO4+Cr2(SO4)3+CO2↑+H2O

        解析:草酸中碳元素的化合價,可根據(jù)氫、氧化合價取其平均值+3進行配平。先確定氧化劑和還原劑的系數(shù)。

        即K2Cr2O7+3H2C2O4+H2SO4——K2SO4+Cr2(SO4)3+CO2↑+H2O

        配平得:K2Cr2O7+3H2C2O4+4H2SO4=K2SO4+Cr2(SO4)3+6CO2↑+7H2O

        (五)零價配平法

        即把整個氧化劑或還原劑總體的化合價歸為零進行配平的方法。當元素化合價難以確定或無法確定的時候,此法很靈。

        例6配平Fe3C+HNO3——Fe(NO3)3+CO2↑+NO2↑+H2O

        解析:Fe3C化合價難確定,采用零價配平法。配平時,先確定還原劑和還原產(chǎn)物的系數(shù)。

        即Fe3C+HNO3——Fe(NO3)3+CO2↑+13NO2↑+H2O

        配平得:Fe3C+22HNO3=3Fe(NO3)3+CO2↑+13NO2↑+11H2O

        說明:使用零價法配平時,在一個反應(yīng)的方程式中,只能對一種化合物作這種假設(shè),而無論該化合物是反應(yīng)物或產(chǎn)物均適應(yīng);除了所選化合物中各元素價態(tài)虛擬為零外,方程式中其余各物質(zhì)中所含元素的價態(tài)要尊重事實。

        事實上,近幾年浙江省高中化學選考試題中,氧化還原反應(yīng)方程式的配平往往在選擇題和無機推斷題中較為常見,做題時認真審題,按照電子得失守恒法的配平步驟和技巧,選擇合適的方法即可。

        [1]劉子遠.例談復雜氧化還原反應(yīng)方程式配平方法[J].中學化學,2016(6).

        [2]張慶.巧用“電子得失守恒法”配平氧化還原反應(yīng)方程式[J].中學教學參考,2014(194).

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