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        高中化學(xué)氧化還原反應(yīng)方程式的配平技巧

        2024-12-11 00:00:00昌青
        數(shù)理化解題研究·高中版 2024年12期
        關(guān)鍵詞:高中化學(xué)解題

        摘 要:掌握氧化還原反應(yīng)方程式的配平技巧,不僅可以幫助我們更好地理解化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)在機(jī)理,而且在解決實(shí)際問題時(shí)也會(huì)更加得心應(yīng)手.文章從理解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)、確定氧化數(shù)、使用半反應(yīng)法配平等方面,為大家提供氧化還原反應(yīng)方程式的配平技巧,幫助大家更好地掌握這一重要化學(xué)知識(shí)點(diǎn).

        關(guān)鍵詞:氧化還原;解題;高中化學(xué)

        中圖分類號(hào):G632"" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A"" 文章編號(hào):1008-0333(2024)34-0124-03

        收稿日期:2024-09-05

        作者簡(jiǎn)介:昌青(1992.9—),男,江蘇省淮安人,碩士,中學(xué)一級(jí)教師,從事高中化學(xué)教學(xué)研究.

        化學(xué)方程式的配平是化學(xué)學(xué)習(xí)中的基礎(chǔ)技能,尤其在學(xué)習(xí)氧化還原反應(yīng)時(shí),掌握好配平技巧尤為重要[1].學(xué)生在配平氧化還原反應(yīng)方程式時(shí),常常會(huì)感到困惑和挫敗,但只要掌握了正確的方法和技巧,就能夠有效地解決這個(gè)問題.

        1 正向配平

        正向配平法是一種直接從反應(yīng)物出發(fā),向生成物方向進(jìn)行配平的方法.這種方法首先識(shí)別反應(yīng)中的氧化劑和還原劑;然后確定各自的氧化數(shù)變化,接著使用半反應(yīng)法來(lái)分別配平氧化半反應(yīng)和還原半反應(yīng);最后,通過(guò)調(diào)整系數(shù)使得電子的得失相等,從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)反應(yīng)方程式的配平.這種方法直觀且符合從反應(yīng)物到生成物的自然邏輯,特別適用于直接反應(yīng)過(guò)程明確、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的反應(yīng)方程式的配平.

        例1 H2S+HNO3 S↓+NO↑+H2O

        解析 配平步驟如下:

        第一步:標(biāo)變價(jià)

        H2S-2+HN+5O3—S0↓+N+2O↑+H2O

        第二步:列變化

        H2S-2+HN+5O3—S0↓+N+2O↑+H2O

        ↑2" ↓3

        第三步:求總數(shù)

        H2S-2+HN+5O3—S0↓+N+2O↑+H2O

        ↑2×3 ↓3×2

        第四步:定系數(shù)

        3H2S+2HNO33S↓+2NO↑+4H2O

        第五步:查守恒,通過(guò)O原子守恒來(lái)驗(yàn)證方程式配平是否正確.

        例2 請(qǐng)配平SO2+H2S-S↓+H2O

        第一步:標(biāo)變價(jià)

        S+4O2+H2S-2—S0↓+H2O

        第二步:列變化

        S+4O2+H2S-2—S0↓+H2O

        ↓4 ↑2

        第三步:求總數(shù)

        S+4O2 + H2S-2—S0↓+H2O

        ↓4×1 ↑2×2

        第四步:定系數(shù)

        SO2+2H2S3S↓+2H2O

        第五步:查守恒,通過(guò)O原子守恒來(lái)驗(yàn)證方程式配平是否正確.

        評(píng)析:正向配平適用于氧化劑與還原劑相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)中,如例1中的常見氧化還原反應(yīng)類型和例2中的歸中反應(yīng).

        2 逆向配平

        逆向配平法則是從生成物出發(fā),向著反應(yīng)物方向進(jìn)行配平的方法.這種方法在某些情況下更為有效,通過(guò)分析生成物中元素的組成和來(lái)源的反應(yīng)物,逆向推理出必要的反應(yīng)物和它們的比例.

        例3 請(qǐng)配平

        Cu+HNO3(?。?Cu(NO3)2+NO↑+H2O

        解析 配平步驟如下:

        第一步:標(biāo)變價(jià)

        Cu0+

        HN+5O3(?。?/p>

        Cu+2(NO3)2+

        N+2O+H2O

        第二步:列變化

        Cu0+

        HN+5O3(稀)——

        Cu+2(NO3)2+

        N+2O+H2O

        ↑2↓3

        第三步:求總數(shù)Cu0+

        HN+5O3(?。?/p>

        Cu+2(NO3)2+

        N+2O+H2O

        ↑2×3↓3×3

        第四步:定系數(shù)

        3Cu+8HNO3(?。?/p>

        3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

        第五步:查守恒,通過(guò)O原子守恒,來(lái)驗(yàn)證方程式配平是否正確.

        例4 請(qǐng)配平Cl2+KOH—KCl+KClO3+H2O

        解析 配平步驟如下:

        第一步:標(biāo)變價(jià)

        Cl20+KOH——KCl-1+KCl+5O3+H2O

        第二步:列變化

        Cl20+KOH——KCl-1+KCl+5O3+H2O

        ↓1↑5

        第三步:求總數(shù)

        Cl20+KOH——KCl-1 + KCl+5O3+H2O

        ↓1×5" ↑5×1

        第四步:定系數(shù)

        3Cl2+6KOH5KCl+KClO3+3H2O

        第五步:查守恒,通過(guò)O原子守恒,來(lái)驗(yàn)證方程式配平是否正確.

        評(píng)析:逆向配平適用于反應(yīng)物部分發(fā)生氧化還原,如例3或者氧化劑與還原劑是同一種物質(zhì)的反應(yīng),例4中的歧化反應(yīng).對(duì)于該類反應(yīng),因?yàn)榉磻?yīng)物和生成物的關(guān)系并不是簡(jiǎn)單的一對(duì)一關(guān)系,如果采用正向配平可能會(huì)比較困難.

        3 整體總價(jià)法(零價(jià)法)

        對(duì)于有些方程式中的物質(zhì)存在一個(gè)問題,既不好確定化合物中各個(gè)原子的正負(fù)及數(shù)值大小,甚至有些物質(zhì)還存在分?jǐn)?shù)的問題,或是不能標(biāo)化合價(jià)的,或者不知道算不算化合物,此時(shí)運(yùn)用零價(jià)法,解題更為便捷.

        例5 請(qǐng)配平FeS2+O2SO2+Fe2O3

        解析 先判斷氧化劑和還原劑,氧化劑為氧分子,還原劑為FeS2,但無(wú)法準(zhǔn)確標(biāo)出還原劑中各元素的價(jià)態(tài),適合運(yùn)用整體總價(jià)法(零價(jià)法)技巧進(jìn)行配平.

        配平步驟如下:

        第一步:歸零標(biāo)變價(jià)

        FeS20+O02S+4O2-2+Fe+32O3-2

        第二步:列變化

        FeS20+O02S+4O2-2+Fe+32O3-2

        ↑11 ↓4

        第三步:求總數(shù)

        FeS20 + O02S+4O2-2+Fe+32O3-2

        ↑11×4 ↓4×11

        第四步:定系數(shù)

        4FeS2+11O28SO2+2Fe2O3

        第五步:查守恒,通過(guò)O原子守恒,來(lái)驗(yàn)證方程式配平是否正確.

        例6 請(qǐng)配平

        CuFeS2+O2+H2SO4

        CuSO4+Fe)2(SO4)3+H2O

        解析 先判斷氧化劑和還原劑,氧化劑為氧分子,還原劑為CuFeS2,但無(wú)法準(zhǔn)確標(biāo)出還原劑中各元素的價(jià)態(tài),適合運(yùn)用整體總價(jià)法(零價(jià)法)技巧進(jìn)行配平.

        配平步驟如下:

        第一步:歸零標(biāo)變價(jià)

        CuFe0S2+O20+H2SO4

        CuSO4+2+6-2+Fe+32(SO+6-24)3+H2O-2

        第二步:列變化

        CuFe0S2 + O20+H2SO4

        2+3+2×6=17↑2×2=4↓

        CuSO4+2+6-2+Fe+32(SO+6-24)3+H2O-2

        第三步:求總數(shù)

        CuFe0S2+O20+H2SO4

        ↑17×4↓4×17

        CuSO4+2+6-2+Fe+32(SO+6-24)3+H2O-2

        第四步:定系數(shù)

        4CuFeS2+17O2+2H2SO4

        4CuSO4+2Fe2(SO4)3+3H2O

        第五步:查守恒,通過(guò)O原子守恒,來(lái)驗(yàn)證方程式配平是否正確.

        評(píng)析:當(dāng)某一化合物中元素的化合價(jià)不明顯,可根據(jù)化合物中各元素化合價(jià)之和為零的原則,假設(shè)該化合物中各元素化合價(jià)均為零價(jià),再利用常規(guī)的得失電子守恒法進(jìn)行配平.

        4 缺項(xiàng)配平

        例7 高錳酸鉀和熱的稀硫酸酸化的Na2C2O4反應(yīng),生成Mn2+和CO2,請(qǐng)寫出離子反應(yīng)方程式.

        解析 配平步驟如下:

        第一步:按照“氧化劑+還原劑→還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物”的形式,初步寫出反應(yīng)方程式并標(biāo)記出價(jià)態(tài)

        Mn+7O-4+C+32O2-4→Mn+22++CO+42↑

        第二步:配平上述四種物質(zhì)

        (1)列變化

        Mn+7O-4+C+32O2-4→Mn+22++CO+42↑

        ↓5↑1×2

        (2)求總數(shù)

        Mn+7O-4+C+32O2-4→Mn+22++CO+42↑

        ↓5×2↑2×5

        (3)定系數(shù)

        2MnO-4+5C2O2-4→2Mn2++10CO2↑

        第三步:配缺項(xiàng)

        反應(yīng)在硫酸中進(jìn)行,故在左邊補(bǔ)充H+,右邊補(bǔ)充H2O,即2MnO-4+5C2O2-4+H+2Mn2++10CO2↑+H2O.

        第四步:配平缺項(xiàng)

        依據(jù)電荷守恒及H、O原子守恒配平,即

        2MnO-4+5C2O2-4+16H+△

        2Mn2++10CO2↑+8H2O.

        評(píng)析對(duì)于缺項(xiàng)型的氧化還原反應(yīng)方程式,首先需要根據(jù)信息,判斷出氧化劑、還原劑及其相應(yīng)產(chǎn)物,然后配平相關(guān)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量法,最后根據(jù)電荷守恒和反應(yīng)物的酸性和堿性,補(bǔ)充H+、OH-和H2O等進(jìn)行配平.

        5 結(jié)束語(yǔ)

        對(duì)于不同的反應(yīng)式,需要根據(jù)反應(yīng)的類型,選擇不同的配平技巧.教師在進(jìn)行講解時(shí),可以將其分解成幾個(gè)簡(jiǎn)單的步驟,逐步講解和演示如何配平,讓學(xué)生在頭腦中形成清晰的解題思路.

        參考文獻(xiàn):

        [1]趙云鳳.聚焦氧化還原反應(yīng)??嫉姆较騕J].高中數(shù)理化,2023(14):43-44.

        [責(zé)任編輯:季春陽(yáng)]

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