馬立軍
氧化還原反應(yīng)是一類非常重要的化學(xué)反應(yīng)。人類的生產(chǎn)、生活乃至人體生命活動(dòng)中的新陳代謝等,都離不開氧化還原反應(yīng)。同時(shí)氧化還原反應(yīng)知識(shí)也是高中化學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容,其中氧化還原反應(yīng)化學(xué)方程式配平是高中化學(xué)中的難點(diǎn),也是學(xué)生必須熟練掌握的重點(diǎn)內(nèi)容,因此快速配平氧化還原反應(yīng)非常重要,現(xiàn)將“1分子”快速配平方法總結(jié)如下:
一、配平原理和方法
原理:在氧化還原反應(yīng)中,氧化劑得到電子總數(shù)=還原劑失去電子總數(shù);
基本方法: 1分子氧化劑得到的電子數(shù)是還原劑的系數(shù),1分子還原劑失去的電子數(shù)是氧化劑的系數(shù).
如:NH3+O2→NO+H2O,反應(yīng)中,氧由0價(jià)降低為-2價(jià),氧氣作氧化劑,1分子氧氣得到4個(gè)電子,氮由-3價(jià)升高為+2價(jià),氨為還原劑,1分子氨失去5個(gè)電子,4與5的最小公倍數(shù)為20,則氨的系數(shù)為4,氧氣的系數(shù)為5,省去該詳細(xì)的分析過程,可認(rèn)為“1分子氧化劑得到的電子數(shù)是還原劑的系數(shù),1分子還原劑失去的電子數(shù)是氧化劑的系數(shù)”,便可快速確定氧化劑和還原劑的系數(shù),然后根據(jù)原子守恒,依次確定其他物質(zhì)的系數(shù)。
二、配平步驟
1.標(biāo)出元素的化合價(jià),確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物,并計(jì)算“1分子”氧化劑得到的電子數(shù)和“1分子”還原劑失去的電子數(shù);
2.按“1分子氧化劑得到的電子數(shù)是還原劑的系數(shù),1分子還原劑失去的電子數(shù)是氧化劑的系數(shù)”,分別確定氧化劑和還原劑的系數(shù);
3.根據(jù)氧化劑和還原劑的系數(shù),結(jié)合原子守恒,通過觀察確定相關(guān)物質(zhì)的系數(shù);
4.最后根據(jù)氫原子守恒,以“水”平衡方程式,即:等號(hào)哪邊少氫原子,在哪邊加水。
三、幾種具體情況
1.反應(yīng)物只有氧化劑和還原劑。根據(jù)“1分子氧化劑得到的電子數(shù)是還原劑的系數(shù),1分子還原劑失去的電子數(shù)是氧化劑的系數(shù)”直接配平。如FeS2+O2→Fe2O3+SO2,反應(yīng)中,鐵由+2價(jià)升高為+3價(jià),硫由-1價(jià)升高為+4價(jià),F(xiàn)eS2作還原劑,“1分子”FeS2失去11個(gè)電子,氧由0價(jià)降低為-2價(jià),氧氣作氧化劑,1分子氧氣得到4個(gè)電子,則FeS2的系數(shù)為4,氧氣的系數(shù)為11,根據(jù)鐵元素守恒知氧化鐵的系數(shù)為2,根據(jù)硫元素守恒知二氧化硫的系數(shù)為8。
2.反應(yīng)物中有一種物質(zhì)既作氧化劑(或還原劑)又作酸,讓還原劑與還原產(chǎn)物(相當(dāng)于氧化劑)相互確定系數(shù)或讓氧化劑與氧化產(chǎn)物相互確定系數(shù),再通過觀察確定其他物質(zhì)的系數(shù),然后根據(jù)原子守恒確定既作氧化劑又作酸的物質(zhì)的系數(shù)。如Cu+HNO3(?。?→Cu(NO3)2+NO+H2O,反應(yīng)中,銅化合價(jià)升高,作還原劑,“1分子”銅失去2個(gè)電子,硝酸中部分氮的化合價(jià)降低,部分氮的化合價(jià)不變,硝酸既作氧化劑又作酸,生成“1分子”NO得到3個(gè)電子,則銅的系數(shù)為3,NO的系數(shù)為2,根據(jù)銅元素守恒知,硝酸銅的系數(shù)為3,當(dāng)產(chǎn)物中含有氮元素的物質(zhì)的系數(shù)均確定以后,根據(jù)氮元素守恒可確定硝酸的系數(shù)為8,最后根據(jù)氫原子守恒,可確定水的系數(shù)為4。
3.反應(yīng)物中有一種物質(zhì)提供酸性(或堿性)條件,先讓還原劑和氧化劑相互確定系數(shù),然后通過觀察確定其他物質(zhì)的系數(shù),然后確定酸或堿的系數(shù)。如KClO3+H2C2O4+H2SO4→ClO2↑+CO2↑+KHSO4+H2O,反應(yīng)中,氯由+5價(jià)降低為+4價(jià),氯酸鉀為氧化劑,“1分子”氯酸鉀得到1個(gè)電子,碳由+3價(jià)升高為+4價(jià),草酸作還原劑,“1分子”草酸失去2個(gè)電子,硫酸中無元素化合價(jià)的變化,提供酸性條件,則草酸的系數(shù)為1,氯酸鉀的系數(shù)為2,根據(jù)鉀元素守恒知KHSO4的系數(shù)為2,根據(jù)氯元素守恒知ClO2的系數(shù)為2,根據(jù)碳元素守恒知二氧化碳的系數(shù)為2,根據(jù)硫酸根守恒知硫酸的系數(shù)為2,最后根據(jù)氫原子守恒知水的系數(shù)為2。
4.反應(yīng)物中有一種物質(zhì)既作氧化劑又作還原劑(歧化反應(yīng)),則讓氧化產(chǎn)物(相當(dāng)于還原劑)和還原產(chǎn)物(相當(dāng)于氧化劑)相互確定系數(shù),再通過觀察確定其他物質(zhì)的系數(shù)。如S+NaOH→Na2S+Na2SO3+H2O,反應(yīng)中部分硫由0價(jià)升高為+4價(jià),部分硫由0價(jià)降低為-2價(jià),硫既作氧化劑又作還原劑,生成“1分子”硫化鈉得到2個(gè)電子,亞硫酸鈉的系數(shù)為2,生成“1分子”亞硫酸鈉失去4個(gè)電子,硫化鈉的系數(shù)為4,二者有公約數(shù),則約掉最大公約數(shù)后得:硫化鈉的系數(shù)為2,亞硫酸鈉的系數(shù)為1,根據(jù)硫元素守恒知,硫的系數(shù)為3,根據(jù)鈉元素守恒知,NaOH的系數(shù)為6,根據(jù)氫原子守恒知水的系數(shù)為3。
鞏固練習(xí):
1.C+HNO3(濃) →CO2↑+NO2↑+H2O
2.KMnO4+HCl(濃)→KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O
3.FeO+HNO3(?。鶩e(NO3)3+NO↑+H2O
4.C2H4+KMnO4+H2SO4→K2SO4+MnSO4+CO2↑+H2O
5.Br2+Na2CO3→NaBr+NaBrO3+CO2
6.NaBr+NaBrO3+H2SO4→Na2SO4+Br2+H2O
7.NO2+NaOH→NaNO3+NaNO2+H2O
8.KClO3+HCl→KCl+Cl2↑+H2O