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氧化还原反应是一类非常重要的化学反应。人类的生产、生活乃至人体生命活动中的新陈代谢等,都离不开氧化还原反应。同时氧化还原反应知识也是高中化学的重点内容,其中氧化还原反应化学方程式配平是高中化学中的难点,也是学生必须熟练掌握的重点内容,因此快速配平氧化还原反应非常重要,现将“1分子”快速配平方法总结如下:
一、配平原理和方法
原理:在氧化还原反应中,氧化剂得到电子总数=还原剂失去电子总数;
基本方法: 1分子氧化剂得到的电子数是还原剂的系数,1分子还原剂失去的电子数是氧化剂的系数.
如:NH3+O2→NO+H2O,反应中,氧由0价降低为-2价,氧气作氧化剂,1分子氧气得到4个电子,氮由-3价升高为+2价,氨为还原剂,1分子氨失去5个电子,4与5的最小公倍数为20,则氨的系数为4,氧气的系数为5,省去该详细的分析过程,可认为“1分子氧化剂得到的电子数是还原剂的系数,1分子还原剂失去的电子数是氧化剂的系数”,便可快速确定氧化剂和还原剂的系数,然后根据原子守恒,依次确定其他物质的系数。
二、配平步骤
1.标出元素的化合价,确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物,并计算“1分子”氧化剂得到的电子数和“1分子”还原剂失去的电子数;
2.按“1分子氧化剂得到的电子数是还原剂的系数,1分子还原剂失去的电子数是氧化剂的系数”,分别确定氧化剂和还原剂的系数;
3.根据氧化剂和还原剂的系数,结合原子守恒,通过观察确定相关物质的系数;
4.最后根据氢原子守恒,以“水”平衡方程式,即:等号哪边少氢原子,在哪边加水。
三、几种具体情况
1.反应物只有氧化剂和还原剂。根据“1分子氧化剂得到的电子数是还原剂的系数,1分子还原剂失去的电子数是氧化剂的系数”直接配平。如FeS2+O2→Fe2O3+SO2,反应中,铁由+2价升高为+3价,硫由-1价升高为+4价,FeS2作还原剂,“1分子”FeS2失去11个电子,氧由0价降低为-2价,氧气作氧化剂,1分子氧气得到4个电子,则FeS2的系数为4,氧气的系数为11,根据铁元素守恒知氧化铁的系数为2,根据硫元素守恒知二氧化硫的系数为8。
2.反应物中有一种物质既作氧化剂(或还原剂)又作酸,让还原剂与还原产物(相当于氧化剂)相互确定系数或让氧化剂与氧化产物相互确定系数,再通过观察确定其他物质的系数,然后根据原子守恒确定既作氧化剂又作酸的物质的系数。如Cu+HNO3(稀) →Cu(NO3)2+NO+H2O,反应中,铜化合价升高,作还原剂,“1分子”铜失去2个电子,硝酸中部分氮的化合价降低,部分氮的化合价不变,硝酸既作氧化剂又作酸,生成“1分子”NO得到3个电子,则铜的系数为3,NO的系数为2,根据铜元素守恒知,硝酸铜的系数为3,当产物中含有氮元素的物质的系数均确定以后,根据氮元素守恒可确定硝酸的系数为8,最后根据氢原子守恒,可确定水的系数为4。
3.反应物中有一种物质提供酸性(或碱性)条件,先让还原剂和氧化剂相互确定系数,然后通过观察确定其他物质的系数,然后确定酸或碱的系数。如KClO3+H2C2O4+H2SO4→ClO2↑+CO2↑+KHSO4+H2O,反应中,氯由+5价降低为+4价,氯酸钾为氧化剂,“1分子”氯酸钾得到1个电子,碳由+3价升高为+4价,草酸作还原剂,“1分子”草酸失去2个电子,硫酸中无元素化合价的变化,提供酸性条件,则草酸的系数为1,氯酸钾的系数为2,根据钾元素守恒知KHSO4的系数为2,根据氯元素守恒知ClO2的系数为2,根据碳元素守恒知二氧化碳的系数为2,根据硫酸根守恒知硫酸的系数为2,最后根据氢原子守恒知水的系数为2。
4.反应物中有一种物质既作氧化剂又作还原剂(歧化反应),则让氧化产物(相当于还原剂)和还原产物(相当于氧化剂)相互確定系数,再通过观察确定其他物质的系数。如S+NaOH→Na2S+Na2SO3+H2O,反应中部分硫由0价升高为+4价,部分硫由0价降低为-2价,硫既作氧化剂又作还原剂,生成“1分子”硫化钠得到2个电子,亚硫酸钠的系数为2,生成“1分子”亚硫酸钠失去4个电子,硫化钠的系数为4,二者有公约数,则约掉最大公约数后得:硫化钠的系数为2,亚硫酸钠的系数为1,根据硫元素守恒知,硫的系数为3,根据钠元素守恒知,NaOH的系数为6,根据氢原子守恒知水的系数为3。
巩固练习:
1.C+HNO3(浓) →CO2↑+NO2↑+H2O
2.KMnO4+HCl(浓)→KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O
3.FeO+HNO3(稀)→Fe(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
一、配平原理和方法
原理:在氧化还原反应中,氧化剂得到电子总数=还原剂失去电子总数;
基本方法: 1分子氧化剂得到的电子数是还原剂的系数,1分子还原剂失去的电子数是氧化剂的系数.
如:NH3+O2→NO+H2O,反应中,氧由0价降低为-2价,氧气作氧化剂,1分子氧气得到4个电子,氮由-3价升高为+2价,氨为还原剂,1分子氨失去5个电子,4与5的最小公倍数为20,则氨的系数为4,氧气的系数为5,省去该详细的分析过程,可认为“1分子氧化剂得到的电子数是还原剂的系数,1分子还原剂失去的电子数是氧化剂的系数”,便可快速确定氧化剂和还原剂的系数,然后根据原子守恒,依次确定其他物质的系数。
二、配平步骤
1.标出元素的化合价,确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物,并计算“1分子”氧化剂得到的电子数和“1分子”还原剂失去的电子数;
2.按“1分子氧化剂得到的电子数是还原剂的系数,1分子还原剂失去的电子数是氧化剂的系数”,分别确定氧化剂和还原剂的系数;
3.根据氧化剂和还原剂的系数,结合原子守恒,通过观察确定相关物质的系数;
4.最后根据氢原子守恒,以“水”平衡方程式,即:等号哪边少氢原子,在哪边加水。
三、几种具体情况
1.反应物只有氧化剂和还原剂。根据“1分子氧化剂得到的电子数是还原剂的系数,1分子还原剂失去的电子数是氧化剂的系数”直接配平。如FeS2+O2→Fe2O3+SO2,反应中,铁由+2价升高为+3价,硫由-1价升高为+4价,FeS2作还原剂,“1分子”FeS2失去11个电子,氧由0价降低为-2价,氧气作氧化剂,1分子氧气得到4个电子,则FeS2的系数为4,氧气的系数为11,根据铁元素守恒知氧化铁的系数为2,根据硫元素守恒知二氧化硫的系数为8。
2.反应物中有一种物质既作氧化剂(或还原剂)又作酸,让还原剂与还原产物(相当于氧化剂)相互确定系数或让氧化剂与氧化产物相互确定系数,再通过观察确定其他物质的系数,然后根据原子守恒确定既作氧化剂又作酸的物质的系数。如Cu+HNO3(稀) →Cu(NO3)2+NO+H2O,反应中,铜化合价升高,作还原剂,“1分子”铜失去2个电子,硝酸中部分氮的化合价降低,部分氮的化合价不变,硝酸既作氧化剂又作酸,生成“1分子”NO得到3个电子,则铜的系数为3,NO的系数为2,根据铜元素守恒知,硝酸铜的系数为3,当产物中含有氮元素的物质的系数均确定以后,根据氮元素守恒可确定硝酸的系数为8,最后根据氢原子守恒,可确定水的系数为4。
3.反应物中有一种物质提供酸性(或碱性)条件,先让还原剂和氧化剂相互确定系数,然后通过观察确定其他物质的系数,然后确定酸或碱的系数。如KClO3+H2C2O4+H2SO4→ClO2↑+CO2↑+KHSO4+H2O,反应中,氯由+5价降低为+4价,氯酸钾为氧化剂,“1分子”氯酸钾得到1个电子,碳由+3价升高为+4价,草酸作还原剂,“1分子”草酸失去2个电子,硫酸中无元素化合价的变化,提供酸性条件,则草酸的系数为1,氯酸钾的系数为2,根据钾元素守恒知KHSO4的系数为2,根据氯元素守恒知ClO2的系数为2,根据碳元素守恒知二氧化碳的系数为2,根据硫酸根守恒知硫酸的系数为2,最后根据氢原子守恒知水的系数为2。
4.反应物中有一种物质既作氧化剂又作还原剂(歧化反应),则让氧化产物(相当于还原剂)和还原产物(相当于氧化剂)相互確定系数,再通过观察确定其他物质的系数。如S+NaOH→Na2S+Na2SO3+H2O,反应中部分硫由0价升高为+4价,部分硫由0价降低为-2价,硫既作氧化剂又作还原剂,生成“1分子”硫化钠得到2个电子,亚硫酸钠的系数为2,生成“1分子”亚硫酸钠失去4个电子,硫化钠的系数为4,二者有公约数,则约掉最大公约数后得:硫化钠的系数为2,亚硫酸钠的系数为1,根据硫元素守恒知,硫的系数为3,根据钠元素守恒知,NaOH的系数为6,根据氢原子守恒知水的系数为3。
巩固练习:
1.C+HNO3(浓) →CO2↑+NO2↑+H2O
2.KMnO4+HCl(浓)→KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O
3.FeO+HNO3(稀)→Fe(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