高中化学配平方法总结
化学方程式的配平一直是高中化学的难点之一,特别是氧化还原反应方程式的配平更使许多学生感到困惑。在中学阶段,教材及其它辅导资料都着重介绍了用化合价升降法配平氧化还原方程式,但学生在运用此方法进行配平时容易出错;原因在于氧化还原反应繁杂多样,各有其特点,本文着重介绍如何从氧化还原反应的特点出发运用化合价升降法配平氧化还原反应方程式的一些价态处理技巧。
配平原则
⒈反应前后各元素的原子个数相等,即质量守恒。 ⒉氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等,即电子守恒。 ⒊氧化剂化合价降低的总数值与还原剂化合价升高的总数值相等。
配平步骤
⒈标变价:写出反应物和生成物的化学式,标出变价元素的化合价。 ⒉列变化:列出反应前后元素化合价的升、降变化值。 ⒊求总数:使化价升高和降低的总数相等。 ⒋配系数:用观察的方法配平其他物质的化学计量数,配平后,把单线改成等号。 ⒌查守恒:检查方程式两边是否“质量守恒”和“电荷守恒”。
配平方法
1.零价法 用法: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值相等,最后用观察法配平其他物质的化学计量数。 例1: 试配平 Fe3C + HNO3 - Fe(NO3)3 + NO2 + CO2 + H2O。 2.平均标价法 用法:当同一反应物中的同种元素的原子出现两次且价态不同时,可将它们同等对待,即假定它们的化合价相同,根据化合物中化合价代数和为零的原则予以平均标价,若方程式出现双原子分子时,有关原子个数要扩大2倍。 例2: 试配平 NH4NO3- HNO3+ N2+ H2O。 3.整体标价法 用法:当某一元素的原子或原子团(多见于有机反应配平)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的原则予以整体标价。 例3: 试配平 S+ Ca(OH)2- CaSx+ CaS2O3+ H2O 4.逆向配平法
若氧化剂(或还原剂)中某元素化合价只有部分改变,配平宜从氧化产物、还原产物开始,即先考虑生成物,逆向配平;自身氧化还原反应方程式,宜从生成物开始配平,即逆向配平。
例如:P + CuSO4 + H2O - CU3P + H3PO4 + H2SO4
5.有机反应的配平法——有机物参入的氧化还原反应,通常首先规定有机物中H为+1价,O为-2价,并以此确定碳元素的平均化合价。再根据还原剂化合价升高总数与氧化剂化合价降低总数相等原则,结合观察法配平。
例如: H2C2O4 + KMnO4 +H2SO4 - CO2 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
6.缺项方程式的配平:如果所给的化学方程式中有反应物或生成物没有写出来,在配平时,如果所空缺的物质不发生电子的得失,仅仅是提供一种发生反应的酸、碱、中性的环境,可先把有化合价升降的元素配平,再确定出所缺的物质,把系数填上即可。
例如:BiO3- + Mn2+ + - Bi3+ + MnO4-+ H2O
7. 1、X 配平法 该方法一般适用于氧化剂含有氧元素的氧化还原反应。步骤:(1)将反应物中氧化剂的系数定为1,将还原剂的系数定为X;(2)根据质量守恒定律用X的代数式表示其他物质的系数;(3)由方程式左右两边氧原子个数相等从而列 出含有X的方程式,解方程式求出X。(4)将X值代入化学方程式,若系数为分数的,把各系数化为整数。
例如. □MnO2 + □HI—□MnI2 + □I2 + □H2O
除这几种常用方法外,还有一些简易方法也可用于一些方程式的配平如:
(一)最小公倍数法
本法也是配平化学反应方程式惯用的方法,通常用于较简单的化学方程式的配平,或者作为配平复杂反应的辅助方主。运用此法一般可按下述步骤去进行: 1.首先,找出反应式左右两端原子数最多的某一只出现一次的元素,求出它们的最小公倍数。 2,其次,将此最小公倍数分别除以左右两边原来的原子数,所得之商值,就分别是它们所在化学式的系数。 3.然后,依据已确定的物质化学式的系数、推导并求出它化学式的系数,直至将方程式配平为止。 4.最后,验证反应式。配平是否正确。 [例1] 试配平磁铁矿(Fe3O4)与铝粉共燃的反应方程 Fe3O4十Al——Fe十Al2O3 (二)观察法配平
有时方程式中会出现一种化学式比较复杂的物质,我们可通过这个复杂的分子去推其他化学式的系数,例如:Fe+H2O——Fe3O4+H2,Fe3O4化学式较复杂,显然,Fe3O4中Fe来源于单质Fe,O来自于H2O,则Fe前配3,H2O前配4,则式子为:3Fe+4H2O=Fe3O4+H2↑由此推出H2系数为4,写明条件,短线改为等号即可:3Fe+4H2O==Fe3O4+4H2↑
一、歧化反应简捷配平法
说明:1、岐化反应又称自身氧化还原反应,在岐化反应中,同一种元素的一部分原子(或离子)被氧化,另一部分原子(或离子)被还原。
配平方法解释: 岐化反应简捷配平法的第一部是首先标记清楚反应式中不同物质分子中发生岐化反应的元素的化合价 ,任意两个化合价的变化值(绝对值),即为第三者的系数,由第二步得到的三个系数若有公约数,则需要约分后再加到反应式中去,将约简后的系数代入反应式后,悠然自在地观察一下就可以配平。
例: KClO3 → KClO4+ KCl
S+ KOH → K2S+ K2SO3+ H2O
二、双水解反应简捷配平法
说明:双水解反应,是指由一种强酸弱碱盐与另一种强碱弱酸盐作用,由于相互促进,从而使水解反应进行到底的反应。如:Al2(SO4)3和Na2CO3反应。该法的特点是可以直接写系数,可在瞬间完成配平过程。
方法解释:在两种盐中要选择弱碱对应的金属离子(如Al3+是弱碱Al(OH)3对应的金属阳离子;NH4+离子是特例)和弱酸对应的酸根阴离子(如CO32-是弱酸H2CO3对应的酸根阴离子)作为添加系数(配平)的对象,在选择出的对象前添加一定的系数,使弱碱对应的金属阳离子(或NH4+)的电荷数与弱酸对应的酸根阴离子的电荷数相等,在两种盐的前面加上适当的系数后,为了使质量守恒,常在反应式中加上n?H2O,这样就得到了配平好了的双水解反应方程式:
举例:写出Al2(SO4)3和Na2CO3两种溶液混合,发生水解反应的化学方程式。
三、奇数配偶法
说明: 该法的优点是能适应于各种类型的化学反应方程式的配平,而且简捷、迅速,可直接加系数。对一些有机物(特别是碳氢化合物)燃烧的化学反应方程式的配平显得特别有效。但该法不适合于反应物和生成物比较复杂的化学反应方程式的配平,在这种情况下,若用此法常常很麻烦。
用奇数配偶数法去配平化学反应方程式的原理是: 一、两个奇数或两个偶数之和为偶数;奇数与偶数之和则为奇数——简称加法则。奇数与偶数或两个偶数之积为偶数;两个奇数之积则仍为奇数——简称乘法则。 二、依质量守恒定律,反应前后各元素的原子总数相等。 其配平方法可按以下步骤进行: 1.找出化学反应式左右两边出现次数较多的元素,且该元素的原子个数在反应式左右两边有奇数也有偶数; 2.选定含该元素奇数个原子的化学式,作为配乎起点, 选配适当系数,使之偶数化; 3.由已推得的系数,来确定其它物质的系数。 最后,验证方程式是否正确: 例1:配平 FeS2十O2——Fe2O3十SO2 例2:请配平反应式:
Cu+ HNO3(浓) —— Cu(NO3)2+ NO2↑+ H2O
例3:请配平反应式:
C2H6 + O2 —— CO2 + H2O
四、氧化还原反应交叉配平法
说明:这首诗介绍了用交叉配平法配平氧化还原反应方程式的步骤和应用该法时应注意的问题。对于较复杂的氧化还原反应,用该法配平则比较方便。
方法解释:首先表明升价元素和降价元素的化合价,然后将升降价数各自分别相加,这样就得出了升价元素化合价的价变总数和降价元素化合价的价变总数,得出的升价元素化合价的价变总数和降价元素化合价的价变总数后,若二者有公约数,则需约简后再交叉(如二者是6和9,则约简为2和3)。言外之意,若二者为互质数,则直接交叉即可,若有的反应物仅部分参加了氧化还原反应,一部分未参加氧化还原反应,那么应将交叉系数再加上没有参加氧化还原反应的物质的分子个数,这样才是该物质分子前的系数,若是分子内氧化还原反应,则应该从生成物着手交叉配平,若交叉系数后某原子反应前后的个数出现了一奇一偶现象,则需将奇数(乘以2)变为偶数。
例 :请用交叉配平法配平如下反应式:
FeS2+ O2 —— SO2+ Fe2O3
Mg+ HNO3 —— Mg(NO3)2+ NH4NO3+ H2O
NH4NO3 — N2+ O2+ H2O
FeS+ KMnO4+ H2SO4 —— K2SO4+ MnSO4+ Fe2(SO4)3+ H2O+ S↓
说明:交叉配平法在解释的时候似乎“较复杂”,但实际配平过程中,仅仅靠大脑瞬间的思维就完成了,所以只要把这首诗真正理解了,那么在实际配平中就会达到瞬间完成的效果。
五、万能配平法
万能配平法的步骤。该方法的优点是:该法名副其实——万能!用它可以配平任何化学反应方程式和离子方程式。如果你把这种方法熟练掌握了,那么你就可以自豪地说:“世界上没有一个化学反应方程式我不会配平。”;该法的弱点是:对于反应物和生成物比较多的化学方程式,用该法则配平速度受到影响。但也不是绝对的,因为其速度的快慢决定于你解多元一次方程组的能力,如果解方程组的技巧掌握的较好,那么用万能配平法配平化学方程式的速度也就很理想了。
方法解释:万能配平法的第一步是用英文字母表示各分子式前的系数,第二步是根据质量守恒定律和电荷守恒定律列多元一次方程组(若不是离子方程式,则仅根据质量守恒定律即可),该法的第三步是令方程组中某个未知数为“1”,然后解方程组,该法的第四步是将第三部解方程组得到的方程组的解代入化学反应方程式中,若有的系数是分数,则要在化学反应方程式两边同乘以各分母的最小公倍数。从而各分母被去掉,使分数变为整数。
例1:请用万能配平法配平下列反应式:
Cu+ HNO3(浓) —— Cu(NO3)2+ NO2↑+ H2O
几种不同类型的氧化还原方程式的配平技巧
1、氧化剂、还原剂中某元素化合价全升全降
技巧:以反应物或生成物作为参照物均可
C6H12O6+ KNO3 CO2↑+ N2↑+ KOH+ H2O
2、反应物中某一物质中元素化合价部分变化
技巧:一般以生成物作为参照物
Fe+ HNO3(浓) Fe(NO)3+ NO2↑+ H2O
3、对于歧化、分解、归中、化合反应
技巧:看分不看合
P+ KOH+ H2O PH3+ KH2PO2
KClO3 KCl + O2↑
NH3 + NO N2 + H2O
NO+ O2+ H2O HNO3
4、同一物质中有多种元素化合价发生改变
技巧:整体法配
FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2
Cu2S+ HNO3 H2SO4+ Cu(NO3)2+ NO↑+ H2O
KMnO4+ H2O2+ H2SO4 K2SO4+ MnSO4 + O2↑+ H2O
KClO3 + HCl Cl2↑+ KCl + H2O
Cl2 + NH3 NH4Cl + N2
S + KOH K2S + K2SO3 + H2O
四、氧化还原反应离子方程式的配平
方法:离子方程式的配平与化学方程式一致,只是检查时应注意质量守恒和电荷守恒!
Cr2O72-+ Cl-+ H+ Cr3++ Cl2↑+ H2O
MnO4- + I-+ H+ Mn2++ IO3-+ H2O
Cl-+ ClO2-+ H+ Cl2↑+ H2O
Cr2O72-+ Fe2++ H+ Cr3++ Fe3++ H2O
五、缺项配平
方法:缺项的氧化还原方程式配平时,先用化合价升降法配出发生氧化还原的系数,再观察两端, 通过比较反应物与生成物,观察增减的原子或离子数,确定未知物并配平(元素守恒和电荷守恒)一般为酸、碱、H2O。
KMnO4+ KNO2+ [ ]= MnSO4+ K2SO4+ KNO3+ H2O
练习:
(1)
(2)
(3)
(4) (浓)
(5) CO2+ Na2O2 Na2CO3+ O2
(6) H2S+ SO2 S↓+ H20
(7) KOH(浓)+ Cl2 KCl+ KClO3+ H2O
(8) KClO3+ HCl KCl+ Cl2+ H2O
(9) CuS+ HNO3(浓) Cu(NO3)2+ H2SO4+ NO↑+ H2O