氧化還原反應(yīng)方程式的配平法

氧化還原反應(yīng)是中學(xué)化學(xué)中的重要的教學(xué)重點(diǎn)之一。氧化還原反應(yīng)廣泛地用于工農(nóng)業(yè)以及科學(xué)行業(yè)和日常生活中。由于有的氧化還原反應(yīng)特別復(fù)雜，不可能利用觀察法配平該反應(yīng)。在高考關(guān)于此類(lèi)概念中常以選擇和填空題的形式出現(xiàn)。

一、關(guān)于氧化還原反應(yīng)配平的幾種方法

1.從反應(yīng)的正向（進(jìn)行方向）配平法

此方法可用于分子之間的氧化還原反應(yīng)和所有元素都參與氧化還原反應(yīng)以及氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物都為一種物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)。配平是先找出化合價(jià)升降的元素，利用課本上的配平步驟來(lái)配平。先定氧化劑和還原劑的化學(xué)計(jì)量數(shù)，最后用觀察法配平。

先定NO和NH3的化學(xué)計(jì)量數(shù)6和4，后用原子守恒定律來(lái)定N2的化學(xué)計(jì)量數(shù)定為5

這個(gè)反應(yīng)中每個(gè)磷化合價(jià)為從0升到+5，4個(gè)P原子共失 5e-×4×1=20電子，N元素的化合價(jià)從+5降到+4.每個(gè)原子得1e-，它們的最小公倍數(shù)為20。

2.從反應(yīng)的逆向配平法

反應(yīng)中的氧化劑和還原劑為同一個(gè)物質(zhì)的反應(yīng)以及反應(yīng)中一種元素部分被氧化（或被還原）的反應(yīng)可用此方法。

首先配平步驟來(lái)定生成物的化學(xué)計(jì)量數(shù)，后確定反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)。

例：Cl2+KOH（濃，熱） —— KClO3+KCl+H2O

根據(jù)化合價(jià)的變化來(lái)確定KCl和IKClO3的化學(xué)計(jì)量數(shù)各為5和1，后有質(zhì)量守恒定律來(lái)定參與反應(yīng)的Cl2和KOH的化學(xué)計(jì)量數(shù)為3和6.

如果金屬氧化物中的金屬原子的化合價(jià)是分?jǐn)?shù)時(shí)，這個(gè)金屬在此物質(zhì)中顯不同的化合價(jià)。如：Fe3O4中Fe為+8/3價(jià)或Fe顯+2和+3價(jià)也可寫(xiě)成FeO·Fe2O3可用鐵的化合價(jià)變化來(lái)配平該反應(yīng)。

3.為“1”的配平法

物質(zhì)所含的元素比較多時(shí)，設(shè)該物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)為1，其他元素的化學(xué)計(jì)量數(shù)用原子質(zhì)量守恒定律來(lái)配平。

P4O+Cl2——POCl3+PCl3

設(shè)反應(yīng)中P4O，Cl2的化學(xué)計(jì)量數(shù)分別為1和x，

1P4O+xCl2——1POCl3+3PCl3

4.“0價(jià)”配平法

遇到少數(shù)的難確定元素的化合價(jià)的物質(zhì)時(shí)，假設(shè)元素的化合價(jià)為0，后用元素的化合價(jià)的變化來(lái)配平。

Fe3C+HNO3（濃）——Fe（NO3）3+NO2↑+CO2↑+H2O

設(shè)Fe3C中Fe和C的化合價(jià)為0

后用觀察法來(lái)配平：

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

值得注意的是：一個(gè)反應(yīng)中有幾個(gè)元素原子的化合價(jià)同時(shí)升（或降）時(shí)，將化合價(jià)升（或降）的各元素的化合價(jià)的相加，可以看做成一種還原劑（或氧化劑）。

5.“統(tǒng)一化合價(jià)”配平法

化合物含多種元素時(shí)，把它看做成整體，根據(jù)元素的正負(fù)化合價(jià)代數(shù)之和等于零的原理確定該元素的統(tǒng)一化合價(jià)。

S+Ca（OH）2=CaSx+CaS2O3+3H2O

化合物CaSx和CaS2O3中，把Sx和S2設(shè)為整體，根據(jù)其他元素確定它們的化合價(jià)為-2和+4.

配平方程式可得：2（x+1）S+3Ca（OH）2=2CaSx+CaS2O3+3H2O

6.配平有機(jī)化合物反應(yīng)的方法

配平有機(jī)化合物的氧化還原反應(yīng)時(shí)，根據(jù)分子中的氫元素的化合價(jià)+1和氧元素的化合價(jià)-2，在確定碳元素平均化合價(jià)，再用化合價(jià)升降法配平。

KMnO4+H2SO4+H2C2O4——CO2↑+MnSO4+K2SO4+H2O

配平可得：

2KMnO4+3H2SO4+5H2C2O4=10CO2↑+2MnSO3+K2SO3+8H2O

7.離子氧化還原反應(yīng)的配平法

配平氧化還原反應(yīng)的離子方程式有兩個(gè)步驟。

第一步，根據(jù)反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移求出參加被氧化還原的離子和分子的化學(xué)計(jì)量數(shù)。

第二步，根據(jù)電荷守恒用觀察法求出其他離子的化學(xué)計(jì)量數(shù)。

例：MnO4-+H2S+H+——Mn2++S↓+H2O

先：

后：根據(jù)守恒法確定方程式的右邊，4個(gè)正電荷，而得H+的化和計(jì)量數(shù)為6.

2MnO4-+5H2S+6H+=2Mn2++5S↓+8H2O

8.缺項(xiàng)補(bǔ)平法

先確定氧化劑還原劑、氧化產(chǎn)物還原產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)，后比反應(yīng)物和生成物，再補(bǔ)缺項(xiàng)（中學(xué)階段常以H2O，H-或OH-），最后用觀察法來(lái)配平。

MnO4-+Cl-+ →Mn2++Cl2↑+H2O

用原子守恒法和電荷守恒法來(lái)確定生成物有氫元素，所以補(bǔ)H+，再用觀察法配平。

2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O

二、配平氧化還原反應(yīng)方程式時(shí)應(yīng)該注意的幾個(gè)問(wèn)題

1.氧化還原反應(yīng)方程式必須遵三個(gè)守恒定律

（1）化合價(jià)變化（電子轉(zhuǎn)移）守恒法。還原劑中元素的化合價(jià)升高（失電子）數(shù)值和氧化劑中元素化合價(jià)降低（得電子）數(shù)相等。

（2）質(zhì)量（原子）守恒定律。反應(yīng)前后元素種類(lèi)和原子數(shù)相等。

（3）電荷守恒定律。巧用設(shè)三個(gè)守恒定律，可以最準(zhǔn)確地做完各種配平法。

2.找出氧化劑，還原劑及氧化還原產(chǎn)物。

3.標(biāo)出各元素的化合價(jià)，特別是同種元素的不同化合價(jià)。

化合價(jià)定律：

（1）元素最高價(jià)和最低價(jià)必須是在該元素內(nèi)化合價(jià)之間，但不能互換。

例：

（2）可以顯最高價(jià)和最低價(jià)之間的一個(gè)化合價(jià)，但不能跨越。

三、有關(guān)例題

例1：濃度0.05mol/L 24mL的Na2SO3溶液與0.02mol/L 20mLK2Cr2O7溶液完全反應(yīng)。Na2SO3溶液被氧化成Na2SO4，Cr元素的還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為（ ）

A.+2 B.+3 C.+3 D.+4

解：根據(jù)氧化還原反應(yīng)的得失電子相等規(guī)律，可以推出Cr元素在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為：

n（Na2SO3）=0.05×0.024=0.0012（mol）

n（K2Cr2O7）=0.02×0.02=0.0004（mol）

0.0012×2=0.0004×2（6-x）

x=3

答：B

例2：（NH4）2SO4高溫分解生成NH3，SO2，N2和H2O.反應(yīng)中生成物和氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為（ ）

A.1∶3 B.3∶1 C.3∶4 D.4∶3

解：先確定還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物后計(jì)算可得：

例3：可用硫來(lái)制取易溶化合物K2Sx，K2Sx在堿性條件下與BrO3-反應(yīng)生成SO42-，Br-和H2O。反應(yīng)中BrO3-與OH-的物質(zhì)的量之比為2∶3，這個(gè)反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式_______，x的值 。

解：題中已知BrO3ˉ與OHˉ的物質(zhì)的量之比為2∶3，

Sx2-+2BrO3-+3OH-——SO42-+Br-+H2O

根據(jù)質(zhì)量守恒定律不難推Br和H2O的化學(xué)計(jì)量數(shù)分別為2和3/2，在用氧原子個(gè)數(shù)確定SO42-的化學(xué)計(jì)量數(shù)為15/8。

根據(jù)電荷守恒可確定Sx2的化合計(jì)量數(shù)為3/8，最后根據(jù)S原子的守恒可得x值為5.

3S52-+16BrO3-+24OH-=15SO42-+16Br-+12H2O

例4：如果鋅跟一定濃度的硝酸反應(yīng)時(shí)它們的物質(zhì)的量之比為2∶5，還原產(chǎn)物可能是（ ）

A.N2OB.NOC.NO2D.N2O5E.NH4NO3

答：已知2Zn-5HNO3，4mol Zn和10mol HNO3反應(yīng)過(guò)程中，4mol Zn失去8mol電子，生成4mol Zn（NO3）2，跟Zn反應(yīng)的HNO3物質(zhì)的量為8mol，而該反應(yīng)中，被還原的HNO3一或兩摩爾。如果2mol HNO3被還原，氮元素的化合價(jià)由+5變+1，總共得8mol電子，生成物為N2O.如果1mol HNO3被還原，氮元素的化合價(jià)由+5變-3，總共得8mol電子，生成物為NH3.反應(yīng)中還剩余1mol HNO3，生成物為NH4NO3.所以AE符合答案。

作者簡(jiǎn)介：古麗娜拉·哈德力別克，女，1969年3月12日出生，新疆托里人，大學(xué)本科，職稱(chēng)：講師，研究方向：化學(xué)教學(xué)。

編輯 謝尾合