高中化學(xué)氧化還原反應(yīng)的配平的方法分析
在化學(xué)的學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要配平氧化還原反應(yīng)的方程式，下面學(xué)習(xí)啦的小編將為大家?guī)?lái)快速配平氧化還原反應(yīng)的方法介紹，希望能夠幫助到大家。
高中化學(xué)氧化還原反應(yīng)的配平的方法
一、電子守恒法
1、配平原理
發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，還原劑失去電子、氧化劑得到電子。因?yàn)檎麄€(gè)過(guò)程的本質(zhì)好比是還原劑把電子給了氧化劑，在這一失一得之間，電子守恒。故根據(jù)還原劑失去電子的數(shù)目和氧化劑得到電子的數(shù)目相等，結(jié)合二者化合價(jià)的改變情況，可以分別把氧化劑、還原劑的計(jì)量數(shù)計(jì)算出來(lái)，這樣整個(gè)氧化還原反應(yīng)就順利配平了。
2、方法和步驟
?、贅?biāo)出發(fā)生變化的元素的化合價(jià)，并確定氧化還原反應(yīng)的配平方向。
在配平時(shí)，需要確定先寫(xiě)方程式那邊物質(zhì)的計(jì)量數(shù)。有時(shí)先寫(xiě)出方程式左邊反應(yīng)物的計(jì)量數(shù)，有時(shí)先寫(xiě)出方程式右邊生成物的計(jì)量數(shù)。一般遵循這樣的原則：
自身氧化還原反應(yīng)→ 先配平生成物的計(jì)量數(shù);
部分氧化還原反應(yīng) → 先配平生成物的計(jì)量數(shù);
一般的氧化還原反應(yīng)→既可先配平生成物的計(jì)量數(shù)，也可先配平反應(yīng)物的計(jì)量數(shù)。
?、诹谐龌蟽r(jià)升降的變化情況。當(dāng)升高或降低的元素不止一種時(shí)，需要根據(jù)不同元素的原子個(gè)數(shù)比，將化合價(jià)變化的數(shù)值進(jìn)行疊加。
?、鄹鶕?jù)電子守恒配平化合價(jià)變化的物質(zhì)的計(jì)量數(shù)。
?、芨鶕?jù)質(zhì)量守恒配平剩余物質(zhì)的計(jì)量數(shù)。最終并根據(jù)質(zhì)量守恒檢查配平無(wú)誤。
3、實(shí)戰(zhàn)演練
+7 -1 0 +2
?、?KMnO4+HCl ___________ Cl2+MnCl2+KCl+H2O
標(biāo)出化合價(jià)，因該反應(yīng)是部分氧化還原反應(yīng)，故確定先配平生成物Cl2和MnCl2，同時(shí)列出化合價(jià)升降情況，配平化合價(jià)變化的物質(zhì)Cl2和MnCl2的計(jì)量數(shù)。
+7 +2
降低Mn → Mn 5e ×
-1 0
升高Cl → Cl2 2e × 5
所以先配平為 KMnO4+HCl
5Cl2+2MnCl2+KCl+H2O
再根據(jù)質(zhì)量守恒配平剩余的物質(zhì)，并根據(jù)質(zhì)量守恒檢查配平無(wú)誤。最終配平結(jié)果為
2KMnO4+16HCl =5Cl2+2MnCl2+2KCl+8H2O
-3 +6 0 +4
?、?(NH4)2SO4 __________ NH3+N2+SO2+H2O
標(biāo)出化合價(jià)，因該反應(yīng)是自身氧化還原反應(yīng)，故確定先配平生成物N2和S2 ，同時(shí)列出化合價(jià)升降的情況，配平化合價(jià)變化的物質(zhì)N2和SO2的計(jì)量數(shù)。
+6 +4
降低S → S 2e × 3
-3 0
升高N N2 6e × 1
所以方程式先配平為 (NH4)2SO4 ___________ NH3+1N2+3SO2+H2O
再根據(jù)質(zhì)量守恒配平剩余的物質(zhì)，并根據(jù)質(zhì)量守恒檢查配平無(wú)誤。最終配平結(jié)果為
3(NH4)2SO4 =4NH3+1N2+3SO2+6H2O
+1-2 +5 +2 +6 +2
?、?Cu2S+HNO3
Cu(NO3)2+H2SO4+NO+H2O
標(biāo)出化合價(jià)，因該反應(yīng)是部分氧化還原反應(yīng)，故確定先配平生成物Cu(NO3)2 、H2SO4和NO，同時(shí)列出化合價(jià)升降的情況，配平化合價(jià)變化的物質(zhì)Cu(NO3)2 、H2SO4和NO的計(jì)量數(shù)。(因?yàn)镃u和S的化合價(jià)均升高，且它們來(lái)自于反應(yīng)物Cu2S ，Cu和S的原子個(gè)數(shù)比為2：1，按此比例疊加化合價(jià)變化數(shù)目)
+5 +2
降低N
N 3e × 10
-2 +6
升高S
S
+1 +2 10e × 3
2Cu
2Cu 所以方程式先配平為Cu2S+HNO3
6Cu(NO3)2+3H2SO4+10NO+H2O
再根據(jù)質(zhì)量守恒配平剩余的物質(zhì)，并根據(jù)質(zhì)量守恒檢查配平無(wú)誤。最終配平結(jié)果為
3Cu2S+22HNO3 =6Cu(NO3)2+3H2SO4+10NO+8H2O
〔練一練〕配平下列氧化還原反應(yīng)方程式。
1. FeS2+O2
SO2+Fe2O3 2. FeS+H2SO4
Fe 2 (SO4)3+SO2+H2O+S 3. Ag NO3
Ag+NO2+O2
二、待定系數(shù)法
1、配平原理
質(zhì)量守恒定律告訴我們，在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)體系的各個(gè)物質(zhì)的每一種元素的原子在反應(yīng)前后個(gè)數(shù)相等。通過(guò)設(shè)出未知數(shù)(如x、y、z等均大于零)把所有物質(zhì)的計(jì)量數(shù)配平，再根據(jù)每一種元素的原子個(gè)數(shù)前后相等列出方程式，解方程式(組)。計(jì)量數(shù)有相同的未知數(shù)，可以通過(guò)約分約掉。
2、方法和步驟
對(duì)于氧化還原反應(yīng)，先把元素化合價(jià)變化較多的物質(zhì)的計(jì)量數(shù)用未知數(shù)表示出來(lái)，再利用質(zhì)量守恒吧其他物質(zhì)的計(jì)量數(shù)也配平出來(lái)，最終每一個(gè)物質(zhì)的計(jì)量數(shù)都配平出來(lái)后，根據(jù)某些元素的守恒，列方程解答。
3、實(shí)戰(zhàn)演練(將以上所列出的方程式一一利用待定系數(shù)法配平)
⑴ KMnO4+HCl
Cl2+MnCl2+KCl+H2O
因?yàn)殄i元素和氯元素的化合價(jià)變化，故將Cl2和MnCl2的計(jì)量數(shù)配平，分別為x、y ，再根據(jù)質(zhì)量守恒將其他物質(zhì)配平，即配平為
yKMnO4+(3y+2x)HCl=xCl2+yMnCl2+yKCl+4yH2O ，最后根據(jù)氫元素守恒，列出x和y的關(guān)系式：3y+2x=8y，得出2.5y=x ，把方程式中的x都換成y ，即
yKMnO4+8yHCl=2.5yCl2+yMnCl2+yKCl+4yH2O ，將x約掉，并將計(jì)量數(shù)變?yōu)檎麛?shù)，故最終的配平結(jié)果為
2KMnO4+16HCl =5Cl2+2MnCl2+2KCl+8H2O。
⑵ (NH4)2SO4
NH3+N2+SO2+H2
因?yàn)榈睾土蛟氐幕蟽r(jià)變化，故將N2和SO2的計(jì)量數(shù)配平，分別為x、y ，再根據(jù)質(zhì)量守恒將其他物質(zhì)配平，即配平為y(NH4)2SO4 =(2y-2x)NH3+xN2+ySO2+(y+3x)H2O ，最后根據(jù)氧元素守恒，列出x和y的關(guān)系式：
4y=2y+y+3x，得出3x=y ，把方程式中的y都換成x ，即3x(NH4)2SO4 =4xNH3+xN2+3xSO2+6xH2O ，將x約掉，故最終的配平結(jié)果為
3(NH4)2SO4 =4NH3+1N2+3SO2+6H2O。
⑶ Cu2S+HNO3 __________ Cu(NO3)2+H2SO4+NO+H2O
因?yàn)榈睾豌~元素、硫元素的化合價(jià)變化，故將Cu2S和HNO3的計(jì)量數(shù)配平，分別為x、y ，再根據(jù)質(zhì)量守恒將其他物質(zhì)配平，即配平為
xCu2S+yHNO3 =2xCu(NO3)2+xH2SO4+(y-4x)NO+(2y-12x)H2O ，最后根據(jù)氫元素守恒，列出x和y的關(guān)系式：y=2x+4y-24x，得出
x=y ，把方程式中的y都換成x ，即xCu2S+
xHNO3 =2xCu(NO3)2+xH2SO4+
xNO+
xH2O，將x約掉，并將計(jì)量數(shù)變?yōu)檎麛?shù)，故最終的配平結(jié)果為3Cu2S+22HNO3 =6Cu(NO3)2+3H2SO4+10NO+8H2O。
高中化學(xué)的有機(jī)物分析式確定的計(jì)算方法介紹
1、確定元素的組成
一般來(lái)說(shuō)，有機(jī)物完全燃燒后，各元素對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物為C→CO2，H→H2O。若有機(jī)物完全燃燒后的產(chǎn)物只有CO2和H2O，則其組成的元素可能為C、H或C、H、O。欲判斷該有機(jī)物是否含有氧元素，首先應(yīng)求出產(chǎn)物中CO2中的碳元素質(zhì)量及H2O中的氫元素的質(zhì)量，然后將這兩種元素的質(zhì)量相加，再和原有機(jī)物的質(zhì)量進(jìn)行比較，若相等，則原有機(jī)物中不含氧元素，若不相等則原有機(jī)物中必定含有氧元素。
2、確定分子式
在確定有機(jī)物的組成元素之后，接下來(lái)根據(jù)題目條件來(lái)最終確定這幾種元素構(gòu)成的物質(zhì)的分子式。在確定分子式進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，通常可以采用以下幾種計(jì)算方法。
方法一 、實(shí)驗(yàn)式法(即最簡(jiǎn)式法)
根據(jù)有機(jī)物的分子式為最簡(jiǎn)式的整數(shù)倍，利用其相對(duì)分子質(zhì)量及求得的最簡(jiǎn)式便可
確定其分子式。如烴的最簡(jiǎn)式求法為：
例1：某含C、H、O三元素的有機(jī)物，其C、H、O的質(zhì)量比為6：1：8，該有機(jī)物蒸汽的密度是相同條件下的H2密度的30倍，求該有機(jī)物的分子式。
【解析】該有機(jī)物中的原子個(gè)數(shù)比為
故其實(shí)驗(yàn)式為CH2O，設(shè)其分子式為(CH2O)n，根據(jù)題意得：。
則該有機(jī)物的分子式為C2H4O2。
方法二 、單位物質(zhì)的量法
根據(jù)題目中的已知條件，確定有機(jī)物的元素組成后，直接求出1mol該有機(jī)物中各元素原子的物質(zhì)的量，即可推算出分子式。若給出一定條件下該有機(jī)物氣體的密度(或相對(duì)密度)及各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，則求解分子式的基本途徑為：密度(或相對(duì)密度)→M→1mol有機(jī)物氣體中各元素原子的物質(zhì)的量→分子式。
例2：6.2 g某有機(jī)物A完全燃燒后，生成8.8 g CO2和5.4 g H2O，并測(cè)得該有機(jī)物的蒸汽與H2的相對(duì)密度是31，求該有機(jī)物的分子式。
【解析】分別根據(jù)C、H的質(zhì)量守恒求得A中的C、H質(zhì)量分別為
m(C)=2.4 g， m(H)=0.6 g
m(C)+ m(H)= 3 g<6.2 g
所以有機(jī)物A中含有O元素，且m(O)=6.2 g-3 g=3.2 g。
因?yàn)镸(A)=31×2 g/mol=62 g/mol，故1 mol A中各元素原子的物質(zhì)的量
則該有機(jī)物的分子式為C2H6O2。
方法三 、列方程組法
若已知有機(jī)物的元素組成，則可直接設(shè)1個(gè)分子中所含各元素原子的個(gè)數(shù)分別為x、y、z，即設(shè)出有機(jī)物的分子式。如有機(jī)物中含有C、H或C、H、O元素的時(shí)候可以假設(shè)該有機(jī)物的分子式為CxHyOz，根據(jù)題設(shè)條件列方程組解得x、y、z，即可求出該有機(jī)物的分子式(當(dāng)z=0的時(shí)候該有機(jī)物不含氧，否則含有氧元素)。
例3：0.2 mol某有機(jī)物和0.4 mol O2在密閉容器中燃燒后的產(chǎn)物為CO、CO2和H2O(g)，產(chǎn)物通過(guò)濃硫酸后，濃硫酸增重10.8 g，再通過(guò)灼熱的CuO，充分反應(yīng)后，CuO的質(zhì)量減輕3.2 g，最后剩余氣體通過(guò)堿石灰被完全吸收，堿石灰的質(zhì)量增加17.6 g。試求該有機(jī)物的分子式。
【解析】根據(jù)濃硫酸增重10.8 g，得出m(H2O)=10.8 g，根據(jù)通過(guò)灼熱CuO減輕3.2g，由方程式利用差量法可知m(CO)=5.6 g，根據(jù)通過(guò)堿石灰增重17.6 g可知總的CO2質(zhì)量為17.6 g，即可計(jì)算出燃燒所得到的CO2質(zhì)量
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