『壹』 如何對氧化還原反應配平
1.怎樣配平有機化學反應中的 氧化還原反應方程式?
簡單的化學方程式是很容易配平的。但是,有機化合物中原子間一 般都以共價鍵相結合,所以沒有電子得失的問題,在氧化還原反應過程 中化合價不發生變化,因此,反應方程式的配平比較復雜。加之,有機 化學反應的特點之一是副反應多,所以在書寫一個有機化學反應方程式 時,常常只表示它的主反應和主要反應產物,因此在反應物和生成物之 間常用「→」號表示,由此對反應方程式的配平也就不象寫無機化學反 應方程式那麼嚴格要求了。我們在一些有機化學書中常見到的化學反應 方程式都不是完全配平的。現在我們從學習了無機化學反應方程式配平 的基礎上,簡單介紹一下有機化合物氧化還原反應方程式的一般配平
法。
根據電子得失的個數相等來配平氧化還原反應方程式是無機化合物 反應中常用的方法,稱為電子法。在有機化合物的氧化還原反應中較普 遍地採用氧化數法來配平反應方程式。例如:
伯醇 RCH2OH 被重鉻酸鉀 K2Rr2O7 的酸性溶液氧化生成羧酸 RCOOH 的
反應。配平步驟如下: (1)先確定主要作用物和主要生成物的化學反應方程式: RCH2OH+K2Cr2O7+H2SO4→RCOOH+Cr2(SO4)+K2SO4+H2O
(2)寫出氧化劑和還原劑的氧化數的變化:
一個鉻原子的氧化數的變化,是由+6→+3,即要獲得 3 個電子。 兩個鉻原子的氧化數的變化,應獲得 2×3e=6e,即要獲得 6 個電子。
分子中居中碳原子的氧化數從?1→+3,即要發生有 4 個電子偏移 去,即?4e。
(3)根據氧化劑所獲得的電子數應與還原劑偏移去的電子數相等的 原則,求出兩者的最小公倍數,為 12。
所以獲得的電子數為[2×(+3)]×2 等於偏移去的電子數為(?4)×
3。即要用 3 摩爾伯醇和 2 摩爾重鉻酸鉀作用才能相當。 (4)配出有關各項的系數:
3RCH2OH+2K2Cr2O7+8H2SO4→
3RCOOH+2Cr2(SO4)+2K2SO4+11H2O
同樣,可以較快地配平下列氧化還原反應方程式:
當然,配平化學反應方程式的方法還有好多種,可用不同的方法求 得同樣的結果。這里所提的僅供同志們在教學中參考。
倒數法配平化學反應方程式
配平化學方程式是學生難於掌握的教學內容。如何在有效的時間內 解決方程式的配平問題,筆者通過對氧化還原反應和復分解反應類型的 分析,總結出如下配平方法。
氧化還原反應方程式的配平 配平步驟:1.找出化學反應方程式中元素化合價發生變化的化學
式。
2.找出反應物或生成物中以一個化學式為單位化合價升高和降低的 總數。
3.化合價升高與化合價降低總數的倒數之比等於相應化學式的系數 之比。
4.觀察配平化合價未發生變化的其餘部分,分母不為 1 的系數將系 數分母化為 1。
說明:若反應物或生成物中有三個或三個以上化學式中元素化合價 發生了變化,將其化學式合並,原化學式之間加常數 a。如化學式 A 和 B 合並為 A·aB,a 為常數。
例 1.□Pt+□HNO3+□HCl=□H2PtCl6+□NO+□H2O
分析:反應物 Pt 和 HNO3 中 Pt 和 N 兩種元素化合價發生了變化。
Pt:0→+4 N:+5→+2
1 ∶ 1 ? 3∶4
4 3
3Pt+4HNO3+HCl—3H2PtCl6+4NO+H2O
觀察配平:
3Pt+4HNO3+18HCl=3H2PtCl6+4NO+8H2O
例 2.
KOH+As2S3+KClO3—KCl+KH2AsO4+K2SO4+H2O
分析:反應物 As2S3 和 KClO3 中 As,S,Cl 三種元素化合價發生了變
化。
As:+3→+5 S:?2→+6 Cl:+5→?1 一個 As2S3 化學式中化合價升高總數為
2 ×2 + 8×3 = 28 1
28
∶ 1 ? 3∶14
6
KOH ? 3As2S 3 ? 14KClO 3 ? 14KCl ? 6KH 2 AsO 4 ? 9 K2 SO4 ? 6H 2 O
觀察配平:
24KOH+3As2S3+14KClO3=14KCl+6KH2As2O4+9K2SO4+6H2O
例 3.P+CuSO4+H2O—Cu3P+H3PO4+H2SO4
分析:用反應物或生成物兩種方法解題。解法一:反應物中 P 元素
化合價既有升高又有降低,硫酸銅中 Cu 元素化合價降低,設元素化合價 降低的磷與硫酸銅的合並化學式為:
CuS4·aP,a 為常數。
Cu:+2→+1 P:0→?3 P:0→+5 一個化學式 CuSO4·aP 化合價降低總數為 1+3a
1 ∶ 1
5 1 ? 3a
? ( 1 ? 3a ) ∶ 5
( 1 ? 3a ) P ? 5CuSO
· aP ? H O —
5 Cu P ? ( 8a ?
2 ) H PO
— 5 H SO
4 2 3 3
設水的系數為 x 得方程組
?2x ? 10 ? 3(8a ? 2)
?
3 3 4 2 4
? 3
? x ? 4(8a ? 2 )
?? 3
解得a ? 1
3
x ? 8
化學反應方程式兩邊同乘 3 得:
11P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4
解法二:生成物 Cu3P 和 H3PO4 中 Cu 元素和 P 元素化合價發生了變化。
Cu:+1→+2 P:?3→0 P:+5→0 一個化學式 Cu3P 化合價升高總數為 1×3+3=6
1 ∶ 1
6 5
? 5∶6
11P ? 15CuSO4 ? H 2 O—5Cu 2 P ? 6H 3 PO4 ? 15H 2SO 4
觀察配平:
11P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4
結論:第二種解法較第一種解法簡單,配平方程式應靈活使用反應 物或生成物化合價變化。
例 4.HClO3—Cl2+HClO4+O2+H2O
分析:生成物 Cl2,HClO4,O2 中的 Cl 和 O 元素化合價發生了變化,設
合並化學式為: HClO4·aO2。
一個化學式 HClO4·aO2 化合價降低總數為 2+4a
1 ∶ 1
10 2 ? 4a
? (1? 2a)∶5
(7 ? 4a) HClO 3 —(1 ? 2a)Cl2 ? 5HClO 4 ·aO2 ? H 2 O
?2 x ? 2 ? 4a
設水的系數為x得方程組?
? x ? 1a ? 2a
a 為任意常數時(2+4a)∶(1+2a)=2∶1,因此化學反應方程式有一 系列配平系數組。
(7 ? 4a) HClO 3 ? (1 ? 2a)Cl 2 ? 5HClO 4 ·aO 2 ? (1 ? 2a)H 2 O
a=0.5 時:
18HClO3=4Cl2+10HClO4+5O2+4H2O
a=1 時:
11HClO3=3Cl2+5HClO4+5O2+3H2O
a=1.5 時:
26HClO3=8Cl2+10HClO4+15O2+8H2O 等等。
例 5.NH4NO3+S+C—N2+CO2+SO2+H2O
分析:反應物 NH4NO3,S,C 三種物質中 N,S,C 三種元素化合價發上
了變化,設合並化學式為 S·aC
一個化學式 S·aC 化合價升高總數 4+4a
一個化學式 NH4NO3 化合價降低總數為 5?3=2
1 ∶ 1
2 4 ? 4a
? (2 ? 2a)∶1
(2 ? 2a) NH 4 NO 3 ? S·ac ? (2 ? 2a)N 2 ? SO 2 ? aCO 2 ? H 2
設水的系數為x得方程組?2x ? 8 ? 8a
?x ? 4 ? 4a
a 為任意數時(8+8a)∶(4+4a)=2∶1,因此比學反應方程式有一系列配 平系數組。
(2+2a)NH4NO3+S+aC=(2+2a)N2+SO2·aCO2+(4+4a)H2
a=1 時:
4NH4NO3+S+C=4N2+SO2+2CO2+12H2O
a=2 時:
6NH4NO3+S+2C=6N2+SO2+2CO2+12H2O 等等。
復分解反應方程式的配平
配平步驟:
1.找出兩種反應物每個化學式電離或相當於電離出陽離子所帶電荷 的總數或陰離子所帶電荷總數。
2.正電荷總數或負電荷總數的倒數之比等於相應化學式的系數之 比。
3.觀察配平生成物化學式的系數,系數分母不為 1 的將分母化為 1。
例 6.寫出 Al2(SO4)3 與 BaCl2 反應的方程式。分析:一個 Al2(SO4)3
化學式陽離子電荷總數為 3×2=6,一個 BaCl2 化學式陽離子電荷總數為
2。
1 ∶ 1 ? 1∶3
6 2
Al 2 (SO 4 ) 3 ? 3BaCl 2 ? BaSO4 ? AlCl 3
觀察配平: Al2(SO4)3+3BaCl2=3BaSO4↓+2AlCl3
結論:此方法在解與化學反應方程式有關的計算題時特別方便,因
為據此方法不需要寫完整的化學反應方程式就很容易找出反應物之間物 質的量的關系。
例 7.相同物質的量的碳酸鈉和碳酸氫鈉分別跟過量鹽酸反應消耗鹽 酸多的是 [ ]
分析:一個 HCI 化學式電離出陽離子電荷總數為 1,一個 Na2CO3 化
學式電離出陽離子電荷總數為 2,一個 NaHCO3 化學式電離出陽離子
電荷總數為1,1∶ 1 ? 2 ∶1,1∶1 ? 1∶1從以上比例可知,相同物質的
2
量比碳酸鈉消耗鹽酸的物質的量比碳酸氫鈉多,此題答案應填碳酸鈉
談自身氧化還原反應方程式配平的技巧問題
自身氧化——還原反應是電子轉移發生於同一種物質的同一種元素 間或同一種物質分子內部不同種元素間的氧化——還原反應。自身氧化
——原反應方程式的配平是教與學的一個難點。下面一些配平技巧是筆 者在多年教學實踐中總結出來的,現加以介紹。
1.逆向配平法 逆向配平法是從化學反應方程式的生成物一側入手,從右向左進行
配平。
例如:配平 Cl2+KOH——KCl+KClO3+H2O
?5 o
分析:Cl( KClO3 )→ Cl 2 ? 5→O ×1
? 1
Cl
(KCl)
o
→ Cl2 ? 1 →O ×5
得:Cl 2 ? KOH——5KCl ? KClO3 ? H 2 O
KCl 和 KClO3 系數之和除 2,就是 Cl2 的系數,其餘系數再通過觀察
確定。 即:3Cl2+6KOH5KCl+KClO3+3H2O
又如:配平 HNO3——NO2+O2+H2O
?4 ?5
分析: N(NO 2 )→N ? N(HNO 3 ) ? 4→5 ×4
o ?2
O 2 → O O→ ? 4 ×1
得:HNO3 ——4NO 2 ? O 2 ? H 2 O
HNO3 的系數為 4,H2O 的系數為 2。
2.離子—電子法 離子—電子法一般是用來配平在水溶液里進行的有離子參加或生成
的氧化——還原反應。但對有些不是在溶液里進行的自身氧化——還原 反應上也可用離子——電子法來配平。
例如:配平 NH4NO3——N2+HNO3+H2O
先把 NH4NO3 分別寫為 H?
和 NO? 形式
?3 ? ? 5 o
即: N H 4
? N O 3 —— N 2 ? HNO 3 ? H 2 O
分析:×5) NH ? 4 ? 3e→N o
×3)NO? 3 ? 5e→N o
? ?
從分析得, NH 4 的系數為5, N O3 的系數為3。因為NH 4 NO 3 中
中 NH4 和 NO3 是等摩爾組成的,故 NO?
與 NH?
的系數必須相等,也應為 5,
NH4NO3 的系數為 5。相差的 2NO?
是直接生成了 HNO3,故 HNO3
的系數為 2,
H2O 的系數為 9。 即:5NH4NO34N2↑+2HNO3+9H2O 又如:配平 FeSO4——Fe2O3+SO2+SO3
? 3
分析:×2)Fe 2 ? ? e→ F e O
? 6 ? 4
2?
×1) S O 4
? 2e→ S O 2
與上例分析一樣,Fe2?和 SO42?的系數也必然相等,都應為 2,故 FeSO4
的系數為 2。Fe2O3、SO2 和 SO3 的系數再通過觀察確定。
即:2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑
3.暫定分數配整法 有些自身氧化——還原反應的配平暫定分數配整法較為方便。
例如:配平 Na2O2+CO2——Na2CO3+O2
反應式兩邊 Na 原子個數、C 原子個數都相等。只有 O 原子個數不
等,左邊是4個,右邊為5個,故可把O 的系數為 1 。
2 2
消除分數系數,將反應方程式中各分子式的系數乘以 2。 即:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3=O2
又如,配平 Fe(NO3)2——Fe2O3+NO2+O2
1 1
先把Fe 2 O 3、NO 2 、O 2 的系數分別定為 2 、2、 4 。
1 1
Fe(NO3 ) 2 —— 2 Fe 2 O 3 ? NO 2 ? 4 O 2
消除分教系數,將反應方程式中各分子式的系數乘以 4。 即:4Fe(NO3)22Fe2O3+8NO2↑+O2↑
關於有多套配平系的氧化還原方程式
李桂萍 廖代正 (天津師范大學化學系) (南開大學化學系)
對於一般反應方程式的配平,國內早有綜述性文章介紹[1],顯然, 一種氧化還原反應式,只能有一套配平系數,例如:
13H2SO4+10KSCN+12KMnO4=12MnSO4+11K2SO4+10HCN+8H2O
在此反應中,僅有唯一的一套配平系數。然而,在普通及無機化學中, 還會出現有多套配平系數的氧化還原反應,例如 KClO3 與 HCl 的反應,可 舉出下列三種配平系數:
2KClO3+4HCl=2KCl+2H2O+Cl2+2ClO2 (1)
11KClO3+18HCl=11KCl+9H2O+3Cl2+12ClO2 (2)
8KClO3+24HCl=8KCl+12H2O+9Cl2+6ClO2 (3)
[例 1]上面提到的 KClO3 和 HCl 的反應,實際上是由二個配平了的獨
立反應式組成:
KClO3+6HCl=KCl+3H2O+3Cl2 (4)
5KClO3+6HCl=5KCl+3H2O+6ClO2 (5)
這二個反應式可按各種比例混合而形成總的反應方程式: (x+5y)KClO3+6(x+y)HCl=(x+5y)KCl+3(x+y)H2O+3xCl2+6yClO2 (6)
上面提到的三個方程[(1)、(2)、(3)式]僅是(6)式的三種特殊情況。在 方程(1)中,X=y=1/3;在方程(2)中,x=1,y=2;在方程(3)中,x=3,y=1。
[例 2]在酸性介質中 H2O2 與 KMnO4 的反應。
其配平了的方程式一般可寫為:
5H2O2+2KMnO4+3H2SO4=2Mn2SO4+5O2+K2SO4+8H2O (7)
但實際上還存在許多其它套的配平系數,例如:
7H2O2+2KMnO4+3H2SO4=2MnSO4+6O2+K2SO4+10H2O (8)
12H2O2+4KMnO4+6H2SO4=4MnSO4+11O2+2K2SO4+18H2O (9)
??等。
此反應出現配平系數多重性的原因在於 H2O2 的歧化作用可作為一個獨立
的子反應:
2H2O2=2H2O+O2 (10)
所以總反應方程式可寫為: (5x+2y)H2O2+2xKMnO4+3xH2SO4=xMnSO4+(5x+y)O2
+xK2SO4+(8x+2y)H2O (11)
方程式[(7)、(8)、(9)]僅是(11)式的三個特殊消況。在方程(1)中,x=1, y=0;方程(2)中,x=1,y=1;方程(3)中,x=2,y=1。 還可舉出一些類似的例子,供讀者練習使用。
〔類例 1〕
3HClO3=HClO4+Cl2+2O2+H2O (12)
此總方程式實際是由下列二個獨立的子反應組成:
7HClO3=5HClO4+Cl2+H2O (13)
4HClO3=2Cl2+5O2+2H2O (14)
式乘 2 加上(13)式可得方程式:15HClO3=5HClO4+5Cl2+10O2+5H2O (15)
上式各除以 5,即得(12)式系數,當然還有其它套的配平系數(如:
5,3,1,1,1;7,1,3,7,3;10,2,4,9,4 等)。
〔類例 2〕
3SO2+7C=CS2+S+6CO (16)
此總方程式是由下列二個獨立的子反應組成: SO2+2C=S+2CO (17)
2SO2+5C=CS2+4CO (18)
所以也存在其它套的配平系數(如:
4,9,1,2,8;5,12,2,1,10;5,11,1,3,10 等)
〔類例 3〕 NaClO+H2O2=NaCl+H2O+O2 (19)
在此反應中,H2O2 的歧化(2H2O2=2H2O+O2)可作為獨立的子反應,所
以方程(19)還存在其它套的配平系數(如:
1,3,1,3,2;5,1,3,1,3;2,4,2,4,3 等)。 二、氧化數變化值易混淆的氧化還原方程式 有時,一個氧化還原方程式的復雜性不是因為它表示一個以上的反
應,而是因為方程式中,氧化數的變化值出現混淆,例如: P2I4+P4+H2O→PH4I+H3PO4
(未配平) (20) 配平此反應的困難在於:磷有兩種不同的氧化態,反應後又轉變成二種 其它的氧化態,因此某產物中的磷究竟來自那一個反應物中的磷,是不 清楚的。為了配平該反應,美國學者已提出多種方法,本文介紹二種較 合理的代數求解法
(一)Carrano 方法〔3〕Carrano 建議使用代數方法求解,其具體步 驟如下:
〔1 步〕假設反應涉及到四個半反應:
[P2I4+8H?+10e?=2PH4I+2I?]×A (21)
[P4+4I?+16H?+12e?=4PH4I]×B (22)
[P2I4+8H2O=2H3PO4+4I?+10H?+6e?]×C (23)
[P4+16H2O=4H3PO4+20H?+20e?]×D (24)
〔2 步〕基於方程二邊的電子、質子和碘離子的相等可建立三個聯立 方程組:
10A+12B=6C+20D (25)
8A+16B=10C+20D (26)
4B=2A+4C (27) A、B、C、D 分別表示四個半反應系數前的乘數。
〔3 步〕確定 A、B、C、D 以求出配平系數。 由於(26)式減去(25)式可得(27)式,即獨立方程僅有二個,而未知
數有四個,所以上述方程組沒有唯一解。為了得到有限解,需要賦於另 外二個條件,Carrano 指出,為了保證在(21)式或(23)式形成的 I?離子 在(22)式消耗掉,加入二個附加條件後得到的結果必須滿足 C≤B 和 A
≤2B。作為一個例子,我們可以假設 C=A=1,將此值代入(25)及(26)式 可得 B=1.5,D=1.1。如果都乘以 10,即得到:A=10,B=15,C=10
和 D=11。表 1 中列出了各種不同的附加條件和由此得到的結果。 如果我們將表 1 的 A、B、C、D 數值用於半反應,即可得到配平了的
反應方程式
10P2I4+13P4+128H2O=40PH4I+32H3PO4 (28)
此類方程乍一看,似乎有多套配平系數,但是如果加入二個合理的附加 條件,即可得到一個正確的配平反應方程式。這類反應可稱之為具有擬 多重系數的氧化還原方程式。
表 1 系數值的說明例附加條件
系數值
附加條件 系數值
A B C D A=0 B=C 0 10 10 3 C=0 A=2B 10 5 0 8 A=1 C=1 10 15 10 11 A=2 C=1 20 20 10 19 C=2 A=1 10 25 20 14
(二)Mayper 方法〔2〕Mayper 認為 Carrano 方法(半反應+代數法)過
於麻煩,可直接使用簡單的代數方法,即:
aP2I4+bP4+cH2O=dPH4I+eH3PO4 (29)
基於反應式兩邊元素的平衡,我們可得到下列的聯立方程組: P:2a+4b=d+3
I:4a=d
H:2c=4d+3e
O:c=4e
由此方程組可得 13a=10b,假如設 a=10 那麼 b=13,d=4a=40,e=2a
+4b?d=20+52?40=32,C=4e=128。將這些系數用於(29)式,即得配 平了的反應方程式(28)式。MayPer 方法簡單明了,它既不涉及產物來自 那一反應物,也無須寫出半反應和派定元素的氧化數,僅僅需要使用質 量守恆定律即可得到正確的配平系數
復雜氧化還原反應配平技巧
復雜氧化還原反應配平技巧,是在突出氧化還原反應本質的前提 下,把握多層次的守恆(電子轉移守恆,電性守恆—一若是離子反應, 原子個數守恆),細心觀察變化前後的特點,靈活處理反應物中某些元 素的價態,突出化學特色,把方程式配平。
1.分別處理法 根據具體物質,將同種化合物中的同種元素作不同價態的處理,把
方程式迅速配平。
例1NaCl+H O將S2 ?
變式成S3?
·S x?? 。把多硫離子分別看成是是負
2 價硫和零價硫來處理。簡配如下:
2 ? →S2 ?
·S x?1→xS
↑6(x ? 1) ? 8 ? 2 (3xa ? 1)
Cl ?1→Cl ?1 ↓2 ×(3x ? 1)
∴Na 2S x ? (3x ? 1) NaClO ? 2( X ? 1)
NaOH ? xNa2 SO4 ? (3x ? 1) NaCl ? (x ? 2 )H 2 O
2.等價處理法 對於二元化合物中兩種元素都被氧化,我們可將各元素都作零價處
理,把方程式配平。
例 2Fe3C+HNO3→Fe(NO3)3+NO+CO2+H2O
若用正常化合價法配平此式,Fe3C 中 Fe 可能有分數價,那樣配平較
費時。若將 Fe3C 中的兩元素都視為零價,看成合金,並不影響結果,因
為任何物質中正負價代數和為零,對比配平如下。Fe3C 中的碳可能化
合價為 - 3, - 4,0價,則鐵元素的平均化合價分別為 = 1, ? 4 ,O
3
價。
①C ?3C ?4 ↑7
??
??13
3Fe? 1→3Fe?3 ↑2×3??
②C ?4 →C ? 4 ↑8
4
? ?
?
?
??13
3Fe
3 →3Fe 3
↑(3 ?
4 )×3?
3 ?
③Co →C ?4 ↑4
3Feo →3Fe ?3 ↑9
??
??13
??
由上計算結果知,無論按那種價態配平,均不影響 Fe3C 升高總數,
但用零價處理法配平顯然要簡潔得多,配平後的總式為:
∴3FeC+40HNO3=9Fe(NO3)3+13NO↑+3CO2↑+20H2O
當然,若是要求標電子轉移方向和數目,或是概念辨析時,應再回
到正常價法處理。
3.對應法 對於有機化合物參加的氧化還原反應,若部分被氧化,不徹底氧化,
可將反應前後的原子或原子團中的相應元素進行示蹤,看其具體的變化 情況,進行配平。
變,簡配如下:
? ? C:C ? 2 →C ?3 ↑5??
??8×5
? ? C:C ?1 →C ?2 ↑3 ??
Mn?7 →Mn?2 ↓5×8
4.平均值法
對於徹底氧化的有機氧化還原的配平,若是恪守對應法,對於多碳 化合物,因結合碳的化學環境的不同,有多種化合價,處理起來極為不 便,此時可由分子式計算出碳的平均化合價,把方程式配平。
例 4
葡萄糖分子中碳有三種化合價,若用對應法配平比較費時。用平均值法, 則簡便得多。葡萄糖為碳水化合物,即 C6(H2O)6,簡配如下。
6Co→6C?4↑4×6
2Cr?6→2Cr?3↓3×2×4
∴C6(H2O)6+4K2Cr2O7+16HS2O4=4K2SO4+4Cr2(SO4)3
+6CO2↑+22H2O
5.分總結合法
依據反應特徵,靈活運用所學的知識,將一個復雜的氧化還原反應, 巧妙地分成若干個分立的反應。先分別配平,爾後疊加合而為一,得總 的配平式。
例 5 P4+P2I4+H2O→PH4I+H3PO4
本題特徵是,電子轉移僅在磷無素間進行。P4、P2?4 均處於磷元素系
列中間價態,都有可能發主歧化反應。但由氧化還原反應規律知,絕對 不可能既有 P?2→P?3,又有 P0→P?5 的變化的同時發生。只可能發生 P40
→P?3、P?2→P?5 和剩餘的 P4 再發生歧化反應,P2l4 的歧化是不可能的。 P2l4 分子中 P、I 原子個數比決定了歧化後 PH4?與 I?無法使電荷對外呈中
性,所以本題可看成是以下兩個反應的合並: P4+2P2I4+H2O→4PH4?+3I?+4H3PO4①
2P4+H2O→5PH4?+3H3PO4②
①②電子轉移都平衡了,但電荷不平衡,①式多餘 4 份 I?,②式中 凈余 5 份 PH4?,再將①②式之間的正負電荷調為電中性。由此再調節電 子轉移總數和原子個數,配平總反應式。①×5+②×4 得:
13P4+10P2I4+128H2O=40PH4I+32H3PO4
6.內部協調求簡數法
有的氧化還原反應,從不同角度出發配平系數不同,應以最小公倍 數把方程式配平為原則。在兩種以上元素之間(或是兩元素反應前後價 態變化值在兩種以上)發生電子轉移時,應作內部協調,尋求最少的電 子轉移數,把方程式配平。
例 6 I3?+IO3?+H2S+H?→I2+SO42?+H2O
本反應特徵是,一種氧化劑氧化兩種還原劑。配平時,若把它視為 兩個獨立反應的疊加,
5I3?+IO3?+6H?→8I2+3H2O①
5H2S+8IO32?→4I2+5SO42?+4H2O+2H?②
則得總式:
5I3?+9IO3?+5H2S+4H?=12I2+5SO42?+7H2O
若看成是兩種還原劑協同作用,共同還原氧化劑的話,即
2I3?+2IO3?+H2S+2H?=4I2+SO42?+2H2O 再看一例:HClO3→O2+Cl2+HClO4+H2O
2Cl?5→Cl2↓10 ①
Cl?5→Cl?7↑2 ②
2O?2→O2↑4 ③
元素間電子得失總數應以 10 為最簡,但系數分配則有兩種可能,即
②×3+③或②+③×2,這樣配平的結果就有兩種情況。
5HClO3=O2+Cl2+3HClO4+H2O
3HClO3=2O2+Cl2+3HClO4+H2O
我認為以後者為最佳結果,為了加深印象,再舉一例。 XeF4+H2O→XeO3+Xe+HF+O2,
武漢大學等校編的《無機化學》上冊 p261(第二版)扉頁上配平總
式為:
6XeF4+12H2O=2XeO3+4Xe+24HF+3O2
上式只不過是下列通式中 n=3 的結果。 (3+n)XeF4+(6+2n)H2O=2XeO3+(1+n)Xe+(12+4n)HF+nO2,最佳結
果應是 n=1,即
4XeF4+8H2O=2XeO3+2Xe+16HF+O2,
配平時應該在氧化劑,還原劑間調整電子數,即 Xe?4→Xe0↓4 ① Xe?4→Xe?6↑2 ②
2O?2→O2↑4 ③
內部調整①×2=②×2+③即得上述最簡式。 多種氧化劑、還原劑間調整電子轉移數,是尋求最簡公倍數的最佳
途徑。
以上方法各有千秋,靈活運用,或多法並用,配平復雜氧化還原反 應是很適用的。
『貳』 化學方程式的配平方法初中化學式
化學方程式配平方法
1.分數配平法
特徵是:有單質參加反應或有單質生成的化學反應方程式的「萬能配平法」,即先將化學方程式中「單質外」元素原子配平,最後再添加適當分數配平「單質」元素原子。
2.觀察法
步驟有:(1)通過觀察,從化學式比較復雜的一種生成物推求出有關反應物和生成物的計量數。
(2)根據求得的化學式的系數再找出其它化學式的計量數。這是最基本、最常用的配平方法,也是其它配平方法的基礎。多用於「復分解反應、置換反應」等類型方程式的配平和最後的檢查。
3.最小公倍數法
方法是: 找左右兩邊各出現一次且原子數變化較大的元素;求該元素原子個數的最小公倍數;用該最小公倍數除以各自的原子個數,所得的值就是對應物質的計量數。
4.定「1」法
思路是:從組成或原子數較復雜的化學式入手,令其計量數為「1」;推求其它化學式計量數。某些方面類似「分數配平法」
5.奇偶配平法
方法是:某元素在式子里出現的次數較多,且各端的原子總數是一奇一偶。選定該元素作為配平的起點,先把奇數變為最小的偶數(即乘以2),再確定其它化學式的計量數。
6.待定系數法(又叫萬能配平法)
原理是:化學反應前後「二不變」---元素的種類不變、原子的數目不變。對於比較復雜的化學方程式可採用此法,做法是先在各化學式前加上字母計量數,再根據守恆列出等量關系即方程組,最後解方程得到解(將某一字母當作常數)。
當然,此萬能配平法並非是「萬能之法」,也有不全之處(待定系數數多出元素種類2各以上時,此法很不靈巧!!),一定要慎用---好學好懂好列,但方程組不好解。