氧化还原反应方程式的配平

1、教学目标知识目标使学生掌握用化合价升降法配平氧化还原反应方程式。能力目标培养学生配平氧化还原反应方程式的技能。情感目标通过对各种氧化还原反应方程式的不同配平方法的介绍，对学生进行辩证思维的训练。教学建议教学重点：氧化还原反应方程式配平的原则和步骤。教学难点：氧化还原反应方程式配平的一些可借鉴的经验。教材分析：氧化还原反应方程式的配平是正确书写氧化还原反应方程式的一个重要步骤，也是侧重理科学生所 应掌握的一项基本技能。配平氧化还原反应方程式的方法有多种，本节介绍的“化便谷升降法”就是其 中的一种。教材从化学反应中的物质变化遵守质量守恒定律引入，说明氧化还原反应方程式可以根据质量守恒 定律来配平，

2、但对于较复杂的氧化还原反应，根据质量守恒定律来配平不太方便，进而引出用“化合价 升降法”解决这一问题的有效措施。本节教材通过三个典型的例题，对三种不同类型的氧化还原反应进行细致分析；介绍了三种不同的 配平方法，培养了学生灵活看待氧化还原反应方程式的配平能力，训练了学生的辩证思维。教材还通过问题讨论，将学生易出错误的氧化还原反应的离子方程式，用配平时应遵循的原则一化 合价升降总数相等，进行分析判断，强化了配平的关键步骤一使反应前后离子所带的电荷总数相等的原 则，培养了学生的能力。教法建议教学中应注重新旧知识间的联系，利用学生所学的氧化还原反应概念和接触的一些氧化还原反应， 学习本节内容。教学中应

3、采用精讲精练、讲练结合的方法，使学生逐步掌握氧化还原反应的配平方法。 不能使学生一步到位，随意拓宽知识内容。1 .通过复习，总结配平原则教师通过以学生学习过的某一氧化还原反应方程式为例，引导学生分析电子转移及化合价的变化，总结出氧化还原反应方程式的配平原则一化合价升降总数相等。2 .配平步骤例1、快J 2师生共同分析归纳配平基本步骤：（1）写出反应物和生成物的化学式，分别标出变价元素的化合价，得出升降数目。（2）使化合价升高与化合价降低的总数相等（求最小公倍数法）（3）用观察的方法配平其它物质的化学计算数（包括部分未被氧化或还原的原子（原子团）数通 过观察法增加到有关还原剂或氧化剂的化学计量数

4、上），配平后把单线改成等号。该基本步骤可简记作：划好价、列变化、求总数、配化学计量数。例3在一般方法的基础上采用逆向配平的方法。属于经验之谈，是对学生辩证思维的训练，培养 了学生的创新精神。为使学生较好地掌握配平技能，建议在分析完每个例题后，补充针对性问题，强化技能训练，巩固 所学知识。另外，关于氧化还原反应的离子方程式的书写，可组织学生结合教材中的“讨论”、得出氧化还原 反应的离子方程式的配平要满足原子个数守恒、电荷守恒、化合价升降总数相等。然后组织学生进行适 当练习加以巩固。通过设置该“讨论”内容，巩固了氧化还原反应配平的知识，强化了氧化还原反应的 配平在学习化学中的重要作用。对于学有余力

5、的学生，教师可补充配平的另一种方法一离子一电子法，以及不同化合价的同种元素 间发生氧化还原反应时，氧化产物和还原产物的确定方法：氧化产物中的被氧化元素的价态不能高于还 原产物中被还原元素的价态。如：CuS + HRO/ （浓）CuSO4 +迎T +S + HR氧化产物是s/+4+40 刁 Q 种Ho 44而不是CuSC或S°口，还原产物是 S0口而不是 S。CuStS HaSO+ >S03 氧化产物 s<s 的还原产物s°。版权所有：中央电教馆资源中心化还原反应五规律一、表现性质的规律同种元素具有多种价态时，一般处于最低价时只具有还原性，处于最高价时只具有氧化性

6、，处 于中间可变价时既具有氧化性又具有还原性。例1在下列物质中，既具有氧化性又具有还原性的是（）。A.铁 B.硫 C.铁和硫D.氧和铁答案：B。、性质强弱的规律+ne_二-I 一在“氧化剂+还原剂-还原产物+氧牛产物”中，氧化性强弱顺序 是:氧化剂氧化产物事还原性强弱顺序是：还原剂还原产物白例 2 （ 1993 年高考题）根据反应式：（1）2Fe3+2I-=2Fe2+l2, （2）Br2+2Fe2+=2Br -+2Fe3+,可判断 出离子的还原性从强到弱的顺序是（）。A. Br-、Fe2+、I- B. I-、Fe2+、Br-C. Br-、 I-、 Fe2+D, Fe2+、 I-、 Br-解析：

7、反应（1）中还原剂是I-,还原产物是Fe2+,故还原性I->Fe2+;反应（2）中还原剂是Fe2+, 还原产物是Br-,故还原性Fe2+>Br-。综合起来可知还原性I->Fe2+>Br-,应选（B）。三、反应先后的一般规律在浓度相差不大的溶液中，同时含有几种还原剂时，若加入氧剂，则它首先与溶液中还原性最 强的还原剂作用；同理，同时含有几种氧化剂时，若加入还原剂，则它首先与溶液中氧化性最强的 氧化剂作用。例如1993年全国高考化学题中涉及到NaBr、H2SO4、MnO2之间发生的主要反应的化学方程式。我们知道，浓H2SO4,可氧化Br-, MnO2也可氧化Br-,究竟是发

8、生反应2NaBr+3H 2SO4 （浓）+MnO22NaHSO4+MnSO4+2H2O+Br22,还是 2NaBr+3H 2SO4 （浓）=2NaHSO4+SO2 T +2H2O+Br 2 T ?这就要分析浓H2SO4、MnO 2的氧化性哪个更强些。我们熟知浓H2SO4不能氧化Cl-而MnO2可氧化Cl-,说明MnO2的氧化性比浓H2SO4强，故前述两个反应中第一个是正确的。四、价态归中的规律含同种元素不同价态的物质间发生氧化一还原反应时，该元素价态的变化一定遵循“高价+低价一中间价”的规律。这里的中间价可以相同（谓之“靠拢”），也可以不同一一但此时必是高价 转变成较高中间价，低价转变成较低中

9、间价（谓之“不相错”）。例如不同价态硫之间可以发生的 氧化一还原反应是：五、电子得失的规律在任何氧化一还原反应中，氧化剂得电子（或共用电子对偏向）总数与还原剂失电子（或共用 电子对偏离）总数一定相等。例3 （ 1993年高考题）硫酸俊在强热条件下分解，生成氨、二氧化硫、氮气和水。反应中生成 的氧化产物和还原产物的物质的量之比是（）。A. 1 ： 3B. 2 ： 3C. 1 ： 1D. 4 ： 3-3-6电+6 +?电3解析：题中涉及电子转移的物质有：2NfN SSO2N2为n/6摩，还原产物 SO2为n/2摩，它们的物质的量设有n摩电子得失，则得到氧化产物 之比 n/6 : n/2=1 : 3

10、,故选（A）。返回版权所有：中央电教馆资源中心关于有多套配平系的氧化还原方程式对于一般反应方程式的配平，国内早有综述性文章介绍1,显然，一种氧化还原反应式，只能有一套配平系数，例如：13H2SO4+10KSCN+12KMnO 4=12MnSO 4+11K 2SO4+10HCN+8H 2O在此反应中，仅有唯一的一套配平系数。然而，在普通及无机化学中，还会出现有多套配平系数的氧化还原反应，例如KC1O3与HCl的反应，可举出下列三种配平系数：2KC1O 3+4HCl=2KCl+2H 2O+CI2+2CIO2 11KC1O 3+18HCl=11KCl+9H 2O+3C1 2+12C1O 2 (2)8

11、KC1O 3+24HCl=8KCl+12H 2O+9C1 2+6CIO 2 (3)为什么？原因何在？本文拟就此问题作一讨论。一、由二个独立反应组成的氧化还原方程式出现配平系数多重性的原因之一是2:这些反应实际上是由二个独立反应组成的总氧化还原方程式，现举例说明。例1上面提到的KC1O3和HCl的反应，实际上是由二个配平了的独立反应式组成：KClO 3+6HCl=KCl+3H 2O+3C12(4)5KC1O 3+6HCl=5KCl+3H 2O+6CIO2(5)这二个反应式可按各种比例混合而形成总的反应方程式：(x+5y)KClO 3+6(x+y)HCl=(x+5y)KCl+3(x+y)H2O+3

12、xCl 2+6yClO 2 (6)上面提到的三个方程(1)、(2)、(3)式仅是(6)式的三种特殊情况。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在酸性介质中H2O2与KMnO 4的反应。其配平了的方程式一般可写为：5H2O2+2KMnO 4+3H 2SO4=2Mn 2SO4+5O2+K2SO4+8H2O (7)但实际上还存在许多其它套的配平系数，例如：7H2O2+2KMnO 4+3H 2SO4=2MnSO 4+6O2+K2SO4+10H2O (8)12H2O2+4KMnO 4+6H 2SO4=4MnSO 4+11O2+2

13、K2SO4+18H 2O (9)此反应出现配平系数多重性的原因在于H2O2的歧化作用可作为一个独立的子反应:2H2。2=2出0+。2 (10)所以总反应方程式可写为：(5x+2y)H 2O2+2xKMnO 4+3xH 2SO4=xMnSO 4+(5x+y)O 2+xK 2SO4+(8x+2y)H 2O (11)方程式、(8)、(9)仅是(11)式的三个特殊消况。在方程 中，x=1, y=0;方程(2)中，x=1, y=1 ;方程(3)中，x = 2, y=1o还可举出一些类似的例子，供读者练习使用。类例13HC1O 3=HClO 4+Cl 2+2O2+H 2O (12)此总方程式实际是由下列二

14、个独立的子反应组成：7HC1O 3=5HClO 4+Cl 2+H2O (13)4HC1O 3=2Cl2+5O2+2H2O (14)式乘 2 加上(13)式可得方程式：15HC1O3=5HC1O4+5C12+10O2+5H2O (15)上式各除以5,即得(12)式系数，当然还有其它套的配平系数(如：5,3,1,1,1;7,1,3,7,3;10,2,4,9,4等)。类例23SO2+7C=CS2+S+6CO (16)此总方程式是由下列二个独立的子反应组成：SO2+2C=S+2CO (17)2SO2+5C=CS2+4CO (18)所以也存在其它套的配平系数(如：4,9,1,2,8;5,12,2,1,1

15、0;5,11,1,3,10等)类例3NaClO+H 2O2=NaCl+H 2O+O2 (19)在此反应中，H2O2的歧化(2H2。2= 2H2O+O2)可作为独立的子反应，所以方程(19)还存在其它套的配平系数(如：131,325,1,3,1,32424,3等)。二、氧化数变化值易混淆的氧化还原方程式有时，一个氧化还原方程式的复杂性不是因为它表示一个以上的反应，而是因为方程式中，氧 化数的变化值出现混淆，例如：P2I4+P4+H2O- PH4I + H 3PO4（未配平）（20）配平此反应的困难在于：磷有两种不同的氧化态，反应后又转变成二种其它的氧化态，因此某 产物中的磷究竟来自那一个反应物中

16、的磷，是不清楚的。为了配平该反应，美国学者已提出多种方 法，本文介绍二种较合理的代数求解法（一）Carrano方法3Carrano建议使用代数方法求解，其具体步骤如下：1步假设反应涉及到四个半反应：P2l4+8H+10e-=2PH4l+2I - X A(21)P4+4I-+16H+12e-=4PH4l X B(22)P2I4+8H 2O=2H 3PO4+4I-+10H +6e- X C(23)P4+16H2O=4H 3PO4+20H+20e- X D(24)2步基于方程二边的电子、质子和碘离子的相等可建立三个联立方程组:10A + 12B=6C + 20D(25)8A + 16B= 10C+2

17、0D(26)4B = 2A + 4C(27)A、B、C、D分别表示四个半反应系数前的乘数。3步确定A、B、C、D以求出配平系数。由于（26）式减去（25）式可得（27）式，即独立方程仅有二个，而未知数有四个，所以上述方程组没 有唯一解。为了得到有限解，需要赋于另外二个条件，Carrano指出，为了保证在（21）式或（23）式形成的离子在（22）式消耗掉，加入二个附加条件后得到的结果必须满足CWB和AW2B。作为一个例子，我们可以假设 C=A=1,将此值代入（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

18、各种不同的附加条件和由此得到的结果。如果我们将表1的A、B、C、D数值用于半反应，即可得到配平了的反应方程式10P2I4+13P4+128H2O=40PH4I+32H 3P。4 （28）此类方程乍一看，似乎有多套配平系数，但是如果加入二个合理的附加条件，即可得到一个正确的配平反应方程式。这类反应可称之为具有拟多重系数的氧化还原方程式。表1系数值的说明例附加条件系数值附加条件系数值ABCDA=0B=C010103C=0A=2B10508A=1C=110151011A=2C=120201019C=2A=110252014(二)Mayper方法 Mayper认为Carrano方法(半反应+代数法)过

19、于麻烦，可直接使用简单的 代数方法，即：aP2l4+bP4+cH2O=dPH4l+eH3P04 (29)基于反应式两边元素的平衡，我们可得到下列的联立方程组：P: 2a+4b=d+3 1: 4a=d H： 2c=4d+3e O: c=4e由此方程组可得 13a= 10b,假如设 a=10 那 b=13, d = 4a=40, e= 2a+4b-d= 20+52-40=32 , C = 4e=128o将这些系数用于(29)式，即得配平了的反应方程式 (28)式。MayPer方法简单明了，它 既不涉及产物来自那一反应物，也无须写出半反应和派定元素的氧化数，仅仅需要使用质量守恒定 律即可得到正确的配

20、平系数。参考文献1廖代正，化学通报，5, 59(1965).2D.Kolb , J.Chem.Educ, 56, 181(1979).3S.A.Carrano, J.Chem. Educ, 55, 382(1978).返回版权所有：中央电教馆资源中心谈自身氧化还原反应方程式配平的技巧问题自身氧化一一还原反应是电子转移发生于同一种物质的同一种元素间或同一种物质分子内部 不同种元素间的氧化一一还原反应。自身氧化一一原反应方程式的配平是教与学的一个难点。下面 一些配平技巧是笔者在多年教学实践中总结出来的，现加以介绍。1 .逆向配平法逆向配平法是从化学反应方程式的生成物一侧入手，从右向左进行配平。例如

21、：配平 C12+KOH KCl+KClO 3+H2O分析: Cl(KaO3)-a2+5-OXICl (KC1) f 占1f。X5得 Cla + KOH5Kd + KC103 +Ha0KCl和KCIO3系数之和除2,就是C12的系数，其余系数再通过观察确定。即：3C12+6KOH =5KCl+KClO 3+3H2O又如：配平 HNO3-一NO2+O2+H2O分析：N(NON + N(HNO3)+4-5X 46i-"00-4 Xi得 HNO34NO2 + Oq +HNO3的系数为4, H2O的系数为2。把腻加执弧 4HNO3 = 4NO2 f +% t +2H2O2 .离子一电子法但对离

22、子一电子法一般是用来配平在水溶液里进行的有离子参加或生成的氧化一一还原反应。 有些不是在溶液里进行的自身氧化一一还原反应上也可用离子一一电子法来配平。例如：配平NH4NO3N2+HNO 3+H2ONH4NO3#J H+4WNO-2>BP： NH/+NO3一一速十HNOj+HQ分析：X5)NH+4 -3e-*NcX 司NO? + 5©f N°从分析得,晶.的系数为5, N«的系数为九因为NH4NO3中NH4和NO3是等摩尔组成的，故 NO-3与NH+4的系数必须相等，也应为 5, NH4NO3的系数为5。 相差的2NO%是直接生成了 HNO3,故HNO3的系数

23、为2, H2O的系数为9。即：5NH4NO3 A4N2T+2HNO3+9H2O又如：配平 FeSO4Fe2O3+SO2+SO3分析：X2)F LF.O3+2e-SOa与上例分析一样，Fe2+和SO42-的系数也必然相等，者B应为2,故FeSO4的系数为2。Fe2O3、SO2 和SO3的系数再通过观察确定。即：2FeSO4 AFe2O3+SO2 T +SO3 T3.暂定分数配整法有些自身氧化一一还原反应的配平暂定分数配整法较为方便。例如：配平 NazOz+CO 2NazCOs+Oz反应式两边Na原子个数、C原子个数都相等。只有 O原子个数不等，左边是4个，右边为5个，故可把0,的系数为，消除分数

24、系数，将反应方程式中各分子式的系数乘以2。即：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3=O2又如，配平 Fe(NO 3)2Fe2O3+NO 2+O2先把F与0*. N0r 0?的系数分别定为!，2. L jrFHN0)；F/Cs + N0：+；03 Cj消除分教系数，将反应方程式中各分子式的系数乘以4。即：4Fe(NO3)2 = 2Fe2O3+8NO 2 T +O21返回版权所有：中央电教馆资源中心同种元素氧化还原反应配平的常见错误剖析1 .错在超越价态。除歧化反应外，同种元素氧化还原产物价态不能比反应物低的还低，高的 还 tWj。比如：CI2+HCIO 3+H2O-HC1O4+HC1。反应物氯

25、元素的价态是 0、+7 -1+ 5,产物为CL O,这是不可能的。2 .价态不能互变例如：有同学认为不能用浓 H2SO4干燥SO2。我们来分析一下，SO24-1 痛和浓瓦必若能反应,根据S的常见价态.只会S6S互变，即产物还是H2SO4和SO2,这是无意义的，实际上没有反应，故浓H2SO4可以用来干燥 SO2。例如：有学生对下面的反应标电子转移数目为：Na2S+2H2SO4(=Na2SO44-SO24-S+2H20这种标法认为H3SO4中能将E氧化到g,这是价态互变，不可 能。正确的表示法为:可蚓升空公。/浓尸S+SO和/SO护比01P失力3 .只考虑平均价态，忽略同种元素原子的不同价态例如：

26、有同学认为 Na2s2O3和H2SO4发生了如下的氧化还原反应知6Na2S2O34-H2SO4=Na2SO4+ S02 + S +H2OI氧tt产&困秽）得如实际上，Na2s2O3中两个S原子价态不同，一个为 +6, 一个为-2,平均-20+4价态为+ 2价“但电子转移是STS, STS正确的标法：觎Na彳 a O3+H3S 04=N % S。4+5。a+SI +比 0失血4.忽视反应实质例如：将H2s通入酸性高猛酸钾溶液，有同学写出:实质上，该反应中，H2SO4作介质，KMnO 4将H2s氧化成S,酸性溶液里KmnO4中+7价的镒被还原成+2价的镒。返回版权所有：中央电教馆资源中心习

27、题精选一、填空题1. K不和 皿0?反应，生成 NO，S、心马和 耳。，反应的化学方程式为 如生成2 moi NO,反应中电子转移的总物质的量为 mol ,氧化产物是 。2. 常温下，高镒酸钾与浓盐酸反应可生成氯气，同时岫°4被还原成 Mn2+ ,写出这一反应的离子方程式。3. 与$：一在酸性环境中能发生如下反应：j函+靖+田+二西F函t网。，若人2小2，则MiGL离子中m元素的化合价为。参考答案：1. 3逐+酶=画型垣T遮显;6； S2MnO； + 16H+ lOCP = 2Mn* + g瓦 0 +5C1.3. + 6、选择题1 .下列反应中，两种物质中的同种元素发生氧化还原反应的

28、是（(A)2NaA + 2HaO = 2NaOHOj(B)HaS + H2SO+ 旅)=S J +soj +2HQ(C)KC103 + 6HC1 = KC1 + 3Q T +3HQ(D)2.下列各组数字表示化学方程式KMnO4 +HA+ H2SO4 -KaSO4 +MhSO4 +03 T+EaO配平后各物质的化学计量数,其中正确的是(A) 2331246(B) 25312(C) 27312610(D) 293127123.在:匕是（5NHK。广 2HNO#4N#9HQ反应中,发生氧化反应的氮原子与发生还原反应的氮原子的物质的量之(A) 5: 8(B) 5: 4(C) 5: 3(D) 3: 54

29、.下列氧化还原反应方程式配平正确的是（(A)(B)(C)Fe3+a2=Fe:+ + 2Cf(D)2F 产+ 2r=2F/+LA5.已知2氏0+2Kr2RC1J2KC1 + L2FQ+CV2 町下列物质的氧化能力由大到小排列顺序正确的是（(A) F产Cl-L(B) |dF产U(C) U>QF产(D) QQUF产6.硫酸镂在强热条件下分解， 生成氨、二氧化硫、氮气和水，反应中生成的氮气与二氧化硫分子个数之比是()(A) 2: 3(B) 1: 1(C) 4: 3(D) 1: 37 .臭氧(°3)可使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，其反应方程式为：KI + O3 +H2O->KOH+I

30、2 + 02 (未配平)。由此得出的结论正确的是()。(A)臭氧在反应中被氧化为°：(B) °?的氧化能力比 U?强(C) 1 mol °W在反应中得 2 mol电子(D)氧化产物 °：与还原产物 L的物质的量之比为 1 : 18.用15mL 0.1mol/L的 N的S«溶液恰好将jjXlOmol的人。4还原，则元素 X在还原产物中的化合价是( )。(A) + 2(B) +3(C)+4(D) +5参考答案：1 .R C 2 , B 3 . C 4 . D 5 . B 6 . D 7.R C 8.C三、计算题将4.2g某金属溶于240mL稀硝酸溶

31、液，反应中收集到标准状况下的NO 1.68L,然后又向稀硝酸中加入该金属的氧化物RO 6.48g，恰好完全反应，并放出 NO反应完全后，溶液中的金属离子为R" o求：(1)金属R的相对原子质量。(2)原稀硝酸溶液的物质的量浓度和反应中被还原的硝酸的物质的量。参考答案：0.105mol(1) 56(2) 2.5mol/L四、配平下列氧化还原反应方程式1 . _NH/CuO- 5+N+H302 . KM + 即0 F式SOJJ 卑04 + 岫$。,+HQ3 . 匕%。/ 比，总 + 4S0 KSg + Cf(SOJ + _ co" HQ4 . r + |10/T-V HjO5

32、.叫 + NaOH-_皿 + Ng + _呢6 .一期。他|5。/|N# + 不。|参考答案：1.233132 . 102851283.13411675.22111版权所有：中央电教馆资源中心典型例题例1 一定条件下，硝酸镂受热分解的未配平化学方程式为：NH4NO3 tENO, +此+ H?。，请配平方程式。选题目的：复习巩固氧化还原反应方程式的一般配平方法，当使用一般配平方法有困难时可用其它 方法配平。拓宽视野，达到简化配平方法的目的。此题适于任何学生。解析：一般可根据元素化合价的变化关系5NH4NO = 2HNO+ 4N2 T + 9H 2。-30升高 3X5ra onN°3 T

33、 N降低 5X3为了简化配平过程，也可通过反应物中氮元素的平均化合价及变化关系5/2NH4NO HNO3+ 2N21 + 9/2H 2O =>5NHNO = 2HNQ+ 4N 2T + 9H2ON : +1> +5升高 4X 12N: （ +1->0） X 2 降低 2X2注：在配平此题时一定要注意，氮元素的化合价不能出现交叉现象解答： 5、2、4、9。启示：对于同种物质中同种元素价态不清或同种物质中同种元素的价态不同时，只需根据化合价法 则，找出元素的相应化合价，抓住质量守恒、电子守恒，就可正确配平。例2 已知 Imol CuSCN 在下列反应中失去 7mol电子，完成并配平下列化学方程式：QSg-KMQ +%SOHCN+CuSO/ 她SO,选题目的：加强对“氧化还原反应方程式的配平依据是化合价升降（电子转移）总数相等。”的理解。此 题作为提高能力可介绍给学习程度较好的学生。思路分析：观察反应前后 岫的化合价的变化：M 口）