陌生方程式的書寫策略(下)

　　二、陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫方法
　　1．“四步法”書寫陌生氧化還原反應(yīng)方程式
　　第一步：根據(jù)元素化合價(jià)的升降判斷氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。
　　第二步：按“氧化劑＋還原劑＝還原產(chǎn)物＋氧化產(chǎn)物”寫出方程式，根據(jù)得失電子守恒配平上述四種物質(zhì)。注意：不屬于“氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物”的物質(zhì)，這一步暫不寫在方程式中。
　　第三步：根據(jù)電荷守恒或反應(yīng)物的酸堿性，在方程式左邊或右邊補(bǔ)充H＋、OH－或H2O等。
　　第四步：根據(jù)質(zhì)量守恒配平反應(yīng)方程式。
　　例5 實(shí)驗(yàn)室可由軟錳礦（主要成分為MnO2）制備KMnO4，方法如下：軟錳礦與過量固體KOH和KClO3在高溫下反應(yīng)，生成錳酸鉀（K2MnO4）和KCl；用水溶解，濾去殘?jiān)瑸V液酸化后，K2MnO4轉(zhuǎn)變?yōu)镸nO2和KMnO4；濾去MnO2沉淀，濃縮溶液，結(jié)晶得到深紫色的針狀KMnO4晶體。請回答：
　　（1）軟錳礦制備K2MnO4的化學(xué)方程式是；
　　（2）KMnO4能與熱的經(jīng)硫酸酸化的Na2C2O4反應(yīng)，生成Mn2+和CO2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是。
　　解析：（1）第一步，Mn元素由MnO2中的+4價(jià)升高到K2MnO4中的+6價(jià)，故MnO2是還原劑，K2MnO4是氧化產(chǎn)物。Cl元素由KClO3中的+5價(jià)降低到KCl中的-1價(jià)，故KClO3是氧化劑，KCl是還原產(chǎn)物。
　　第二步， 按“氧化劑＋還原劑＝還原產(chǎn)物＋氧化產(chǎn)物”把化學(xué)方程式初步寫為：KClO3+3MnO2KCl+3K2MnO4。
　　由于Cl元素降6價(jià)，Mn元素升2價(jià)，所以MnO2、K2MnO4的化學(xué)計(jì)量數(shù)均為3。
　　第三步，由于反應(yīng)是在堿性條件下進(jìn)行，且第一步寫出的方程式中右邊鉀元素物質(zhì)的量多于左邊鉀元素的物質(zhì)的量，故在方程式左邊反應(yīng)物中補(bǔ)充KOH，右邊生成物中補(bǔ)充H2O：
　　KClO3+3MnO2+KOHKCl+3K2MnO4+H2O。
　　第四步，根據(jù)K元素守恒，在KOH前面配6；根據(jù)H元素守恒在H2O前面配3。兩邊的O元素相等，說明方程式已配平：
　　3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+KCl+3H2O。
　　（2）第一步，依題意Mn元素化合價(jià)降低，故KMnO4是氧化劑，MnSO4是還原產(chǎn)物；C元素化合價(jià)升高，故Na2C2O4是還原劑（C元素化合價(jià)為+3價(jià)），CO2是氧化產(chǎn)物。
　　第二步，按“氧化劑＋還原劑＝還原產(chǎn)物＋氧化產(chǎn)物” 把化學(xué)方程式初步寫為：
　　2KMnO4+5Na2C2O4 2MnSO4+10CO2↑。
　　由KMnO4→MnSO4，Mn元素降了5價(jià)，在還原劑Na2C2O4前面配5，在氧化產(chǎn)物CO2前面配10；由Na2C2O4→CO2，C元素升了1價(jià)，2 molC共失去2 mole－，在氧化劑KMnO4前面配2，還原產(chǎn)物MnSO4前面配2。
　　第三步，反應(yīng)是在硫酸溶液中進(jìn)行，故在左邊反應(yīng)物中補(bǔ)充H2SO4，右邊生成物中補(bǔ)充K2SO4、Na2SO4和H2O：
　　2KMnO4+5Na2C2O4+H2SO4 2MnSO4+10CO2↑+ K2SO4+Na2SO4+H2O。
　　第四步，根據(jù)K+、Na+、SO42－、H、O等守恒配平如下：
　　2KMnO4+5Na2C2O4+8H2SO4 2MnSO4+ 10CO2↑+ K2SO4+5Na2SO4+8H2O。
　　答案：（1）3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+ KCl+3H2O
　　（2）2KMnO4+5Na2C2O4+8H2SO4 2MnSO4+ 10CO2↑+ K2SO4+5Na2SO4+8H2O
　　2．常見還原劑的氧化產(chǎn)物
　　（1）還原性單質(zhì)的氧化產(chǎn)物
　　①Fe遇弱氧化劑（如H＋、S等）一般氧化為Fe2+；Fe遇強(qiáng)氧化劑（如Cl2、Br2、過量HNO3等）一般氧化為Fe3+。
　　②單質(zhì)I2可以被Cl2氧化為IO3－。
　　（2）還原性物質(zhì)的氧化產(chǎn)物
　　在溶液中，Cu2O、FeO、SO2的氧化產(chǎn)物一般分別為Cu2+、Fe3+、SO42－，它們與稀HNO3（還原產(chǎn)物為NO）反應(yīng)的離子方程式依次為：
　　3Cu2O+2NO3－+14H+6Cu2++2NO↑+7H2O；
　　3FeO+NO3－+10H+3Fe3++NO↑+5H2O；
　　3SO2+2NO3－+ 2H2O3SO42－+2NO↑+ 4H+。
　　（3）還原性酸的氧化產(chǎn)物
　　在溶液中，H2S的氧化產(chǎn)物通常是S或SO42－。
　　（4）NH3的氧化產(chǎn)物
　　NH3的氧化產(chǎn)物一般為無污染的N2。
　　①如NH3被Cl2、灼熱CuO氧化為N2，反應(yīng)的方程式有：
　　2NH3+3Cl2N2+6HCl（常溫接觸就發(fā)生反應(yīng)，NH3少量）；
　　8NH3+3Cl2N2+6NH4Cl（NH3過量，觀察到有白煙產(chǎn)生）；
　　2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O。
　　②NH3在純氧中燃燒，其氧化產(chǎn)物也為N2：4NH3+3O2（純） 2N2+6H2O。
　　提醒：NH3在鉑作催化劑時，被氧氣氧化為NO：4NH3+5O24NO+6H2O。
　　（5）還原性鹽的氧化產(chǎn)物
　　①酸性溶液中，F(xiàn)e2+的氧化產(chǎn)物為Fe3+，如綠礬溶液（配制時加入了H2SO4）中滴加雙氧水的離子方程為：2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。
　　②SO32－的氧化產(chǎn)物為SO42－，如Na2SO3溶液中加入碘水的離子方程式為：SO32－+I2+ H2OSO42－+2I－+2H+。
　　3．常見氧化劑的還原產(chǎn)物
　　（1）氧化性酸的還原產(chǎn)物
　　濃H2SO4的還原產(chǎn)物一般為SO2；濃HNO3的還原產(chǎn)物為NO2，稀HNO3的還原產(chǎn)物為NO，隨著HNO3濃度的減小，其還原產(chǎn)物還可能是N2O、N2、NH4+。
　　（2）氧化性鹽的還原產(chǎn)物
　　①Fe3+的還原產(chǎn)物一般為Fe2+。若還原劑為過量的活潑金屬，如Zn，能將Fe3+還原為Fe。FeCl3溶液與Cu、Zn、SO2、H2S、HI等還原劑反應(yīng)的離子方程式分別為：
　　2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+；
　　2Fe3++ Zn（少量）2Fe2++ Zn 2+；
　　2Fe3++ 3Zn（過量）2Fe+ 3Zn 2+；
　　2Fe3++ H2S2Fe2++S↓+2H+；
　　2Fe3++ 2I－2Fe2++I2↓。
　　②酸性KMnO4的還原產(chǎn)物一般為Mn2+；酸性K2Cr2O7的還原產(chǎn)物一般為Cr3+。
　　三、陌生電極反應(yīng)式的書寫方法
　　第一步：根據(jù)元素化合價(jià)的升降判斷氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。
　　第二步：原電池負(fù)極或電解池陽極的電極反應(yīng)式，按“還原劑－ne－=氧化產(chǎn)物”書寫；原電池正極或電解池陰極的電極反應(yīng)式，按“氧化劑+ne－=還原產(chǎn)物”書寫。
　　第三步：根據(jù)電荷守恒和反應(yīng)混合物的酸堿性，補(bǔ)充H＋、OH－或H2O等，并配平電極反應(yīng)。
　　例6 鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時的總反應(yīng)為：
　　Fe+Ni2O3+3H2OFe（OH）2+2Ni（OH）2 。
　　電池放電時正極的電極反應(yīng)式為____________。
　　解析：第一步，反應(yīng)前后Ni元素化合價(jià)由+3價(jià)（Ni2O3）降低到+2價(jià)[Ni（OH）2]，故Ni2O3是氧化劑，Ni（OH）2是還原產(chǎn)物。
　　第二步，原電池的正極反應(yīng)按“氧化劑+ne－＝還原產(chǎn)物”先初步寫為：
　　Ni2O3+2e－ 2Ni（OH）2。
　　第三步，根據(jù)氫元素守恒及電池放電時總反應(yīng)中H2O是反應(yīng)物，在電極反應(yīng)式的左邊反應(yīng)物中補(bǔ)充H2O，再由電荷守恒在電極反應(yīng)式右邊生成物中補(bǔ)充帶負(fù)電荷的OH－：
　　Ni2O3+2e－+ H2O2Ni（OH）2 + OH－，
　　配平后正極的電極反應(yīng)為：
　　Ni2O3 + 2e－+ 3H2O2Ni（OH）2 + 2OH－。
　　提醒：根據(jù)“電池充電時，原電池的負(fù)極與外接電源的負(fù)極相連作電解池的陰極，原電池的正極與外接電源的正極相連作電解池的陽極”知，可充電電池（二次電池）充電時陰極的電極反應(yīng)是其放電時負(fù)極反應(yīng)的逆過程，充電時陽極的電極反應(yīng)是其放電時正極反應(yīng)的逆過程。
　　如愛迪生電池放電時負(fù)、正極反應(yīng)分別為：
　　負(fù)極：Fe+2OH－－2e－Fe（OH）2，正極：Ni2O3+2e－+3H2O2Ni（OH）2+2OH－。
　　其充電時陰、陽極反應(yīng)分別為：
　　陰極：Fe（OH）2+2e－Fe+2OH－，陽極：2Ni（OH）2+2OH－－2e－Ni2O3+3H2O。