氧化還原反應(yīng)方程式配平和書寫技巧

陸鼎昌 林倩楠

【考情分析】

氧化還原反應(yīng)是高中化學(xué)的重要模塊，也是高考必考知識(shí)點(diǎn)之一。分析近幾年來(lái)的高考化學(xué)試題，主要體現(xiàn)在氧化還原反應(yīng)方程式的配平和書寫等，同時(shí)結(jié)合離子方程式的相關(guān)知識(shí)，書寫氧化還原型的離子方程式。高考主要涉及的知識(shí)點(diǎn)包括：氧化還原反應(yīng)基本概念的判斷；質(zhì)量守恒、電荷守恒、得失電子守恒的應(yīng)用；結(jié)合生產(chǎn)、生活、高科技背景、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，書寫陌生的氧化還原反應(yīng)方程式等。常見(jiàn)的題型如下：①定項(xiàng)方程式配平，②缺項(xiàng)方程式配平，③已知體系中所有物質(zhì)的書寫配平，④信息型方程式的書寫配平。本文將對(duì)氧化還原反應(yīng)方程式配平和書寫的幾種常見(jiàn)題型分類介紹其解題方法。

【典例分析】

不管是哪類題型，我們都必須掌握得失電子守恒法配平方程式的基本步驟：“一標(biāo)，二找，三算，四定，五平。”具體如下：

1.標(biāo)變價(jià)，標(biāo)出元素的化合價(jià)，找到價(jià)態(tài)變化的元素。

2.找物質(zhì)，化合價(jià)升高和降低的兩條線各找出一種物質(zhì)(找該元素前后價(jià)態(tài)全部變化的物質(zhì))。

3.算得失，計(jì)算上述找到的物質(zhì)得失電子數(shù)(元素的化合價(jià)的變化)。

4.定系數(shù)，根據(jù)最小公倍數(shù)，使得失電子總數(shù)(化合價(jià)的升高和降低)相等。

5.配其他，利用觀察法，配平其他物質(zhì)的系數(shù)，把單線改成等號(hào)。

一、定項(xiàng)方程式的配平

此類題型是最直接的，也是書寫其他類型題目的基礎(chǔ)，只要掌握配平的五大步驟，就可以輕松解決問(wèn)題。

例1 配平方程式：Cu+HNO3(稀)——Cu(NO3)2+NO↑+H2O

答案：3S+6NaOH ══2Na2S+Na2SO3+3H2O

二、缺項(xiàng)方程式的配平

①配氧化劑、還原劑及還原產(chǎn)物與氧化產(chǎn)物。

②根據(jù)溶液的酸堿性，結(jié)合質(zhì)量守恒、電荷守恒確定所缺的物質(zhì)(H+、OH-或H2O)，其中酸性環(huán)境不能出現(xiàn)OH-，堿性環(huán)境不能出現(xiàn)H+。

③根據(jù)質(zhì)量守恒和電荷守恒觀察配平其他物質(zhì)系數(shù)。

例2 酸性條件下，請(qǐng)完成該離子方程式：

第一步，先標(biāo)出已知項(xiàng)各元素價(jià)態(tài)，并配平，通過(guò)標(biāo)元素的價(jià)態(tài)可知：Cr2O2-7變?yōu)镃r3+，Cr元素價(jià)態(tài)由+6變?yōu)?3，1 個(gè)Cr2O2-7得到6e-；Fe2+變?yōu)镕e3+，F(xiàn)e元素的價(jià)態(tài)由+2 升到+3，1 個(gè)Fe2+失去1個(gè)e-，根據(jù)得失電子守恒，已知項(xiàng)的系數(shù)配平如下：Cr2O27-+6Fe2++____——6Fe3++2Cr3++_____。

第二步，根據(jù)電荷守恒，發(fā)現(xiàn)兩側(cè)電荷不守恒，再根據(jù)溶液為酸性環(huán)境，因此用H+平衡電荷，另一側(cè)補(bǔ)H2O。

第三步，根據(jù)質(zhì)量守恒和電荷守恒觀察配平其系數(shù)，左側(cè)應(yīng)該補(bǔ)14個(gè)H+，根據(jù)質(zhì)量守恒，右側(cè)還缺少14個(gè)H，7個(gè)O，因此應(yīng)該是7個(gè)H2O。

答 案：Cr2O2-7+ 6Fe2++ 14H+══6Fe3++2Cr3++7H2O

三、已知體系所有物質(zhì)的書寫配平

這一類題目，會(huì)把體系中所有的反應(yīng)物生成物一起給出，需要自己判斷哪些是反應(yīng)物，哪些是生成物，有時(shí)候可能會(huì)給一些信息提示轉(zhuǎn)化方向，有的題目沒(méi)有任何提示，這就要求我們對(duì)常見(jiàn)的氧化劑和還原劑有一定的積累，自己判斷反應(yīng)的方向。

例3 某反應(yīng)體系的物質(zhì)有NaOH、Au2O3、Na2S4O6、Na2S2O3、Au2O、H2O。

請(qǐng)將Au2O3之外的反應(yīng)物與生成物分別填入以下空格內(nèi)并配平。

第一步，標(biāo)出體系給出的所有物質(zhì)的元素化合價(jià)，找出價(jià)態(tài)變化的氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。

分析發(fā)現(xiàn)是Au 和S 兩種元素價(jià)態(tài)變化，題目中已經(jīng)把Au2O3寫在反應(yīng)物了，說(shuō)明Au2O 在生成物中，根據(jù)Au的價(jià)態(tài)由+3降到+1，說(shuō)明S 的價(jià)態(tài)應(yīng)該升高，從而確定Na2S2O3轉(zhuǎn)化為Na2S4O6。

第二步，根據(jù)得失電子守恒，對(duì)Au2O3、Au2O、Na2S2O3、Na2S4O6配平系數(shù)：

1Au2O3+ 4Na2S2O3——1Au2O +2Na2S4O6

堅(jiān)持服務(wù)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)不偏離，把提高企業(yè)效益、增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力、實(shí)現(xiàn)國(guó)有資產(chǎn)保值增值作為企業(yè)黨組織工作的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，以企業(yè)改革發(fā)展成果檢驗(yàn)黨組織的工作成效。

第三步，根據(jù)質(zhì)量守恒，后面還缺少Na，因此NaOH 在生成物中，系數(shù)為4，前面缺少H，H2O 在反應(yīng)物中，系數(shù)為2。

答案：Au2O3+4Na2S2O3+2H2O ══Au2O+2Na2S4O6+4NaOH

變式3：請(qǐng)將5 種物質(zhì)：N2O、FeSO4、Fe(NO3)3、HNO3和Fe2(SO4)3分別填入下面對(duì)應(yīng)的橫線上，并配平化學(xué)方程式。

答 案：24FeSO4+ 30HNO3══8Fe(NO3)3+8Fe2(SO4)3+3N2O↑+15H2O

四、信息型方程式的書寫配平

信息型方程式的書寫是近幾年全國(guó)卷考查的主要題型，又經(jīng)常以離子方程式的形式來(lái)體現(xiàn)，這種題型綜合性較強(qiáng)，而此類題目的解題難點(diǎn)就在于找出氧化劑和還原劑，以及它們對(duì)應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物，因此，具體解題步驟如下。

1.掌握常見(jiàn)的氧化劑和還原劑，以及它們對(duì)應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物(見(jiàn)表1)。

表1

__續(xù)表

2.根據(jù)信息找出氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物，根據(jù)得失電子守恒將這四個(gè)配平。

3.結(jié)合溶液的酸堿性，以及電荷守恒、質(zhì)量守恒，按照缺項(xiàng)配平的方法補(bǔ)齊缺項(xiàng)(一般為H+、OH-或H2O)。

例4將 K2SO3溶液逐滴加入到KMnO4溶液(硫酸酸化)中，溶液褪為無(wú)色。寫出反應(yīng)的離子方程式：___。

從題干中挖掘有用信息，根據(jù)信息中描述溶液褪為無(wú)色，證明MnO-4發(fā)生了反應(yīng)，因此屬于氧化還原型反應(yīng)，又要求寫離子方程式，因此同時(shí)還要兼顧拆寫的問(wèn)題。

第一步，找出氧化劑、還原劑及其對(duì)應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。根據(jù)積累得知SO2-3具有還原性，氧化產(chǎn)物為SO2-4，MnO-4具有強(qiáng)氧化性，氧化產(chǎn)物為Mn2+，根據(jù)得失電子守 恒 將 其 配 平：5SO2-3+ 2MnO-4——5SO2-4+2Mn2+

第二步，結(jié)合溶液的酸堿性，以及電荷守恒，質(zhì)量守恒，按照缺項(xiàng)配平的方法補(bǔ)齊缺項(xiàng)。根據(jù)信息顯示，溶液用硫酸酸化，因此溶液呈酸性，結(jié)合電荷守恒和質(zhì)量守恒，左側(cè)應(yīng)該補(bǔ)6個(gè)H+，右側(cè)補(bǔ)3個(gè)H2O。

答 案：5SO2-3+ 2MnO-4+ 6H+══5SO2-4+2Mn2++3H2O

變式4：亞氯酸鈉(NaClO2)是一種強(qiáng)氧化性漂白劑，廣泛用于紡織、印染和食品工業(yè)中。它在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在。某同學(xué)查閱資料后設(shè)計(jì)生產(chǎn)NaClO2的主要流程如下。

答案：2ClO2+H2O2+2OH-══2ClO-2+O2↑+2H2O