高中化學氧化還原反應(yīng)的配平的方法分析
在化學的學習中,學生需要配平氧化還原反應(yīng)的方程式,下面學習啦的小編將為大家?guī)砜焖倥淦窖趸€原反應(yīng)的方法介紹,希望能夠幫助到大家。
高中化學氧化還原反應(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,還原劑失去電子、氧化劑得到電子。因為整個過程的本質(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)合二者化合價的改變情況,可以分別把氧化劑、還原劑的計量數(shù)計算出來,這樣整個氧化還原反應(yīng)就順利配平了。
2、方法和步驟
①標出發(fā)生變化的元素的化合價,并確定氧化還原反應(yīng)的配平方向。
在配平時,需要確定先寫方程式那邊物質(zhì)的計量數(shù)。有時先寫出方程式左邊反應(yīng)物的計量數(shù),有時先寫出方程式右邊生成物的計量數(shù)。一般遵循這樣的原則:
自身氧化還原反應(yīng)→ 先配平生成物的計量數(shù);
部分氧化還原反應(yīng) → 先配平生成物的計量數(shù);
一般的氧化還原反應(yīng)→既可先配平生成物的計量數(shù),也可先配平反應(yīng)物的計量數(shù)。
②列出化合價升降的變化情況。當升高或降低的元素不止一種時,需要根據(jù)不同元素的原子個數(shù)比,將化合價變化的數(shù)值進行疊加。
?、鄹鶕?jù)電子守恒配平化合價變化的物質(zhì)的計量數(shù)。
④根據(jù)質(zhì)量守恒配平剩余物質(zhì)的計量數(shù)。最終并根據(jù)質(zhì)量守恒檢查配平無誤。
3、實戰(zhàn)演練
+7 -1 0 +2
?、?KMnO4+HCl ___________ Cl2+MnCl2+KCl+H2O
標出化合價,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,同時列出化合價升降情況,配平化合價變化的物質(zhì)Cl2和MnCl2的計量數(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
標出化合價,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 ,同時列出化合價升降的情況,配平化合價變化的物質(zhì)N2和SO2的計量數(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
標出化合價,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,同時列出化合價升降的情況,配平化合價變化的物質(zhì)Cu(NO3)2 、H2SO4和NO的計量數(shù)。(因為Cu和S的化合價均升高,且它們來自于反應(yīng)物Cu2S ,Cu和S的原子個數(shù)比為2:1,按此比例疊加化合價變化數(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)生化學反應(yīng)時,反應(yīng)體系的各個物質(zhì)的每一種元素的原子在反應(yīng)前后個數(shù)相等。通過設(shè)出未知數(shù)(如x、y、z等均大于零)把所有物質(zhì)的計量數(shù)配平,再根據(jù)每一種元素的原子個數(shù)前后相等列出方程式,解方程式(組)。計量數(shù)有相同的未知數(shù),可以通過約分約掉。
2、方法和步驟
對于氧化還原反應(yīng),先把元素化合價變化較多的物質(zhì)的計量數(shù)用未知數(shù)表示出來,再利用質(zhì)量守恒吧其他物質(zhì)的計量數(shù)也配平出來,最終每一個物質(zhì)的計量數(shù)都配平出來后,根據(jù)某些元素的守恒,列方程解答。
3、實戰(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)
?、?KMnO4+HCl
Cl2+MnCl2+KCl+H2O
因為錳元素和氯元素的化合價變化,故將Cl2和MnCl2的計量數(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,并將計量數(shù)變?yōu)檎麛?shù),故最終的配平結(jié)果為
2KMnO4+16HCl =5Cl2+2MnCl2+2KCl+8H2O。
?、?(NH4)2SO4
NH3+N2+SO2+H2
因為氮元素和硫元素的化合價變化,故將N2和SO2的計量數(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
因為氮元素和銅元素、硫元素的化合價變化,故將Cu2S和HNO3的計量數(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。
高中化學的有機物分析式確定的計算方法介紹
1、確定元素的組成
一般來說,有機物完全燃燒后,各元素對應(yīng)的產(chǎn)物為C→CO2,H→H2O。若有機物完全燃燒后的產(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,再和原有機物的質(zhì)量進行比較,若相等,則原有機物中不含氧元素,若不相等則原有機物中必定含有氧元素。
2、確定分子式
在確定有機物的組成元素之后,接下來根據(jù)題目條件來最終確定這幾種元素構(gòu)成的物質(zhì)的分子式。在確定分子式進行計算的時候,通??梢圆捎靡韵聨追N計算方法。
方法一 、實驗式法(即最簡式法)
根據(jù)有機物的分子式為最簡式的整數(shù)倍,利用其相對分子質(zhì)量及求得的最簡式便可
確定其分子式。如烴的最簡式求法為:
例1:某含C、H、O三元素的有機物,其C、H、O的質(zhì)量比為6:1:8,該有機物蒸汽的密度是相同條件下的H2密度的30倍,求該有機物的分子式。
【解析】該有機物中的原子個數(shù)比為
故其實驗式為CH2O,設(shè)其分子式為(CH2O)n,根據(jù)題意得:。
則該有機物的分子式為C2H4O2。
方法二 、單位物質(zhì)的量法
根據(jù)題目中的已知條件,確定有機物的元素組成后,直接求出1mol該有機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物氣體的密度(或相對密度)及各元素的質(zhì)量分數(shù),則求解分子式的基本途徑為:密度(或相對密度)→M→1mol有機物氣體中各元素原子的物質(zhì)的量→分子式。
例2:6.2 g某有機物A完全燃燒后,生成8.8 g CO2和5.4 g H2O,并測得該有機物的蒸汽與H2的相對密度是31,求該有機物的分子式。
【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
所以有機物A中含有O元素,且m(O)=6.2 g-3 g=3.2 g。
因為M(A)=31×2 g/mol=62 g/mol,故1 mol A中各元素原子的物質(zhì)的量
則該有機物的分子式為C2H6O2。
方法三 、列方程組法
若已知有機物的元素組成,則可直接設(shè)1個分子中所含各元素原子的個數(shù)分別為x、y、z,即設(shè)出有機物的分子式。如有機物中含有C、H或C、H、O元素的時候可以假設(shè)該有機物的分子式為CxHyOz,根據(jù)題設(shè)條件列方程組解得x、y、z,即可求出該有機物的分子式(當z=0的時候該有機物不含氧,否則含有氧元素)。
例3:0.2 mol某有機物和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)物通過濃硫酸后,濃硫酸增重10.8 g,再通過灼熱的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)通過堿石灰增重17.6 g可知總的CO2質(zhì)量為17.6 g,即可計算出燃燒所得到的CO2質(zhì)量
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