化学方程式的配平(2)

2019-01-12 17:02

4、若有分数去分母:意思是说该法的第四步是将第三部解方程组得到的方程组的解代入化学反应方程式中,若有的系数是分数,则要在化学反应方程式两边同乘以各分母的最小公倍数。从而各分母被去掉,使分数变为整数。

根据诗意的要求将方程②两边同乘以4得: Cu+4HNO3(浓) = Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 配平决策歌 迅速观察定类型, 歧化水解首先用。 能否奇偶再交叉, 四法技穷有万能。

说明:这首诗阐述了在实际配平时如何正确运用笔者介绍的这五种配平方法。 解释:

1、迅速观察定类型:意思是说在看到试题后,第一步是首先观察一下是属于哪一类型的反应式。 2、歧化水解首先用:意思是说若是岐化反应则首先用《歧化反应简捷配平法》,若是双水解反应则首先用《双水解反应简捷配平法》。

3、能否奇偶再交叉:意思是说既不是歧化反应,也不是双水解反应,那么再看一下反应物和生成物多少,若少则用《奇数配偶法》,若较多则用《交叉配平法》。

4、四法技穷有万能:意思是说若遇到万一的情况,即用前四种方法都解决不了,则拿出最后的绝招——《万能配平法》。

为了便于同学们掌握上述五种配平法,现提供如下几个练习题:

⑴、将FeCI3和Na2S两种溶液混合会产生什么现象?写出反应方程式,并配平。 提示:用《双水解简捷配平法》。 ⑵、配平下列反应式: KCIO3 —— KCIO4+KCI C2H2+O2 —— CO2+H2O

Zn+HNO3 —— Zn(NO3)2+NH4NO3+H2O H2S+HNO3 —— S+NO+H2O

提示:各种方法都用一下,并比较对于某个具体的反应式用哪种方法较简便。 (六)设?N?配平

设反应式中包含元素最多的物质的个数为N,再一个个推导,即可配平。 例如:配平方程式KCIO3 —— KCIO4+KCI

设KCIO4系数为N ,则KCIO3之系数为4N/3,KCl系数为N/3.最后左右乘3,配出 (4N)KClO3--------(3N)KClO4+(N)KCl→4KClO3----------3KClO4+KCl 四、唯一元素法

这种方法不仅适用于简单的化学方程式,也适用于较为复杂的化学方程式。首先提出两个概念“唯一元素”和“准唯一元素”。

所谓“唯一元素”是指在反应物或在生成物中都只存在于一种物质的元素。 例如:

KClO3-KCl+O2↑中的K、Cl、O三种元素 KMnO4-K2MnO4+MnO2+O2↑中的K元素 NH4HCO3-NH3↑+CO2↑+H2O中的N、C元素

所谓“准唯一元素”是指对于那些除唯一元素以外的其它元素,当其所在的物质中仅剩下一种物质的系数没确定时,这种元素就称之为“准唯一元素”。例如KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑中,若只剩下MnO2,MnO2的系数没确定时,Mn元素是唯一元素,而当KMnO4、K2MnO4、MnO2三种物质的系数已确定时,O元

素又成为“准唯一元素”。

下面以例题说明用“唯一元素法”配平化学方程式的方法和步骤。 假定系数

任选一种唯一元素,假设其所在的物质中一种,系数为1,并据此推出其所在的另一种物质的系数。本例中选定的K元素,定KClO3系数为1。 1KClO3-1KCl+O2↑

说明:(1)为了使两边所选定的元素原子个数相等,有可能出现分数系数,处理办法是等全部配平了,再把分数变为整数。

(2)为了减少错误,刚开始学时,可要求学生将系数1写上,等全部配平后再把1省略掉。 3. 由已知求未知

在已确定系数物质中,再选择一种唯一元素和准唯一元素,据此确定未知物质的系数。要求所选定的元素必须包含于一种系数未定的物质中。 上面1中选定K元素为唯一元素 1KClO3=1KCl+3/2O2↑ 去分母得

2KClO3=2KCl+3O2↑

由已知求未知,不仅是一个步骤,更重要的是一条原则。分析历年来学生出错的原因,许多是没有掌握这条原则将未定系数物质有意无意当成系数为1而又改变已确定了的物质的系数,从而造成错误。 注意:这一步操作可以重复多次,到每一种物质的系数都确定为止。 练习:KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2↑ C4H10+O2=CO2+H2O

化学方程式的配平有多种方法,具体要用哪种方法,要由便捷程度和你的熟练程度来决定,只要平时多练习,自然就会熟能生巧。 2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2↑ 2C4H10+13O2=8CO2+10H2O

一、“一分为二”法的实施步骤及方法介绍 1、创建合适的半反应

第一步是寻找合适的平衡元素,将复杂反应式恰到好处地分解成两个半反应,这也是配平中最为关键性的步骤。在通常情况下,选择H2O和原子氧(O)作为平衡物质和平衡元素,根据产物和反应物之间的联系,确定两个半反应。如配平反应:KMnO4+FeS+H2SO4→K2SO4+MnSO4+Fe2(SO4)3+S+H2O,我们可以把反应式中的产物K2SO4和MnSO4看作由KMnO4和H2SO4 反应得到,构成一个半反应,产物Fe2(SO4)3和S看作由FeS和H2SO4反应得到,构成另一个半反应,然后用H2O作为平衡物质,就可得到如下两个半反应:

KMnO4+H2SO4→K2SO4+MnSO4+H2O (1) FeS+H2SO4→Fe2(SO4)3+S+H2O (2) 2、两个半反应的配平

将两个半反应配平可采用最基本的观察法。观察反应(1),假定K2SO4的计量系数为1,则KMnO4、H2SO4、MnSO4、H2O的计量系数分别为2、3、2、3。观察反应(2),假定Fe2(SO4)3的计量系数为1,则FeS、H2SO4、S、H2O的计量系数分别为2、2、1、2,并且用原子氧(O)配平氧原子。这样就得到两个配平的半反应:

2KMnO4 +3H2SO4→K2SO4+2MnSO4+3H2O+5O (3) 2FeS+2H2SO4+6O→Fe2(SO4)3+S+2H2O (4) 3、两个半反应的加和

半反应的加和是以两个反应式中的原子氧(O)为纽带,应用最小公倍数法使两个半反应中原子氧(O)的计量系数相等,将两式相加,即可消去原子氧(O),从而实现复杂方程式的配平。将反应式(3)乘以6、反应式(4)乘以5后,两式相加,可消去原子氧(O),最终得到配平的方程式: 12KMnO4+10FeS+28H2SO4=6K2SO4+12MnSO4+5Fe2(SO4)3+5S+28H2O

二、“一分为二”法的适用范围及应用举例

应用“一分为二”法可以配平任何类型的化学方程式,尤其适合复杂类型的化学方程式的配平。对于复杂的氧化还原方程式可以不计算化合价的升降,即可实现快速配平,在某些带有未知化合价的方程式,采用“一分为二”法进行配平,其优越性更加明显。下面从分子方程式、离子方程式及带有未知化合价的化学方程式的配平加以说明。

1、分子方程式的配平

例1 配平反应 Fe3P+HNO3 → Fe(NO3)3+NO+H3PO4+H2O

第一步:由Fe3P、HNO3、Fe(NO3)3、H3PO4、H2O构成一个半反应Fe3P+HNO3→Fe(NO3)3 +H3PO4+H2O;剩余的物质构成另一个半反应HNO3→NO+H2O。

第二步:运用观察法和原子氧(O)配平这两个半反应

Fe3P+9HNO3+7O→3Fe(NO3)3+H3PO4+3H2O;2HNO3→2NO+H2O+3O。

第三步:通过半反应相加,消去O,即可实现配平 3Fe3P+41HNO3=9Fe(NO3)3+14NO+3H3PO4+16H2O

2、离子方程式的配平

离子方程式的配平往往与反应物所处的酸碱环境有关。在酸性环境中,可以用H平衡离子电荷;对于复杂的氧化还原方程式可以不计算化合价的升降,即可实现快速配平,在某些带有未知化合价的方程式,采用“一分为二”法进行配平,其优越性更加明显。下面从分子方程式、离子方程式及带有未知化合价的化学方程式的配平加以说明。在碱性环境中,可以用OH平衡离子电荷,再用原子氧(O)来配平氧原子。其它步骤与分子方程式的配平类似。

例2 在酸性环境中配平反应:Fe3C+Cr2O72-→Fe+CO2↑+Cr 第一步:列出半反应 Fe3C→Fe+CO2↑ ,Cr2O72-→Cr

第二步:配平除H、O以外的原子,用H配平两边电荷,用O来配平氧原子 Fe3C+9H+6.5O→3Fe+CO2↑+4.5H2O,Cr2O72-+8H→2Cr+4H2O+3O

3+3+

3+3+

3+3+

第三步:通过半反应相加,消去O,即可实现配平

6Fe3C+13Cr2O72-+158H=18Fe+6CO2↑+26Cr+79H2O

3+3+

例3 在碱性环境中配平反应:ClO-+P4→H2PO4-+Cl- 第一步:列出半反应ClO-→Cl-,P4→H2PO4-

第二步:配平除H、O以外的原子,用OH配平两边电荷,用H2O配平氢原子,用O来配平氧原子ClO--

→Cl-+O,P4+4OH+2H2O+10O→4H2PO4-

第三步:通过半反应相加,消去O,即可实现配平 10ClO-+P4+4OH+2H2O=10Cl-+4H2PO4-

3、带有未知化合价的化学方程式的配平

带有未知化合价的化学方程式,运用元素化合价升降法进行配平,涉及到计算元素化合价的问题,配平过程显得十分繁琐。但采用“一分为二”法可以避免元素化合价的复杂计算,使化学方程式的配平变得十分简单,从而达到快速配平的目地。

例4 配平反应K2Ox+FeSO4+H2SO4→K2SO4+Fe2?SO4?3+H2O

第一步:列出半反应K2Ox+H2SO4→K2SO4+H2O,FeSO4+H2SO4→Fe2?SO4?3+H2O 第二步:配平半反应

K2Ox+H2SO4→K2SO4+H2O+(x-1)O,2FeSO4+H2SO4+O→Fe2?SO4?3+H2O 第三步:通过半反应相加,消去O,即可实现配平

K2Ox+2(x-1)FeSO4+xH2SO4=K2 SO4+(x-1)Fe2?SO4?3+xH2O 例5 配平反应Na2Sx +NaClO+NaOH→Na2SO4+NaCl+H2O 第一步:列出半反应Na2Sx +NaOH→Na2SO4+H2O,NaClO→NaCl 第二步:配平半反应

Na2Sx +2(x-1)NaOH+(3x+1)O→x Na2SO4+(x-1)H2O,NaClO→NaCl+O 第三步:通过半反应相加,消去O,即可实现配平

Na2Sx +2(x-1)NaOH+(3x+1)NaClO=x Na2SO4+(3x+1)NaCl+(x-1)H2O 三、应用“一分为二”法配平化学方程式的优劣评价

“一分为二”法的适用范围非常广泛,对简单的化学方程式配平可直接使用观察法,不必使用此法,因为“一分为二”法是以观察法为基础的配平方法,把复杂的化学方程式分解成两个较为简单的半反应,其目地就是有助于运用观察法进行配平,并以原子氧为纽带重新组合成配平的原方程式。从上面的几个例题的配平,我们可以发现“一分为二”法的配平程序十分清晰,不断总结配平规律,只要理顺反应物与生成物之间的关系,列出半反应,利用观察法就能马上配平,有利于学生的学习和掌握。

总之,“一分为二”法能够处理各种不同类型化学方程式的配平问题,尤其适合配平复杂类型的化学方程式。基于此,在化学方程式的配平过程中,只要我们严格按照“一分为二”法的解题步骤勤加练习,去灵活运用它,去熟练掌握它,就能实现化学方程式配平的新突破。

化学方程式的配平一直是中学化学的难点之一,特别是氧化还原反应方程式的配平更使许多学生感到困惑。在中学阶段,教材及其它辅导资料都着重介绍了用化合价升降法配平氧化还原方程式,但学生在运用此方法进行配平时容易出错;原因在于氧化还原反应繁杂多样,各有其特点,本文着重介绍如何从氧化还原反应的特点出发运用化合价升降法配平氧化还原反应方程式的一些价态处理技巧。 一配平原则: 配平要遵循三个“守恒”原则,即质量守恒、电子得失守恒和电荷守恒 二价态处理技巧 1.零价法 对于含有无法 ( 或很难 ) 确定化合价的物质 ( 如 Fe 3 C、Fe 3 O 4 等 ) 发生氧化还原反应方程式的配平,可采用此法。一般来说,它只适合于由两种元素组成的化合物。首先令该物质中各种元素的化合价都为 0价,再来决定其

它元素的化合价。这样人为假定元素的化合价就与这些元素实际的化合

价并不一样。 例 1:配平:Fe 3 C+HNO 3 --Fe ( NO 3 ) 3 + CO 2 - + NO 2 - + H 2 O 与化合价升降一次配平法一样,确定两种标准物: FeC 3 和NO 2 。令Fe 3 C中Fe元素和C元素的任意种元素的化合价为0价,按照化合价法则,则另一元素的化合价也为0价。 两种物质中化合价所乘的数字即为该物质的

化学计量数。 最后,用观察法配平

其它物质的化学计量数,所得配平的化学方程式如下: Fe 3 C+22HNO 3 =3Fe ( NO 3 ) 3 + CO 2 - + 13NO 2 - + 11H 2 O 例 2:配平:Fe 3 O 4 +K 2 Cr 2 O 7 +H 2 SO 4 --Cr 2 ( SO 4 ) 3 + Fe 2 ( SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 +H 2 O 配平此方程式所选择的标准物为 K 2 Cr 2 O 7 和Fe 3 O 4 ,且使Fe 3 O 4 中元素的化合价都为0价。通过化合价升降一次配平法所得的化学计量数如下图所示: 其它物质的化学计量数通过

观察法配平: 注意:该反应中, O元素的化合价没有发生变化,即未发生氧化还原反应;但使用零价法后,O元素的化合价发生了变化,故与实际反应不同。 6Fe 3 O 4 +K 2 Cr 2 O 7 +31H 2 SO 4 =Cr 2 ( SO 4 ) 3 + 9Fe 2 ( SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 +31H 2 O 2.分数价法 在有些二元化合物中,当按照一种元素的化合价来计算另一种元素的化合价时,得出的是分数价,这是因为该物质的结构特殊,或该元素可能存在不同价态的原子所致。 例 3:配平:Fe 3 C+HNO 3 --Fe ( NO 3 ) 3 + CO 2 - + NO 2 - + H 2 O 解析:采用分数价法, Fe 3 C中Fe元素的化合价变为分数 ( 这与教材中有关化合价的本意不同 ) ,选择的标准

物依然是 Fe 3 C和NO 2 ,1个Fe为 ,3个Fe作为一个整体则为4价,变为3个+3价的铁共9价,9

-4=5。如下图所示: 例 4:配平:Fe 3 O 4 +K 2 Cr 2 O 7 +H 2 SO 4 --Cr 2 ( SO 4 ) 3 + Fe 2 ( SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 +H 2 O 解析:配平此方程式,可采用分数价配平法,要注意的是选择标准物不同,双线桥上标的就不一样。如选择标准物为 Fe 3 O 4 和K 2 Cr 2 O 7 ,则得如下图示: 若选择标准物为 Fe 2 ( SO 4 ) 3 和 K 2 Cr 2 O 7 ,则得如下图示: 但最后最得配平方程式都如下: 6Fe 3 O 4 +K 2 Cr 2 O 7 +31H 2 SO 4 =Cr 2 ( SO 4 ) 3 + 9Fe 2 ( SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 +31H 2 O 3.分开表示法 例 5:配平:Fe 3 O 4 +K 2 Cr 2 O 7 +H 2 SO 4 --Cr 2 ( SO 4 ) 3 + Fe 2 ( SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 +H 2 O 解析:由于 Fe 3 O 4 中包含两种价态 ( +2、+3 ) 的铁,故可以分别表示进行考虑。 Fe 3 O 4 可写为:FeO.Fe 2 O 3 ,发生化合价变化的是+2价的铁,如下图所示:

6Fe 3 O 4 +K 2 Cr 2 O 7 +31H 2 SO 4 =Cr 2 ( SO 4 ) 3 + 9Fe 2 ( SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 +31H 2 O 4.任意价法 例 6:配平:Fe 3 O 4 +K 2 Cr 2 O 7 +H 2 SO 4 --Cr 2 ( SO 4 ) 3 + Fe 2 ( SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 +H 2 O 解析:既然可以把元素的化合价设为 0价,或算为分数价,当然也可以任意假定其化合价,即这里所说的任意价法。只不过为了计算方便,这里把O的化合价设为 - 3价,则Fe的化合价便成了+4价,如下列二式所示。但要注意,由于任意假定了元素的化合价,可能使某些不发生氧化还原反应的元素的化合价也发生了改变 ( 如本例中的 O元素 ) ,这与实际的氧化还原反应不同了。

这里

颠倒了正、负,升、降自然也相反,但配平的结果却一样。 6Fe 3 O 4 +K 2 Cr 2 O 7 +31H 2 SO 4 =Cr 2 ( SO 4 ) 3 + 9Fe 2 ( SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 +31H 2 O 从上几种配平方法可知,配平的方法只是手段而已,手段可以是真实的,也可以是虚假的,目的只有一个,配平就可以。


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