内容正文:
第三节 氧化还原反应
课时3 氧化还原反应配平
第一章 物质及其变化
课堂导入
燃煤电厂、水泥厂等排放的烟气里含有氮氧化物NOX(主要是NO、NO2),释放到空气中会引发酸雨、光化学烟雾、雾霾,属于大气污染物。
工业上采用选择性催化还原( SCR) 脱硝技术,喷入NH3,与氮氧化物反应,转化成无害的氮气和水蒸气:NH3+NO→ N2+H2O。
要处理一定量 NO,需要通入多少NH3?
任务二:氧化还原反应方程式的配平
1. 氧化还原反应方程式配平的基本原则
方程配平
基本原则
氧化剂得电子总数=还原剂失电子总数
反应前后,元素种类和原子个数守恒
反应前后,阴阳离子所带电荷总数守恒
电子守恒原则
质量守恒原则
电荷守恒原则
H2S + HNO3=== S↓+ NO+H2O
根据电子得失守恒
化合价升降数目相等
配平关键
-2 +5 0 +2
化合价升降数目相等
标变价
列升降
求相等
定系数
查守恒
原子守恒、电荷守恒
2
3
×2
×3
3
2
2
3
氧化还原反应方程式配平的一般步骤
通过求最小公倍数使化合价升降总数相等
先两剂两产再其他
单线改成等号,标注反应条件
1.配平下列化学方程式。
(1) Mg+ CO2 C+ MgO
(2) Na2SO3+ KIO3+ H2SO4=== Na2SO4+ K2SO4+ I2
+ H2O
2
1
1
2
5
2
1
5
1
1
1
(1)正向配平法:适用于反应物分别是氧化剂、还原剂的反应。(即:一般氧化还原反应、归中反应)先确定氧化剂和还原剂的化学计量数,然后再确定还原产物和氧化产物的化学计量数。
氧化剂
还原剂
0 +6 +4 +4
C + H2SO4(浓) === CO2↑ + SO2↑ + H2O
化合价升高,失去4e-
化合价降低,得到2e-
×1
×2
2
2
2
1
回顾情境:要处理一定量 NO,需要通入多少NH3?
NH3+NO→ N2+H2O
2.(2026·武汉段考)田径运动会上使用的发令枪所用“火药”成分是氯酸钾和红磷,经撞击发出响声,同时产生白烟。撞击时发生反应的化学方程式为KClO3+P—→P2O5+KCl(未配平),则下列有关叙述错误的是
A.上述反应中Cl元素被还原,KClO3是氧化剂
B.P2O5是P被还原后所得的产物,P是还原剂
C.配平后反应的化学方程式为5KClO3+6P===3P2O5+5KCl
D.上述反应中每消耗3个P原子时,转移15个电子
√
(2)逆向配平法:适用于一种元素的化合价既升高又降低的反应和分解反应中的氧化还原反应。先确定氧化产物和还原产物的化学计量数,然后确定还原剂和氧化剂的化学计量数。
0 -1 +1
失去 e-,
得到e-,
例1 S+ KOH K2S+ K2SO3+ H2O
分析
硫单质既是氧化剂又是还原剂,K2S是 产物,K2SO3是 产物。
(1)化合价的变化:生成1个K2S化合价 价,生成1个K2SO3化合价
价,化合价变化的最小公倍数为 ,因而K2S化学计量数为 ,K2SO3的化学计量数为 。
(2)根据S原子守恒确定单质硫的化学计量数为 。
(3)再根据K原子守恒配出KOH的化学计量数为 。
(4)最后定H2O的化学计量数为 。
还原
氧化
降低2
升高4
4
2
1
3
6
3
1.一定条件下,硝酸铵受热分解的化学方程式(未配平)为
NH4NO3 HNO3 +N2↑+H2O,下列说法错误的是
A.配平后H2O的系数为6
B.NH4NO3既是氧化剂又是还原剂
C.该反应既是分解反应也是氧化还原反应
D.氧化产物和还原产物的质量之比为5∶3
√
(3)离子方程式的配平
首先根据得失电子守恒和原子守恒配平氧化剂、还原剂和氧化产物、还原产物,根据电荷守恒,配平离子方程式两边电荷数,最后根据原子守恒配平未变价元素的原子。
例2 Mn+ H++ H2O2=== Mn2++ O2↑+ H2O
分析
先根据得失电子守恒确定氧化剂Mn、还原剂H2O2、还原产物Mn2+、氧化产物O2的化学计量数分别是 、 、 、 ;根据电荷守恒确定H+的化学计量数为 ,根据H原子守恒确定H2O的化学计量数为 ,最后用O原子守恒检验。
2
5
2
5
6
8
2.已知在碱性条件下,发生反应:Fe3++ClO-+OH-—→Fe+Cl-+H2O(未配平)。
(1)Fe中铁元素化合价为 。
(2)Fe是 (填“氧化”或“还原”)产物。
(3)配平该离子方程式: 。
+6
氧化
2Fe3++3ClO-+10OH-===2+3Cl-+5H2O
(4)缺项配平[一般缺的为酸(H+)、碱(OH-)、水(H2O)]
(1)先将得失电子数配平,再观察两边电荷。若反应物这边缺正电荷,一般加H+,生成物一般加水;若反应物这边缺负电荷,一般加OH-,生成物一般加水,然后根据两边电荷数进行配平。
(2)当化学方程式中有多个缺项时,应根据化合价的变化找准氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
例3 Mn+ I-+ === Mn2++ I2+ H2O
2
10
16H+
2
5
8
3.NaNO2也可作为食品防腐剂,但由于NaNO2具有一定的毒性,因此用量和残留量均有严格规定。可用酸性高锰酸钾溶液测定NaNO2的含量,配平反应:
N+ Mn+ === N+ Mn2++_______
5
2
6H+
5
2
3H2O
类型1
某元素化合价完全变化,先配氧化剂或还原剂的系数。
3
4
3
2
KNO3+ FeCl2 + HCl KCl + FeCl3+ NO↑+ H2O
类型2
某元素化合价部分变化,含该元素的物质先配生成物。
4
10
4
3
Mg + HNO3 Mg(NO3)2 + NH4NO3 + H2O
类型3
自身的氧化还原反应(包括歧化反应)先配氧化产物和还原产物。
3
2
NO2 + H2O HNO3 + NO
拓展——氧化还原反应的类型
类型4
某物质所含元素化合价同时升高或同时降低时,将这种物质当作一个整体来计算化合价变化数。
类型5
离子方程式的配平(可利用电荷守恒进行配平)
类型6
关于有缺项的方程式的配平(缺项一般是酸、碱或水)
Zn+ H++ NO3- Zn2++ NH4++ _________
2
2
3
2
3
5
4
11
2
8
4
10
4
3H2O
FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2
Cr(OH)4- + OH- + ClO- CrO42- + Cl- + H2O
拓展——氧化还原反应的类型
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课堂小结
氧化还原反应方程式的配平
氧化还原反应的类别
氧化还原反应方程式的配平
基本原则:三种守恒
配平步骤
标变价
列变化
求总数
配系数
查守恒
常见类型
【例1】配平氧化还原反应的方程式
① I2 + KOH = KI + KIO3 + H2O
② NH3 + NO2 = N2 + H2O
③ C2H6 + O2 = CO2 + H2O
④ KMnO4 + HCl = KCl + MnCl2 + H2O + Cl2↑
答案:
① 1 I2 + 6 KOH = 5 KI +1 KIO3 + 3 H2O
② 8 NH3 + 6 NO2 = 7 N2 + 12 H2O
③ 2 C2H6 +7 O2 = 4 CO2 + 6 H2O
④2KMnO4 +16HCl = 2KCl + 2MnCl2 +8H2O +5Cl2↑
析·典型范例
(4)缺项配平:缺项的方程一般根据环境配H+、OH-、H2O,且电荷守恒。
___MnO4-+____+___Cl- ==== ___Mn2++___Cl2↑+____
___MnO4-+____+___H2C2O4 ==== ___Mn2++___CO2↑+____
___MnO4-+____+___SO2 ==== ___Mn2++___SO42-+____
2 16H+ 10 2 5 8H2O
2 6H+ 5 2 10 8H2O
2 2H2O 5 2 5 4H+
【例2】
典型范例
1
1
1
2
3
8
3
2
4
5
1
3
3
3
3
2
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配平下列氧化还原反应方程式。
(1)____HCl(浓)+____MnO2 eq \o(=====,\s\up19(△))____Cl2↑+____MnCl2+____H2O
(2)____Cu+____HNO3(稀)===____Cu(NO3)2+____NO↑+____H2O
(3)____KI+____KIO3+____H2SO4===____I2+____K2SO4+____H2O
(4)____MnO eq \o\al(\s\up3(-),\s\do5(4))+____H++____Cl-===____Mn2++____Cl2↑+____H2O
(5)____S+____KOH eq \o(=====,\s\up19(△))____K2S+____K2SO3+____H2O
10
5
8
3
6
2
1
3
2
4
$