Question

如何根据氧化还原反应原理书写陌生的化学方程式

Answer 1

四步法”书写陌生氧化还原反应方程式
一、陌生氧化还原反应方程式的书写方法
1．“四步法”书写陌生氧化还原反应方程式

第一步：根据元素化合价的升降判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。

第二步：按“氧化剂＋还原剂＝还原产物＋氧化产物”写出方程式，根据得失电子守恒配平上述四种物质。注意：不属于“氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物”的物质这一步暂不写在方程式中。

第三步：根据电荷守恒或反应物的酸碱性，在方程式左边或右边补充H＋、OH－或H2O等。

第四步：根据质量守恒配平反应方程式。

例5 实验室可由软锰矿（主要成分为MnO2）制备KMnO4，方法如下：软锰矿与过量固体KOH和KClO3在高温下反应，生成锰酸钾（K2MnO4）和KCl：用水溶解，滤去残渣，滤液酸化后，K2MnO4转变为MnO2和KMnO4；滤去MnO2沉淀，浓缩溶液，结晶得到深紫色的针状KMnO4晶体。请回答：

（1）软锰矿制备K2MnO4的化学方程式是　　
　　　　　　　　　　　　　　　　；
（2）KMnO4能与热的经硫酸酸化的Na2C2O4反应，生成Mn2+和CO2，该反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析：（1）第一步，Mn元素由MnO2中的+4价升高到K2MnO4中的+6价，故MnO2是还原剂，K2MnO4是氧化产物。

Cl元素由KClO3中的+5价降低到KCl中的－1价，故KClO3是氧化剂，KCl是还原产物。

第二步，按“氧化剂＋还原剂＝还原产物＋氧化产物”把化学方程式初步写为：KClO3+3MnO2 KCl+3K2MnO4。

由于Cl元素降6价，Mn元素升2价，所以MnO2、K2MnO4的化学计量数均为3。

第三步，由于反应是在碱性条件下进行，且第一步写出的方程式中右边钾元素物质的量多于左边钾元素的物质的量，故在方程式左边反应物中补充KOH，右边生成物中补充H2O：

KClO3+3MnO2+KOH KCl+3K2MnO4+H2O。

第四步，根据K元素守恒，在KOH前面配6；根据H元素守恒在H2O前面配3。两边的O元素相等，说明方程式已配平：
3MnO2+6KOH+KClO3 3K2MnO4+KCl+3H2O。

（2）第一步，依题意Mn元素化合价降低，故KMnO4是氧化剂，MnSO4是还原产物；C元素化合价升高，故Na2C2O4是还原剂（C元素化合价为+3价），CO2是氧化产物。

第二步，按“氧化剂＋还原剂＝还原产物＋氧化产物” 把化学方程式初步写为：2KMnO4+5Na2C2O4 2MnSO4+10CO2↑。

由KMnO4→MnSO4，Mn元素降了5价，在还原剂Na2C2O4前面配5，在氧化产物CO2前面配10；由Na2C2O4→CO2，C元素升了1价，2 molC共失去2 mole－，在氧化剂KMnO4前面配2，还原产物MnSO4前面配2。

第三步，反应是在硫酸溶液中进行，故在左边反应物中补充H2SO4，右边生成物中补充K2SO4、Na2SO4和H2O：
2KMnO4+5Na2C2O4+H2SO4 2MnSO4+10CO2↑+ K2SO4+Na2SO4+H2O。

第四步，根据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+KClO3 3K2MnO4+KCl+3H2O

（2）2KMnO4+5Na2C2O4+8H2SO4 2MnSO4+10CO2↑+ K2SO4+5Na2SO4+8H2O

2．常见还原剂的氧化产物

（1）还原性单质的氧化产物

①Fe遇弱氧化剂（如H＋、S等）一般氧化为Fe2+；Fe遇强氧化剂（如Cl2、Br2、过量HNO3等）一般氧化为Fe3+。

②单质I2可以被Cl2氧化为IO3－。

（2）还原性物质的氧化产物

在溶液中，Cu2O、FeO、SO2的氧化产物一般分别为Cu2+、Fe3+、SO42－，它们与稀HNO3（还原产物为NO）反应的离子方程式依次为：

3Cu2O+2NO3－+14H+＝6Cu2++2NO↑+7H2O；

3FeO+NO3－+10H+＝3Fe3++NO↑+5H2O；

3SO2+2NO3－+ 2H2O＝3SO42－+2NO↑+ 4H+。

（3）还原性酸的氧化产物

在溶液中，H2S的氧化产物通常是S或SO42－。
（4）NH3的氧化产物

NH3的氧化产物一般为无污染的N2。

①如NH3被Cl2、灼热CuO氧化为N2，反应的方程式有：

2NH3+3Cl2＝N2+6HCl（常温接触就发生反应，NH3少量）；

8NH3+3Cl2＝N2+6NH4Cl（NH3过量，观察到有白烟产生）；

2NH3+3CuO N2+3Cu+3H2O。

②NH3在纯氧中燃烧，其氧化产物也为N2：4NH3+3O2（纯） 2N2+6H2O。

提醒：NH3在铂作催化剂时，被氧气氧化为NO：4NH3+5O2 4NO+6H2O。

（5）还原性盐的还原产物

①酸性溶液中，Fe2+的氧化产物为Fe3+，如绿矾溶液（配制时加入了H2SO4）中滴加双氧水的离子方程为：2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O。

②SO32－的氧化产物为SO42－，如Na2SO3溶液中加入碘水的离子方程式为：SO32－+I2+ H2O＝SO42－+2I－+2H+。

3．常见氧化剂的氧化产物

（1）氧化性酸的还原产物

浓H2SO4的还原产物一般为SO2；浓HNO3的还原产物为NO2，稀HNO3的还原产物为NO，随着HNO3浓度的减小，其还原产物还可能是N2O、N2、NH4+。

（2）氧化性盐的还原产物

①Fe3+的还原产物一般为Fe2+。若还原剂为过量的活泼金属如Zn，能将Fe3+还原为Fe。FeCl3溶液与Cu、Zn、SO2、H2S、HI等还原剂反应的离子方程式分别为：

2Fe3++Cu＝2Fe2++Cu2+；
2Fe3++ Zn（少量）＝2Fe2++ Zn 2+；
2Fe3++ 3Zn（过量）＝2Fe+ 3Zn 2+；
2Fe3++ H2S＝2Fe2++S↓+2H+；
2Fe3++ 2I－＝2Fe2++I2↓。

②酸性KMnO4的还原产物一般为Mn2+；酸性K2Cr2O7的还原产物一般为Cr3+。

二、陌生电极反应式的书写方法

第一步：根据元素化合价的升降判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。

第二步：原电池负极或电解池阳极的电极反应式，按“还原剂－ne－=氧化产物”书写；原电池正极或电解池阴极的电极反应式，按“氧化剂+ne－=还原产物”书写。

第三步：根据电荷守恒和反应混合物的酸碱性，补充H＋、OH－或H2O等，并配平电极反应。

例6 铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：

Fe+Ni2O3+3H2O＝Fe（OH）2+2Ni（OH）2

电池放电时正极的电极反应式为__________________________________。

解析：第一步，反应前后Ni元素化合价由+3价（Ni2O3）降低到+2价[Ni（OH）2]，故Ni2O3是氧化剂，Ni（OH）2是还原产物。

第二步，原电池的正极反应按“氧化剂+ne－＝还原产物”先初步写为：

Ni2O3+2e－＝2Ni（OH）2。

第三步，根据氢元素守恒及电池放电时总反应中H2O是反应物，在电极反应式的左边反应物中补充H2O，再由电荷守恒在电极反应式右边生成物中补充带负电荷的OH－，

Ni2O3+2e－+H2O＝2Ni（OH）2+OH－，

配平后正极的电极反应为：Ni2O3+2e－+3H2O＝2Ni（OH）2+2OH－。

提醒：根据“电池充电时，原电池的负极与外接电源的负极相连作电解池的阴极，原电池的正极与外接电源的正极相连作电解池的阳极”知，可充电电池（二次电池）充电时阴极的电极反应是其放电时负极反应的逆过程，充电时阳极的电极反应是其放电时正极反应的逆过程。

如爱迪生电池放电时负、正极反应分别为：

负极：Fe+2OH－－2e－＝ Fe（OH）2，正极：Ni2O3+2e－+3H2O ＝2Ni（OH）2+2OH－。

其充电时阴、阳极反应分别为：

阴极：Fe（OH）2+2e－＝ Fe+2OH－，阳极：2Ni（OH）2+2OH－-2e－＝Ni2O3+3H2O。

Answer 2

　　四步法”书写陌生氧化还原反应方程式
一、陌生氧化还原反应方程式的书写方法
1．“四步法”书写陌生氧化还原反应方程式
第一步：根据元素化合价的升降判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
第二步：按“氧化剂＋还原剂＝还原产物＋氧化产物”写出方程式，根据得失电子守恒配平上述四种物质。注意：不属于“氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物”的物质这一步暂不写在方程式中。
第三步：根据电荷守恒或反应物的酸碱性，在方程式左边或右边补充H＋、OH－或H2O等。
第四步：根据质量守恒配平反应方程式。

　　氧化-还原反应 (oxidation-reduction reaction, 也作redox reaction)是化学反应前后，元素的氧化数有变化的一类反应。 氧化还原反应的实质是电子的得失或共用电子对的偏移。 氧化还原反应是化学反应中的三大基本反应之一（另外两个为（路易斯）酸碱反应与自由基反应）。自然界中的燃烧，呼吸作用，光合作用，生产生活中的化学电池，金属冶炼，火箭发射等等都与氧化还原反应息息相关。研究氧化还原反应，对人类的进步具有极其重要的意义。
　　氧化还原反应前后，元素的氧化数发生变化。根据氧化数的升高或降低，可以将氧化还原反应拆分成两个半反应：氧化数升高的半反应，称为氧化反应； 氧化数降低的反应，称为还原反应。 氧化反应与还原反应是相互依存的，不能独立存在，它们共同组成氧化还原反应。
　　反应中，发生氧化反应的物质，称为还原剂，生成氧化产物；发生还原反应的物质，称为氧化剂，生成还原产物。氧化产物具有氧化性，但弱于氧化剂；还原产物具有还原性，但弱于还原剂。用通式表示即为：
　　氧化还原反应
　　氧化还原反应的发生条件，从热力学角度来说，是反应的自由能小于零；从电化学角度来说，是对应原电池的电动势大于零。

Answer 3

所谓氧化还原，有物质被还原，必然有物质被氧化。
氧化物质升价应该等于还原物质的降价，配平方程式时应先满足元素电子守恒，元素个数守恒，即在去之前添加系数配平。

Answer 4

小石老师为大家分享高中化学知识干货与解题技巧

Answer 5

根据得失电子守恒，化合价的角度就是化合价的升降。