Question

高中化学方程式配平技巧

Answer 1

　　导语：因为改动元素符号右下角的数字即意味着改动反应物与生成物的组成，就可能出现根本不存在的物质或改变了原有化学变化的反应物或生成物，出现根本不存在的化学变化。需要注意的是，不论用何种方法配平化学方程式，只能改动化学式前面的化学计量数，而决不能改动化学式中元素右下角的数字。

　　高中化学方程式配平技巧

　　1 有机物反应，先看H右下角的数字，而无机物先看O的数字，一般是奇数的配2，假如不够可以翻倍。 2 碳氢化合物的燃烧，先看H、C，再看O，它的生成物一般为水和二氧化碳。

　　3 配平的系数如果有公约数要约分为最简数。

　　4 电荷平衡。在离子方程式中，除了难溶物质、气体、水外，其它的都写成离子形式。

　　(1)让方程两端的电荷相等。

　　(2)观察法去配平水、气体。

　　5 还有一些不用配平，注意先计算再看是否需要配平。

　　高中化学方程式配平技巧

　　(1)最小公倍数法：

　　在配平化学方程式时，观察反应前后出现”个数”较复杂的元素，先进行配平。先计算出反应前后该元素原子的最小公倍数，用填化学式前面化学计量数的方法，对该原子进行配平，然后观察配平其他元素的原子个数，致使化学反应中反应物与生成物的元素种类与原子个数都相等。 例如：教材介绍的配平方法，就是最小公倍数法。在P+O2――P2O5反应中先配氧：最小公倍数为10，得化学计量数为5与2，P+5O2――2P2O5;再配平磷原子，4P+5O2==2P2O5。

　　(2)观察法：

　　通过对某物质的化学式分析来判断配平时化学计量数的方法。

　　例如：配平Fe2O3+CO――Fe+CO2。在反应中，每一个CO结合一个氧原子生成CO2分子，而Fe2O3则一次性提供三个氧原子，因而必须由三个CO分子来接受这三个氧原子，生成三个CO2分子即Fe2O3+3CO――Fe+3CO2，最后配平方程式Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2，这种配平方法是通过观察分析Fe2O3化学式中的氧原子个数来决定CO的化学计量数的，故称为观察法。

　　(3)奇数变偶数法：

　　选择反应前后化学式中原子个数为一奇一偶的元素作配平起点，将奇数变成偶数，然后再配平其他元素原子的方法称为奇数变偶数法。 例如：甲烷(CH4)燃烧方程式的配平，就可以采用奇数变偶数法：CH4+O2――H2O+CO2，反应前O2中氧原子为偶数，而反应后H2O中氧原子个数为奇数，先将H2O前配以2将氧原子个数由奇数变为偶数：CH4+O2――2H2O+CO2，再配平其他元素的原子：CH4+2O2==2H2O+CO2。

　　(4)归一法：

　　找到化学方程式中关键的化学式，定其化学式前计量数为1，然后根据关键化学式去配平其他化学式前的化学计量数。若出现计量数为分数，再将各计量数同乘以同一整数，化分数为整数，这种先定关键化学式计量数为1的配平方法，称为归一法。

　　例如：甲醇(CH3OH)燃烧化学方程式配平可采用此法：CH3OH+O2――H2O+CO2，显然决定生成H2O与CO2的多少的关键是甲醇的`组成，因而定其计量数为1，这样可得其燃烧后生成H2O与CO2的分子个数：CH3OH+O2――2H2O+CO2。然后配平氧原子：CH3OH+3/2O2===2H2O+CO2，将各计量数同乘以2化分为整数：2CH3OH+3O2==4H2O+2CO2。

　　需要注意的是，不论用何种方法配平化学方程式，只能改动化学式前面的化学计量数，而决不能改动化学式中元素右下角的数字。因为改动元素符号右下角的数字即意味着改动反应物与生成物的组成，就可能出现根本不存在的物质或改变了原有化学变化的反应物或生成物，出现根本不存在的化学变化。

　　高中化学方程式配平技巧

　　观察法

　　观察法适用于简单的氧化-还原方程式配平。配平关键是观察反应前后原子个数变化，找出关键是观察反应前后原子个数相等。

　　例1：Fe3O4+CO → Fe+CO2

　　分析：找出关键元素氧，观察到每一分子Fe3O4反应生成铁，至少需4个氧原子，故此4个氧原子必与CO反应至少生成4个CO2分子。

　　解：Fe3O4+4CO→3Fe+4CO2

　　有的氧化-还原方程看似复杂，也可根据原子数和守恒的思想利用观察法配平。

　　例2：P4+P2I4+H2O→PH4I+H3PO4

　　分析：经观察，由出现次数少的元素原子数先配平。再依次按元素原子守恒依次配平出现次数较多元素。

　　解：第一步，按氧出现次数少先配平使守恒

　　P4+P2I4+4H2O→ PH4I+H3PO4

　　第二步：使氢守恒，但仍维持氧守恒

　　P4+P2I4+4H2O→ 5PH4I+H3PO4

　　第三步：使碘守恒，但仍保持以前调平的O、H

　　P4+5/16P2I4+4H2O →5/4PH4I+H3PO4

　　第四步：使磷元素守恒

　　13/32P4+5/16P2I4+4H2O → 5/4PH4I+H3PO4

　　去分母得

　　13P4+10P2I4+128H2O= 40PH4I+32H3PO4

　　最小公倍数法

　　最小公倍数法也是一种较常用的方法。配平关键是找出前后出现“个数”最多的原子，并求出它们的最小公倍数

　　例3：Al+Fe3O4 →Al2O3+Fe

　　分析：出现个数最多的原子是氧。它们反应前后最小公倍数为“3′ 4”，由此把Fe3O4系数乘以3，Al2O3系数乘以4，最后配平其它原子个数。

　　解：8Al+3Fe3O4= ? 4Al2O3+9Fe

　　奇数偶配法

　　奇数法配平关键是找出反应前后出现次数最多的原子，并使其单(奇)数变双(偶)数，最后配平其它原子的个数。

　　例4：FeS2+O2 →Fe2O3+SO2

　　分析：由反应找出出现次数最多的原子，是具有单数氧原子的FeS2变双(即乘2)，然后配平其它原子个数。

　　解：4FeS2+11O2→ 2Fe2O3+8SO2

　　电子得失总数守恒法

　　这种方法是最普通的一方法，其基本配平步骤课本上已有介绍。这里介绍该配平时的一些技巧。

　　对某些较复杂的氧化还原反应，如一种物质中有多个元素的化合价发生变化，可以把这种物质当作一个整体来考虑。

　　例5：

　　FeS+H2SO4(浓) → Fe2(SO4)3+S+SO2+H2O

　　分析：先标出电子转移关系

　　FeS+H2SO4→ 1/2Fe2(SO4)3+S+SO2+H2O

　　该反应中FeS中的Fe，S化合价均发生变化，可将式中FeS作为一个“整体”，其中硫和铁两元素均失去电子，用一个式子表示失电子总数为3e。

　　2FeS+3H2SO4→Fe2(SO4)3+2S+3SO2+H2O

　　然后调整未参加氧化还原各项系数，把H2SO4调平为6H2SO4，把H2O调平为6H2O。

　　解： 2FeS+6H2SO4=Fe2(SO4)3+2S+3SO2+6H2O

　　零价法

　　对于Fe3C，Fe3P等化合物来说，某些元素化合价难以确定，此时可将Fe3C，Fe3P中各元素视为零价。零价法思想还是把Fe3C，Fe3P等物质视为一整价。

　　例7：

　　Fe3C+HNO3 →Fe(NO3)3+CO2+NO2+H2O

　　再将下边线桥上乘13，使得失电子数相等再配平。

　　解：

　　Fe3C+22HNO3(浓)= 3Fe(NO3)3+CO2+13NO2+11H2O

　　练习：

　　Fe3P+HNO3 →Fe(NO3)3+NO+H3PO4+H20

　　得3Fe3P+41HNO3=9Fe(NO3)3+14NO+3H3PO4+16H2O

　　歧化反应的配平

　　同一物质内同一元素间发生氧化-还原反应称为歧化反应。配平时将该物质分子式写两遍，一份作氧化剂，一份作还原剂。接下来按配平一般氧化-还原方程式配平原则配平，配平后只需将该物质前两个系数相加就可以了。

　　例8：

　　Cl2+KOH(热)→KClO3+KCl+H2O

　　分析：将Cl2写两遍，再标出电子转移关系

　　3Cl2+6KOH → KClO3+5KCl+3H2O

　　第二个Cl2前面添系数5，则KCl前需添系数10;给KClO3前添系数2，将右边钾原子数相加，得12，添在KOH前面，最后将Cl2合并，发现可以用2进行约分，得最简整数比。

　　解：

　　3Cl2+6KOH = KClO3+5KCl+3H2O

　　逆向配平法

　　当配平反应物(氧化剂或还原剂)中的一种元素出现几种变价的氧化—还原方程式时，如从反应物开始配平则有一定的难度，若从生成物开始配平，则问题迎刃而解。

　　例9：

　　P+CuSO4+H2O →Cu3P+H3PO4+H2SO4

　　分析：这一反应特点是反应前后化合价变化较多，在配平时可选择变化元素较多的一侧首先加系数。本题生成物一侧变价元素较多，故选右侧，采取从右向左配平方法(逆向配平法)。应注意，下列配平时电子转移都是逆向的。

　　P+CuSO4+H2O →Cu3P+H3PO4+H2SO4

　　所以，Cu3P的系数为5，H3PO4的系数为6，其余观察配平。

　　解：

　　11P+15CuSO4+24H2O =5Cu3P+6H3PO4+15 H2SO4

　　原子个数守恒法(待定系数法)

　　任何化学方程式配平后，方程式两边各种原子个数相等，由此我们可以设反应物和生成物的系数分别是a、b、c。

　　然后根据方程式两边系数关系，列方程组，从而求出a、b、c 最简数比。

　　例10：KMnO4+FeS+H2SO4→ K2SO4+MnSO4+Fe2(SO4)3+S+H2O

　　分析：此方程式甚为复杂，不妨用原子个数守恒法。设方程式为：

　　aKMnO4+bFeS+cH2SO4= d K2SO4+eMnSO4+fFe2(SO4)3+gS+hH2O

　　根据各原子守恒，可列出方程组：

　　a=2d (钾守恒)

　　a=e(锰守恒)

　　b=2f(铁守恒)

　　b+c=d+e+3f+g(硫守恒)

　　4a+4c=4d+4e+12f+h(氧守恒)

　　c=h(氢守恒)

　　解方程组时，可设最小系数(此题中为d)为1，则便于计算：得a=6,b=10,d=3,

　　e=6,f=5,g=10,h=24。

　　解：6KMnO4+10FeS+24H2SO4=3K2SO4+6MnSO4+5Fe2(SO4)3+10S+24H2O

　　例11：Fe3C+HNO3 → CO2+Fe(NO3)3+NO+H2O

　　分析：运用待定系数法时，也可以不设出所有系数，如将反应物或生成物之一加上系数，然后找出各项与该系数的关系以简化计算。给Fe3C前加系数a，并找出各项与a的关系，得

　　aFe3C+HNO3 → aCO2+3aFe(NO3)3+(1-9a)NO+1/2H2O

　　依据氧原子数前后相等列出

　　3=2a+3′ 3′ 3a+2′ (1-9a)+1/2 a=1/22

　　代入方程式

　　1/22 Fe3C+HNO3= 1/22CO2+3/22Fe(NO3)3+13/22NO+1/2H2O

　　化为更简整数即得答案：

　　Fe3C+22HNO3? ? CO2+3Fe(NO3)3+13NO+11H2O

　　离子电子法

　　配平某些溶液中的氧化还原离子方程式常用离子电子法。其要点是将氧化剂得电子的“半反应”式写出，再把还原剂失电子的“半反应”式写出，再根据电子得失总数相等配平。

　　例11、KMnO4+SO2+H2O →K2SO4+MnSO4+H2SO4

　　分析：先列出两个半反应式

　　KMnO4- +8H+ +5e → Mn2+ + 4H2O

　　SO2 + 2H2O - 2e→ SO42- + 4H+ ­

　　将 ′ 2，­ ′ 5，两式相加而得离子方程式。

　　2KMnO4+5SO2+2H2O = ?K2SO4+2MnSO4+2H2SO4

　　下面给出一些常用的半反应。

　　1)氧化剂得电子的半反应式

　　稀硝酸：NO3- +4H+ + 3=? NO + 2H2O

　　浓硝酸：NO3- +2H+ + e = ? NO2 + H2O

　　稀冷硝酸：2NO3- +10H+ + 8e = N2O + H2O

　　酸性KMnO4 溶液：MnO4- + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O

　　酸性MnO2：MnO2 +4H+ + 2e = Mn2+ + 2H2O

　　酸性K2Cr2O7溶液：Cr2O72- +14H+ + 6e = 2Cr3+ + 7H2O

　　中性或弱碱性KMnO4 溶液：MnO4 -+ 2H2O + 3e =MnO2- + 4OH-

　　2)还原剂失电子的半反应式：

　　SO2 + 2H2O - 2e = SO42- + 4H+

　　SO32- + 2OH- - 2e = SO42- + H2O

　　H2C2O4 - 2e = 2CO2­ +2H+

　　分步配平法

　　此方法在浓硫酸、硝酸等为氧化剂的反应中常用，配平较快，有时可观察心算配平。先列出“O”的设想式。

　　H2SO4(浓)= SO2 + 2H2O +[O]

　　HNO3(稀)= 2 NO+H2O +3[O]

　　2HNO3(浓)= 2 NO2+H2O + [O]

　　2KMnO4+ 3H2SO4 = K2SO4+2MnSO4+ 3H2O+5[O]

　　K2Cr2O7+ 14H2SO4 ? ? K2SO4+Cr2(SO4)3+ 3 [O]

　　此法以酸作介质，并有水生成。此时作为介质的酸分子的系数和生成的水分子的系数可从氧化剂中氧原子数目求得。

　　例12： KMnO4+ H2S + H2SO4 → K2SO4+MnSO4+ S + H2O

　　分析：H2SO4为酸性介质，在反应中化合价不变。

　　KMnO4为氧化剂化合价降低“5”， H2S化合价升高“2”。它们的最小公倍数为“10”。由此可知，KMnO4中氧全部转化为水，共8个氧原子，生成8个水分子，需16个氢原子，所以H2SO4系数为“3”。

　　解：2KMnO4+ 5H2S + 3H2SO4 =K2SO4+2MnSO4+ 5S + 8H2O