化学方程式配平万能解法.docx

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化学方程式配平万能解法

浅析氧化还原反应方程式的配平方法和几种特殊的配平技巧

   氧化还原反应是中学化学教学的重点和难点，而它的配平更使很多同学在学习时非常感到吃力。

事实上，只要我们掌握一些特殊技巧，结合少量的练习，就可以做到对氧化还原反应的配平迎刃而解。

下面本文分三个部分简单介绍氧化还原反应的配平原则、一般方法和特殊技巧。

一、配平原则

由于在氧化还原反应里存在着电子的转移，因此元素的化合价必然有升有降，我们把化合价能升高的元素或含该元素的物质称还原剂；反之称为氧化剂。

由氧化还原反应的知识我们不难得出配平原则：

还原剂失电子总数=氧化剂的电子总数，即还原剂（元素）化合价升高的总价数=氧化剂（元素）化合价降低的总价数。

二、氧化还原反应方程式配平的一般方法与步骤

1、一般方法：

从左向右配。

2、步骤：

标变价、找变化、求总数、配系数。

即

⑴标出变化元素化合价的始态和终态；

⑵  始态    终态    变化的总价数=变化× 系数

注：

假设以上变化均以正价表示，其中（b-a）×（d-c）为最小公倍数。

⑶将   上的系数，分别填在还原剂和氧化剂化学式的前面作为系数；

⑷用观察法配平其它元素；

⑸检查配平后的方程式是否符合质量守恒定律（离子方程式还要看是否符合电荷守恒）

例1、 C+HNO3（浓）-NO2+CO2+H2O

分析：

⑴标变价

0C+H+5NO3（浓）-+4NO2++4CO2+H2O

⑵找变化

                始态    终态   变化的总价数=变化×系数

⑶求总数

        1×4=4

⑷配系数

  C的系数为 1  HNO3的系数为 4  ，用观察法将其它系数配平

后，经检查满足质量守恒定律。

配平后的化学方程式为：

C+4HNO3（浓）=4NO2+CO2+2H2O

三、氧化还原反应配平的特殊技巧。

1、从右向左配平法

例2、Cu+ HNO3（浓）-Cu（NO3）2+NO2+H2O

分析：

由于HNO3在反应中有两个作用即酸性和氧化性，因此如按照一般的方法从左向右配的话比较麻烦，但如采用从右向左配平法的方法，这个问题显得很简单。

不同之处：

配系数时只需将   中的系数先写在对应产物化学式之前，其它步骤相同。

                 始态    终态    变化的总价数=变化× 系数

Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2+2H2O

总结使用范围：

此法最适用于某些物质（如硝酸、浓硫酸的反应）部分参加氧化还原反应的类型。

2、整体总价法（零价法）

适用范围：

在氧化还原反应中，一种反应物中有两种或两种以上的元素化合价发生变化或几种不同物质中的元素化合价经变化后同存在于一种产物中。

技巧：

把该物质当成一个“整体”来考虑。

例3、FeS2+O2—Fe2O3+SO2

分析：

在FeS2中Fe的化合价由+2变到+3，S的化合价由-1变到+4，即同一种物质中有两种元素的化合价同时在改变，我们可以用整体总价法，把FeS2当成一个“整体”来考虑。

故  4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2

 3、歧化归一法

适用范围：

同种元素之间的歧化反应或归一反应。

技巧：

第三种价态元素之前的系数等于另两种元素价态的差值与该价态原子数目的比值。

例4、Cl2+KOH—KCl+KClO+H2O

 分析：

在氧化还原反应中，电子转移只发生在氯元素之间，属于歧化反应。

      0            -1   +5

Cl2+KOH—KCl+KClO3+H2O

Cl2的系数为6/2=3   KCl的系数为5    KClO3的系数为1

故 3Cl2+6KOH= 5KCl+KClO3+3H2O

4、判断未知物

 顾名思义，在一个氧化还原反应中缺少反应物或生成物。

 技巧：

一般是把反应物和生成物中的所有原子进行比较，通过观察增加或减少了哪种元素：

①若增加的元素是除H、O以外的非金属，未知物一般是相应的酸；

②若增加的元素是金属，未知物一般是相应的碱；

③若反应前后经部分配平后发现两边氢、氧原子不平衡，则未知物是水。

 例5、KMnO4+KNO2+       —MnSO4+K2SO4+ KNO3+H2O

 分析：

经比较发现，生成物中增加了S元素，则未知物是H2SO4，其它步骤同上略。

2KMnO4+5KNO2+3H2SO4 =2MnSO4+K2SO4+ 5KNO3+3H2O

5、单质后配法

适用范围：

反应物或生成物中有单质参加或单质生成，如有机物的燃烧

都可用此法。

 技巧：

把游离态的那种元素放在最后来配。

例6、FeS2+O2—Fe2O3+SO2

 分析：

反应物中有单质O2，我们可以把O元素放在最后来配。

首先假定

    Fe2O3的系数为1，则FeS2的系数为2，那么SO2的系数为4，因此O2的系数为11/2，然后把每种物质前的系数都扩大2倍，即可配平。

   4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2

6、待定系数法

  技巧：

将各种物质的系数分别设为不同的未知数，然后根据质量守恒定律列方程求解最后配平。

7、加合法

  技巧：

把某个复杂的反应看成是某几个反应的叠加而成。

  例7、Na2O2+H2O—NaOH+O2

  分析：

我们可把这个反应看成是以下两个反应的叠加：

    Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2  ①

       2H2O2= 2H2O+O2            ②

   把①×2+②，最后我们得到：

2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2

总结：

从以上示例我们发现，对于同一氧化还原反应，有时可采用不同的方法来配平，也有时用几种方法综合应用。

总之，只要我们能掌握以上技巧，配平氧化还原反应方程式会易如反掌。

附练习：

1、P+Cl2—PCl3

2、Cu+ HNO3（稀）-Cu（NO3）2+NO +H2O

3、Cu2S+HNO3 —Cu（NO3）2+NO+H2SO4+H2O

4、KI+KIO3+H2SO4—I2+K2SO4+H2O

5、H2O2+Cr2（SO4）3+     —K2SO4+ H2O+K2CrO4

6、AgNO3—Ag+NO2+O2

7、FeSO4+H2O+O2—Fe2（SO4）3 + Fe（OH）3

8、NO2+O2+H2O—HNO3

参考答案

1、2，3，2                    

2、3，8，3，2，4

3、3，22，6，10，3，8       

4、5，1，3，3，3，3

5、5，1，10KOH，3，2，8     

6、2，2，2，1

7、12，6，3，4，4             

8、4，1，2，4

氧化还原反应方程式的配平是正确书写氧化还原反应方程式的一个重要步骤，是中学化学教学要求培养的一项基本技能。

氧化还原反应配平原则

反应中还原剂化合剂升高总数（失去电子总数）和氧化剂化合价降低总数（得到电子总数）相等，

反应前后各种原子个数相等。

下面介绍氧化-还原反应的常用配平方法

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+CO¾Fe+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+4CO¾®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+H2O¾PH4I+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+4H2O¾PH4I+H3PO4

第二步：

使氢守恒，但仍维持氧守恒

P4+P2I4+4H2O¾®PH4I+H3PO4

第三步：

使碘守恒，但仍保持以前调平的O、H

P4+5/16P2I4+4H2O¾5/4PH4I+H3PO4

第四步：

使磷元素守恒

13/32P4+5/16P2I4+4H2O¾®5/4PH4I+H3PO4

去分母得

13P4+10P2I4+128H2O¾®40PH4I+32H3PO4

2、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+Fe3O4¾Al2O3+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+3Fe3O4¾®4Al2O3+9Fe

3：

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+O2¾Fe2O3+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+11O2¾®2Fe2O3+8SO2

4、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。

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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）¾®Fe2（SO4）3+S+SO2+H2O

分析：

先标出电子转移关系

FeS+H2SO4¾®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+3H2SO4¾®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+6H2SO4¾®Fe2（SO4）3+2S+3SO2+6H2O

（二）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+HNO3¾Fe（NO3）3+CO2+NO2+H2O

Fe3C+HNO3¾®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）¾®3Fe（NO3）3+CO2+13NO2+11H2O

练习：

Fe3P+HNO3¾®Fe（NO3）3+NO+H3PO4+H20

得3Fe3P+41HNO39Fe（NO3）3+14NO+3H3PO4+16H2O

（三）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）¾KClO3+KCl+H2O

分析：

将Cl2写两遍，再标出电子转移关系

3Cl2+6KOH¾®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+6KOH¾®KClO3+5KCl+3H2O

（四）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+H2O¾®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+H2O¾®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+24H2O¾®5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4

5、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、c¼¼。

然后根据方程式两边系数关系，列方程组，从而求出a、b、c¼¼最简数比。

例10：

KMnO4+FeS+H2SO4¾K2SO4+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+cH2SO4¾®dK2SO4+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+24H2SO4¾®3K2SO4+6MnSO4+5Fe2（SO4）3+10S+24H2O

例11：

Fe3C+HNO3¾CO2+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+HNO3¾®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）+1/2a=1/22

代入方程式

1/22Fe3C+HNO3¾®1/22CO2+3/22Fe（NO3）3+13/22NO+1/2H2O

化为更简整数即得答案：

Fe3C+22HNO3¾®CO2+3Fe（NO3）3+13NO+11H2O

6、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+H2O¾K2SO4+MnSO4+H2SO4

分析：

先列出两个半反应式

KMnO4-+8H++5e¾®Mn2++4H2O¬

SO2+2H2O-2e¾®SO42-+4H+

将¬´2，´5，两式相加而得离子方程式。

2KMnO4+5SO2+2H2O¾®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++3e¾®NO+2H2O

浓硝酸：

NO3-+2H++e¾®NO2+H2O

稀冷硝酸：

2NO3-+10H++8e¾®N2O+H2O

酸性KMnO4溶液：

MnO4-+8H++5e¾®Mn2++4H2O

酸性MnO2：

MnO2+4H++2e¾®Mn2++2H2O

酸性K2Cr2O7溶液：

Cr2O72-+14H++6e¾®2Cr3++7H2O

中性或弱碱性KMnO4溶液：

MnO4-+2H2O+3e¾®MnO2¯+4OH-

2）还原剂失电子的半反应式：

SO2+2H2O-2e¾®SO42-+4H+

SO32-+2OH--2e¾®SO42-+H2O

H2C2O4-2e¾®2CO2+2H+

7、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）¾®SO2+2H2O+[O]

HNO3（稀）¾®2NO+H2O+3[O]

2HNO3（浓）¾®2NO2+H2O+[O]

2KMnO4+3H2SO4¾®K2SO4+2MnSO4+3H2O+5[O]

K2Cr2O7+14H2SO4¾®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+H2SO4¾K2SO4+2MnSO4+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+3H2SO4¾®K2SO4+2MnSO4+5S+8H2O

化学配平有万能解法吗?

（1）有一种可以说是万能的配平法，叫做“待定系数法”，即方程式中将某些物质的系数设为未知数，然后由未知数暂时配平方程式，最后根据某种原子在反应前后数量守恒列方程或方程组，解出这些未知数的关系，通过未知数之间的关系来配平方程式。

待定系数法对于某些反应后元素去向比较唯一（比如Na元素只在一种生成物NaOH中存在）的方程式比较得心应手，但是如果元素的去向不唯一（比如Na元素在生成物NaOH、Na2CO3中都存在），则用此法配平时就显得比较麻烦。

例如配平方程式“Fe3C+HNO3（浓）―Fe（NO3）3+CO2↑+NO2↑+H2O”，可以设Fe3C的系数为a，HNO3的系数为b，则暂配平方程式为：

aFe3C+bHNO3（浓） ==3aFe（NO3）3+aCO2↑+（b-9a）NO2↑+b/2H2O，由氧原子守恒可列方程：

3b=27a+2a+（2b-18a）+b/2，整理得：

b=22a，也即a:

b=1:

22，故将a=1，b=22带入化学方程式中可得：

Fe3C+22HNO3（浓） ==3Fe（NO3）3+CO2↑+13NO2↑+11H2O，至此配平。

（2）某些氧化还原反应的价态变化复杂，某些元素的化合价难以确定，此时可以考虑用“零价法”配平：

零价法的要点是基于化合物的形成过程，比如MgO，Mg呈+2价，O呈-2价，在单质Mg与O2化合时，Mg给出了2个电子使O原子得到，Mg变为Mg{2+}，O变为O{2-}，在分子MgO中，电子总数与在Mg与O化合之前是相同的，它们作为一个整体，只是在内部交换了电子而已。

所以可以把O得到的两个电子还给Mg，使得它们的化合价均为零价，这样就有利于我们配平氧化还原方程式了，注意，“零价法”只是一种等效方法，可不是真的把电子还回去了。

例如还是配平以上方程式，由于Fe3C（碳化三铁）中，Fe和C的化合价都难以确定，所以可以把他们统统看作零价，这样，Fe变成Fe（NO3）3，失去了3个电子，C变成CO2失去了4个电子，则整个Fe3C失去了3·3+4=13个电子，即整体上升价态为13，而硝酸中的NO3{-}变为NO2下降价态为1，则由化合价升降法配平示意如下：

待定系数法在配平一些很复杂的方程式时显示出其无比的优越性，但是这些复杂反应一般是指难以用得失电子守恒法配平的氧化还原反应（很多复杂的反应大都是氧化还原反应），因为这些反应电子转移不仅限于在两个元素之间，并且一些生僻化合物不知道如何确定元素的化合价，并且这类反应还得有大多数元素去向都比较唯一的特点，如果反应物中的一种元素在3、4种甚至更多的生成物中都存在，则待定系数法就显得异常繁琐，而且经常不能配出，并且配出的方程式也未必真的正确。

配平反应：

Pb（N3）2+Cr（MnO4）2―MnO2+Cr2O3+Pb3O4+NO，由于Pb（N3）2、Cr（MnO4）2这两种化合物的各元素化合价均难以确定，得失电子守恒法难以配出，所以要用待定系数法，该反应中反应物各元素出了氧之外，去向都是唯一的，所以可以设Pb（N3）2的系数为x，Cr（MnO4）2的系数为y，用x和y的代数式暂时配平方程式后，由氧原子守恒列方程，最终可配平如下：

15Pb（N3）2+44Cr（MnO4）2 ==88MnO2+22Cr2O3+5Pb3O4+90NO。

零价法也是针对上述问题而设计的，所以该方程式使用零价法也很好，将Pb（N3）2、Cr（MnO4）2中各元素的化合价看作0，再用得失电子守恒法配平也比较方便。

缺项配平中，基本上要么补H+，要么补H2O.

高价含氧酸根作氧化剂时，多余的氧没处去，就要有氢离子或水与之结合成H2O或OH（-），反应在酸性条件下进行，这部分氧与氢离子结合变成水（2H（+）+O（2-）=H2O），此时要补的项是H+（化学方程式中补酸，最常用的是H2SO4），反应在碱性或中性条件下进行，这部分氧与水分子结合变成氢氧根（H2O+O（2-）=2OH（-）），此时要补的项是H2O。

例如高锰酸钾氧化亚硫酸钠的反应，

在酸性条件下，KMnO4氧化性很强，被还原成Mn（2+），反应化学方程式：

2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4（起酸化作用,提供H+）==2MnSO4+5Na2SO4+K2SO4+3H2O

离子方程式：

2MnO4（-）+5SO3（2-）+6H（+）==2Mn（2+）+5SO4（2-）+3H2O

这个反应中，2个MnO4（-）中的5个氧原子给了5个SO3（2-），生成5个SO4（2-），还剩3个O原子，这三个O原子和H2SO4提供的6个H（+）结合成3个H2O；

在碱性或中性条件下，KMnO4氧化性不太强，被还原成MnO2，反应化学方程式：

2KMnO4+3Na2SO3+H2O==2MnO2↓+3Na2SO4+2KOH

离子方程式：

2MnO4（-）+3SO3（2-）+H2O== 2MnO2↓+3SO4（2-）+2OH（-）

这个反应中，2个MnO4（-）中的3个氧原子给了3个SO3（2-），生成3个SO4（2-），还有4个氧原子生成MnO2，最后只剩一个氧原子