1．怎樣配平有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中的 氧化還原反應(yīng)方程式?
簡(jiǎn)單的化學(xué)方程式是很容易配平的.但是,有機(jī)化合物中原子間一 般都以共價(jià)鍵相結(jié)合,所以沒(méi)有電子得失的問(wèn)題,在氧化還原反應(yīng)過(guò)程 中化合價(jià)不發(fā)生變化,因此,反應(yīng)方程式的配平比較復(fù)雜.加之,有機(jī) 化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)之一是副反應(yīng)多,所以在書(shū)寫(xiě)一個(gè)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)方程式 時(shí),常常只表示它的主反應(yīng)和主要反應(yīng)產(chǎn)物,因此在反應(yīng)物和生成物之 間常用“→”號(hào)表示,由此對(duì)反應(yīng)方程式的配平也就不象寫(xiě)無(wú)機(jī)化學(xué)反 應(yīng)方程式那么嚴(yán)格要求了.我們?cè)谝恍┯袡C(jī)化學(xué)書(shū)中常見(jiàn)到的化學(xué)反應(yīng) 方程式都不是完全配平的.現(xiàn)在我們從學(xué)習(xí)了無(wú)機(jī)化學(xué)反應(yīng)方程式配平 的基礎(chǔ)上,簡(jiǎn)單介紹一下有機(jī)化合物氧化還原反應(yīng)方程式的一般配平
法.
根據(jù)電子得失的個(gè)數(shù)相等來(lái)配平氧化還原反應(yīng)方程式是無(wú)機(jī)化合物 反應(yīng)中常用的方法,稱(chēng)為電子法.在有機(jī)化合物的氧化還原反應(yīng)中較普 遍地采用氧化數(shù)法來(lái)配平反應(yīng)方程式.例如：
伯醇 RCH2OH 被重鉻酸鉀 K2Rr2O7 的酸性溶液氧化生成羧酸 RCOOH 的
反應(yīng).配平步驟如下： (1)先確定主要作用物和主要生成物的化學(xué)反應(yīng)方程式： RCH2OH+K2Cr2O7+H2SO4→RCOOH+Cr2(SO4)+K2SO4+H2O
(2)寫(xiě)出氧化劑和還原劑的氧化數(shù)的變化：
一個(gè)鉻原子的氧化數(shù)的變化,是由+6→+3,即要獲得 3 個(gè)電子. 兩個(gè)鉻原子的氧化數(shù)的變化,應(yīng)獲得 2×3e=6e,即要獲得 6 個(gè)電子.
分子中居中碳原子的氧化數(shù)從?1→+3,即要發(fā)生有 4 個(gè)電子偏移 去,即?4e.
(3)根據(jù)氧化劑所獲得的電子數(shù)應(yīng)與還原劑偏移去的電子數(shù)相等的 原則,求出兩者的最小公倍數(shù),為 12.
所以獲得的電子數(shù)為[2×(+3)]×2 等于偏移去的電子數(shù)為(?4)×
3.即要用 3 摩爾伯醇和 2 摩爾重鉻酸鉀作用才能相當(dāng). (4)配出有關(guān)各項(xiàng)的系數(shù)：
3RCH2OH+2K2Cr2O7+8H2SO4→
3RCOOH+2Cr2(SO4)+2K2SO4+11H2O
同樣,可以較快地配平下列氧化還原反應(yīng)方程式：
當(dāng)然,配平化學(xué)反應(yīng)方程式的方法還有好多種,可用不同的方法求 得同樣的結(jié)果.這里所提的僅供同志們?cè)诮虒W(xué)中參考.
倒數(shù)法配平化學(xué)反應(yīng)方程式
配平化學(xué)方程式是學(xué)生難于掌握的教學(xué)內(nèi)容.如何在有效的時(shí)間內(nèi) 解決方程式的配平問(wèn)題,筆者通過(guò)對(duì)氧化還原反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)類(lèi)型的 分析,總結(jié)出如下配平方法.
氧化還原反應(yīng)方程式的配平 配平步驟：1.找出化學(xué)反應(yīng)方程式中元素化合價(jià)發(fā)生變化的化學(xué)
式.
2．找出反應(yīng)物或生成物中以一個(gè)化學(xué)式為單位化合價(jià)升高和降低的 總數(shù).
3.化合價(jià)升高與化合價(jià)降低總數(shù)的倒數(shù)之比等于相應(yīng)化學(xué)式的系數(shù) 之比.
4．觀察配平化合價(jià)未發(fā)生變化的其余部分,分母不為 1 的系數(shù)將系 數(shù)分母化為 1.
說(shuō)明：若反應(yīng)物或生成物中有三個(gè)或三個(gè)以上化學(xué)式中元素化合價(jià) 發(fā)生了變化,將其化學(xué)式合并,原化學(xué)式之間加常數(shù) a.如化學(xué)式 A 和 B 合并為 A·aB,a 為常數(shù).
例 1.□Pt+□HNO3+□HCl=□H2PtCl6+□NO+□H2O
分析：反應(yīng)物 Pt 和 HNO3 中 Pt 和 N 兩種元素化合價(jià)發(fā)生了變化.
Pt：0→+4 N：+5→+2
1 ∶ 1 ? 3∶4
4 3
3Pt+4HNO3+HCl—3H2PtCl6+4NO+H2O
觀察配平：
3Pt+4HNO3+18HCl=3H2PtCl6+4NO+8H2O
例 2．
KOH+As2S3+KClO3—KCl+KH2AsO4+K2SO4+H2O
分析：反應(yīng)物 As2S3 和 KClO3 中 As,S,Cl 三種元素化合價(jià)發(fā)生了變
化.
As:+3→+5 S:?2→+6 Cl:+5→?1 一個(gè) As2S3 化學(xué)式中化合價(jià)升高總數(shù)為

2 ×2 + 8×3 = 28 1
28
∶ 1 ? 3∶14
6
KOH ? 3As2S 3 ? 14KClO 3 ? 14KCl ? 6KH 2 AsO 4 ? 9 K2 SO4 ? 6H 2 O
觀察配平：
24KOH+3As2S3+14KClO3=14KCl+6KH2As2O4+9K2SO4+6H2O
例 3．P+CuSO4+H2O—Cu3P+H3PO4+H2SO4
分析：用反應(yīng)物或生成物兩種方法解題.解法一：反應(yīng)物中 P 元素
化合價(jià)既有升高又有降低,硫酸銅中 Cu 元素化合價(jià)降低,設(shè)元素化合價(jià) 降低的磷與硫酸銅的合并化學(xué)式為：
CuS4·aP,a 為常數(shù).
Cu:+2→+1 P:0→?3 P:0→+5 一個(gè)化學(xué)式 CuSO4·aP 化合價(jià)降低總數(shù)為 1+3a
1 ∶ 1
5 1 ? 3a
? ( 1 ? 3a ) ∶ 5
( 1 ? 3a ) P ? 5CuSO
· aP ? H O —
5 Cu P ? ( 8a ?
2 ) H PO
— 5 H SO
4 2 3 3
設(shè)水的系數(shù)為 x 得方程組
?2x ? 10 ? 3(8a ? 2)
?
3 3 4 2 4
? 3
? x ? 4(8a ? 2 )
? 3
解得a ? 1
3
x ? 8
化學(xué)反應(yīng)方程式兩邊同乘 3 得：
11P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4
解法二：生成物 Cu3P 和 H3PO4 中 Cu 元素和 P 元素化合價(jià)發(fā)生了變化.
Cu:+1→+2 P:?3→0 P:+5→0 一個(gè)化學(xué)式 Cu3P 化合價(jià)升高總數(shù)為 1×3+3=6
1 ∶ 1
6 5
? 5∶6
11P ? 15CuSO4 ? H 2 O—5Cu 2 P ? 6H 3 PO4 ? 15H 2SO 4
觀察配平：
11P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4
結(jié)論：第二種解法較第一種解法簡(jiǎn)單,配平方程式應(yīng)靈活使用反應(yīng) 物或生成物化合價(jià)變化.
例 4.HClO3—Cl2+HClO4+O2+H2O
分析：生成物 Cl2,HClO4,O2 中的 Cl 和 O 元素化合價(jià)發(fā)生了變化,設(shè)
合并化學(xué)式為： HClO4·aO2.
一個(gè)化學(xué)式 HClO4·aO2 化合價(jià)降低總數(shù)為 2＋4a
1 ∶ 1
10 2 ? 4a
? (1? 2a)∶5
(7 ? 4a) HClO 3 —(1 ? 2a)Cl2 ? 5HClO 4 ·aO2 ? H 2 O
?2 x ? 2 ? 4a
設(shè)水的系數(shù)為x得方程組?
? x ? 1a ? 2a
a 為任意常數(shù)時(shí)（2＋4a）∶（1＋2a）=2∶1,因此化學(xué)反應(yīng)方程式有一 系列配平系數(shù)組.
(7 ? 4a) HClO 3 ? (1 ? 2a)Cl 2 ? 5HClO 4 ·aO 2 ? (1 ? 2a)H 2 O
a=0.5 時(shí)：
18HClO3=4Cl2+10HClO4+5O2+4H2O
a=1 時(shí)：
11HClO3=3Cl2+5HClO4+5O2+3H2O
a=1.5 時(shí)：
26HClO3=8Cl2+10HClO4+15O2+8H2O 等等.
例 5．NH4NO3+S+C—N2+CO2+SO2+H2O
分析：反應(yīng)物 NH4NO3,S,C 三種物質(zhì)中 N,S,C 三種元素化合價(jià)發(fā)上
了變化,設(shè)合并化學(xué)式為 S·aC
一個(gè)化學(xué)式 S·aC 化合價(jià)升高總數(shù) 4＋4a
一個(gè)化學(xué)式 NH4NO3 化合價(jià)降低總數(shù)為 5?3=2
1 ∶ 1
2 4 ? 4a
? (2 ? 2a)∶1
(2 ? 2a) NH 4 NO 3 ? S·ac ? (2 ? 2a)N 2 ? SO 2 ? aCO 2 ? H 2
設(shè)水的系數(shù)為x得方程組?2x ? 8 ? 8a
?x ? 4 ? 4a
a 為任意數(shù)時(shí)（8+8a)∶（4+4a）=2∶1,因此比學(xué)反應(yīng)方程式有一系列配 平系數(shù)組.
(2+2a)NH4NO3+S+aC=(2+2a)N2+SO2·aCO2+(4+4a)H2
a=1 時(shí):
4NH4NO3+S+C=4N2+SO2+2CO2+12H2O
a=2 時(shí):
6NH4NO3+S+2C=6N2+SO2+2CO2+12H2O 等等.
復(fù)分解反應(yīng)方程式的配平
配平步驟：
1．找出兩種反應(yīng)物每個(gè)化學(xué)式電離或相當(dāng)于電離出陽(yáng)離子所帶電荷 的總數(shù)或陰離子所帶電荷總數(shù).
2．正電荷總數(shù)或負(fù)電荷總數(shù)的倒數(shù)之比等于相應(yīng)化學(xué)式的系數(shù)之 比.
3．觀察配平生成物化學(xué)式的系數(shù),系數(shù)分母不為 1 的將分母化為 1.
例 6．寫(xiě)出 Al2（SO4)3 與 BaCl2 反應(yīng)的方程式.分析：一個(gè) Al2(SO4)3
化學(xué)式陽(yáng)離子電荷總數(shù)為 3×2=6,一個(gè) BaCl2 化學(xué)式陽(yáng)離子電荷總數(shù)為
2.
1 ∶ 1 ? 1∶3
6 2
Al 2 (SO 4 ) 3 ? 3BaCl 2 ? BaSO4 ? AlCl 3
觀察配平： Al2(SO4)3+3BaCl2=3BaSO4↓+2AlCl3
結(jié)論：此方法在解與化學(xué)反應(yīng)方程式有關(guān)的計(jì)算題時(shí)特別方便,因
為據(jù)此方法不需要寫(xiě)完整的化學(xué)反應(yīng)方程式就很容易找出反應(yīng)物之間物 質(zhì)的量的關(guān)系.
例 7．相同物質(zhì)的量的碳酸鈉和碳酸氫鈉分別跟過(guò)量鹽酸反應(yīng)消耗鹽 酸多的是 [ ]
分析：一個(gè) HCI 化學(xué)式電離出陽(yáng)離子電荷總數(shù)為 1,一個(gè) Na2CO3 化
學(xué)式電離出陽(yáng)離子電荷總數(shù)為 2,一個(gè) NaHCO3 化學(xué)式電離出陽(yáng)離子
電荷總數(shù)為1,1∶ 1 ? 2 ∶1,1∶1 ? 1∶1從以上比例可知,相同物質(zhì)的
2
量比碳酸鈉消耗鹽酸的物質(zhì)的量比碳酸氫鈉多,此題答案應(yīng)填碳酸鈉
談自身氧化還原反應(yīng)方程式配平的技巧問(wèn)題
自身氧化——還原反應(yīng)是電子轉(zhuǎn)移發(fā)生于同一種物質(zhì)的同一種元素 間或同一種物質(zhì)分子內(nèi)部不同種元素間的氧化——還原反應(yīng).自身氧化
——原反應(yīng)方程式的配平是教與學(xué)的一個(gè)難點(diǎn).下面一些配平技巧是筆 者在多年教學(xué)實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的,現(xiàn)加以介紹.
1.逆向配平法 逆向配平法是從化學(xué)反應(yīng)方程式的生成物一側(cè)入手,從右向左進(jìn)行
配平.
例如：配平 Cl2+KOH——KCl+KClO3+H2O
?5 o
分析：Cl( KClO3 )→ Cl 2 ? 5→O ×1
? 1
Cl
(KCl)
o
→ Cl2 ? 1 →O ×5
得：Cl 2 ? KOH——5KCl ? KClO3 ? H 2 O
KCl 和 KClO3 系數(shù)之和除 2,就是 Cl2 的系數(shù),其余系數(shù)再通過(guò)觀察
確定. 即：3Cl2+6KOH5KCl+KClO3+3H2O
又如：配平 HNO3——NO2+O2+H2O
?4 ?5
分析： N(NO 2 )→N ? N(HNO 3 ) ? 4→5 ×4
o ?2
O 2 → O O→ ? 4 ×1
得：HNO3 ——4NO 2 ? O 2 ? H 2 O
HNO3 的系數(shù)為 4,H2O 的系數(shù)為 2.
2．離子—電子法 離子—電子法一般是用來(lái)配平在水溶液里進(jìn)行的有離子參加或生成
的氧化——還原反應(yīng).但對(duì)有些不是在溶液里進(jìn)行的自身氧化——還原 反應(yīng)上也可用離子——電子法來(lái)配平.
例如：配平 NH4NO3——N2+HNO3+H2O
先把 NH4NO3 分別寫(xiě)為 H?
和 NO? 形式
?3 ? ? 5 o
即： N H 4
? N O 3 —— N 2 ? HNO 3 ? H 2 O
分析：×5) NH ? 4 ? 3e→N o
×3)NO? 3 ? 5e→N o
? ?
從分析得, NH 4 的系數(shù)為5, N O3 的系數(shù)為3.因?yàn)镹H 4 NO 3 中
中 NH4 和 NO3 是等摩爾組成的,故 NO?
與 NH?
的系數(shù)必須相等,也應(yīng)為 5,
NH4NO3 的系數(shù)為 5.相差的 2NO?
是直接生成了 HNO3,故 HNO3
的系數(shù)為 2,
H2O 的系數(shù)為 9. 即：5NH4NO34N2↑+2HNO3+9H2O 又如：配平 FeSO4——Fe2O3+SO2+SO3
? 3
分析：×2)Fe 2 ? ? e→ F e O
? 6 ? 4
2?
×1) S O 4
? 2e→ S O 2
與上例分析一樣,Fe2?和 SO42?的系數(shù)也必然相等,都應(yīng)為 2,故 FeSO4
的系數(shù)為 2.Fe2O3、SO2 和 SO3 的系數(shù)再通過(guò)觀察確定.
即：2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑
3．暫定分?jǐn)?shù)配整法 有些自身氧化——還原反應(yīng)的配平暫定分?jǐn)?shù)配整法較為方便.
例如：配平 Na2O2+CO2——Na2CO3+O2
反應(yīng)式兩邊 Na 原子個(gè)數(shù)、C 原子個(gè)數(shù)都相等.只有 O 原子個(gè)數(shù)不
等,左邊是4個(gè),右邊為5個(gè),故可把O 的系數(shù)為 1 .
2 2
消除分?jǐn)?shù)系數(shù),將反應(yīng)方程式中各分子式的系數(shù)乘以 2. 即：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3=O2
又如,配平 Fe(NO3)2——Fe2O3+NO2+O2
1 1
先把Fe 2 O 3、NO 2 、O 2 的系數(shù)分別定為 2 、2、 4 .
1 1
Fe(NO3 ) 2 —— 2 Fe 2 O 3 ? NO 2 ? 4 O 2
消除分教系數(shù),將反應(yīng)方程式中各分子式的系數(shù)乘以 4. 即：4Fe(NO3)22Fe2O3+8NO2↑+O2↑
關(guān)于有多套配平系的氧化還原方程式
李桂萍 廖代正 (天津師范大學(xué)化學(xué)系) (南開(kāi)大學(xué)化學(xué)系)
對(duì)于一般反應(yīng)方程式的配平,國(guó)內(nèi)早有綜述性文章介紹[1],顯然, 一種氧化還原反應(yīng)式,只能有一套配平系數(shù),例如：
13H2SO4+10KSCN+12KMnO4=12MnSO4+11K2SO4+10HCN+8H2O
在此反應(yīng)中,僅有唯一的一套配平系數(shù).然而,在普通及無(wú)機(jī)化學(xué)中, 還會(huì)出現(xiàn)有多套配平系數(shù)的氧化還原反應(yīng),例如 KClO3 與 HCl 的反應(yīng),可 舉出下列三種配平系數(shù)：
2KClO3+4HCl=2KCl+2H2O+Cl2+2ClO2 (1)
11KClO3+18HCl=11KCl+9H2O+3Cl2+12ClO2 (2)
8KClO3+24HCl=8KCl+12H2O+9Cl2+6ClO2 (3)
[例 1]上面提到的 KClO3 和 HCl 的反應(yīng),實(shí)際上是由二個(gè)配平了的獨(dú)
立反應(yīng)式組成：
KClO3+6HCl=KCl+3H2O+3Cl2 (4)
5KClO3+6HCl=5KCl+3H2O+6ClO2 (5)
這二個(gè)反應(yīng)式可按各種比例混合而形成總的反應(yīng)方程式: (x+5y)KClO3+6(x+y)HCl=(x+5y)KCl+3(x+y)H2O+3xCl2+6yClO2 (6)
上面提到的三個(gè)方程[(1)、(2)、(3)式]僅是(6)式的三種特殊情況.在 方程(1)中,X=y=1/3；在方程(2)中,x=1,y=2；在方程(3)中,x=3,y=1.
[例 2]在酸性介質(zhì)中 H2O2 與 KMnO4 的反應(yīng).
其配平了的方程式一般可寫(xiě)為：
5H2O2+2KMnO4+3H2SO4=2Mn2SO4+5O2+K2SO4+8H2O (7)
但實(shí)際上還存在許多其它套的配平系數(shù),例如：
7H2O2+2KMnO4+3H2SO4=2MnSO4+6O2+K2SO4+10H2O (8)
12H2O2+4KMnO4+6H2SO4=4MnSO4+11O2+2K2SO4+18H2O (9)
?等.
此反應(yīng)出現(xiàn)配平系數(shù)多重性的原因在于 H2O2 的歧化作用可作為一個(gè)獨(dú)立
的子反應(yīng)：
2H2O2=2H2O+O2 (10)
所以總反應(yīng)方程式可寫(xiě)為： (5x+2y)H2O2+2xKMnO4+3xH2SO4=xMnSO4+(5x+y)O2
+xK2SO4+(8x+2y)H2O (11)
方程式[(7)、(8)、(9)]僅是(11)式的三個(gè)特殊消況.在方程(1)中,x=1, y=0；方程(2)中,x=1,y=1；方程(3)中,x＝2,y＝1. 還可舉出一些類(lèi)似的例子,供讀者練習(xí)使用.
〔類(lèi)例 1〕
3HClO3=HClO4+Cl2+2O2+H2O (12)
此總方程式實(shí)際是由下列二個(gè)獨(dú)立的子反應(yīng)組成：
7HClO3=5HClO4+Cl2+H2O (13)
4HClO3=2Cl2+5O2+2H2O (14)
式乘 2 加上(13)式可得方程式:15HClO3=5HClO4+5Cl2+10O2+5H2O (15)
上式各除以 5,即得(12)式系數(shù),當(dāng)然還有其它套的配平系數(shù)（如：
5,3,1,1,1;7,1,3,7,3;10,2,4,9,4 等）.
〔類(lèi)例 2〕
3SO2+7C=CS2+S+6CO (16)
此總方程式是由下列二個(gè)獨(dú)立的子反應(yīng)組成： SO2+2C=S+2CO (17)
2SO2+5C=CS2+4CO (18)
所以也存在其它套的配平系數(shù)（如：
4,9,1,2,8;5,12,2,1,10;5,11,1,3,10 等）
〔類(lèi)例 3〕 NaClO+H2O2=NaCl+H2O+O2 (19)
在此反應(yīng)中,H2O2 的歧化（2H2O2＝2H2O＋O2）可作為獨(dú)立的子反應(yīng),所
以方程(19)還存在其它套的配平系數(shù)（如：
1,3,1,3,2;5,1,3,1,3;2,4,2,4,3 等）. 二、氧化數(shù)變化值易混淆的氧化還原方程式 有時(shí),一個(gè)氧化還原方程式的復(fù)雜性不是因?yàn)樗硎疽粋€(gè)以上的反
應(yīng),而是因?yàn)榉匠淌街?氧化數(shù)的變化值出現(xiàn)混淆,例如： P2I4+P4+H2O→PH4I+H3PO4
(未配平) (20) 配平此反應(yīng)的困難在于：磷有兩種不同的氧化態(tài),反應(yīng)后又轉(zhuǎn)變成二種 其它的氧化態(tài),因此某產(chǎn)物中的磷究竟來(lái)自那一個(gè)反應(yīng)物中的磷,是不 清楚的.為了配平該反應(yīng),美國(guó)學(xué)者已提出多種方法,本文介紹二種較 合理的代數(shù)求解法
(一)Carrano 方法〔3〕Carrano 建議使用代數(shù)方法求解,其具體步 驟如下：
〔1 步〕假設(shè)反應(yīng)涉及到四個(gè)半反應(yīng)：
[P2I4+8H?+10e?=2PH4I+2I?]×A (21)
[P4+4I?+16H?+12e?=4PH4I]×B (22)
[P2I4+8H2O=2H3PO4+4I?+10H?+6e?]×C (23)
[P4+16H2O=4H3PO4+20H?+20e?]×D (24)
〔2 步〕基于方程二邊的電子、質(zhì)子和碘離子的相等可建立三個(gè)聯(lián)立 方程組：
10A＋12B=6C＋20D (25)
8A＋16B＝10C＋20D (26)
4B＝2A＋4C (27) A、B、C、D 分別表示四個(gè)半反應(yīng)系數(shù)前的乘數(shù).
〔3 步〕確定 A、B、C、D 以求出配平系數(shù). 由于(26)式減去(25)式可得(27)式,即獨(dú)立方程僅有二個(gè),而未知
數(shù)有四個(gè),所以上述方程組沒(méi)有唯一解.為了得到有限解,需要賦于另 外二個(gè)條件,Carrano 指出,為了保證在(21)式或(23)式形成的 I?離子 在（22）式消耗掉,加入二個(gè)附加條件后得到的結(jié)果必須滿足 C≤B 和 A
≤2B.作為一個(gè)例子,我們可以假設(shè) C＝A=1,將此值代入(25)及(26)式 可得 B＝1.5,D=1.1.如果都乘以 10,即得到：A＝10,B＝15,C＝10
和 D＝11.表 1 中列出了各種不同的附加條件和由此得到的結(jié)果. 如果我們將表 1 的 A、B、C、D 數(shù)值用于半反應(yīng),即可得到配平了的
反應(yīng)方程式
10P2I4+13P4+128H2O=40PH4I+32H3PO4 (28)
此類(lèi)方程乍一看,似乎有多套配平系數(shù),但是如果加入二個(gè)合理的附加 條件,即可得到一個(gè)正確的配平反應(yīng)方程式.這類(lèi)反應(yīng)可稱(chēng)之為具有擬 多重系數(shù)的氧化還原方程式.
表 1 系數(shù)值的說(shuō)明例附加條件
系數(shù)值
附加條件 系數(shù)值
A B C D A=0 B=C 0 10 10 3 C=0 A=2B 10 5 0 8 A=1 C=1 10 15 10 11 A=2 C=1 20 20 10 19 C=2 A=1 10 25 20 14
(二)Mayper 方法〔2〕Mayper 認(rèn)為 Carrano 方法（半反應(yīng)+代數(shù)法）過(guò)
于麻煩,可直接使用簡(jiǎn)單的代數(shù)方法,即：
aP2I4+bP4+cH2O=dPH4I+eH3PO4 (29)
基于反應(yīng)式兩邊元素的平衡,我們可得到下列的聯(lián)立方程組： P：2a+4b=d+3
I：4a=d
H：2c=4d+3e
O：c=4e
由此方程組可得 13a＝10b,假如設(shè) a=10 那么 b＝13,d＝4a＝40,e＝2a
＋4b?d＝20＋52?40=32,C＝4e＝128.將這些系數(shù)用于(29)式,即得配 平了的反應(yīng)方程式(28)式.MayPer 方法簡(jiǎn)單明了,它既不涉及產(chǎn)物來(lái)自 那一反應(yīng)物,也無(wú)須寫(xiě)出半反應(yīng)和派定元素的氧化數(shù),僅僅需要使用質(zhì) 量守恒定律即可得到正確的配平系數(shù)
復(fù)雜氧化還原反應(yīng)配平技巧
復(fù)雜氧化還原反應(yīng)配平技巧,是在突出氧化還原反應(yīng)本質(zhì)的前提 下,把握多層次的守恒（電子轉(zhuǎn)移守恒,電性守恒—一若是離子反應(yīng), 原子個(gè)數(shù)守恒）,細(xì)心觀察變化前后的特點(diǎn),靈活處理反應(yīng)物中某些元 素的價(jià)態(tài),突出化學(xué)特色,把方程式配平.
1．分別處理法 根據(jù)具體物質(zhì),將同種化合物中的同種元素作不同價(jià)態(tài)的處理,把
方程式迅速配平.
例1NaCl＋H O將S2 ?
變式成S3?
·S x? .把多硫離子分別看成是是負(fù)
2 價(jià)硫和零價(jià)硫來(lái)處理.簡(jiǎn)配如下：
2 ? →S2 ?
·S x?1→xS
↑6(x ? 1) ? 8 ? 2 (3xa ? 1)
Cl ?1→Cl ?1 ↓2 ×(3x ? 1)
∴Na 2S x ? (3x ? 1) NaClO ? 2( X ? 1)
NaOH ? xNa2 SO4 ? (3x ? 1) NaCl ? (x ? 2 )H 2 O
2．等價(jià)處理法 對(duì)于二元化合物中兩種元素都被氧化,我們可將各元素都作零價(jià)處
理,把方程式配平.
例 2Fe3C＋HNO3→Fe(NO3)3＋NO＋CO2+H2O
若用正?；蟽r(jià)法配平此式,Fe3C 中 Fe 可能有分?jǐn)?shù)價(jià),那樣配平較
費(fèi)時(shí).若將 Fe3C 中的兩元素都視為零價(jià),看成合金,并不影響結(jié)果,因
為任何物質(zhì)中正負(fù)價(jià)代數(shù)和為零,對(duì)比配平如下.Fe3C 中的碳可能化
合價(jià)為 - 3, - 4,0價(jià),則鐵元素的平均化合價(jià)分別為 = 1, ? 4 ,O
3
價(jià).
①C ?3C ?4 ↑7
?
?13
3Fe? 1→3Fe?3 ↑2×3?
②C ?4 →C ? 4 ↑8
4
? ?
?
?
?13
3Fe
3 →3Fe 3
↑(3 ?
4 )×3?
3 ?
③Co →C ?4 ↑4
3Feo →3Fe ?3 ↑9
?
?13
?
由上計(jì)算結(jié)果知,無(wú)論按那種價(jià)態(tài)配平,均不影響 Fe3C 升高總數(shù),
但用零價(jià)處理法配平顯然要簡(jiǎn)潔得多,配平后的總式為：
∴3FeC+40HNO3=9Fe(NO3)3+13NO↑+3CO2↑+20H2O
當(dāng)然,若是要求標(biāo)電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目,或是概念辨析時(shí),應(yīng)再回
到正常價(jià)法處理.
3．對(duì)應(yīng)法 對(duì)于有機(jī)化合物參加的氧化還原反應(yīng),若部分被氧化,不徹底氧化,
可將反應(yīng)前后的原子或原子團(tuán)中的相應(yīng)元素進(jìn)行示蹤,看其具體的變化 情況,進(jìn)行配平.
變,簡(jiǎn)配如下：
? ? C：C ? 2 →C ?3 ↑5?
?8×5
? ? C：C ?1 →C ?2 ↑3 ?
Mn?7 →Mn?2 ↓5×8
4．平均值法
對(duì)于徹底氧化的有機(jī)氧化還原的配平,若是恪守對(duì)應(yīng)法,對(duì)于多碳 化合物,因結(jié)合碳的化學(xué)環(huán)境的不同,有多種化合價(jià),處理起來(lái)極為不 便,此時(shí)可由分子式計(jì)算出碳的平均化合價(jià),把方程式配平.
例 4
葡萄糖分子中碳有三種化合價(jià),若用對(duì)應(yīng)法配平比較費(fèi)時(shí).用平均值法, 則簡(jiǎn)便得多.葡萄糖為碳水化合物,即 C6(H2O)6,簡(jiǎn)配如下.
6Co→6C?4↑4×6
2Cr?6→2Cr?3↓3×2×4
∴C6(H2O)6+4K2Cr2O7+16HS2O4=4K2SO4+4Cr2(SO4)3
+6CO2↑+22H2O
5．分總結(jié)合法
依據(jù)反應(yīng)特征,靈活運(yùn)用所學(xué)的知識(shí),將一個(gè)復(fù)雜的氧化還原反應(yīng), 巧妙地分成若干個(gè)分立的反應(yīng).先分別配平,爾后疊加合而為一,得總 的配平式.
例 5 P4+P2I4+H2O→PH4I+H3PO4
本題特征是,電子轉(zhuǎn)移僅在磷無(wú)素間進(jìn)行.P4、P2?4 均處于磷元素系
列中間價(jià)態(tài),都有可能發(fā)主歧化反應(yīng).但由氧化還原反應(yīng)規(guī)律知,絕對(duì) 不可能既有 P?2→P?3,又有 P0→P?5 的變化的同時(shí)發(fā)生.只可能發(fā)生 P40
→P?3、P?2→P?5 和剩余的 P4 再發(fā)生歧化反應(yīng),P2l4 的歧化是不可能的. P2l4 分子中 P、I 原子個(gè)數(shù)比決定了歧化后 PH4?與 I?無(wú)法使電荷對(duì)外呈中
性,所以本題可看成是以下兩個(gè)反應(yīng)的合并： P4+2P2I4+H2O→4PH4?+3I?+4H3PO4①
2P4+H2O→5PH4?+3H3PO4②
①②電子轉(zhuǎn)移都平衡了,但電荷不平衡,①式多余 4 份 I?,②式中 凈余 5 份 PH4?,再將①②式之間的正負(fù)電荷調(diào)為電中性.由此再調(diào)節(jié)電 子轉(zhuǎn)移總數(shù)和原子個(gè)數(shù),配平總反應(yīng)式.①×5+②×4 得：
13P4+10P2I4+128H2O=40PH4I+32H3PO4
6．內(nèi)部協(xié)調(diào)求簡(jiǎn)數(shù)法
有的氧化還原反應(yīng),從不同角度出發(fā)配平系數(shù)不同,應(yīng)以最小公倍 數(shù)把方程式配平為原則.在兩種以上元素之間（或是兩元素反應(yīng)前后價(jià) 態(tài)變化值在兩種以上）發(fā)生電子轉(zhuǎn)移時(shí),應(yīng)作內(nèi)部協(xié)調(diào),尋求最少的電 子轉(zhuǎn)移數(shù),把方程式配平.
例 6 I3?+IO3?+H2S+H?→I2+SO42?+H2O
本反應(yīng)特征是,一種氧化劑氧化兩種還原劑.配平時(shí),若把它視為 兩個(gè)獨(dú)立反應(yīng)的疊加,
5I3?+IO3?+6H?→8I2+3H2O①
5H2S+8IO32?→4I2+5SO42?+4H2O+2H?②
則得總式：
5I3?+9IO3?+5H2S+4H?=12I2+5SO42?+7H2O
若看成是兩種還原劑協(xié)同作用,共同還原氧化劑的話,即
2I3?+2IO3?+H2S+2H?=4I2+SO42?+2H2O 再看一例：HClO3→O2+Cl2+HClO4+H2O
2Cl?5→Cl2↓10 ①
Cl?5→Cl?7↑2 ②
2O?2→O2↑4 ③
元素間電子得失總數(shù)應(yīng)以 10 為最簡(jiǎn),但系數(shù)分配則有兩種可能,即
②×3＋③或②+③×2,這樣配平的結(jié)果就有兩種情況.
5HClO3=O2+Cl2+3HClO4+H2O
3HClO3=2O2+Cl2+3HClO4+H2O
我認(rèn)為以后者為最佳結(jié)果,為了加深印象,再舉一例. XeF4+H2O→XeO3+Xe+HF+O2,
武漢大學(xué)等校編的《無(wú)機(jī)化學(xué)》上冊(cè) p261（第二版）扉頁(yè)上配平總
式為：
6XeF4+12H2O=2XeO3+4Xe+24HF+3O2
上式只不過(guò)是下列通式中 n=3 的結(jié)果. (3+n)XeF4＋(6+2n)H2O=2XeO3+(1+n)Xe＋(12＋4n)HF＋nO2,最佳結(jié)
果應(yīng)是 n=1,即
4XeF4+8H2O=2XeO3+2Xe+16HF+O2,
配平時(shí)應(yīng)該在氧化劑,還原劑間調(diào)整電子數(shù),即 Xe?4→Xe0↓4 ① Xe?4→Xe?6↑2 ②
2O?2→O2↑4 ③
內(nèi)部調(diào)整①×2=②×2＋③即得上述最簡(jiǎn)式. 多種氧化劑、還原劑間調(diào)整電子轉(zhuǎn)移數(shù),是尋求最簡(jiǎn)公倍數(shù)的最佳
途徑.
以上方法各有千秋,靈活運(yùn)用,或多法并用,配平復(fù)雜氧化還原反 應(yīng)是很適用的.