如何判断化学反应是否要加水,只知道反应物,生成物不知道.
来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:化学作业 时间:2024/11/11 02:25:35
如何判断化学反应是否要加水,只知道反应物,生成物不知道.
例如:NaI和Naclo溶液的反应,我只知道有碘单质生成,其它生成物需要怎么配出来呢?怎么判断反应要不要有水的参加呢?
还有那些过量不过量的问题,挺纠结的,麻烦也指导下吧. 好的加分.
例如:NaI和Naclo溶液的反应,我只知道有碘单质生成,其它生成物需要怎么配出来呢?怎么判断反应要不要有水的参加呢?
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一.配出生成物问题
反应实质是离子之间反应的都需加水,使之成为溶液,如:NaI和Naclo在酸性(H+)条件下反应实质为2I- +clo- + 2H+ == H2O+I2+Cl-,其生成物为NaCl,I2,H2O,要知道其生成物可以通过配平方成式来找到,特别是对于氧化还原反应,但要注意两点:(1)掌握氧化剂与还原剂起氧化还原作用的元素,如硝酸中的+5价氮,并掌握其变价,N可显-3,+2,+3,+4,+5价,详细见后.
(2)利用电子守恒法配平方程式,详细见后.
二,过量不过量的问题,详细见后.
下面进行逐一分析:
问题1:配出生成物问题
1)掌握氧化剂与还原剂起氧化还原作用的元素,知道其氧化性/还原性.
N可显-3,+2,+3,+4,+5价
s可显-2,+4,+6,价
卤素元素(除F外)可显-1,+1,+3,+5,+7价
------此处不详举--
1.重要的氧化剂
在中学化学里,重要的氧化剂一般有以下几类:
(1)活泼的非金属单质,如Cl2、Br2、O2等.
(2)元素(如Mn等)处于高化合价时的氧化物,如MnO2等.
(3)元素(如S、N等)处于高化合价时的含氧酸,如浓H2SO4、HNO3等.
(4)元素(如 Mn、Cl、Fe等)处于高化合价时的盐,比如KMnO4、KClO3、FeCl3等.
(5)过氧化物,如Na2O2等.
2.重要的还原剂
在中学化学里,重要的还原剂一般有以下几类:
(1)活泼的金属单质,如Na、 Al、Zn、Fe等.
(2)某些非金属单质,如H2、C、Si等.
(3)元素(如C、S等)处于低化合价时的氧化物,如CO、SO2等.
(4)元素(如Cl、S等)处于低化合价时的酸,如HCl、H2S等.
(5)元素(如S、Fe等)处于低化合价时的盐,如Na2SO3、FeSO4等.
二、重要氧化剂和还原剂间的常见反应
【实验1】 取三张滤纸,在一张滤纸的中央滴入饱和NaBr溶液,在另两张滤纸的中央滴入饱和KI溶液.把滴有NaBr溶液和一张滴有KI溶液的滤纸依次放在盛有新制备的饱和氯水瓶的瓶口上方(见下图),观察,滤纸的中央有什么变化?把另一张滴有饱和KI溶液的滤纸放在已置换出红棕色溴的滤纸上,使两者接触,观察,在滤纸中央有什么变化?
分析上述实验现象,并解释原因.
【实验2】 在一支试管中加入少量铁粉,再加入约2 mL浓硫酸,观察发生的现象.
在另一试管中加入适量铁粉,再加入约5 mL稀硫酸,观察发生的现象,并证明所产生的气体是H2.待反应完成后(铁粉略过量),将上层清液分别装入两支试管中(见下图).在其中一支试管中加入溴水,振荡,观察,有什么现象发生?在另一支试管中加入2滴KSCN溶液,观察现象.然后再加入几滴浓硝酸,观察,溶液颜色有什么变化?
分析上述实验现象,并解释原因.
在【实验1】中,主要发生了以下这些反应:
2NaBr+Cl2===2NaCl+Br2
2KI+Cl2===2KCl+I2
2KI+Br2===2KBr+I2
在【实验2】中,主要发生了以下这些反应:
Fe+H2SO4(稀)===FeSO4+H2↑
6FeSO4+3Br2===2Fe2(SO4)3+2FeBr3
2FeSO4+2HNO3(浓)+H2SO4===Fe2(SO4)3+2NO2↑+2H2O
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
通过对上述反应的分析,并结合已学过的有关氧化还原反应的知识,在中学阶段可对重要氧化剂和还原剂间的常见反应,归纳出如下几点:
1.对于氧化剂来说,同主族元素的非金属原子,它们的最外层电子数相同而电子层数不同,电子层数愈多,原子半径愈大,就愈不容易得到电子.因此,它们单质的氧化性就愈弱.例如:
2.对于还原剂来说,金属单质的还原性强弱一般与金属活动性顺序相一致,即愈位于后面的金属,愈不容易失去电子,其还原性就愈弱.
3.元素处于高化合价的物质具有氧化性,在一定的条件下可与还原剂反应,在生成的新物质中该元素的化合价降低.例如:
2FeCl3+Fe3FeCl2
4.元素处于低化合价的物质具有还原性,在一定的条件下可与氧化剂反应,在生成的新物质中该元素的化合价升高.例如:
CO+CuOCu+CO2
6FeSO4+3Br2===2Fe2(SO4)3+2FeBr3
后生成H2.例如:
Fe+H2SO4(稀)===FeSO4+H2↑
生成SO2.例如:
2H2SO4(浓)+C2SO2↑+CO2↑+2H2O
2H2SO4(浓)+CuCuSO4+SO2↑+2H2O
6.不论稀硝酸还是浓硝酸都是强氧化剂,几乎能与所有的金属或非金属
例如:
4HNO3(浓)+CCO2↑+4NO2↑+2H2O
4HNO3(浓)+Cu===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
8HNO3(稀)+3Cu===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
7.具有多种可变化合价的金属元素,一般是处于最高化合价时的氧化性最强,随着化合价的降低,其氧化性减弱,还原性增强.例如:
总之,氧化剂与还原剂在一定条件下反应时,一般是生成相对弱的还原剂和相对弱的氧化剂,即在适宜的条件下,可用氧化性强的物质制取氧化性弱的物质,也可用还原性强的物质制取还原性弱的物质.例如:
Cl2+2KI===2KCl+I2
2Al+3CuCl2===2AlCl3+3Cu
讨论2 已知在常温时能发生下列反应:
Fe+Cu2+===Fe2++Cu
2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
根据上述实验事实,分析Fe3+、Fe2+、Cu2+、Br2作为氧化剂时,其氧化能力的强弱顺序.
家庭小实验 变色溶液
把4g葡萄糖和4gNaOH加入一个透明带盖的空塑料瓶中,再加入150 mL水和 2~3滴亚甲基蓝试液(一种氧化还原指示剂).加盖后振荡(见右图),溶液呈蓝色,静置后溶液变为无色,再振荡溶液又变为蓝色,静置后又变为无色.这个颜色变化过程可以多次重复.
我们知道葡萄糖具有还原性,可作还原剂;空气中的O2具有氧化性,可作氧化剂,它们在碱性溶液中发生氧化还原反应.当振荡溶液时,瓶内的溶液与空气的接触面积增大,O2在溶液中的溶解量增大,使反应向指示剂中的无色基团被O2氧化为蓝色基团的方向进行,因此,溶液变为蓝色;当静置后,溶液中的O2减少,使反应向蓝色基团被葡萄糖还原为无色基团的方向进行,因此,溶液变为无色.如此反复,直到溶液中的葡萄糖消耗完.
问题二:利用电子守恒法配平方程式.
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+CO ¾ 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.
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+H2O ¾ 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.
第一步,按氧出现次数少先配平使守恒
P4+P2I4+4H2O ¾ PH4I+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+4H2O ¾ 5/4PH4I+H3PO4
第四步:使磷元素守恒
13/32P4+5/16P2I4+4H2O ¾ ® 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+Fe3O4 ¾ 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.
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+O2 ¾ 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.
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.
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+HNO3 ¾ Fe(NO3)3+CO2+NO2+H2O
Fe3C+HNO3 ¾ ® 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.
Fe3C+22HNO3(浓)¾ ® 3Fe(NO3)3+CO2+13NO2+11H2O
练习:
Fe3P+HNO3 ¾ ® 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)¾ KClO3+KCl+H2O
分析:将Cl2写两遍,再标出电子转移关系
3Cl2+6KOH ¾ ® 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.
3Cl2+6KOH ¾ ® 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+H2O ¾ ® 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 ¾ ® Cu3P+H3PO4+H2SO4
所以,Cu3P的系数为5,H3PO4的系数为6,其余观察配平.
11P+15CuSO4+24H2O ¾ ® 5Cu3P+6H3PO4+15 H2SO4
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、c¼ ¼ .
然后根据方程式两边系数关系,列方程组,从而求出a、b、c¼ ¼ 最简数比.
例10:KMnO4+FeS+H2SO4¾ 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+cH2SO4¾ ® 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.
6KMnO4+10FeS+24H2SO4¾ ® 3K2SO4+6MnSO4+5Fe2(SO4)3+10S+24H2O
例11:Fe3C+HNO3 ¾ 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 ¾ ® 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+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+H2O ¾ K2SO4+MnSO4+H2SO4
分析:先列出两个半反应式
KMnO4- +8H+ +5e ¾ ® Mn2+ + 4H2O ¬
SO2 + 2H2O - 2e ¾ ® SO42- + 4H+
将¬ ´ 2, ´ 5,两式相加而得离子方程式.
2KMnO4+5SO2+2H2O ¾ ® 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+ + 3e ¾ ® NO + 2H2O
浓硝酸:NO3- +2H+ + e ¾ ® NO2 + H2O
稀冷硝酸:2NO3- +10H+ + 8e ¾ ® N2O + H2O
酸性KMnO4 溶液:MnO4- + 8H+ + 5e ¾ ® Mn2+ + 4H2O
酸性MnO2:MnO2 +4H+ + 2e ¾ ® Mn2+ + 2H2O
酸性K2Cr2O7溶液:Cr2O72- +14H+ + 6e ¾ ® 2Cr3+ + 7H2O
中性或弱碱性KMnO4 溶液:MnO4- + 2H2O + 3e ¾ ® MnO2¯ + 4OH-
2)还原剂失电子的半反应式:
SO2 + 2H2O - 2e ¾ ® SO42- + 4H+
SO32- + 2OH- - 2e ¾ ® SO42- + H2O
H2C2O4 - 2e ¾ ® 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 ® 2 NO+H2O +3[O]
2HNO3(浓)¾ ® 2 NO2+H2O + [O]
2KMnO4+ 3H2SO4 ¾ ® K2SO4+2MnSO4+ 3H2O+5[O]
K2Cr2O7+ 14H2SO4 ¾ ® 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 ¾ K2SO4+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”.
2KMnO4+ 5H2S + 3H2SO4 ¾ ® K2SO4+2MnSO4+ 5S + 8H2O
二;过量与不过量
一一一一、、、、碱金属与氧气反应中氧气过量问题碱金属与氧气反应中氧气过量问题碱金属与氧气反应中氧气过量问题碱金属与氧气反应中氧气过量问题
1、常温下:4Na+O2=2Na2O;氧气过量:2Na2O+O2=2Na2O2 点燃下:2Na+O2 Na2O2,此反应与氧气是否过量无关.
2、对于:Li+O2 Li2O2;K+O2KO2; Rb+O2RbO2这三个反应均与氧气量多少无关. 二二二二、、、、酸式盐与碱反应反应物相对过量问题酸式盐与碱反应反应物相对过量问题酸式盐与碱反应反应物相对过量问题酸式盐与碱反应反应物相对过量问题 酸式盐与碱充分反应生成正盐和水,若碱中阳离子与酸式盐中阳离子相同,则正盐有一种;若碱中阳离子与酸式盐中阳离子不相同,则正盐有两种.反应中的过量问题应是建立在生成正盐和水的基础上,过量的反应物再与正盐反应生成新的产物,即以不足量物质实际参加离子反应的离子完全反应为基准,同足量物质反应来书写离子方程式.
例如: 例例例例1、、、、向足量的NaHCO3溶液中逐渐滴入澄清石灰水 化学方程式化学方程式化学方程式化学方程式 :Ca(OH)2+2NaHCO3==2H2O+CaCO3↓+Na2CO3 离子方程式离子方程式离子方程式离子方程式::::Ca2++2OH-+2HCO3-==2H2O+CaCO3↓+CO32- 例例例例2、、、、向足量的澄清石灰水中逐渐滴入NaHCO3溶液 化学方程式化学方程式化学方程式化学方程式:NaHCO3+Ca(OH)2==H2O+CaCO3↓+NaOH 离子方程式离子方程式离子方程式离子方程式::::HCO3-+Ca2++2OH-==H2O+CaCO3↓+OH- 或或或或HCO3-+Ca2++OH-==H2O+CaCO3↓ 例例例例3、、、、向足量的NaHSO4溶液中逐渐滴入Ba(HCO3)2溶液 化学方程式化学方程式化学方程式化学方程式:Ba(HCO3)2+2NaHSO4==2H2O+2CO2↑+BaSO4↓+Na2SO4 离子方程式离子方程式离子方程式离子方程式::::2HCO3-+Ba2++2H++SO42-==2H2O+2CO2↑+BaSO4↓ 例例例例4、、、、向足量的Ba(HCO3)2溶液中逐渐滴入NaHSO4溶液 化学方程化学方程化学方程化学方程式式式式:NaHSO4+Ba(HCO3)2==H2O+CO2↑+BaSO4↓+NCO3 离子方程式离子方程式离子方程式离子方程式::::H++SO42-+HCO3-+Ba2+==H2O+CO2↑+BaSO4↓ 例例例例5、、、、向足量的Ca(HCO3)2溶液中逐渐滴入NaOH溶液 化学方程式化学方程式化学方程式化学方程式:NaOH+Ca(HCO3)2==H2O+CaCO3↓+NaHCO3 离子方程式离子方程式离子方程式离子方程式::::OH-+Ca2++HCO3-==H2O+CaCO3↓ 例例例例6、、、、向足量的NaOH溶液中逐渐滴入Ca(HCO3)2溶液 化学方程式化学方程式化学方程式化学方程式:Ca(HCO3)2+2NaOH==2H2O+CaCO3↓+Na2CO3 离子方程式离子方程式离子方程式离子方程式::::Ca2++2HCO3-+2OH-==2H2O+CaCO3↓+CO32- 例例例例7、、、、向NaHSO4溶液中逐渐滴入Ba(OH)2溶液至沉淀完全 化学方程式化学方程式化学方程式化学方程式:NaHSO4+Ba(OH)2==H2O+BaSO4↓+NaOH 离子方程式离子方程式离子方程式离子方程式::::H++SO42-+Ba2++OH-==BaSO4↓+H2O 例例例例8、、、、向NaHSO4溶液中逐渐滴入Ba(OH)2溶液至中性 化学方程式化学方程式化学方程式化学方程式:2NaHSO4+Ba(OH)2==2H2O+BaSO4↓+Na2SO4 离子方程式离子方程式离子方程式离子方程式::::2H++2SO42-+Ba2++2OH-==2H2O+BaSO4↓+SO42- 或或或或2H++SO42-+Ba2++2OH-==2H2O+BaSO4↓ 若在例8的中性溶液中继续滴加Ba(OH)2溶液,将看到白色沉淀生成, 其离子方程式其离子方程式其离子方程式其离子方程式SO42-+Ba2+==BaSO4↓ 例例例例9、、、、向足量的NH4HCO3溶液中逐渐滴入NaOH溶液 化学方程式化学方程式化学方程式化学方程式:NH4HCO3+2NaOH==NH3.H2O+H2O+Na2CO3 离子方程式离子方程式离子方程式离子方程式::::NH4++HCO3-+2OH-==NH3.H2O+H2O+CO32- 例例例例10、、、、向NH4HCO3溶液中加入过量NaOH溶液并加热 化学方程式化学方程式化学方程式化学方程式:NH4HCO3+2NaOH==NH3↑+2H2O+Na2CO3 离子方程式离子方程式离子方程式离子方程式::::NH4++HCO3-+2OH-==NH3↑+2H2O+CO32-
至于详细的你可以去这看看http://wenku.baidu.com/view/2dfb1c81b9d528ea81c779b3.html
反应实质是离子之间反应的都需加水,使之成为溶液,如:NaI和Naclo在酸性(H+)条件下反应实质为2I- +clo- + 2H+ == H2O+I2+Cl-,其生成物为NaCl,I2,H2O,要知道其生成物可以通过配平方成式来找到,特别是对于氧化还原反应,但要注意两点:(1)掌握氧化剂与还原剂起氧化还原作用的元素,如硝酸中的+5价氮,并掌握其变价,N可显-3,+2,+3,+4,+5价,详细见后.
(2)利用电子守恒法配平方程式,详细见后.
二,过量不过量的问题,详细见后.
下面进行逐一分析:
问题1:配出生成物问题
1)掌握氧化剂与还原剂起氧化还原作用的元素,知道其氧化性/还原性.
N可显-3,+2,+3,+4,+5价
s可显-2,+4,+6,价
卤素元素(除F外)可显-1,+1,+3,+5,+7价
------此处不详举--
1.重要的氧化剂
在中学化学里,重要的氧化剂一般有以下几类:
(1)活泼的非金属单质,如Cl2、Br2、O2等.
(2)元素(如Mn等)处于高化合价时的氧化物,如MnO2等.
(3)元素(如S、N等)处于高化合价时的含氧酸,如浓H2SO4、HNO3等.
(4)元素(如 Mn、Cl、Fe等)处于高化合价时的盐,比如KMnO4、KClO3、FeCl3等.
(5)过氧化物,如Na2O2等.
2.重要的还原剂
在中学化学里,重要的还原剂一般有以下几类:
(1)活泼的金属单质,如Na、 Al、Zn、Fe等.
(2)某些非金属单质,如H2、C、Si等.
(3)元素(如C、S等)处于低化合价时的氧化物,如CO、SO2等.
(4)元素(如Cl、S等)处于低化合价时的酸,如HCl、H2S等.
(5)元素(如S、Fe等)处于低化合价时的盐,如Na2SO3、FeSO4等.
二、重要氧化剂和还原剂间的常见反应
【实验1】 取三张滤纸,在一张滤纸的中央滴入饱和NaBr溶液,在另两张滤纸的中央滴入饱和KI溶液.把滴有NaBr溶液和一张滴有KI溶液的滤纸依次放在盛有新制备的饱和氯水瓶的瓶口上方(见下图),观察,滤纸的中央有什么变化?把另一张滴有饱和KI溶液的滤纸放在已置换出红棕色溴的滤纸上,使两者接触,观察,在滤纸中央有什么变化?
分析上述实验现象,并解释原因.
【实验2】 在一支试管中加入少量铁粉,再加入约2 mL浓硫酸,观察发生的现象.
在另一试管中加入适量铁粉,再加入约5 mL稀硫酸,观察发生的现象,并证明所产生的气体是H2.待反应完成后(铁粉略过量),将上层清液分别装入两支试管中(见下图).在其中一支试管中加入溴水,振荡,观察,有什么现象发生?在另一支试管中加入2滴KSCN溶液,观察现象.然后再加入几滴浓硝酸,观察,溶液颜色有什么变化?
分析上述实验现象,并解释原因.
在【实验1】中,主要发生了以下这些反应:
2NaBr+Cl2===2NaCl+Br2
2KI+Cl2===2KCl+I2
2KI+Br2===2KBr+I2
在【实验2】中,主要发生了以下这些反应:
Fe+H2SO4(稀)===FeSO4+H2↑
6FeSO4+3Br2===2Fe2(SO4)3+2FeBr3
2FeSO4+2HNO3(浓)+H2SO4===Fe2(SO4)3+2NO2↑+2H2O
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
通过对上述反应的分析,并结合已学过的有关氧化还原反应的知识,在中学阶段可对重要氧化剂和还原剂间的常见反应,归纳出如下几点:
1.对于氧化剂来说,同主族元素的非金属原子,它们的最外层电子数相同而电子层数不同,电子层数愈多,原子半径愈大,就愈不容易得到电子.因此,它们单质的氧化性就愈弱.例如:
2.对于还原剂来说,金属单质的还原性强弱一般与金属活动性顺序相一致,即愈位于后面的金属,愈不容易失去电子,其还原性就愈弱.
3.元素处于高化合价的物质具有氧化性,在一定的条件下可与还原剂反应,在生成的新物质中该元素的化合价降低.例如:
2FeCl3+Fe3FeCl2
4.元素处于低化合价的物质具有还原性,在一定的条件下可与氧化剂反应,在生成的新物质中该元素的化合价升高.例如:
CO+CuOCu+CO2
6FeSO4+3Br2===2Fe2(SO4)3+2FeBr3
后生成H2.例如:
Fe+H2SO4(稀)===FeSO4+H2↑
生成SO2.例如:
2H2SO4(浓)+C2SO2↑+CO2↑+2H2O
2H2SO4(浓)+CuCuSO4+SO2↑+2H2O
6.不论稀硝酸还是浓硝酸都是强氧化剂,几乎能与所有的金属或非金属
例如:
4HNO3(浓)+CCO2↑+4NO2↑+2H2O
4HNO3(浓)+Cu===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
8HNO3(稀)+3Cu===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
7.具有多种可变化合价的金属元素,一般是处于最高化合价时的氧化性最强,随着化合价的降低,其氧化性减弱,还原性增强.例如:
总之,氧化剂与还原剂在一定条件下反应时,一般是生成相对弱的还原剂和相对弱的氧化剂,即在适宜的条件下,可用氧化性强的物质制取氧化性弱的物质,也可用还原性强的物质制取还原性弱的物质.例如:
Cl2+2KI===2KCl+I2
2Al+3CuCl2===2AlCl3+3Cu
讨论2 已知在常温时能发生下列反应:
Fe+Cu2+===Fe2++Cu
2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
根据上述实验事实,分析Fe3+、Fe2+、Cu2+、Br2作为氧化剂时,其氧化能力的强弱顺序.
家庭小实验 变色溶液
把4g葡萄糖和4gNaOH加入一个透明带盖的空塑料瓶中,再加入150 mL水和 2~3滴亚甲基蓝试液(一种氧化还原指示剂).加盖后振荡(见右图),溶液呈蓝色,静置后溶液变为无色,再振荡溶液又变为蓝色,静置后又变为无色.这个颜色变化过程可以多次重复.
我们知道葡萄糖具有还原性,可作还原剂;空气中的O2具有氧化性,可作氧化剂,它们在碱性溶液中发生氧化还原反应.当振荡溶液时,瓶内的溶液与空气的接触面积增大,O2在溶液中的溶解量增大,使反应向指示剂中的无色基团被O2氧化为蓝色基团的方向进行,因此,溶液变为蓝色;当静置后,溶液中的O2减少,使反应向蓝色基团被葡萄糖还原为无色基团的方向进行,因此,溶液变为无色.如此反复,直到溶液中的葡萄糖消耗完.
问题二:利用电子守恒法配平方程式.
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+CO ¾ 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.
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+H2O ¾ 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.
第一步,按氧出现次数少先配平使守恒
P4+P2I4+4H2O ¾ PH4I+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+4H2O ¾ 5/4PH4I+H3PO4
第四步:使磷元素守恒
13/32P4+5/16P2I4+4H2O ¾ ® 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+Fe3O4 ¾ 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.
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+O2 ¾ 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.
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.
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+HNO3 ¾ Fe(NO3)3+CO2+NO2+H2O
Fe3C+HNO3 ¾ ® 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.
Fe3C+22HNO3(浓)¾ ® 3Fe(NO3)3+CO2+13NO2+11H2O
练习:
Fe3P+HNO3 ¾ ® 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)¾ KClO3+KCl+H2O
分析:将Cl2写两遍,再标出电子转移关系
3Cl2+6KOH ¾ ® 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.
3Cl2+6KOH ¾ ® 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+H2O ¾ ® 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 ¾ ® Cu3P+H3PO4+H2SO4
所以,Cu3P的系数为5,H3PO4的系数为6,其余观察配平.
11P+15CuSO4+24H2O ¾ ® 5Cu3P+6H3PO4+15 H2SO4
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、c¼ ¼ .
然后根据方程式两边系数关系,列方程组,从而求出a、b、c¼ ¼ 最简数比.
例10:KMnO4+FeS+H2SO4¾ 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+cH2SO4¾ ® 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.
6KMnO4+10FeS+24H2SO4¾ ® 3K2SO4+6MnSO4+5Fe2(SO4)3+10S+24H2O
例11:Fe3C+HNO3 ¾ 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 ¾ ® 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+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+H2O ¾ K2SO4+MnSO4+H2SO4
分析:先列出两个半反应式
KMnO4- +8H+ +5e ¾ ® Mn2+ + 4H2O ¬
SO2 + 2H2O - 2e ¾ ® SO42- + 4H+
将¬ ´ 2, ´ 5,两式相加而得离子方程式.
2KMnO4+5SO2+2H2O ¾ ® 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+ + 3e ¾ ® NO + 2H2O
浓硝酸:NO3- +2H+ + e ¾ ® NO2 + H2O
稀冷硝酸:2NO3- +10H+ + 8e ¾ ® N2O + H2O
酸性KMnO4 溶液:MnO4- + 8H+ + 5e ¾ ® Mn2+ + 4H2O
酸性MnO2:MnO2 +4H+ + 2e ¾ ® Mn2+ + 2H2O
酸性K2Cr2O7溶液:Cr2O72- +14H+ + 6e ¾ ® 2Cr3+ + 7H2O
中性或弱碱性KMnO4 溶液:MnO4- + 2H2O + 3e ¾ ® MnO2¯ + 4OH-
2)还原剂失电子的半反应式:
SO2 + 2H2O - 2e ¾ ® SO42- + 4H+
SO32- + 2OH- - 2e ¾ ® SO42- + H2O
H2C2O4 - 2e ¾ ® 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 ® 2 NO+H2O +3[O]
2HNO3(浓)¾ ® 2 NO2+H2O + [O]
2KMnO4+ 3H2SO4 ¾ ® K2SO4+2MnSO4+ 3H2O+5[O]
K2Cr2O7+ 14H2SO4 ¾ ® 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 ¾ K2SO4+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”.
2KMnO4+ 5H2S + 3H2SO4 ¾ ® K2SO4+2MnSO4+ 5S + 8H2O
二;过量与不过量
一一一一、、、、碱金属与氧气反应中氧气过量问题碱金属与氧气反应中氧气过量问题碱金属与氧气反应中氧气过量问题碱金属与氧气反应中氧气过量问题
1、常温下:4Na+O2=2Na2O;氧气过量:2Na2O+O2=2Na2O2 点燃下:2Na+O2 Na2O2,此反应与氧气是否过量无关.
2、对于:Li+O2 Li2O2;K+O2KO2; Rb+O2RbO2这三个反应均与氧气量多少无关. 二二二二、、、、酸式盐与碱反应反应物相对过量问题酸式盐与碱反应反应物相对过量问题酸式盐与碱反应反应物相对过量问题酸式盐与碱反应反应物相对过量问题 酸式盐与碱充分反应生成正盐和水,若碱中阳离子与酸式盐中阳离子相同,则正盐有一种;若碱中阳离子与酸式盐中阳离子不相同,则正盐有两种.反应中的过量问题应是建立在生成正盐和水的基础上,过量的反应物再与正盐反应生成新的产物,即以不足量物质实际参加离子反应的离子完全反应为基准,同足量物质反应来书写离子方程式.
例如: 例例例例1、、、、向足量的NaHCO3溶液中逐渐滴入澄清石灰水 化学方程式化学方程式化学方程式化学方程式 :Ca(OH)2+2NaHCO3==2H2O+CaCO3↓+Na2CO3 离子方程式离子方程式离子方程式离子方程式::::Ca2++2OH-+2HCO3-==2H2O+CaCO3↓+CO32- 例例例例2、、、、向足量的澄清石灰水中逐渐滴入NaHCO3溶液 化学方程式化学方程式化学方程式化学方程式:NaHCO3+Ca(OH)2==H2O+CaCO3↓+NaOH 离子方程式离子方程式离子方程式离子方程式::::HCO3-+Ca2++2OH-==H2O+CaCO3↓+OH- 或或或或HCO3-+Ca2++OH-==H2O+CaCO3↓ 例例例例3、、、、向足量的NaHSO4溶液中逐渐滴入Ba(HCO3)2溶液 化学方程式化学方程式化学方程式化学方程式:Ba(HCO3)2+2NaHSO4==2H2O+2CO2↑+BaSO4↓+Na2SO4 离子方程式离子方程式离子方程式离子方程式::::2HCO3-+Ba2++2H++SO42-==2H2O+2CO2↑+BaSO4↓ 例例例例4、、、、向足量的Ba(HCO3)2溶液中逐渐滴入NaHSO4溶液 化学方程化学方程化学方程化学方程式式式式:NaHSO4+Ba(HCO3)2==H2O+CO2↑+BaSO4↓+NCO3 离子方程式离子方程式离子方程式离子方程式::::H++SO42-+HCO3-+Ba2+==H2O+CO2↑+BaSO4↓ 例例例例5、、、、向足量的Ca(HCO3)2溶液中逐渐滴入NaOH溶液 化学方程式化学方程式化学方程式化学方程式:NaOH+Ca(HCO3)2==H2O+CaCO3↓+NaHCO3 离子方程式离子方程式离子方程式离子方程式::::OH-+Ca2++HCO3-==H2O+CaCO3↓ 例例例例6、、、、向足量的NaOH溶液中逐渐滴入Ca(HCO3)2溶液 化学方程式化学方程式化学方程式化学方程式:Ca(HCO3)2+2NaOH==2H2O+CaCO3↓+Na2CO3 离子方程式离子方程式离子方程式离子方程式::::Ca2++2HCO3-+2OH-==2H2O+CaCO3↓+CO32- 例例例例7、、、、向NaHSO4溶液中逐渐滴入Ba(OH)2溶液至沉淀完全 化学方程式化学方程式化学方程式化学方程式:NaHSO4+Ba(OH)2==H2O+BaSO4↓+NaOH 离子方程式离子方程式离子方程式离子方程式::::H++SO42-+Ba2++OH-==BaSO4↓+H2O 例例例例8、、、、向NaHSO4溶液中逐渐滴入Ba(OH)2溶液至中性 化学方程式化学方程式化学方程式化学方程式:2NaHSO4+Ba(OH)2==2H2O+BaSO4↓+Na2SO4 离子方程式离子方程式离子方程式离子方程式::::2H++2SO42-+Ba2++2OH-==2H2O+BaSO4↓+SO42- 或或或或2H++SO42-+Ba2++2OH-==2H2O+BaSO4↓ 若在例8的中性溶液中继续滴加Ba(OH)2溶液,将看到白色沉淀生成, 其离子方程式其离子方程式其离子方程式其离子方程式SO42-+Ba2+==BaSO4↓ 例例例例9、、、、向足量的NH4HCO3溶液中逐渐滴入NaOH溶液 化学方程式化学方程式化学方程式化学方程式:NH4HCO3+2NaOH==NH3.H2O+H2O+Na2CO3 离子方程式离子方程式离子方程式离子方程式::::NH4++HCO3-+2OH-==NH3.H2O+H2O+CO32- 例例例例10、、、、向NH4HCO3溶液中加入过量NaOH溶液并加热 化学方程式化学方程式化学方程式化学方程式:NH4HCO3+2NaOH==NH3↑+2H2O+Na2CO3 离子方程式离子方程式离子方程式离子方程式::::NH4++HCO3-+2OH-==NH3↑+2H2O+CO32-
至于详细的你可以去这看看http://wenku.baidu.com/view/2dfb1c81b9d528ea81c779b3.html
如何判断化学反应是否要加水,只知道反应物,生成物不知道.
如何判断化学反应是否要加水
知道反应物,如何写出生成物,怎样判断生成的是否有沉淀或生成气体,【详细回答,通俗易懂】
知道反应物,如何写出生成物,带上例子,
知道化学方程式的反应物如何推出生成物.
在化学反应方程式中,如何知道反应物反应后的生成物,又该怎样写?
就是只知道反应物,比如生石灰做食品干燥剂的化学方程式,应该怎么写反应物和生成物?要怎么才可以知道没告诉反应物,生成物的化
化学方程式中,知道反应物,怎么知道生成物
有什么,才能判断参加化学反应的反应物总质量和生成物总质量是否相等
如何判断化学反应是吸热或放热,书上说反应物都要吸热,生成物都要放热 那么可不可以认为反应物的能量大
化学反应中反应物浓度的减少等于生成物浓度的增加?.知道的说下.
化学反应中的吸热防热和反应物生成物的能量有什么关系?如何判断类似题目?