余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性。

博文

半反应法配平氧化还原反应方程式的技巧介绍

已有 1505 次阅读 2022-6-25 14:03 |系统分类:教学心得

        配平氧化还原反应方程式中的半反应法(或称离子-电子法),是大学无机化学教学的重点内容之一. 本文拟介绍半反应法的几点应用技巧,仅供参考.

 1. 半反应法配平基本步骤

        半反应法基本步骤包括:①将未配平的氧化还原反应正确拆分成氧化半反应及还原半反应;②添加反应介质,分别配平两个半反应;③依据两个半反应得失电子数相同,相加两个半反应,并整理得到总反应.

 1.1 氧化还原反应的正确拆分

       将未配平的氧化还原反应正确拆分成氧化半反应及还原半反应是氧化还原反应方程式配平的出发点,也是氧化还原反应方程式配平中极其重要的环节. 需强调拆分时分不清离子(或分子)形态的物质,一律写成不带电的分子形态.

 1.2 反应介质的添加

      介质的添加是配平半反应的重要一环,须遵守的原则参见如下表1.

       无标题1.jpg 

 2. 半反应法配平实例

   例1. 用半反应法配平如下氧化还原反应(酸性介质)[1].

        Zn+NO3-→ Zn2+ + NH4+       (1)

   解: ①氧化还原反应的拆分

       还原半反应:NO3-→ NH4+                                      

       氧化半反应: Zn   → Zn2+

         ②添加介质,并配平半反应

       还原半反应:NO3-+10H++8e-→ NH4+  +3H2O    (2)

       氧化半反应: Zn   → Zn2++2e-                                    (3)

         ③依据两个半反应得失电子数相同,相加两个半反应,并整理得到总反应

        (2)+4×(3)得:

        NO3-+10H++4Zn=NH4+  +3H2O+4Zn2+            (4)

        核对式(4)两边氧原子个数相等,表明该方程式配平.

   例2. 用半反应法配平如下氧化还原反应(碱性介质).

          Al+NO3-+OH-→[Al(OH)4-]+NH3       (5)  

     解: ①氧化还原反应的拆分

       还原半反应:NO3-→ NH3                                      

       氧化半反应: Al   → [Al(OH)4-]

             ②添加介质,并配平半反应

       还原半反应:NO3-+aH2O+8e-→ NH3 +bOH-      (6)

       氧化半反应: Al +4OH-  → [Al(OH)4-]+3e-             (7)

       析:由于式(6)中H2O与OH-前面系数,不易直接观察得到,可令其分别为a,b. 则根据式(6)中原子个数相等可得:

       氧原子个数相等:3+a=b          (8)

       氢原子个数相等:2a=3+b        (9)

      联立式(8)、(9)并解方程组可得: a=6,b=9. 于是式(6)可变为:

      NO3-+6H2O+8e-→ NH3 +9OH-      (10)

     ③依据两个半反应得失电子数相同,相加两个半反应可得总反应

     3×(10)+8×(7)可得:

    3NO3-+18H2O+8 Al +32OH-  →3NH3 +27OH- +8[Al(OH)4-]     (11)

     整理式(11)可得:3NO3-+18H2O+8 Al +5OH-  =3NH3 +8[Al(OH)4-    (12)

     核对式(12)两边氧原子个数相等,表明该方程式配平.

  例3. 用半反应法配平如下氧化还原反应(碱性介质)[2].

         CrO2- + H2O2→ CrO42- +H2O               (13)  

      解: ①氧化还原反应的拆分

       还原半反应:H2O2→2OH-                       

       氧化半反应:CrO2-→ CrO42-

       析:由于还原半反应中反应物H2O2中氢、氧原子个数相等,因此生成物应写成OH-,而不是H2O.

      ②添加介质,并配平半反应

       还原半反应:H2O2+2e-→2OH-                                     (14)

       氧化半反应:4OH-+ CrO2-→ CrO42-+2H2O+3e-             (15)

      ③依据两个半反应得失电子数相同,相加两个半反应可得总反应

     3×(14)+2×(15)可得:

       3H2O2+8OH-+ 2CrO2-→6OH- +2CrO42-+4H2O           (16)

      整理式(16)可得:

      3H2O2+2OH-+ 2CrO2-→2CrO42-+4H2O                       (17)

     核对式(17)两边氧原子个数相等,表明该方程式配平.

3. 结论

    ⑴配平时,不清楚离子(或分子)形态的物质,一律写成不带电的分子形态;

    ⑵当半反应添加介质前的系数不易确定时,可采用待定系数法,通过H、O原子衡算原理确定.

参考文献

[1]朱裕贞,苏小云,路琼华编. 工科无机化学(第二版).上海:华东理工大学出版社, 1993,8:220.

[2]天津大学无机化学教研室编. 无机化学(第五版).北京:高等教育出版社, 2018,6: 343.




https://m.sciencenet.cn/blog-3474471-1344488.html

上一篇:芈楚的兴起(四)
下一篇:卡诺循环——特殊类型的可逆过程

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2022-8-20 11:20

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部