氧化还原反应怎么计算?

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+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”.